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    移動機器人系統技術方案

    技術編號:41929337 閱讀:14 留言:0更新日期:2024-07-05 14:25
    本發明專利技術涉及一種能夠移動的移動機器人系統(100),該移動機器人系統具有彼此成對串聯連接以便形成環的N個鉸接結構,N是大于或等于3的正整數,被稱為連桿機構(Q1、Q2、Q3)的每個鉸接結構具有:?至少兩個相繼的肢體,這些肢體包括又稱為軀干(T1,T2,T3)的第一肢體、以及最后肢體,連桿機構的兩個相繼的肢體通過可以實現圍繞軸線的至少一種旋轉的關節彼此連接;以及?被稱為連桿機構端關節(AQ1,AQ2,AQ3)的關節,連桿機構的連桿機構端關節將連桿機構的最后肢體連接到下一個連桿機構的軀干。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】

    本專利技術涉及一種移動機器人系統的新架構。


    技術介紹

    1、移動機器人的性能主要由其架構和機載算法決定。這兩個部件是相關的,但是移動機器人的能力主要由其架構決定和限制,而機載算法允許盡可能發揮這些能力,而無法擴展其能力。

    2、在當前的高機動性機器人架構中,可以提及例如通過模仿人類架構而自然適合人類環境的雙足機器人。這些架構的形狀幾乎沒有改變,并且改進主要集中在控制算法上。這些雙足機器人的主要缺點之一是其重心高并且因此其穩定性裕度低,致使這些機器人相對難以在現場部署。

    3、還可以提及多腿機器人,比如四足步行機器人或鉸接式車輛(通常稱為漫游機器人)。一般來說,這些多腿機器人呈中央基座的形式,從中央基座延伸出多個鉸接腿。中央基座允許容納這些機器人的所有傳感器、電池和微控制器。與雙足機器人相比,這些機器人的優點是放置腿的自由度較高。此外,可以將機械手安裝在這些機器人的這些腿或中央基座處。然而,中央基座是這些多腿機器人的主要限制源,因為它會影響機器人的移動性。事實上,由于中央基座是惰性的,所以只有當多腿機器人的中央基座可以避開位于軌跡上的障礙物時,多腿機器人才可以沿著所述軌跡移動。因此,只有中央基座高的多腿機器人才可以跨越多巖石地勢。然而,高中央基座降低了機器人的穩定性,這是因為中央基座集中了大部分質量并提高了重心。

    4、文件cn?103303385和cn?105619396描述了機器人系統的架構的示例,這些架構包括成對串聯鉸接、從而形成環的結構。


    技術實現思路

    1、本專利技術的目的是克服上述缺點,并提供一種機器人系統的新架構。

    2、為此,本專利技術提供一種移動機器人系統,該移動機器人系統能夠移動,包括彼此成對串聯聯接以便形成環的n個鉸接結構,n是大于或等于3的正整數。又稱為連桿機構的每個鉸接結構都包括:

    3、-?至少兩個相繼的肢體,這些肢體包括又稱為軀干的第一肢體、以及最后肢體;該連桿機構的兩個相繼的肢體通過關節彼此聯接,該關節使得能夠實現圍繞軸線的至少一種旋轉,以及

    4、-?關節,該關節又稱為連桿機構端關節。

    5、連桿機構的連桿機構端關節將連桿機構的最后肢體聯接到下一個連桿機構的軀干。

    6、因此,本專利技術有利地提供了一種機器人系統,機器人系統的架構由成對鉸接的連桿機構構成。

    7、機器人系統允許在空間中定位連桿機構,以便能夠行走、滾動,適應于機器人系統移動的地勢。有利地,這種機器人系統允許提高機器人系統相對于地勢的障礙物的移動性。

    8、機器人系統包括至少三個連桿機構,以有利地保證機器人系統在現場的靜態穩定性。具有三個連桿機構的機器人系統在任何地勢上都是均衡的。具有四個連桿機構的系統能夠將軀干中的一個用作機械手,而其他三個軀干保證與地面的均衡接觸。

