[发明专利]一种行星轮式越障机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人领域，更具体地，涉及一种行星轮式越障机器人。

背景技术

越障机器人具有广泛的用途。目前的越障机器人以轮式，履带式，足式为主。现有越障机器人种类各有优点也各有不足:轮式越障机器人结构简单，控制方便，负重比高，能量效率高，在平坦路面负载行进时较其他种类机器人具有绝对优势，但在崎岖地形下其越障性能较差,比如重载车辆，虽然负重能力强，行进速度也快，但需要路面平坦；履带式越障机器人支撑面积大，下陷度小，地形适应能力强，但其结构复杂质量大，能量利用率低，比如坦克，越障能力强，但体积质量大，一般不用来负重；足式越障机器人运动灵活，地形适应能力强，但其结构和控制都很复杂，负重比较低，例如Boston Dynamics公司的R.Playter,M.Buehler和M.Raibert等人在《BigDog》一文中提出的BigDog机器人，自重90kg,负重50kg，自身长度1m,最大速度为0.7m/s。因此，研究一种结构较为简单，控制方便，地形适应能力强，负重比高，能量效率高的越障机器人对工业、运输等都具有重要意义。

华中科技大学李一鹏在硕士论文《一种新型越障机器人的设计与开发》里面介绍了一种越障机器人，其体积小，质量轻，采用了6个独立的行星轮组作为驱动，具有良好的越障能力。但是该机器人的驱动组在偏航方向没有自由度，在爬有转弯弧度的楼梯时不能使左右两边的行星轮组同时翻转，左前行星轮组和右前行星轮组分别在上下两级台阶上，即车身的左前端和右前端处于不同高度，车身严重歪斜，容易导致翻车。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种行星轮式越障机器人，其越障能力强，能适应有转弯弧度的楼梯的爬坡要求。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种行星轮式越障机器人，包括车体及用于支撑车体的三个驱动组，所述车体包括前车体和后车体，所述前车体通过水平设置的第一铰轴铰接在后车体上，所述第一铰轴的轴线沿左右方向延伸，其特征在于：

每个驱动组均包括一支撑梁、一距离传感器、两个支撑架、两个动力驱动装置和两个行星轮组；其中，这两个行星轮组左右设置，而且每个行星轮组分别通过一动力驱动装置驱动移动；此外，每个支撑架上安装一所述行星轮组和一所述动力驱动装置，并且所述支撑梁通过所述的两个支撑架支撑，而且在每个支撑架上均安装所述距离传感器，所述距离传感器用于测量该距离传感器所在侧的行星轮组与前方障碍物的距离；

所述的三个驱动组按从前至后的顺序依次设置，在前的驱动组的支撑梁、在中间的驱动组的支撑梁和在后的驱动组的支撑梁分别通过前铰轴、中铰轴和后铰轴铰接在车体上，所述前铰轴、中铰轴和后铰轴均竖直设置。

优选地，每个驱动组的支撑梁上均安装电磁开关，所述的电磁开关包括电磁铁和开关轴，所述开关轴竖直设置，所述车体在对应于每个开关轴的位置均设置有限位孔，所述开关轴能在电磁铁的驱动下伸入连接孔内或从限位孔内退出，从而使控制支撑梁与车体之间的相对转动。

优选地，每个支撑架的上部均设置有减震器，减震器的上下两端分别安装在支撑梁和支撑架上。

优选地，每个减震器均包括上连接板、上连杆、下连杆和空气弹簧，其中，所述上连杆的上端安装在所述上连接板上，所述下连杆的下端安装在所述支撑架上，所述上连杆的下端通过水平设置的第二铰轴铰接在所述下连杆的上端，所述空气弹簧的上下两端分别安装在所述上连接板和所述支撑架上。

优选地，每个减震器均包括上连接板、空气弹簧和两铰接件，两铰接件左右设置且对称安装在上连接板的两侧，每个铰接件包括上连杆和下连杆，所述上连杆的上端通过水平设置的第三铰轴铰接在在所述上连接板上，所述下连杆的下端通过水平设置的第四铰轴铰接在所述支撑架上，所述上连杆的下端通过水平设置的第二铰轴铰接在所述下连杆的上端，所述空气弹簧的上下两端分别安装在所述上连接板和所述支撑架上。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本发明采用减震器安装在支撑架上，减震器采用悬挂式减震结构，具有体积小，质量轻，承载力高的特点；

2)本发明采用两截式车体，并且采用竖直设置的前铰轴、中铰轴和后铰轴，通过中铰轴，前车体和后车体之间可以有一定角度的偏转；通过前铰轴，前车轮和前车体之间能有在爬地形适应能力较单一车体式更强；

3)采用可控式电磁开关，使得机身与动力驱动装置之间可实现固接与铰接的自由转换，越障种类广泛。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；