一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人制造技術

本發明專利技術公開了一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人，它包括機器人本體、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置，機器人本體的兩側分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置；輪式移動機器人運動裝置可變形四邊形機構，其上端與機器人本體鉸連，下端帶有內外輪構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置內有變形電機、轉向電機和驅動電機，實現輪式移動機器人運動裝置的變形、轉向和滾輪的驅動。本發明專利技術通過合理結構設計，能有效地完成越障和跨越壕溝。

【技術實現步驟摘要】
一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人
本專利技術涉及一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人，特應用于輪式移動機器人領域。
技術介紹
為了保證輪式移動機器人在崎嶇環境下的正常運行，增強其移動性能，盡可能減小在不平地面運動時產生的振動對機器人本體探測設備的影響，優化其行走機構至關重要。因此，采用定質心被動搖臂結構來減小振動和節約能耗。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人，利用不變重心被動搖臂以越過障礙物的方法，使得輪式移動機器人能夠很好地越過障礙物，并利用機器人全向的功能使其能很好地通過較大的壕溝。為達到上述目的，本專利技術采用下述技術方案: 一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人，包括機器人本體、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置，其特征在于:所述機器人本體的兩側分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置；所述輪式移動機器人運動裝置可變形四邊形機構，其上端與機器人本體鉸連，下端帶有內外輪構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置內有變形電機、轉向電機和驅動電機，實現輪式移動機器人運動裝置的變形、轉向和滾輪的驅動。所述機器人本體為長方體；所述四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置:包括三個結構相同的上并列搖臂和下單搖臂、變形電機、矩形框臂、外輪、內輪、轉向電機、長方體框架和內置于所述長方體框架中的驅動電機，所述上并列搖臂一端與所述機器人本體上的上凸耳通過銷軸鉸連，所述下單搖臂上端與所述機器人本體上的下凸耳通過銷軸鉸連；所述上并列搖臂與所述矩形框臂上端通過銷軸鉸連，所述變形電機的輸出軸與該銷軸固定相連，并且所述變形電機固定在所述上并列搖臂上；所述下單搖臂的下端與矩形框臂下端鉸連，構成所述可變形四邊形機構；所述轉向電機固定在所述矩形框下端，所述轉向電機輸出軸與所述長方體框架轉動連接；所述長方體框架內置所述驅動電機，該電機的輸出軸與所述外輪相連，所述長方體框架的另一端與所述內輪通過轉動軸相連。所述外輪與所述內輪大小形狀都相同，所述四個外輪都是獨立驅動。本專利技術與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點: 本專利技術定質心全向被動搖臂輪式移動機器人輔助人工探測，促進了探測的自動化程度，提高了效率，同時，節約了人力物力的投入?！靖綀D說明】圖1為本專利技術定質心全向被動搖臂輪式移動機器人的總體結構示意圖。圖2為本專利技術定質心全向被動搖臂輪式移動機器人正面示意圖。圖3(3-f 3-9)為本專利技術定質心全向被動搖臂輪式移動機器人越障過程示意圖(其中(a)為正視圖，(b)為放大的側視圖，(c)為俯視圖)。圖4 (a^e)為本專利技術定質心全向被動搖臂輪式移動機器人跨過壕溝過程示意圖?！揪唧w實施方式】本專利技術的優選實施例詳述如下: 實施例一: 參見圖1和圖2，本定質心全向被動搖臂輪式移動機器人，包括機器人本體1、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV，機器人本體I的兩側分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV ;所述輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV可變形四邊形機構，其上端與機器人本體I鉸連，下端帶有內外輪8、7構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV內有變形電機5、轉向電機9和驅動電機11，實現輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV的變形、轉向和滾輪的驅動。實施例二: 本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下: 機器人本體I為長方體；四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV:包括三個結構相同的上并列 搖臂2、3，下單搖臂4、變形電機5、矩形框臂6、外輪7、內輪8、轉向電機9、長方體框架10和內置于長方體框架10中的驅動電機11，上并列搖臂2、3 —端與機器人本體I上的上凸耳12通過銷軸鉸連，下單搖臂4上端與機器人本體I上的下凸耳13通過銷軸鉸連；上并列搖臂2、3與矩形框臂6上端通過銷軸鉸連，變形電機5的輸出軸與該銷軸固定相連，并且變形電機5固定在上并列搖臂3上；下單搖臂4的下端與矩形框臂6下端鉸連，構成可變形四邊形機構；轉向電機9固定在矩形框6下端,轉向電機9輸出軸與長方體框架10轉動連接；長方體框架10內置驅動電機11，該電機的輸出軸與外輪7相連,長方體框架10的另一端與內輪8通過轉動軸相連。