[发明专利]具有干粘附与钩爪的足轮履带混合式四驱车及其运动方法

说明书

一种具有干粘附与钩爪的足轮履带混合式四驱车及其运动方法，属于机器人技术应用领域。它的轮足包括一个正n边形支撑环（h）和一个正n边形弹性履带（i），两者之间安装有阻尼减震伸缩杆粘附组件。当遇到障碍物时，固定帽（d13）受力推动阻尼减震伸缩杆挤压减震弹簧和空气向内压缩，从而使小车顺利通过崎岖不平的地面；干粘附材料片（e1），使小车通过一些摩擦系数小的大坡度光滑斜坡；固定钩爪（g1）使小车可以相对轻松地上下阶梯，运动在坡度较大、崎岖不平的地面。本发明能够实现多种复杂运动功能，具有良好的全地形适应性和越障特性。

技术领域

本发明属于机器人技术应用领域，具体涉及一种具有干粘附与钩爪的足轮履带混合式四驱车及其运动方法，主要作为自然环境下的全地形越野移动平台。

背景技术

适应各种地面环境的机器人是当今机器人研究领域最为前沿的课题之一，它集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等多门学科于一体，反映了一个国家的智能化和自动化研究水平，同时也作为一个国家高科技实力的重要标志，各发达国家在该领域相继投入巨资开展研究。

足式机器人能够实现复杂地面爬坡，可调整前后端高低体位运动相结合的方式，满足更大坡度的山地环境运动要求，增强了山地环境运动的适应性，但同时足式机器人行进速度低，由于重心原因容易侧翻，不稳定。因履带与地面接触面积大、较平稳，履带式机器人能更好的适应松软的地形（如沙地、泥地），但对高低落差较大的地形无能为力。轮式机器人更适合平坦的路面，且能高速移动，但容易打滑，不平稳，越障能力、地形适应能力差、转弯效率低。如何能将各式机器人的优点集中，弥补缺点是一个当下的研究热点。

比较国内外较为著名的轮足式结合机器人，其中由The University ofMichigan、McGill University、University of California等研究机构研制的“X-RHexLite” 是一款轮足结合的机器人（https://www.grasp.upenn.edu/projects/x-rhex-lite-xrl），它可以双足跳跃，四足跳跃、六足跳跃，还可以连续跳跃。通过不同的跳跃模式达到不同的效果，比如跳跃沟槽，攀爬矮墙，或者是180°跳跃翻身，甚至是在岩石地面运动。波士顿动力的RISE机器人采用钩爪与腿结合驱动方式，是一种垂直爬行的机器人，该机器人脚部有小爪可以方便它在粗糙地面上牢固抓紧（Saunders A, Goldman D I, Full R J,et al. The rise climbing robot: body and leg design[C]. Georgia Institute ofTechnology, 2006）。北京理工大学特种机器人科技创新团队设计的新型节肢机器人（http://www.liuti.cn/News/117741.html），采用的腿与轮子的结合驱动方式，具有一定的爬楼梯能力。东南大学的蚂蚁月球车，是一款仿生轮腿式机器人（http://news.longhoo.net/index/content/2016-04/23/content_28380.html），采用分布式传感控制系统，具有一定越障能力，可在山地、冰雪地等环境中行走，具有较好的适应性。中国科学院合肥物质科学研究院先进制造技术研究所研制的仿壁虎轮足复合爬壁机器人，采用粘附、履带和足驱动方式，实现光滑壁面的爬行（http://mil.huanqiu.com/china/2013-09/4341264.html）。

单一的轮足、足钩、粘附履带等机器人功能有限，而与具有干粘附与钩爪的足/轮/履带混合式四驱车相似的运动方式尚未报道过，也并未开展过研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有干粘附与钩爪的足轮履带混合式四驱车及其运动方法，该四驱车具有较高的越野爬坡运动功能、满足自然环境下非结构地形表面自适应要求，同时在光滑玻璃上可采用干粘附进行大坡度爬行，可作为自然环境下的全地形越野移动平台。