LV13866B - Astoņu riteņu robotizēta platforma - Google Patents

Description

Astoņu riteņu robotizēta platforma

Izgudrojuma apraksts

Izgudrojums attiecas uz mehāniku, konkrēti - iekārtām, konfigurācijām un metodēm, kas nodrošina ar riteņiem pārvietojamas platformas augstu mobilitāti un plašu pielietojumu, t.sk. mobilu robotu izstrādi. Atbilstoši starptautiskajai klasifikācijai, izgudrojuma joma ir B62 D 61/10.

Ir zināmas robotizētas platformas [1], kurās izmanto astoņus riteņus, novietotus ar nobīdi attiecībā citu pret citu, šādi ļaujot platformai samazināt pagrieziena rādiusu un vienkāršojot piedziņas konstrukciju. Arī [2] izmanto līdzīgu konstruktīvo risinājumu, kas var tikt paplašināts līdz vairāk nekā 8 riteņiem. Atšķirībā no [1] šeit [2] tiek izmantots viens spēka avots (dzinējs) katrai riteņu kopai, kas tiek pārvadīts no riteņa uz riteni ar attiecīgu pārnesumu palīdzību, šādi padarot konstrukciju ievērojami sarežģītāku nekā aprakstīta šajā pieteikumā. Avots [3] analizē vairākas sešu riteņu platformas, kā arī astoņu riteņu platformas. Tomēr avotā [3] aplūkotās astoņu riteņu platformas pilnībā nenodrošina labās un kreisās puses riteņu neatkarīgu kustību vertikālā plaknē, šādi radot draudus platformai nokļūt situācijās, kad vairāki riteņi vienlaicīgi nesaskaras ar pārvietošanās virsmu. Līdzīgi minētajiem arī [4] avots piedāvā astoņu riteņu platformu, kas sadalīta divās daļās un līdzinās [3] attēlotajai astoņu riteņu platformai. Tomēr šai platformai piemīt tas pats trūkums, kas neļauj labās un kreisās puses riteņiem savstarpēji neatkarīgi reaģēt uz pārvietošanās virsmas nelīdzenumiem.

Arī analogam [3] ir līdzīgi trūkumi. To sešu riteņu platformas trūkums ir pārāk liela slodze uz kādu no riteņiem šķēršļu pārvarēšanas procesā, šādi radot būtiskus draudus attiecīgajiem riteņiem izslīdēt. Robotizēta platforma, kas aprakstīta avotā [4], labi spēj pārvarēt šķēršļus, kuri rada vienādu slodzi uz labās un kreisās puses riteņiem, bet, platformai ir ievērojams risks kļūt nestabilai situācijās, kad slodze starp labās un kreisās puses riteņiem katrai sekcijai ir dažāda, tikai divi riteņi saskaras ar pārvietošanās virsmu, šādi radot stabilitātes zaudēšanas risku.

Kā prototips izvēlēta platforma [4], kas satur astoņus riteņus, centrālo šasiju, kuras priekšpusē un aizmugurē piestiprinātas šasijas ar četriem riteņiem katrai. Šasijas piestiprinātas, izmantojot locīklas, kuras ļauj šasijām kustēties vertikāli attiecībā pret centrālo šasiju.

Piedāvātā risinājuma mērķis ir izmantot šasijas balstus tā, lai tie ļautu labās un kreisās puses riteņiem kustēties vertikāli attiecībā pret centrālo šasiju neatkarīgi no otras puses riteņu balsta. Izgudrojuma būtība ir tādu šasijas balstu izmantošana, kas ļauj labās un kreisās riteņu sekcijas pārvietot neatkarīgi, šādi uzturot labāku saskari ar pārvietošanās virsmu, kā ari, stabilizējot platformu un ļaujot tai pārvarēt sarežģītākus šķēršļus (skat. 1. attēlu). Papildus tiek izmantoti riteņu pāru balsti, kuri nodrošina riteņu brīvāku kustību un labāku saskari ar pārvietošanās virsmu.

Situācijās, kad platformai jāpārvar šķērslis, kas atrodas dažādos līmeņos attiecībā pret labās un kreisās puses riteņiem, atšķirībā no aplūkotā prototipa, platforma nodrošina vienmērīgu riteņu saskari un noslodzi attiecībā pret pārvietošanās virsmu.

