ES2951979T3 - Robot rodante sobre ruedas - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un robot rodante (1000) que comprende ruedas (1010, 1020) articuladas alrededor de dos ejes de rotación paralelos y un chasis que tiene una superficie esencialmente plana entre los dos ejes de rotación, caracterizado porque la superficie del chasis presenta, entre los dos ejes de rotación, una ranura (2010, 2020) que corre paralela a los ejes de rotación para permitir que el robot (1000) pase por encima de un obstáculo que presenta una esquina sin que esa esquina golpee el chasis entre los ejes de rotación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Robot rodante sobre ruedas

Campo técnico de la invención - estado de la técnica

[0001] La invención se encuadra dentro del campo de los robots rodantes de estructura rígida y ruedas articuladas y dos ejes separados, y más particularmente de los robots de uso militar o de seguridad civil.

[0002] Dichos robots están provistos de varios equipos, por ejemplo, una cámara o un brazo, montados en el chasis que ocupa parte del espacio entre las ruedas. Se desplazan a distancia de su operador humano, a menudo en entornos difíciles, y son pilotados por radio.

[0003] La locomoción sobre ruedas es ventajosa con respecto a la locomoción sobre orugas, ya que las ruedas permiten que el robot se desplace rápidamente con un buen rendimiento energético. La ligereza del robot le permite desplazarse con rapidez. El número de ruedas es de cuatro por lo general: dos en la parte delantera y dos en la parte trasera, pero es posible un número diferente.

[0004] Dichos robots pueden tener como misión tradicionalmente el desminado, pero también más generalmente la inspección de un área interior o exterior, como partes de edificios o una calle de una zona de combate.

[0005] Se conoce, por ejemplo, el robot Dragon Runner de la empresa Qinetiq. Se desplaza a una velocidad limitada y no es compatible con una situación de combate cercano. Si el terreno es accidentado, debe estar equipado con orugas, en cuyo caso tiene un peso elevado. También se conoce el robot Cobra MkII de la empresa ECA, dedicado a misiones de inspección e intervención en interiores o exteriores. Este robot no está diseñado para subir un bordillo o un escalón, por ejemplo.

[0006] En el documento CN 101643096 B se describe un robot rodante según el preámbulo de la reivindicación 1. Exposición de la invención - ventajas proporcionadas por esta

[0007] Con el objetivo de mejorar la seguridad del personal que trabaja en áreas de riesgo, es deseable desarrollar robots capaces de desplazarse rápidamente, en cualquier terreno, sin tener que realizar maniobras complejas. Por lo tanto, es deseable que un robot sea capaz de subir un bordillo o un escalón y lo haga sin perder tiempo, y que no necesite ningún impulso especial para lograrlo. También es importante que el robot sea ligero para que su operador pueda lanzarlo a mano, y que luego sea rápido en su desplazamiento, desde los primeros momentos tras su proyección.

[0008] Así, en el presente documento se propone un robot rodante que comprende ruedas articuladas alrededor de dos ejes de rotación paralelos, así como un chasis que tiene una superficie inferior esencialmente plana entre los dos ejes de rotación y que tiene un perfil con escotadura entre los dos ejes de rotación, donde la superficie del chasis presenta, entre los dos ejes de rotación, un surco que se extiende en paralelo a los ejes de rotación, desde un lado del robot al lado opuesto, para permitir que el robot avance sobre un obstáculo que presenta un ángulo sin que el ángulo golpee el chasis entre los ejes de rotación.

[0009] El robot se caracteriza por el hecho de que comprende baterías colocadas en su parte delantera situada entre uno de los ejes de rotación, que es un eje delantero, y el surco, donde el otro eje de rotación es un eje trasero, y por el hecho de que el surco tiene generalmente un perfil en forma de V, cuya profundidad y anchura permiten al robot, teniendo en cuenta el diámetro de las ruedas y su separación, avanzar sobre un obstáculo que forma un ángulo recto, abordado frontalmente, sin que el ángulo recto golpee el chasis. Así, el robot es capaz de desplazarse con mucha rapidez en todas las circunstancias y de actuar con rapidez en situaciones delicadas en las que su operador desee emplearlo, incluso si hay que superar obstáculos. Un robot de este tipo es capaz de participar en un combate cercano, por ejemplo, para interceptar a un adversario, en particular en áreas urbanas o en interiores, pero también puede tener aplicaciones de seguridad civil, como vigilar una prisión o ayudar a mantener el orden en situaciones de tipo disturbios.

