[发明专利]高环境适应的刚柔耦合移动机器人

说明书

本发明公开了一种高环境适应的刚柔耦合移动机器人，包括一个或多个子机器人；所述子机器人包括端部驱动模块、柔性脊柱模块和柔性运动部件；所述端部驱动模块包括支撑部件、设置于所述支撑部件上的一对或多对辊子和用于驱动所述辊子转动的驱动电机；所述柔性脊柱模块连接于两所述端部驱动模块之间，其包括柔性棒、沿所述柔性棒轴向均匀分布的多个支撑件和固定于所述柔性棒一端的安装板；每一所述支撑件沿周向均匀设置多个线绳连接臂，且周向位置相同的所述线绳连接臂之间通过线绳进行连接；所述安装板上设有与所述线绳一一对应的用于拉动线绳的线绳驱动电机。本发明的机器人具有控制简单、方便携带、高地形通过力的优点。

技术领域

本发明涉及机器人研究领域尤其是移动机器人领域，涉及一种可用于侦察、灾难救援等特种环境的刚柔耦合、驱动简单、易于控制、多地形适应的移动机器人。

背景技术

移动机器人在侦察、灾难救援等特种环境中发挥着重要的作用。现有柔性移动机器人大多为流体驱动软体材料实现，其刚度小、承载差，并且常需携带气泵，很不方便。所以大多数移动机器人通常仍由刚性结构组成，其驱动方式各异，主要类型有：1)轮式移动机器人，速度快、效率高、运动灵活，但越障能力差；2)履带式移动机器人，通过履带与地面的摩擦实现机器人的前行运动，但其结构复杂、体积重量大；3)腿式移动机器人，具有较好的复杂环境适应能力，越障能力较强，但多关节腿结构复杂，驱动较多导致控制难度大。不同类型的刚性移动机器人各有其不同的优缺点，但由于它们的全刚性部件，使得其环境友好性较差，其可能与环境发生刚性碰撞，损坏机器人本体或周围环境。另一方面，面对沟壑地形，无论是柔性还是刚性移动机器人，都是很难通过的地形环境。

发明内容

本发明的目的是设计一种刚柔耦合结构，充分利用填充气体的柔性构件的刚度增强特性，借鉴履带运动方式，发明控制简单、方便携带、高地形通过力的可根据环境被动变刚度的刚柔耦合移动机器人。

本发明的高环境适应的刚柔耦合移动机器人包括一个或多个子机器人；所述子机器人包括端部驱动模块、柔性脊柱模块和柔性运动部件；

所述端部驱动模块包括支撑部件、设置于所述支撑部件上的一对或多对辊子和用于驱动所述辊子转动的驱动电机；

所述柔性脊柱模块连接于两所述端部驱动模块之间，其包括柔性棒、沿所述柔性棒轴向均匀分布的多个支撑件和固定于所述柔性棒一端的安装板；每一所述支撑件沿周向均匀设置多个线绳连接臂，且周向位置相同的所述线绳连接臂之间通过线绳进行连接；所述安装板上设有与所述线绳一一对应的用于拉动线绳的线绳驱动电机；

所述柔性运动部件包括由柔性材料制作的环形行走带，所述环形行走带连接于两个端部驱动模块上对应的两对辊子之间，并穿过每对辊子之间的缝隙。

进一步，所述辊子为纺锤型辊子；所述驱动电机通过带传动机构和齿轮传动机构分别驱动每对辊子中的两个辊子同速反向转动。

进一步，每一所述支撑部件上的辊子为三对，并呈等边三角形分布。

进一步，所述柔性脊柱模块的每一支撑件设有三个沿周向均布的所述线绳连接臂；设置于所述安装板上的三个所述线绳驱动电机通过三根线绳分别拉动三排所述线绳连接臂。

进一步，所述环形行走带为密封环形充气袋。

本发明的有益效果：

1.本发明采用模块化可易拆装设计，机器人可以通过释放或填充柔性运动部件的气体和模块化结构的简易拆装实现机器人的方便性携带与应用。

2.本发明的柔性运动部件采用填充气体的柔性结构设计，具有刚度适应环境变化的能力以及更好的保护功能。

3.本发明采用刚柔结构耦合及类履带式运动结构，使机器人可以通过较大沟壑地形。

4.由于本发明设计的简易性，可实现不同需求对机器人大小的订制生产。。