[发明专利]一种形状可变/多方位驱动救助型机器人的移动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种形状可变/多方位驱动救助型机器人的移动机构，属于先进制造技术 领域。

背景技术

鉴于救助机器人应用环境的特殊性，对其关键性能必须提出特殊的要求。为了使其能 够胜任救助工作，它必须具有很强的运动能力，即必须具有能在诸如废墟，坎坷和狭小空 间内等恶劣路况下行走的能力。而赋予救助机器人这些能力的最重要部分就是机器人的移 动机构。移动机构是救灾机器人的移动载体。救灾机器人的移动机构应能够适应各种各样 的地理环境，并且具有一定的爬坡能力和越过障碍能力。此外，还需要有良好的姿态稳定 性，一定的移动速度和低能耗等要求。现有的救助机器人的移动机构主要有：无肢运动(以 蛇形运动为主)，跳跃式，轮式，腿式，轮腿式和履带式等。蛇形机器人具有运动稳定性好， 适应地形能力强和高的牵引力等特点，但多自由度的控制困难，运动速度低；跳跃式机器 人可以跃过数倍于自身高度的障碍物或沟渠，对地形有较强的适应力，但是跳跃运动首先 需要克服自身重力影响，且腾空和触地阶段动力学方程复杂，平衡难以控制；轮式机器人具 有结构简单，重量轻，轮式滚动摩擦阻力小和机械效率高等特点，但越过沟渠，台阶的能 力差；腿式机器人具有适应地形能力强的特点，能越过大的沟壕和台阶，其缺点是稳定性 差，速度慢；轮腿式机器人融合腿式机构的地形适应能力和轮式机构的高速高效性能，其 缺点是结构相对复杂；履带式机器人地形适应能力强，但要越过大的沟壕，自身的尺寸就 要做的很大，能耗大。在灾难事故现场，由于搜索路径既不固定又很复杂，空间各个方向 都可能存在挤压的几何约束，且没有固定的约束模式，这就要求救助机器人必须具有多种 灵活的移动机构，才能够适应不同的环境。

目前，国内已经研究和开发了各种移动机构的救助机器人。如：一种由记忆合金弹簧 驱动的蛇形机器人，通过加热、冷却记忆合金驱动机器人作前后、左右、转弯运动。这种 机器人不能上、下台阶，不能顺利通过凹坑和尺寸稍大的沟渠(解中宁，赵丽娟，隋新， 袁月峰，韩侠，鲍玉新，潘宏歌.一种蛇形机器人.中华人民共和国国家专利产权局， 02109369.5，2002.03.27.)。中科院沈阳自动化所在2003年以后推出的“灵蜥”系列机器 人突出的特点是采用轮-腿-履带复合移动机构(王超越.我国危险作业机器人研究开发取得 新进展.机器人技术与应用，2005，06：11-14，18.)，在爬坡、爬楼梯、越障时，机器人 采用履带移动方式；在平坦地面时，机器人采用轮子移动方式。这种机器人可根据路况， 选择不同的移动机构，但不能实现多方位移动。

本发明提出的形状可变/多方位驱动的救助型机器人的结构，兼有履带机构和蛇形机构 的优点，它可以根据灾害现场的情况，改变其机构的形状，实现多方位移动，从而胜任瓦 砾、废墟等恶劣路面上的行走。目前缺少这样的救助型机器人的移动机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种形状可变/多方位驱动救助型机器人的移动机构。有效地 克服现有机构中存在的平衡难以控制、越过沟渠，台阶的能力差、自身尺寸大、难以适应 恶劣路面(瓦砾，废墟)的救灾现场等问题。

实现上述发明目的本发明采用以下技术方案：