實施例三: 在本實施例中，參見圖1~圖4, 一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人,包括機器人本體(1)、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV，機器人本體I為長方體；四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、II1、IV包括三個結構相同的上并列搖臂2、3、下單搖臂4，變形電機5，矩形框臂6，外輪7，內輪8，轉向電機9，長方體框架10和內置于所述長方體框架10中的驅動電機11。搖臂2、3 —端與機器人本體I上的上凸耳12通過銷軸鉸連，搖臂4與機器人本體I上的下凸耳13通過銷軸鉸連；搖臂2、3與矩形框臂6通過銷軸鉸連，變形電機5的輸出軸與銷軸固定相連，并且電機5固定在搖臂3上；三個結構相同的搖臂2、3、4形成平行運動結構；轉向電機9固定在矩形框臂6上，轉向電機9輸出軸與長方體框架10轉動連接；長方體框架10內置的驅動電機11輸出軸與外輪7相連，長方體框架10的另一端與內輪8通過轉動軸相連。在本實施例中，參見圖1~圖4，機器人本體I前后兩兩設置所述的四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置1、I1、III和IV，并成對稱關系。在本實施例中，參見圖1~圖4，外輪7與內輪8大小形狀都相同，四個外輪7都是獨立驅動。本實施例定質心全向被動搖臂輪式移動機器人的工作原理如下: 在越障過程中，由長方體框架10內置的驅動電機驅動四個外輪7使機器人開始運動，當機器人運動到梯形斜坡前時，運動裝置I上的變形電機5不再提供運動裝置I的搖臂結構發生相對運動所需的轉矩，運動裝置I上的搖臂結構可以自由運動，而運動裝置I1、III和IV上的變形電機5照常提供轉矩使得搖臂結構不發生相對運動；機器人運動裝置I上的搖臂隨著地形進行被動的擺動，使得運動裝置I很好地通過梯形斜坡；當運動裝置I完全通過梯形斜坡時，運動裝置I上的變形電機5重新提供轉矩；當運動裝置IV運動到梯形斜坡前時，運動裝置IV上的變形電機5不再提供運動裝置IV的搖臂結構發生相對運動所需的轉矩，運動裝置IV上的搖臂結構可以自由運動，而運動裝置Ι、Π和III上的變形電機5照常提供轉矩使得搖臂結構不發生相對運動；機器人運動裝置IV上的搖臂隨著地形進行被動的擺動，使得運動裝置I很好地通過梯形斜坡，當運動裝置IV完全通過梯形斜坡時，運動裝置IV上的變形電機5重新提供轉矩。在跨越壕溝過程中，當機器人運動到壕溝前時，機器人運動裝置Ι、ΙΙ、ΙΙΙ和IV中的轉向電機9控制各組外輪7和內輪8轉過90度，使得運動裝置I和IV，運動裝置II和III的外輪7和內輪8之間的間距增大以便于跨過壕溝，接著長方體框架10內置的驅動電機驅動四個外輪7使機器人開始運動，跨過壕溝，機器人復位；如果有需要，機器人的轉向電機9可以轉過任何角度以便達到機器人的全向運動。在以上兩組運動中，機器人的質心位置始終不變，運動平穩。上面結合附圖對本專利技術實施例進行了說明，但本發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人，包括機器人本體（1）、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置（I、II、III、IV），其特征是：所述機器人本體（1）的兩側分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置（I、II、III、IV）；所述輪式移動機器人運動裝置（I、II、III、IV）可變形四邊形機構，其上端與機器人本體（1）鉸連，下端帶有內外輪（8、7）構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置（I、II、III、IV）內有變形電機（5）、轉向電機（9）和驅動電機（11），實現輪式移動機器人運動裝置（I、II、III、IV）的變形、轉向和滾輪的驅動。

【技術特征摘要】
1.一種定質心全向被動搖臂輪式移動機器人，包括機器人本體(I)、四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV)，其特征是:所述機器人本體(I)的兩側分別前后并列安裝兩組所述輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV);所述輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV)可變形四邊形機構，其上端與機器人本體(I)鉸連，下端帶有內外輪(8、7)構成滾輪；輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV)內有變形電機(5)、轉向電機(9)和驅動電機(11)，實現輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV)的變形、轉向和滾輪的驅動。2.根據權利要求1所述的定質心全向被動搖臂輪式移動機器人，其特征在于:所述機器人本體(I)為長方體；所述四組完全相同的輪式移動機器人運動裝置(1、I1、II1、IV):包括三個結構相同的上并列搖臂(2、3)、下單搖臂(4)，變形電機(5)、矩形框臂(6)、外輪(7)、內輪(8)、轉向電機(9)、長方體框架(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：華凌云，劉吉成，江盼閣，李斌，劉樹林，周曉君，崔建祥，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：上海;31