[发明专利]一种可变轮距的行走平台

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种移动机器人平台。

背景技术

随着机器人技术的发展，轮式移动机器人平台被广泛应用于工业机器人、护理机器人、服务机器人中。但是在室内等复杂环境中，由于地形的限制，对于移动机器人平台的底盘大小有着严格的限制。小底盘的设计会使机器人平台的整体稳定性下降，造成翻倒的风险；大底盘的设计又会使机器人平台的灵活性下降，使其无法出入于狭窄区域。

目前轮式移动机器人平台底盘的主流设计为固定轮距的设计，相关专利主要有专利名称为“一种地面移动机器人底盘系统”(专利申请号为201610105801.3)的发明专利，该专利利用四个独立驱动的全向轮实现底盘的全向移动；还有专利名称为“四轮式室内移动机器人”(专利申请号201410567432.0)的发明专利，该专利利用两个独立驱动的主动轮加上前后各一个的万向辅助轮完成行走运动。这两种固定轮距的设计使轮距受制于底盘大小，在室内复杂环境下，底盘大小有限，轮距有限，难以保证机器人平台平稳运动。

发明内容

鉴于目前机器人平台受制于底盘大小的问题，本发明提出一种运用主动机构去控制移动机器人平台轮子伸缩的机构，使底盘轮距可以通过控制系统自动调节，在狭窄区域，减小轮距，以最小形态通过狭窄区域；在宽阔区域，增大轮距，提升平台整体稳定性，以便以更高的速度通过宽阔区域。可变轮距的移动机器人平台可以解决现有技术中移动机器人平台稳定性和灵活性无法兼顾的问题，有助于提高移动机器人平台的环境适应能力和稳定性。

本发明的目的是针对上述问题，提供了一种轮距可变的移动机器人平台，该平台主要包括底盘、轮子、驱动轮子伸缩的驱动机构、使轮子轮距改变的伸缩机构、在伸缩机构与驱动机构之间传递运动的传动机构和自动控制系统；所述的平台轮子的轮距是可改变的。在所述的移动机器人平台上可以安装机器人的其他部件，例如躯干、支架和升降机构等。

所述的移动机器人平台的工作原理如下：驱动机构在自动控制系统下协调运动，在驱动机构的带动下，伸缩机构的导轨在特定方向上做伸缩运动，将轮子从底盘下方伸出，使移动机器人平台更稳定，或者做相反的运动将轮子收缩回底盘下方，使移动机器人平台更灵活。所述的导轨伸缩的特定方向可以沿平台横向改变横向轮距，也可以沿平台纵向改变纵向轮距，也可以沿一定角度(如平台对角线方向)使横向轮距、纵向轮距同时改变。本发明的移动机器人平台同时具有良好的稳定性和较高的灵活性，且该移动平台结构简单，运用驱动机构驱动轮子的伸缩，安装方便、成本较低，并且该伸缩机构具有一定的支撑强度，与将轮子直接固定在底盘相比，承载能力差别不大。

所述驱动机构包括主动运动部件，运动形式为直线运动或旋转运动，如选择直线运动的主动部件，驱动机构应设置于底盘下方，如选择旋转运动的主动部件，驱动机构应设置于底盘上方，并将转轴穿过底盘。所述驱动机构可以通过电动、气动或液压机构来实现驱动。

所述驱动机构为主动旋转部件，如：电机、舵机、液压马达、摆动油缸、发动机等机构；或主动伸缩部件，如：电动推杆、气动推杆、液压推杆、推拉式电磁铁等机构。

优选的，所述驱动机构为电机或电动推杆。

所述伸缩机构包括固定于所述底盘主体下方的导轨和固定块，固定块根据轮距改变方向安装固定，导轨嵌入固定块中，导轨在固定块长度方向上沿直线作相对运动。

优选的，所述伸缩机构的由固定在底盘下方的固定块和嵌在固定块上的导轨构成直线滑轨，导轨和固定块之间设置有滚柱或滚珠，使导轨和固定块可以在一条直线方向上相对运动。

所述伸缩机构的导轨前端设置有轮子连接结构和轮子，导轨末端与传动机构相连，实现运动传递，使导轨能够带动轮子进行直线运动；伸缩运动可以在底盘运动或静止过程中进行。

优选的，所述伸缩机构的导轨末端铰接连杆，连杆的另一端铰接转盘外缘，转盘转动将带动连杆运动，连杆进而拉动或推动导轨在固定块长度方向上运动，实现万向轮在底盘下方的伸缩运动。

所述伸缩机构在伸出状态下会伸出底盘一定距离，具体长度视底盘大小而定，在伸出状态下，底盘具有更强的稳定性，并具有一定的防翻倒能力。

所述伸缩机构在收缩状态下会位于底盘下方，所述伸缩机构整体大小不超过底盘大小，在收缩状态下，底盘具有更高的灵活性，可以通过狭窄区域。

所述的轮子包括主动轮、从动轮和辅助轮。

优选的，轮子为万向轮或全向轮机构，通过轮子连接结构固定在所述导轨前端。

优选的，万向轮为辅助轮，全向轮可作为为驱动轮也可作为辅助轮。