[0010] El dispositivo se caracteriza además, en algunas formas de realización ventajosas, como sigue.

[0011] El surco puede estar a media distancia entre los dos ejes de rotación. Preferiblemente, el centro de gravedad del robot rodante está más cerca del eje delantero que del eje trasero. Además, el robot puede incluir al menos una rueda motriz delantera o una rueda motriz trasera, y generalmente dos ruedas delanteras y dos ruedas traseras, aunque son posibles otras disposiciones.

[0012] Según una forma de realización particularmente ventajosa, el robot rodante puede desplazarse sobre sus ruedas sobre una cara o, una vez volteado, sobre una segunda cara, ya que el chasis presenta superficies esencialmente planas entre los dos ejes de rotación en cada una de las dos caras, donde cada una de estas superficies tiene, entre los dos ejes de rotación, un surco que se extiende en paralelo a los ejes de rotación para permitir que el robot avance sobre un obstáculo que presenta un ángulo sin que el ángulo golpee el chasis entre los ejes de las ruedas. Este robot se puede lanzar y voltear, ya que puede desplazarse sobre una cara o, una vez volteado, sobre su otra cara. Por lo tanto, es particularmente adecuado para situaciones de combate. Ventajosamente, el robot puede estar equipado con motores sin escobillas planos para su propulsión. Estos motores permiten que el robot se desplace a una velocidad muy rápida.

[0013] El robot rodante está, en una versión específica, diseñado para operaciones militares externas. Así, se distingue por ejemplo por una estructura impermeable, el uso de materiales resistentes al moho, como el poliuretano para su carcasa, así como resistentes a la radiación solar y al fuego. Por lo tanto, el robot se puede utilizar en terrenos de operaciones militares al aire libre y es capaz de soportar de forma duradera las difíciles condiciones que puede encontrar en dicho terreno.

Breve descripción de las figuras

[0014] La invención se describirá a continuación en relación con las siguientes figuras adjuntas.

La figura 1 presenta una vista general de un robot según una forma de realización de la invención.

La figura 2 presenta una vista explosionada de una forma de realización de un robot según la invención, en la que el robot se presenta con su carcasa abierta.

La Figura 3 muestra una vista superior del robot.

La Figura 4 muestra una vista lateral del robot subiendo un escalón y luego bajando un escalón.

La figura 5 muestra otra vista en sección del chasis del robot de la figura 3.

La Figura 6 muestra el chasis en una vista de tres cuartos.

Descripción detallada

[0015] En la Figura 1, se muestra una forma de realización del robot 1000. El robot 1000 tiene dos ruedas delanteras 1010, coaxiales, y dos ruedas traseras 1020, coaxiales, y un eje de rotación paralelo al eje de las ruedas delanteras 1010. Las ruedas traseras 1020 tienen el mismo diámetro que las ruedas delanteras 1010.

[0016] El robot 1000 comprende además un chasis 1030 de menor grosor que el diámetro de las ruedas, y que se extiende en el rectángulo definido por estas. Las ruedas están fijadas sobre este chasis 1030 y el robot 1000 admite globalmente un plano de simetría que pasa por los ejes de las ruedas. Las ruedas definen dos planos sobre los que se puede colocar y desplazar el robot y que en este caso son paralelos, al tener las ruedas delantera y trasera el mismo diámetro. Así, el robot tiene dos caras con funciones idénticas en términos de locomoción, que definen dos planos de desplazamiento.