    9、優選地,機器人系統的每個連桿機構都包括相同數量的肢體。然而,沒有什么可以阻止為機器人系統提供具有不同數量的肢體的連桿機構。

    10、根據具體實施例,根據本專利技術的機器人系統進一步具有單獨實現或以其技術上可行的組合中的任一種組合實現的以下特征。

    11、在本專利技術的優選實施例中,機器人系統不包括聯接每個連桿機構的中央主體。

    12、機器人系統具有由成對鉸接的連桿機構組成的架構。因此,沒有中央本體的機器人系統提出了一種僅圍繞主運動環布置的架構。

    13、有利地,機器人系統表現得像多腿機器人,但是它僅由多個連桿機構構成,這些連桿機構均聯接到其兩個緊鄰的連桿機構。

    14、中央主體的不存在帶來了有趣的機械特性,無論:

    15、-?在移動性和穩定性方面,機器人系統的重心自然低。

    16、-?在移動性和離地間隙方面:機器人系統沒有中央本體,離地間隙(即車輛跨越障礙物的能力的量度)是無限的,并且機器人系統的配置可以適應于任何類型的地勢;多巖石區域和狹窄區域都可以進入。

    17、-?在抗傾覆方面。

    18、在本專利技術的優選實施例中,機器人系統包括致動裝置,這些致動裝置被配置為移動這些連桿機構的全部或部分關節。由彼此聯接的相繼的連桿機構形成的運動環將移動約束引入到機器人系統中。有利地,這些移動約束允許移動機器人系統的所有關節,而只有精心選擇的關節子集配備有致動裝置。替代地,當機器人系統的致動裝置致動連桿機構的所有關節時,冗余被引入到機器人系統的致動中,這有利地使得機器人系統穩健,特別是在失去一個或多個致動裝置之后。

    19、在本專利技術的優選實施例中,機器人系統的至少一個連桿機構包括支承部件,該支承部件旨在與支承表面接觸。優選地,機器人系統的所有連桿機構都包括支承部件。

    20、在一個示例中,支承部件可以是支腳、輪子。

    21、在本專利技術的優選實施例中,機器人系統包括至少一個鎖定/解鎖裝置,該至少一個鎖定/解鎖裝置被配置為可逆地分離兩個相繼的連桿機構。有利地,與相鄰連桿機構中的一個分離的連桿機構具有更寬的可進入移動區域。因此,連桿機構可以例如能夠與較遠的物體相互作用。機器人系統也可以采用直線形狀,以例如穿過狹窄隧道。

    22、在本專利技術的優選實施例中,機器人系統包括布置于至少一個連桿機構的連接器,該連接器可逆地或不可逆地聯接到連桿機構的肢體中的一個,并被配置為接納至少一個工具。機器人系統可以配備有具體工具,比如真空清潔器、夾具等。

    23、在本專利技術的優選版本中,機器人系統的至少一個連桿機構包括至少三個相繼的肢體,該至少三個相繼的肢體包括:

    24、-?軀干,

    25、-?第二肢體,該第二肢體又稱為肩,通過又稱為第一關節的關節聯接到軀干,

    26、-?第三肢體,該第三肢體又稱為臂,通過又稱為第二關節的關節聯接到肩。

    27、有利地,肢體的添加允許相對于連桿機構的第一肢體增大連桿機構的最后肢體的可進入移動區域。

    28、在本專利技術的優選實施例中,至少一個連桿機構的第一關節使得能夠實現圍繞又稱為第一軸線的軸線的旋轉,并且第二關節使得能夠實現圍繞又稱為第二軸線的軸線的旋轉,第二軸線正交于第一軸線。

