[发明专利]主动轮串列式绳状机器人

摘要

本发明公开了一种主动轮串列式绳状机器人，分为运动模块、环境感知模块和通信模块三大主要模块；其中运动模块由若干个主动轮串联而成，在内部机电装置驱动下具有绕轴向连续旋转能力；相邻主动轮之间通过主动的两自由度关节连接，可以绕两个方向相对偏转；主动轮外表覆盖带有倾斜条纹的柔性材料，相邻主动轮表面的条纹倾斜方向相反；主动轮两端采用防水轴承支撑，两自由度关节外覆盖防水橡胶模；本发明不仅能在陆地、水下以及泥石流中运行，还可以沿管道外壁攀爬或者在管道内部运动；环境感知模块带有激光雷达，可以通过旋转实现三维空间大角度探测；通信模块天线通过机械装置能在重力作用下自动恢复垂直姿态。

主权项

一种主动轮串列式绳状机器人，以绳状轮式运动构型进行运动，包括：头部防护外壳(1)、头部传感器模块(10)、多个运动单元模块(30)和尾部通信模块(80)、差动轮支架(38)组成；其特征在于：所述的头部传感器模块(10)带有的激光雷达(12)绕轴向旋转；每两个运动单元模块(30)之间和运动单元模块(30)与头部传感器模块(10)之间通过基于两面伞齿轮的差动轮系相连；两个相邻模块中的一个模块可相对另一个模块进行上、下、左、右摆动，但相邻模块中的一个模块不能相对另一个绕轴向旋转；所述的多个运动单元模块(30)位于外径位置的各个组成单元，在模块内部机械的驱动下绕轴心进行连续旋转，形成车轮，其轮轴与绳状机器人纵轴重合；所述的尾部通信模块(80)设有无线电天线(81)；所述的头部防护外壳(1)上带有摄像机窗口(11)和激光雷达(12)，摄像头(71)与激光雷达(12)固连，头部防护外壳(1)与头部前端罩(14)相连，头部前端罩(14)通过头部环形外壳(15)与头部后端罩(16)相连，头部和第一个运动单元之间通过关节连接器(483)相连；视觉处理电路板(73)通过主连接杆(46)与动作段后端盖(47)相连接组成头部机身，视觉扫描驱动电机(72)带动车轮驱动内齿轮(36)旋转，与车轮驱动内齿轮(36)固连的后防水轴承(35)外径和头部后端罩(16)、头部环形外壳(15)、头部前端罩(14)以及前防水轴承(34)外径随之转动，带动头部防护外壳(1)、激光雷达(12)和摄像头(71)一同旋转；所述的运动单元模块包含动作段后端盖(47)和动作段前端盖(33)，两者通过主连接杆(46)连接，关节驱动电机(A44)和关节驱动电机(B43)与动作段前端盖(33)连接；车轮驱动电机(45)与动作段后端盖(47)连接；动作段前端罩(3)和动作段后端罩(31)与鳞片固定环(61)相固连；动作段前端罩(3)与前防水轴承(34)外径相固连，动作段后端罩(31)与后防水轴承(35)外径固连；后防水轴承(35)的内径与动作段后端盖(47)固连；前防水轴承(34)的内径与动作段前端盖(33)固连，倾斜鳞片(6)固定在鳞片固定环(61)上，并与运动单元模块(30)的端面呈大于0度的夹角，相邻两个运动单元的倾斜鳞片(6)倾斜方向相反；差动轮支架(38)与动作段前端盖(33)固连；驱动伞齿轮(A411)与关节驱动电机(A44)的输出轴固连，驱动伞齿轮(B41)与关节驱动电机(B43)的输出轴固连；差动伞齿轮(A39)与差动伞齿轮(B40)通过差动轮中心轴(482)与差动轮支架(38)相连接；关节连接器(483)与中心伞齿轮(48)固连，同时与另一个运动单 元的后端盖紧固片(53)相连接；后防水罩连接环(37)与后防水轴承(35)内径相连，前防水罩连接环(32)与前防水轴承(34)内径相连；中心轮支架(481)与差动轮中心轴(482)通过轴承相连，中心伞齿轮(48)与中心轮支架(481)通过轴承相连，并且与差动伞齿轮(A39)和差动伞齿轮(B40)啮合；驱动伞齿轮(A411)与差动伞齿轮(A39)啮合，驱动伞齿轮(B41)与差动伞齿轮(B40)啮合；轮系保护板(49)固定在差动轮支架(38)与前防水罩连接环(32)上；关节防水罩(2)固定在前后两个运动单元模块(30)的后防水罩连接环(37)和前防水罩连接环(32)上；所述的尾部天线(81)通过天线倾斜轴(84)连接在最后一个运动单元的后端盖紧固片(53)上，配重模块(85)通过天线俯仰轴(87)与天线支撑架(83)相连接，无线电天线(81)固定在配重模块(85)上，两者组成的共同体可绕天线俯仰轴(87)旋转。