[0017] El robot 1000 está provisto de un brazo 1040, por ejemplo articulado en rotación alrededor de un eje paralelo y coplanario a los ejes de las ruedas. El brazo 1040 puede adoptar al menos tres configuraciones. Una primera configuración es una configuración de almacenamiento (mostrada en las figuras 2 a 6) en la que el brazo está confinado dentro del volumen del chasis. Así, el robot 1000 puede rodar sobre una u otra de sus caras, indistintamente, cuando el brazo 1040 se encuentra en posición de almacenamiento, estando este último confinado entre los dos planos de desplazamiento. Las otras dos configuraciones de brazo son configuraciones de despliegue, en las que el brazo está erecto. En este caso, las configuraciones de despliegue se logran mediante una rotación de 90° desde la configuración de almacenamiento.

[0018] El brazo 1040 puede transportar una carga útil 3000, visible en la figura 1 y que puede estar articulada en rotación. En este caso, se ha representado a grandes rasgos un telémetro 3000, que está montado en rotación libre de varias vueltas en la parte superior del brazo 1040 en la posición de despliegue.

[0019] En la figura 2, el robot 1000 se ha representado con su chasis 1030 abierto, para revelar los componentes interiores. El brazo 1040 está en posición de almacenamiento. El robot 1000 está representado con las dos mitades 1031 y 1032 del chasis separadas entre sí. El chasis, por ejemplo, está hecho de poliuretano, pero también se pueden usar otros materiales, como el ABS, según las opciones de diseño.

[0020] El chasis sostiene las cuatro ruedas 1010 y 1020, cada una de las cuales es impulsada por un motor sin escobillas (motor «brushless») plano 1011 y 1021. Estos motores son independientes entre sí y están alimentados por baterías 1060, y controlados por una unidad de control (no mostrada) que recibe instrucciones por radio.

[0021] Las ruedas no son orientables, pero un control de velocidad diferente en las ruedas izquierda y derecha permite que el robot gire hacia un lado o hacia el otro. Los motores pueden permitir que el robot se desplace a grandes velocidades, por ejemplo, de hasta 20 km/h.

[0022] El robot está equipado con una cámara 1050 colocada entre las ruedas delanteras en el chasis 1030. La cámara 1050 es orientable. El robot puede estar equipado con cuatro cámaras, algunas de las cuales tienen capacidad de visión nocturna de alta resolución.

[0023] En el lado opuesto a la cámara, el robot está provisto de un asa 1070 para permitir su manejo y transporte por parte de un operador.

[0024] En la figura 3 se muestra una vista desde arriba del robot 1000. El robot 1000 tiene, de manera muy notable, un chasis que se caracteriza por un perfil con escotadura entre los ejes de las ruedas delanteras y las ruedas traseras. La superficie inferior del chasis, que es esencialmente plana, está atravesada por un surco 2010 paralelo a los ejes de las ruedas, de un lado del robot al lado opuesto. El surco tiene globalmente un perfil en forma de V.

[0025] En la figura 4, se ha representado el robot 1000 superando un obstáculo que presenta un ángulo recto, como un escalón o un bordillo (parte izquierda de la figura). El robot primero sube el obstáculo con sus ruedas delanteras; luego, dada la distancia entre las ruedas delanteras y las ruedas traseras, se encuentra con las ruedas delanteras apoyadas en la cara horizontal del escalón, y las ruedas traseras apoyadas en la otra cara del escalón, que es vertical. Para evitar que el ángulo del escalón golpee el chasis en esta situación, el surco 2010 ha sido estudiado para que su profundidad y anchura permitan, teniendo en cuenta el diámetro de las ruedas y su espaciado, acomodar el ángulo de paso que el robot tiene que superar. El ángulo del escalón ocupa el espacio vacío del surco y, por lo tanto, no golpea la superficie del chasis. El robot continúa su progresión gracias a la acción de sus ruedas y sube completamente hasta arriba del escalón. El mismo principio se utiliza para bajar de un obstáculo (parte derecha de la figura).

[0026] En la figura 5, el chasis 1030 se ha representado en sección, en el plano medio perpendicular a los ejes de las ruedas. Se reconoce en particular el surco 2010, pero también un surco 2020 situado en la otra cara del chasis 1030, y simétrico al surco 2010. Así, el robot puede rodar sobre una u otra de sus dos caras y, en ambos casos, se prevé de forma destacable que el perfil del chasis esté adaptado para facilitar el paso de obstáculos.