    29、在這種配置中,兩個關節有利地再現了人體的肩/臂組件的典型移動。

    30、在本專利技術的優選實施例中,當至少一個連桿機構僅包括三個相繼的肢體時,臂是最后肢體,并且連桿機構的連桿機構端關節優選為球窩關節連接件。有利地,球窩關節連接件允許實現多種多樣的移動,并且易于機械制造。

    31、在本專利技術的優選實施例中,具有至少三個相繼的肢體的至少一個連桿機構包括四個相繼的肢體,該四個相繼的肢體包括:

    32、-?軀干,

    33、-?肩,該肩通過第一關節聯接到軀干,

    34、-?臂,該臂通過第二關節聯接到肩,以及

    35、-?第四也是最后的肢體,該第四也是最后的肢體又稱為小臂,通過又稱為第三關節的關節聯接到臂。

    36、在優選實施例中,第三關節使得能夠本文檔來自技高網...

    【技術保護點】

    1.一種移動機器人系統(100),所述移動機器人系統能夠移動,包括彼此成對串聯連接以便形成環的N個鉸接結構,N是大于或等于3的正整數,

    2.根據權利要求1所述的移動機器人系統(100),不包括聯接每個連桿機構的中央主體。

    3.根據權利要求1至2中任一項所述的移動機器人系統(100),包括致動裝置,所述致動裝置被配置為移動所述連桿機構的全部或部分關節。

    4.根據權利要求1至3中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,至少一個連桿機構(Q1,Q2,Q3)包括旨在與支承表面接觸的支承部件(PA1,PA2,PA3)。

    5.根據權利要求1至4中任一項所述的移動機器人系統(100),包括至少一個鎖定/解鎖裝置,所述至少一個鎖定/解鎖裝置被配置為可逆地分離兩個相繼的連桿機構。

    6.根據權利要求1至5中任一項所述的移動機器人系統(100),包括布置于至少一個連桿機構(Q1,Q2,Q3)的連接器,所述連接器可逆地或不可逆地聯接到所述連桿機構的肢體中的一個,并被配置為接納至少一個工具。

    7.根據權利要求1所述的移動機器人系統(100),其中,當所述至少一個連桿機構僅包括三個相繼的肢體時,所述臂是所述最后肢體,并且所述連桿機構的連桿機構端關節是球窩關節連接件。

    8.根據權利要求1至6中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,具有至少三個相繼的肢體的所述至少一個連桿機構包括四個相繼的肢體,所述四個相繼的肢體包括:

    9.根據權利要求8所述的移動機器人系統(100),其中,所述第三關節能夠實現圍繞又稱為第三軸線(Y31,Y32,Y33)的軸線的旋轉,所述第三軸線平行于所述第二軸線(Y21,Y22,Y23)。

    10.根據權利要求8至9中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,具有四個相繼的肢體的所述連桿機構的連桿機構端關節使得能夠實現圍繞又稱為旋轉軸線(Yf1,Yf2,Yf1)的軸線的旋轉。

    11.根據權利要求10所述的移動機器人系統(100),其中,所述旋轉軸線(Yf1,Yf2,Yf1)平行于所述第二軸線(Y21,Y22,Y23)和所述第三軸線(Y31,Y32,Y33)。

    12.根據權利要求3和權利要求9至11中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,所述致動裝置包括用于形成所述移動機器人系統的所述關節中的每一個的相關聯電機。

    13.根據權利要求9至11中任一項以及權利要求3所述的移動機器人系統(100),其中,所述致動裝置包括布置于具有四個相繼的肢體的所述連桿機構的:

    14.根據權利要求10至13中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,具有四個相繼的肢體(Q1,Q2,Q3)的所述連桿機構的所述連桿機構端關節(AQ1,AQ2,AQ3):

