[发明专利]可变式机器人行走机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人行走机构，尤其是能够适应多变路面环境和翻越障碍的移动机器人行走机构。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，其应用领域也变得越来越广泛。移动机器人不仅在工业、农业、国防、医疗等行业中得到广泛的应用，而且在搜捕、救援、辐射和空间领域等有害与危险场合得到很好的应用。移动机器人的应用和研究对提高劳动生产率、推动科技发展具有重要意义，同时也成为衡量一个国家制造业水平的重要标志。移动机器人应用领域在不断扩大，机器人要完成任务亦呈复杂化和多样化。

目前，移动机器人有三种常见的行走机构，即轮式、足式和履带式。轮式移动机器人的特点是承载能力大、移动速度快、能耗较少，但其运动稳定性与受到路面的路况限制，若路面凹凸不平，轮式移动机器人的快速移动能力也难于发挥；足式移动机器人可以像人或动物一样在崎岖不平的地面上行走，缺点是机器人自由度多、控制复杂、行走速度低和承载能力差；履带式移动机器人有着特殊的机械结构，具备更大的作用面，虽然可以适应各种复杂多样的路面，但摩擦阻力较大，机械效率低。

发明内容

为了解决移动机器人行走机构的不足，本发明提供了一种具备三种工作模式且能适应多变环境的移动机器人行走机构，可保证高机械效率的情况下选择最优行走机构以适应不同场合移动。

本发明所采用的技术方案是：可变式行走机构内部通过减速齿轮箱的输出齿轮与传动内轴连接，传动内轴同时连接履带式结构和轮式结构。由于两个结构模块动力由一个直流电机提供，保证轴的旋转力同时传递到履带驱动轮和轮子上，实现同轴控制。传动外轴使用螺钉与履带式结构的支架外侧部分固连，通过两组齿轮减速实现履带式结构的摆动。内外传动轴采用同心轴设计，通过滚动轴承相套，由传动轴、减速箱和齿轮构成可变式行走机构的主动力系统，保证整个机构正常平稳的工作。

上述的一种可变式行走机构，其中，所述的履带式结构模块由履带驱动轮、履带导向轮、橡胶履带和履带辅助轮及伸长机构构成，主要用于崎岖不平的路面和障碍翻越。其中，橡胶履带有减震作用和伸缩性，配合履带支架内的四杆机构可保证履带与地面之间的线接触，为在复杂路面下机器人系统稳定性提供保证。

上述的一种可变式行走机构，其中，所述的轮式结构可以在平缓的路面上高速移动，这时的履带式结构摆高呈待机状态。整个行走机构在传动内外轴协同作用下，实现了机器人移动的最优配置。

上述的一种可变式行走机构，其中，所述的履带式结构模块中的伸长机构由舵机、四杆伸缩机构、履带辅助轮和支架构成。当可变式行走机构采用履带式结构移动时，舵机带动四杆机构伸长，配合履带驱动轮增大履带与地面之间的接触面积，实现面接触；当采用轮式结构移动时，舵机带动四杆机构缩回，整个过程利用机构的自锁性。

本发明所述的可变式行走机构对应的移动机器人可以采用三种工作模式。在平坦的路面上使用轮式结构移动，同时履带式结构摆臂升高，伸长机构缩回。此时的轮式模式可以高速、低耗的工作；在崎岖的路面上使用履带式结构移动，同时履带式结构摆臂降低，伸长机构伸长。此时的履带式模式可以平稳的工作；在遇到障碍使用履带式结构配合摆臂移动，同时履带式结构摆臂摆动，伸长机构缩回。此时采用带摆臂履带式模式可以实现翻越障碍。

本发明的优点是：

1.设计的行走机构机械传动部件简单，保证结构紧凑性同时还具备高效传动效率，能够满足机器人模块化设计的需求。

2.适应环境的能力强，综合机械效率高。

3.传动双轴的设计，合理的将两类行走机构有机的结合，并在履带机构内增加可伸长的履带辅助轮，最大限度的增加了机构与地面之间的摩擦力，保证移动的平稳性。

4.应用广泛，可变行走机构能够在军事侦查、星球勘探等领域中满足各类应用的需要。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明

图1是本发明的结构图

图2是本发明的动力传动结构图

图3是本发明应用于移动机器人装配图

图中1履带导向轮，2螺钉I，3履带辅助轮支撑架，4连杆I，5连杆II，6电机I，7履带，8平键I，9传动外轴，10传动内轴，11履带驱动轮，12轮子，13履带支架，14履带辅助轮，15心轴，16联轴器，17电机II，18减速箱，19固定架，20齿轮，21平键II，22轴承盖，23密封毡圈，24滚动轴承，25机架I，26机架II，27套筒I，28套筒II，29螺栓，30螺钉II

具体实施方式