[发明专利]一种可变形左右两节链接的行星轮机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种行星轮机器人，具体来说，是一种可变形左右两节链接的行星轮机器人。

背景技术

行星轮机器人是一款基于轮系本身越障考虑而设计的移动机器人，它采用行星轮结构，通过自身轮系的翻转实现越障功能，广泛应用与越障小车设计。

行星轮系是一种先进的齿轮传动机构，具有传动功率大、承载能力大、结构紧凑等优点，行星轮由于具有良好的越障能力，多见于越障机器人的轮系设计之中。

应用于越障机器人的行星轮系又可分为外行星轮和内行星轮。外行星轮示意图如图1所示。行星轮基于差动传动规律，中心齿轮由电机通过联轴器等驱动，通过齿轮啮合带动过渡齿轮和行星轮进行转动，车轮与驱动轮是固接在一起的，于是带动车轮绕着中心齿轮和驱动齿轮轴转动，犹如行星绕着太阳公转一般，所以形象地称这种齿轮传动机构为行星轮系。

在平坦路面行驶时，受到两个轮子同时着地的约束，行星支架不会发生翻转，遂演变成定轴轮系，利用车轮快速驱动前进，其行驶效率和普通轮系无异。同时由于是多轮着地，从而增大了车轮与地面的接触面积，不仅提高了机器人的运动稳定性，还降低了接地比压，使机器人具有较好了地形通过性。当遇到较大障碍物时，由于前进的车轮受到阻力，于是演变成行星轮系，此时通过行星架的翻转从而轻松实现越障和爬台阶。

行星轮系依靠自身的行星架翻转进行越障，不需要复杂的辅助机构，因此大大简化了机械机构。其越障过程如图2所示。

现有的行星轮机器人，具有以下不足：

机器人底盘设计的柔韧度不足，在复杂的地面环境中，无起到缓冲作用的装置，轮系容易碰伤损坏；

机器人转向系统模仿汽车，主要由转向驱动轴带动前轮转动，达到转向的目的，而后轮无法转动，采用这种转向系统的机器人转弯半径较大，转向系统的结构也较复杂；

机器人整体体积较大存放不便；

机器人地面适应能力较差，越障能力不足；

机器人拆卸不便，维护不便；

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的行星轮机器人，底盘设计的柔韧度不足，轮系容易碰伤损坏；转向系统的机器人转弯半径较大，转向系统的结构也较复杂；整体体积较大存放不便；地面适应能力较差，越障能力不足；拆卸不便，维护不便。

本发明采取以下技术方案：

一种可变形左右两节链接的行星轮机器人，包括左右两节车体，并通过摇臂悬架连接成一体，所述摇臂悬架与两节车体进行铰接；所述车体的外侧具有四块竖直铰接的侧板，分别为侧板Ⅰ，侧板Ⅱ，侧板Ⅲ，侧板Ⅳ，所述侧板Ⅰ上固定前轮，所述侧板Ⅳ上固定后轮；所述侧板Ⅰ与侧板Ⅳ的中部还分别与前、后转向架铰接；每节车体内部上下固定设有一对滚珠丝杆，所述侧板Ⅰ与侧板Ⅱ铰接处、侧板Ⅲ与侧板Ⅳ的铰接处分别通过连杆与各自滚珠丝杆连接；所述侧板Ⅰ、侧板Ⅱ、前转向架、连杆组成四杆变形机构，所述行星轮机器人具有四组对称设置的四杆变形机构，所述四组对称的四杆变形机构是所述行星轮机器人的底盘。

进一步的，所述摇臂悬架为四轮摇臂悬架。

进一步的，所述侧板上设有滚珠丝杆的驱动电机。

进一步的，所述车体上方还设有搭在平台，所述搭在平台搭在摄像头。

本发明通过四杆变形底盘设计。该设计想法主要源于自然界动物运动规律的仿生设计，通过四杆结构的变形，可轻松实现机器人的存储与展开模式的轮距互换，同时在复杂环境中通过车轮收缩可具备一定的防护轮系作用。行星车轮在存储时可以收缩到车体包络的空间内，这样的设计目的主要有两点，一是节约存放空间，二是保护行星车轮。

行星轮与纵向分节车体的组合设计。行星轮具有良好的越障能力，该设计实现了轮式、悬架、车体越障能力及地形适应能力的优优组合，在各自的设计方案中挑选适当的机构，经过优化组合设计，实现不同构造间的有机结合，使各自的功能发挥到最大化，实现在非结构化的自然环境和台阶、楼梯等结构化环境中良好的地形通过能力。行星轮在在在平坦路面上运动时，具有速度稳定、低功耗的特性。

机器人模块化设计。为满足可拆卸、易维护等要求，机器人结构应用模块化设计思想。模块化思想的核心是把复杂的系统转变成多个简单的模块组成，它的优点是有利于系统的设计和分析，各功能模块之间相互独立装配，互不干扰；同时模块具有即装即用的性能，互换性比较强。