[实用新型]一种可变运动方式的全方位自主移动机器人行走机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种可变运动方式的全方位自主移动机器人行走机构。

背景技术

轮式移动机器人相对于腿式机器人控制简单、移动灵活，已经被广泛应用于工业、农林业、矿物勘探、环保及家庭服务、军事侦察和航天航空等众多领域中。行走机构和驱动形式决定了轮式移动机器人的运动方式，目前广泛采用后轮驱动差速转向移动。但这种运动方式在零转向半径和平动方面存在缺陷，由此提出的采用特殊全方位轮的全方位移动机器人，在二维平面上具有三个自由度，可以完成沿任意方向同时作平动和转动，在保持姿态不变的情况下，可以完成任意方向的移动，它非常适合工作在空间狭窄有限、对机器人机动性要求高的场合中，正是由于全方位移动机器人拥有比双轮差速式更灵活的运动性能，已经被应用于全方位移动椅和机器人足球赛等特殊领域。

全方位移动机器人作为一个重要的研究课题，但很多的研究局限于使用全方位轮来实现机器人的全方位运动。由于全方位轮的特殊的机构，使其成本较高；而且由于全方位轮的形状及分布，不能在泥地或沙石地里行走，以免被卷入后卡住使轮子不能正常转动，其应用领域具有局限性。

农田作业移动机器人的运动是沿作物行的移动，经常需要调整移动平台与植株行的距离，即横向距离的调整，而不改变车身方向，这就要求移动平台具有绝对平动的能力。当移动平台位于植株行末尾，需要调整车身方向，由于植株行的限制，没有足够的转向半径，这时需要移动平台的转向半径尽可能小，即理想状态的零半径绝对转动。采用全方位轮无法在农田行走，因此有必要根据具体情况和应用要求，采用普通车轮，通过具体的运动切换机构来实现移动机器人的全方位运动，即具备平动和零半径转动的运动能力。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可变运动方式的全方位自主移动机器人行走机构，使用四轮移动车体，设计出运动切换机构，可以根据需要改变移动机器人的运动方式，使其具备平动和零半径转动的移动能力，实现全方位运动。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括四轮车体、前后两套结构相同的滚珠丝杠滑块机构、三组传动齿轮组和四组结构相同的车轮转向连杆系；其中

1)所述的四轮车体：包括两个前车轮、两个后车轮和内装有控制部分的箱体，两个前轮分别装有驱动部件，四个车轮的转轴均伸出箱体上端面外；

2)所述的前后两套结构相同的滚珠丝杠滑块机构：包括丝杠轴、滚珠丝杠滑块及滚珠丝杠导轨，箱体的上端面前、后车轮转轴间分别安装有第一端板，前、后两电磁铁箱分别与前、后第一端板制成一体，前、后两块电磁铁分别安装在电磁铁箱内，且在前、后两电磁铁箱内还安装有移动轴的位置检测装置，在第一端板的内侧分别安装有第二端板，两根滚珠丝杠导轨的两端安装在第一端板上，位于两根滚珠丝杠导轨间的丝杠轴的两端安装在第二端板上，前、后端的滚珠丝杠滑块安装在两根滚珠丝杠导轨和丝杠轴中，分别在前、后两滚珠丝杠滑块靠近第二端板的一侧上安装两套锁紧继电器；

3)所述的三组传动齿轮组：第一组：移动轴后车轮部分装有第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮，中间轴后车轮部分装有第三圆柱齿轮和第一圆锥齿轮，后轮滚珠丝杠滑块的转轴装有第二圆锥齿轮；第二组：移动轴前轮部分装有第一圆柱齿轮，中间轴前轮部分装第三圆柱齿轮和第一圆锥齿轮，前轮滚珠丝杠滑块的转轴装有第二圆锥齿轮；第三组：移动轴上中间部分装有第四圆柱齿轮和宽蜗轮、中间轴上中间部分装有第五圆柱齿轮及丝杠轴中间部分装有第六圆柱齿轮；转向电机轴上的蜗杆与宽蜗轮的啮合；

4)所述的四组结构相同的车轮转向连杆系：包括曲柄摇杆四杆机构，两前车轮与两后车轮的连杆和车轮转杆分别共用前、后两个曲柄转动杆，且两个两个曲柄转动杆的回转中心分别位于滚珠丝杠滑块机构中前、后两个滚珠丝杠滑块的中心轴上，四根车轮转杆的一端分别接车轮转轴；

所述的两个前轮的驱动部件由编码器、伺服电机、行星齿轮减速箱和同步带传动装置组成的标准部件。

本实用新型具有的有益效果是：根据农田作业移动机器人的具体情况和设计要求，使用三台电机即可完成双前轮差速式驱动及三种运动方式的切换，使用普通四轮移动车体实现移动机器人的全方位移动的目的。不仅减少了电机的使用数量，通过具体的机构来实现运动方式的变化，减少对软件编程的要求；而且在满足了设计要求的同时，也保证具有可靠的运动特性。

附图说明

图1是全方位移动机器人行走机构整体三维设计图。

图2是图1中A的局部放大图。

图3是图1的B的局部放大图。

图4是图3中A-A锁紧继电器28的局部剖视图。