[发明专利]一种适用于复杂环境的换向系统及机器人及应用及方法

说明书

本发明公开了一种适用于复杂环境的换向系统及机器人及应用及方法，包括底盘，所述底盘一侧设置驱动轮，底盘另一侧设置万向轮；所述万向轮上部与电磁离合器连接，所述电磁离合器的定子和转子之间设置定位转动装置，定位转动装置在电磁离合器通电时使转子自动转动至设定位置。本发明换向系统的定位转动装置结构简单、构思巧妙，性能牢固可靠，可以在遇到障碍时调整万向轮的行驶方向，保证该系统可以顺利通过障碍。本发明的换向系统控制方法简单，在电磁离合器通电时定位转动装置使转子自动转动至设定位置，无需增加转向电机等结构，避免了增加转向电机后一系列的判断方向的问题，实用性强。

技术领域

本发明属于先进制造与自动化技术领域，具体说是一种适用于复杂环境的换向系统及机器人及应用及方法。

背景技术

目前，万向轮的应用颇为广泛，可以360度自由转动，在正常地面(即平稳路面)上行走时可以很方便的转向，但其在遇到障碍如台阶等则无法行驶，只能靠人工搬抬，不仅不容易操作，还耗费大量人力，大大限制了万向轮转向系统的应用。如何提高万向轮转向系统在有各种障碍的复杂环境中的行驶成为亟待解决的问题。

随着越来越多的机器人投入到野外复杂环境的工作中，如何提高其对复杂环境的适应能力，成为衡量机器人性能的重要指标。目前市面上的机器人大多采用轮式驱动、万向轮转向的移动方式，但是这种轮式移动方式在户外运行时面临很多的障碍，如水管、沟道、台阶等，驱动轮可以行驶过障碍，但是万向轮往往被水管挡住，或者陷入到沟道中，所以如何使此种轮式机器人行驶过这些障碍是目前面临的一个难题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种适用于复杂环境的换向系统，此系统通过设置电磁离合式万向轮转向控制系统，可以在复杂环境中轻松越过障碍，提高万向轮的应用环境，为使用万向轮的机构越过障碍提供可能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种适用于复杂环境的换向系统，包括底盘，所述底盘一侧设置驱动轮，底盘另一侧设置万向轮；所述万向轮上部与电磁离合器连接，所述电磁离合器的定子和转子之间设置定位转动装置，定位转动装置在电磁离合器通电时使转子自动转动至设定位置。万向轮与电磁离合器配合，在正常路面行驶时，电磁离合器断电，万向轮自由转动；当遇到障碍时，电磁离合器通电，转子和定子吸合，同时定位转动装置使转子自动转动至设定位置，万向轮随之转向，不会被障碍挡住，使底盘可以顺利通过障碍。

所述定位转动装置包括设置于定子下端部的至少一个定向滑道，所述转子上端部设有与定向滑道配合的至少一个定位滚珠，所述定向滑道在至少一个设定位置设有限位槽，定位滚珠在定子和转子吸合时自动转动至限位槽完成定位。通过设置定向滑道和定位滚珠，在电磁离合器通电时定位滚珠可沿定向滑道转动至限位槽内，轻松完成万向轮的定位，使万向轮不能再发生转动，只能定向行驶。

所述定向滑道沿定子下端面以圆弧形设置，圆弧形定向滑道的圆心与定子圆心同心；方便定位滚珠沿其滑动，万向轮可以转动至设定位置，将其圆心与定子圆心同心设置，保证转子转动过程不会发生偏差。

优选的，所述定向滑道倾斜设置，定向滑道于限位槽处位置最高；定向滑道倾斜设置，在定子和转子的吸合力下，定位滚珠可沿其轻松的滑入限位槽。

优选的，所述底盘设置驱动轮的一侧还安装有障碍物识别装置，所述障碍物识别装置与控制器连接，控制器与电磁离合器连接；可以采用但不限于超声识别、双目识别等。设置障碍物识别装置，可以提前识别换向系统前方的障碍物，辅助电磁离合器提前做好跨越障碍的准备，可自动控制万向轮快速方便的越过障碍。

所述万向轮通过连接件与转子固定连接，所述驱动轮与动力装置连接；万向轮与转子固定，电磁离合器通电转子转动时会带动万向轮转动至设定位置；由动力装置带动驱动轮行走。

所述定子上部与弹簧片固定连接，所述定子内部设置磁性线圈；设置磁性线圈和弹簧片结构，实现电磁离合器转子和定子的离合。