Piedāvātais risinājums ļauj vienkāršot platformas piedziņas mehānismu, kā arī palielināt šķēršļu pārvarēšanas spējas, nodrošinot labās un kreisās puses riteņu neatkarīgu kustību vertikālā plaknē.

Izgudrojuma labākā varianta zīmējums redzams 2. attēlā, kur attēlota neliela mobila robota platforma, kas sastāv no astoņiem riteņiem (C), kuri stiprināti uz elektrodzinēja (D) ass tā, kā tas parādīts 3. attēlā, riteņu pāru balstiem (G) un to stiprinājumiem (B), kas stiprināti pie šasijas balsta (H) ar attiecīgu stiprinājumu (A), centrālās šasijas (E) un šasijas balsta atsperēm (F). Šasijas balsta atsperes piestiprinātas pie centrālās šasijas no vienas puses un pie šasijas balsta no otras puses, pielietojot aksiālos gultņus, šādi ļaujot balansēt centrālo šasiju bez papildus piedziņas, izmantojot atsperu vērpes spēku. Šāds vienkāršs risinājums ļauj uzturēt centrālās šasijas leņķi attiecībā pret šasijas balsta stiprinājuma asi apmēram starp labās un kreisās puses šasijas balstu attiecīgo leņķi. īpaši noderīgi tas ir tajās situācijās, kad labās un kreisās puses riteņu sekcijas atrodas dažādās pozīcijās, piemēram, kreisās puses riteņi virzās uz leju, bet labās puses riteņi uz augšu (skat. 1. attēlu).

Riteņu stiprināšana uz elektrodzinēja ass ļauj pārvietot platformas smaguma centru zemāk, kā arī ļauj realizēt vienkāršāku spēka pārvadi uz riteņiem, jo nav nepieciešami pārnesumi vai kādi citi spēka pārvades elementi, kas būtiski sarežģī kopējo konstrukciju.

Konstrukcijā izmantoti aksiālie adatu gultņi, kas samazina riteņu pāru un šasijas balstu savstarpējo berzi, šādi ļaujot platformai vieglāk piemēroties reljefam. Ja ir paredzams, ka platformai būs jāpārvar šķēršļi, kas ir ievērojami lielāki par riteņu diametru, tad ieteicams platformas balstus papildināt ar atdurēm (spilveniem), vai citiem papildus mehānismiem, kas neļauj riteņu pāru balstiem apgriezties par vairāk, kā 90 grādiem attiecībā pret to griešanās asi, lai izvairītos no platformas stabilitātes neatgriezeniskas zaudēšanas.

Platformu var izmantot visur, kur ir nepieciešama paaugstināta mobilitāte, spēja pielāgoties pārvietošanās virsmas nelīdzenumiem un šķēršļu pārvarēšanas spēja, kā civilajā tā militārajā sierā. Neatkarīgi no pielietojuma sfēras, platforma ir labi piemērota, kā iekštelpu, tā ārējiem apstākļiem. Izmantotais risinājums ir pietiekami vienkāršs, lai radītu masu produktus, piemēram, rotaļlietas visurgājējus, palīglīdzekļus skolnieku un studentu apmācībā datorzinātnes nozarē, kā arī citiem līdzīgiem pielietojumiem.

Izmantotie avoti:

1. R.M.Kronqvist, ASV patents Nr. 3,409,100,1966

2. T.L. De Fazio un kolēģi, ASV patents Nr. 6,662,889 B2,2003

3. T. Thueer, A. Krebs, R. Siegwart, Comprehensive Locomotion Performance Evaluation of All-Terrain Robots, 2005, Autonomous Systems Lab, Ziirich, Switzerland.

4. Jean-Jacques Boyer, AS V patents Nr. 4022290, 1975 (prototips)

Claims (1)

1. Pretenzija

   Astoņu riteņu robotizēta platforma, kas sastāv no astoņiem velkošajiem riteņiem, centrālās šasijas, šasijas balstiem un riteņu pāru balstu stiprinājumiem, kas piestiprināti šasijas balstu priekšpusē un aizmugurē, atšķirīga ar to, šasijas balsti piestiprināti centrālajai šasijai tā, lai ļautu katras puses šasijas balstam neatkarīgi vienam no otra kopā ar attiecīgajiem riteņu pāru balstiem brīvi rotēt vertikālajā plaknē attiecībā pret centrālo šasiju ap stiprinājuma punktu, kā arī lai ļautu miera stāvoklī centrālajai šasijai atrasties līdzsvarā.