[发明专利]一种具备复杂地形自适应功能的特种机器人及其运动作业方法

说明书

本发明公开一种具备复杂地形自适应功能的特种机器人及其运动作业方法，该特种机器人包括履带式底盘、减震悬挂组件、悬挂自适应调整组件和电控组件，悬挂自适应调整组件用于实现对减震悬挂组件的角度调整。本发明通过设置悬挂自适应调整组件等结构，实现了对减震悬挂组件的左右两侧自适应角度调整，包括对减震悬挂组件的左右独立俯仰角和横滚角调整，配合路面感知传感器，实现了履带式机器人对复杂恶劣路况的自适应性，保障了履带等机构对不同复杂路面障碍物的通过性能和贴合能力，进一步提升了履带式机器人负载性能，保障了移动平台安全性、稳定性和自适应性，对提升特种机器人复杂环境运动的高性能、自适应、高稳定和智能化具有重要意义。

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体地说是涉及一种具备复杂地形自适应功能的特种机器人及其运动作业方法。

背景技术

履带式底盘具有动作灵活、负重性能好、越障能力强等优点，常用于复杂恶劣地面特种机器移动平台。相对轮式底盘，履带式底盘由于设置有悬挂减震机构，具备更强的越障性能和复杂地形通过能力。履带式底盘以及配套的悬挂结构作为相关机械的行走机构，其发展方向始终围绕着高自适应性、高运动性能、安全可靠性和运动平稳性等方面发展。

现有的履带式底盘的悬挂结构一般采用固定式结构，其运动时悬挂系统的角度等无法改变，当悬挂结构经过截面呈“∨”型、“∧”型或其它两侧坡度各异的复杂地面、障碍物或坡道时，底盘工作平稳性降低、悬挂系统受力不均，履带会发生严重形变，轻微者损伤履带或掉带，重则使左右两侧履带结构受力不均发生车体损伤甚至倾覆，严重危害履带底盘寿命，对底盘通过性和越障性提出巨大挑战。

目前履带式底盘有些采用特定结构的减震悬挂系统，分为左右两侧各设置对称的悬挂结构。为提高履带式底盘复杂路面通过能力，一般采用如下两种方案：

(1)采用机械式抬高机构实现机器人在行进过程中的底盘高度，从而实现避障等。典型的技术方案有专利号为201810575356.6公布的一种可调整履带装置，其通过调整液压杆长度，实现底盘的高度调整，从而提高履带式底盘的通过性。

(2)改变减震悬挂系统前后倾斜角度，实现对坡面的适应性，从而补偿机器人履带底盘倾斜角度，提高平台的水平性。典型的技术方案有专利号为201610975634.8公布的自适应调平底盘，其采用车轮与悬架配合，各悬架高度自适应调整，减小由地形变化引起底盘的侧倾角和俯仰角变化量，实现底盘的动态调平。

现有技术方案中仅对底盘高度或前后俯仰角调节，仅能调平底盘的工作角度，无法从本质上解决底盘的越障自适应问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种具备复杂地形自适应功能的特种机器人，其可实时改变履带式底盘的两侧悬挂结构的俯仰和横滚工作角度，从而使悬挂系统和履带系统更好的贴合地面，提高底盘爬坡越障性能。同时，本发明还提供一种具备复杂地形自适应功能的特种机器人的运动作业方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种具备复杂地形自适应功能的特种机器人，包括履带式底盘、减震悬挂组件、悬挂自适应调整组件和电控组件；

所述履带式底盘包括底盘本体，底盘本体为框架式结构，在底盘本体的两侧面设置有悬挂支撑侧板，在底盘本体的顶面、底面、前端面和后端面均设置有固定盖板；

所述减震悬挂组件共设置两套，分别位于履带式底盘的两侧；减震悬挂组件包括悬挂本体和履带，在悬挂本体的两端分别设置有主动轮和从动轮，在悬挂本体的上部间隔设置有托带轮，在悬挂本体的底部间隔设置有负载轮，负载轮与用于控制其张紧履带的张紧机构连接，所述履带绕设于由托带轮、主动轮、从动轮和负载轮组成的外轮廓上；

所述悬挂自适应调整组件共设置两套，分别位于底盘本体的两侧靠后位置处，每一套减震悬挂组件对应一套悬挂自适应调整组件，悬挂自适应调整组件用于实现对减震悬挂组件的角度调整；