[发明专利]蛇形机器人履带车

说明书

本申请是申请日为2007年11月13日，申请号为200780049718.8、发明名称为“蛇形机器人履带车”的发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求享有于2006年11月13日向美国专利商标局提交的标题为“Serpentine Robotic Crawler”(蛇形机器人履带车)的美国临时专利申请No.60/858,917的权益，该申请的全文引用在此作为参考。

技术领域

本发明涉及小型无人驾驶的地面机器人车辆。更具体地，本发明涉及一种具有多个通过高自由度驱动式联接件互连的履带式机架单元的蛇形机器人履带车。

背景技术

机器人学是活跃的研究领域，已研制出许多不同类型的机器人车辆用于各种任务。例如，无人驾驶的飞行器已非常成功地用于军事空中侦察。然而，无人驾驶的地面车辆获得较少成功，这部分地是由于在地面环境中运动显著地比在空中环境中运动困难。

无人驾驶地面车辆当试图实现机动性时会面临许多挑战。地形的变化很广泛，例如包括松散和易变的材料、障碍物、植被、有限宽度或高度的开口、台阶等。优化用于在一种环境中运行的车辆可能在另一种环境中运行不佳。

还有一些与车辆的尺寸有关的折衷方案。大型车辆可以更好地处理某些障碍物，例如台阶、落差、间隙等。另一方面，大型车辆不能容易地通过狭窄的通道或者在管道内部行进，且更容易被植物阻挡。大型车辆还往往更容易被看到，并因此不太希望用于独立的监视应用。相比之下，尽管小型车辆更独立，但越过障碍变成更大的行驶问题。

各种各样的机动性构造已经适合于通过困难的地形。这些选择方案包括腿、车轮和履带。有腿的机器人可能是灵活的，但采用复杂的控制机构来移动和达到稳定性。轮式车辆可以提供高度机动性，但提供有限的附着作用并需要宽度以便得到稳定性。

履带式车辆是已知的，且通常构造成坦克构型。尽管履带式车辆在某些环境中可以提供高度稳定性，但履带式车辆在车辆很小的情况下通常提供有限的可操纵性。此外，已知的履带式车辆不能适应在宽范围内变化的障碍，尤其是当地形狭窄并且道路弯曲时。

发明内容

本发明包括一种蛇形机器人履带车，该履带车克服现有技术中固有的问题和不足。在一个实施例中，蛇形机器人履带车包括第一机架和第二机架，每个机架都具有一旋转式支承于其中的连续履带。第一和第二机架通过驱动式联接臂连接。联接臂具有一对位于联接到相应的机架的各端部处的腕状(wrist-like)驱动式联接件，并具有位于腕状驱动式联接件之间的肘状(elobw-like)驱动式接头。

附图说明

从下文结合附图的描述和所附权利要求中可以更清楚地看到本发明。应当理解，这些附图仅描述了本发明的示例性实施例，它们不应当被认为是对本发明的范围的限制。可以容易地认识到，文中一般性地描述以及在附图中示出的本发明的部件可布置成或设计成各种不同的构造。但是下面将通过附图更加详细和具体地描述和解释本发明，其中：

图1示出按照本发明的示例性实施例的蛇形机器人履带车的透视图；

图2示出按照本发明的实施例的腕状驱动式联接件的透视图；

图3示出按照本发明的实施例的肘状驱动式联接件的透视图；

图4示按照本发明的实施例的腕状驱动式联接件的透视图；

图5示出按照本发明的实施例的具有基本被包围的连续履带的机架的透视图，其中履带底部露出；

图6示出按照本发明的实施例的具有连续履带的机架的透视图，其中履带的顶部和底部露出；

图7示出按照本发明的实施例的处于坦克构型的蛇形机器人履带车的透视图；

图8示出按照本发明的实施例的处于蛇形构型的蛇形机器人履带车的透视图；

图9示出按照本发明的实施例的处于外部爬升构型的蛇形机器人履带车的透视图；

图10(a)-10(c)示出按照本发明的实施例的处于不同的内部爬升构型的蛇形机器人履带车的透视图；

图11(a)-11(e)示出按照本发明的实施例的蛇形机器人履带车恢复常态的一连串运动的俯视图；

图12(a)-12(f)示出按照本发明的实施例的蛇形机器人履带车的各种姿势的透视图；

图13示出按照本发明的实施例的控制系统的示意图；

图14示出按照本发明的可供选择的实施例的蛇形机器人履带车；以及

图15示出按照本发明的又一可供选择的实施例的蛇形机器人履带车。

具体实施方式