[发明专利]双模式移动机器人

说明书

技术领域

本公开涉及移动机器人，具体涉及能够在各种地形上移动的机器人。本文中的移动机器人具有双重模式，即履带模式和轮模式，并且各模式可通过遥控进行选择或自动切换。

背景技术

移动机器人在最少的人类干涉和控制的情况下在各种不同地形上行进的能力，并且乃至自动行进的能力是移动机器人所需要关注的。对于旨在用于未知地形和各种地形的机器人尤其如此。对于移动机器人来说，相关的问题是提供能够现场修理和维护的机器人。

大部分现有移动机器人平台是基于轮或基于履带。轮适于在光滑、平整的地形上高速运动，而履带适于在结构不规则地形、阶梯和沟地上低速运动。大部分实际环境中的问题是，在轮和履带之间间歇性地进行切换可能更有利。如果地形是未知的或结构不规则的、或者在包括平地(街道)和阶梯的城市环境中存在安全任务需求，轮式机器人可能不合适，并且如果行进的距离很大，履带式机器人可能太慢。

一些移动机器人提供了可手动重新配置的履带轮式运动，从而具有两种系统类型的优势；然而这也存在局限性。由于同一时间仅能使用一种选择的运动，所以手动重新配置的履带轮式移动机器人需要从轮或履带配置进行手动转换，或者反之亦然。这些示例可在于2009年10月29日公开的Schempf等人的第2009/0266628A1号美国专利申请公开中找到。在这种手动重新配置的履带轮式移动机器人的使用中，固有的局限是操作者必须事先知道地形，以在任务期间在合适时间选择一个系统或另一系统。

在履带式机器人的情况下，已知的是，在底盘的一端或两端或者在底盘侧板的中心添加枢转地附接至底盘两侧的一对履带鳍状部增强 了移动机器人攀爬阶梯和克服障碍物的能力，如于2001年7月24日颁发给Won的第6,263,989号美国专利和于2009年2月24日颁发给Goldenberg等人的第7,493,976号美国专利中所示。这些机器人提供了远程操控的铰接式履带车辆的可变配置,以便克服障碍物。

另一种方法是利用履带和轮的并行操作。然而，由于履带模式中克服障碍物时存在轮的干涉，并且在轮模式中由于履带而带来的附加载荷，这种方法具有一定的局限性。这种方法的实例在于1991年6月11日颁发给Coughlan等人的第5,022,812号美国专利和Webster等人的于2008年10月23日公开的第2008/0258550号美国专利申请公开中示出。

另一种方法是以履带形式运行机器人，然后使轮附接至将机器人转换成轮式的滑轮轴上，反之亦然。然而，这种方法只能手动实现，不能远程或者自动地实现。

然而，所有的这些方法均具有一定局限性。因此，提供能够易于远程或自动地从一种模式变换为另一种模式并且在每种模式中都良好地运行的双模式移动机器人将会更有益。

发明内容

双模式移动机器人包括平台和一对履带轮驱动模块。一对履带轮驱动模块附接至平台的相对侧。履带轮驱动模块中的每个具有履带组件和轮组件。履带轮驱动模块中的每个可从履带位置移动至轮位置。

履带组件可包括位于驱动滑轮周围的履带和可操作地附接至驱动滑轮的履带驱动装置。

轮组件可具有可操作地附接在履带组件的一端的后轮以及可操作地枢转附接至履带组件并与后轮间隔开的摇臂，并且摇臂可具有可操作地附接至其上的前轮。

摇臂可包括可旋转地附接至摇臂末端的前滚轮。

履带组件可包括可操作地连接至履带的张紧机构。

后轮可以可操作地连接至后轮驱动装置。

后轮可为无轮毂式后轮。

履带驱动装置可为具有履带驱动模式和轮驱动模式的双驱动系统，并且后轮可以可操作地连接至双驱动系统。双驱动系统可具有可选择性地连接至履带驱动轴和轮驱动轴的一个电机。

每个摇臂可附接至履带组件的相对端。

摇臂驱动电机可以可操作地连接至每个摇臂，并且摇臂驱动电机驱动和控制履带组件与摇臂之间的角度。

每个履带轮驱动模块可铰接地附接至平台，并且可从履带位置旋转至轮位置。

移动机器人可包括适合的接口。