[0027] También cabe destacar la presencia de las baterías 1060 en la parte delantera del robot que, en combinación con las otras distribuciones de peso en la estructura, tiene el efecto de ubicar el centro de gravedad del robot más cerca del eje de las ruedas delanteras que del eje de las ruedas traseras, y de ayudarlo a superar obstáculos como escalones.

[0028] En la figura 6, el chasis 1030 del robot se muestra cerrado, sin sus ruedas. El brazo 1040 es visible, así como la carga 3000 que está colocada en su extremo. El brazo está en configuración plegada. Se observa el surco 2020, así como el surco 2010. La base 1042 del brazo 1040, cuando éste se encuentra en posición plegada, coincide con el perfil de los surcos 2010 y 2020, a ambos lados del chasis.

[0029] Los neumáticos de las ruedas están hechos, al igual que el chasis, preferiblemente de poliuretano. La estructura es impermeable e ignífuga.

[0030] La invención se ha descrito en relación con las figuras que presentan formas de realización particulares, pero se extiende a todas las variantes dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Robot rodante (1000) que comprende ruedas (1010, 1020) para la locomoción sobre ruedas, articuladas alrededor de dos ejes de rotación paralelos, así como un chasis (1030) que comprende una superficie inferior que es esencialmente plana entre los dos ejes de rotación y que tiene un perfil con escotadura entre los dos ejes de rotación, donde dicha superficie del chasis comprende, entre los dos ejes de rotación, un surco (2010, 2020) que se extiende en paralelo a los ejes de rotación, desde un lado del robot (1000) hacia el lado opuesto, para permitir que el robot (1000) avance sobre un obstáculo que tiene un ángulo, sin que el ángulo golpee el chasis (1030) entre los ejes de rotación, caracterizado por el hecho de que el robot (1000) comprende baterías (1060) dispuestas en su mitad delantera que se encuentra entre uno de los ejes de rotación, que es un eje delantero, y el surco (2010, 2020), donde el otro eje de rotación es un eje trasero, y de que el surco (2010, 2020) tiene un perfil generalmente en V, cuya profundidad y anchura permiten al robot (1000), dado el diámetro de las ruedas (1010, 1020) y la separación de las mismas, avanzar sobre un obstáculo que tiene un ángulo recto, abordado frontalmente, sin que el ángulo recto toque el chasis (1030).

2. Robot rodante (1000) según la reivindicación 1, que puede desplazarse sobre sus ruedas (1010, 1020) sobre una cara o, una vez volteado, sobre una segunda cara, donde el chasis (1030) comprende superficies esencialmente planas entre los dos ejes de rotación en cada una de las dos caras, donde cada una de estas superficies tiene, entre los ejes de rotación, un surco (2010, 2020) que se extiende en paralelo a los ejes para permitir que el robot (1000) avance sobre un obstáculo que tiene un ángulo, sin que el ángulo golpee el chasis (1030) entre los ejes de rotación.

3. Robot rodante (1000) según una de las reivindicaciones 1 y 2, donde el surco (2010, 2020) está a media distancia entre los dos ejes de rotación.

4. Robot rodante (1000) según una de las reivindicaciones 1 a 3, donde el centro de gravedad del robot rodante (1000) está más cerca del eje delantero que del eje trasero.

5. Robot rodante (1000) según una de las reivindicaciones 1 a 4, donde una rueda delantera (1010) tiene el mismo diámetro que una rueda trasera (1020).

6. Robot rodante (1000) según una de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende al menos una rueda motriz delantera (1010) o una rueda motriz trasera (1020).

7. Robot rodante (1000) según una de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende dos ruedas delanteras (1010) y dos ruedas traseras (1020).

8. Robot rodante (1000) según una de las reivindicaciones 1 a 7, equipado con motores sin escobillas planos para su propulsión.

9. Robot rodante (1000) según una de las reivindicaciones 1 a 8, adaptado para operaciones militares exteriores.