[发明专利]一种非对称性三角步态行走移动机器人

说明书

本发明保护一种非对称性三角步态行走移动机器人，包括机身、传动机构和车轮，车轮在机身两侧，一侧三个共六个。左侧的前后车轮与右侧的中间车轮构成三角步态组I，保持同相同步转动，右侧的前后车轮和左侧的中间车轮构成三角步态组II，保持同相同步转动，且左右两侧的车轮前后水平错开，均不在同一轴上，形成非对称布置，中间车轮受到的摩擦力小于前后车轮。本发明两组车轮交替运动时，始终保持三车轮接触地面，构成一个稳定的支撑平面，运动过程中保持平稳状态。两组三角步态前后交错放置在同一水平面，非对称性放置，使机身结构更加紧凑稳定，转弯效果更明显。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体是涉及移动机器人的行走机构。

背景技术

随着我国核能工业、探险救援、军事侦察、消防排爆、航天航空等众多领域的快速发展，迫切需要一种既能在平坦地面自由行走，又能在野外环境和复杂地形（如地震废墟、矿难现场）中自由行走和越障的移动机器人。现有移动机器人的行走机构大致可分为：轮式、履带式、多足式、混合式（如轮腿混合式、轮履混合式）和特殊形式（如多边形翻滚式、蛇形滑动式）。其中，将轮腿式结构和三角步态结合的行走方式具有很强的越障能力和地形适应性，而现有的三角步态行走方式如下,以六足三角步态为例：一、六电机单独控制六个轮，随意切换六个轮的相位进行不同的三角步态行走，这种机械结构复杂，控制难度大，但效率高，机动性强；二、同侧三角步态，单侧前后轮相位相同，与中间轮相位相差180°，左侧前后两轮与右侧中间轮组成三角步态，右侧前后轮与左侧中间轮组成三角步态，这种行走方式，机械结构简单，控制简单，转向效果不佳；三、前后两轮同轴，再通过同步装置分别连接任意一个中间轮，组成三角步态，这种行走方式，控制简单，机械结构相对简单，依旧稳点性不足；四、六轮同向三角步态，即在同侧的基础上同轴，机械结构简单和控制难度低，但机动性太差，只能前进后退，转向不容易实现。

发明内容

本发明为了克服现有技术的移动机器人移动不够稳定、转向效果不够明显的不足，提供一种结构简洁可靠、效率高、地表适应性好、稳点性高、越障能力强的非对称性三角步态行走移动机器人。

本发明的技术方案如下：

一种非对称性三角步态行走移动机器人，所述移动机器人包括机身、传动机构和被传动机构带动的车轮，所述车轮安装在机身两侧，一侧三个，共六个。其中左侧的前后车轮与右侧的中间车轮构成三角步态组I，保持同相同步转动，右侧的前后车轮和左侧的中间车轮构成三角步态组II，保持同相同步转动，且左右两侧的车轮前后水平错开，均不在同一轴上，形成非对称布置；所述中间车轮受到的摩擦力小于前后车轮。

本移动机器人的直线行走方式：一、控制两组三角步态保持180°相位差同向同步转动，转速相同，两组车轮交替进行有效运动，完成流畅稳定的直线前进后退行走。二、两组三角步态同向分步进行转动，且两组三角步态相位差在0°-180°内，互不干涉运动，能够有效稳定地前进后退。

转向方式：一、两组三角步态同步转动控制转向，且三角步态组相位相差180°，当需要左转向时，三角步态组Ⅰ反转，三角步态组Ⅱ正转；当需要右转时，三角步态组Ⅰ正转，三角步态组Ⅱ反转。二、两组三角步态分步转动控制转向，且两组三角步态相位差在0°-180°内，互不干涉运动，即：当需要左转向时，三角步态组Ⅰ无效反转，三角步态组Ⅱ有效正转，或三角步态组Ⅰ有效反转，三角步态组Ⅱ无效正转；当需要右转时，三角步态Ⅰ有效正转，三角步态Ⅱ无效反转，或三角步态Ⅰ无效正转，三角步态组Ⅱ有效反转。

从以上结构设计可见，本发明将六个车轮分为两组，左侧前后两车轮和右侧中间车轮保持同相运动，而右侧前后两车轮和左侧中间车轮保持同相运动，这样两组车轮交替运动时，始终保持三车轮接触地面，由于三点成面，从而构成一个稳定的支撑平面，运动过程中保持平稳状态。由于两组三角步态前后交错放置在同一水平面，对于移动机器人由于电机一般选取长圆柱电机，非对称性放置，使得结构更加紧凑、简洁，车轴可以贯穿机身布置，使得结构更加稳定；非对称性结构配合轮1、轮3、轮4、轮6摩擦力大于轮2、轮5摩擦力更有利于转弯。