    15.根據權利要求14和權利要求5中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,當具有四個相繼的肢體的所述連桿機構的所述連桿機構端關節(AQ1,AQ2,AQ3)包括前軀干時,所述連桿機構和所述下一個連桿機構被配置為能夠在將所述前軀干聯接到所述下一個連桿機構(Q2,Q3,Q1)的軀干(T2,T3,T1)的、所述沒有自由度的連接件處可逆地分離。

    16.根據權利要求1至6中任一項所述的機器人系統(100),其中,具有至少三個相繼的肢體的所述至少一個連桿機構包括五個相繼的肢體,所述五個相繼的肢體包括:

    17.根據權利要求16所述的移動機器人系統(100),其中:

    18.根據權利要求16至17中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,具有五個相繼的肢體的所述連桿機構的所述連桿機構端關節使得能夠實現圍繞又稱為旋轉軸線(Yf1,Yf2,Yf3)的軸線的旋轉。

    19.根據權利要求18所述的移動機器人系統(100),其中,具有五個相繼的肢體的所述連桿機構的所述連桿機構端關節(AQ1,AQ2,AQ3)的旋轉軸線(Yf1,Yf2,Yf1)平行于所述下一個連桿機構(Q2,Q3,Q1)的第一關節的第一軸線(Z11,Z12,Z13)。

    20.根據權利要求3和權利要求16至19中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,所述致動裝置包括用于形成所述移動機器人系統的所述關節中的每一個的相關聯電機。

    21.根據權利要求19和權利要求3中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,所述致動裝置包括布置于具有五個相繼的肢體的所述連桿機構的:

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    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】

    1.一種移動機器人系統(100),所述移動機器人系統能夠移動,包括彼此成對串聯連接以便形成環的n個鉸接結構,n是大于或等于3的正整數,

    2.根據權利要求1所述的移動機器人系統(100),不包括聯接每個連桿機構的中央主體。

    3.根據權利要求1至2中任一項所述的移動機器人系統(100),包括致動裝置,所述致動裝置被配置為移動所述連桿機構的全部或部分關節。

    4.根據權利要求1至3中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,至少一個連桿機構(q1,q2,q3)包括旨在與支承表面接觸的支承部件(pa1,pa2,pa3)。

    5.根據權利要求1至4中任一項所述的移動機器人系統(100),包括至少一個鎖定/解鎖裝置,所述至少一個鎖定/解鎖裝置被配置為可逆地分離兩個相繼的連桿機構。

    6.根據權利要求1至5中任一項所述的移動機器人系統(100),包括布置于至少一個連桿機構(q1,q2,q3)的連接器,所述連接器可逆地或不可逆地聯接到所述連桿機構的肢體中的一個,并被配置為接納至少一個工具。

    7.根據權利要求1所述的移動機器人系統(100),其中,當所述至少一個連桿機構僅包括三個相繼的肢體時,所述臂是所述最后肢體,并且所述連桿機構的連桿機構端關節是球窩關節連接件。

    8.根據權利要求1至6中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,具有至少三個相繼的肢體的所述至少一個連桿機構包括四個相繼的肢體,所述四個相繼的肢體包括:

    9.根據權利要求8所述的移動機器人系統(100),其中,所述第三關節能夠實現圍繞又稱為第三軸線(y31,y32,y33)的軸線的旋轉,所述第三軸線平行于所述第二軸線(y21,y22,y23)。

    10.根據權利要求8至9中任一項所述的移動機器人系統(100),其中,具有四個相繼的肢體的所述連桿機構的連桿機構端關節使得能夠實現圍繞又稱為旋轉軸線(yf1,yf2,yf1)的軸線的旋轉。

    11.根據權利要求10所述的移動機器人系統(100),其中,所述旋轉軸線(yf1,yf2,yf1)平行于所述第二軸線(y21,y22,y23)和所述第三軸線(y31,y32,y33)。

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    【專利技術屬性】
    技術研發人員:替圖案·勒馬雷克
    申請(專利權)人:尼姆布爾一號公司
    類型:發明
    國別省市:

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