[發(fā)明專利]一種便攜二輪二腿組合式可變形機(jī)器人

無效

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• 申請日: 2010-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN102050167A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫明磊;吳鈧;宗光華;申文杰;張融;文聞;劉威龍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B62D57/028
• 分類號(hào): B62D57/028
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是一種具有在平坦地面上快速移動(dòng)性能和在復(fù)雜環(huán)境中擁有較強(qiáng)越障性能的二輪二腿組合式可變形機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭的不斷電子化、信息化的不斷高科技化，以及人們對有生力量的價(jià)值認(rèn)可，對人權(quán)理念的不斷深化，保護(hù)人生安全備受人們關(guān)注。移動(dòng)機(jī)器人作為伴隨科技發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的半智能或智能新產(chǎn)物，已經(jīng)越來越多地應(yīng)用在信息偵查場合中；各種各樣的移動(dòng)機(jī)器人不但能人類起到協(xié)助作用，還能實(shí)時(shí)為人們提供重要信息，甚至使用機(jī)器人代替人工進(jìn)行某些危險(xiǎn)作業(yè)和對抗。偵察機(jī)器人就是一類用于為操作人員提供前方實(shí)時(shí)信息(視覺、聽覺、潛在威脅等)的輔助機(jī)器人。

美國等發(fā)達(dá)國家在此類移動(dòng)機(jī)器人研制及應(yīng)用方面取得了顯著成就，如由美國明尼蘇達(dá)大學(xué)研制并商業(yè)化的Scout機(jī)器人就是此類機(jī)器人的典型代表(http://www.reconrobotics.com/index.cfm)，該機(jī)器人具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，一個(gè)支撐尾，質(zhì)量輕便于攜帶且能夠抵抗數(shù)米距離的自由落體沖擊。Scout只有輪式滾動(dòng)行進(jìn)一種運(yùn)動(dòng)模式，其上配有無線攝像頭等多傳感器，能夠在百米內(nèi)提供實(shí)時(shí)現(xiàn)場環(huán)境信息；主要應(yīng)用于較平坦環(huán)境內(nèi)的險(xiǎn)情偵察。但Scout由于采用簡單雙輪式結(jié)構(gòu)，越障能力較差，只能適用于寬闊較平坦地面，在廢墟、草地等實(shí)際野外環(huán)境中舉步維艱，不具有較高應(yīng)用價(jià)值；同時(shí)，Scout機(jī)器人僅對機(jī)身顏色黑色處理，不具有較好的偽裝性能，隱蔽性不高，易于被察覺。由于以上原因，使得Scout的應(yīng)用受到諸多限制。因此，有必要設(shè)計(jì)一種越障性能優(yōu)越，隱蔽性高的新型偵察機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有偵察機(jī)器人技術(shù)上的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，易攜帶，且具有較強(qiáng)的越障性能和偽裝性能的二輪二腿組合式可變形機(jī)器人。

本發(fā)明一種便攜二輪二腿組合式可變形機(jī)器人，包括機(jī)架、左驅(qū)動(dòng)輪、右驅(qū)動(dòng)輪、控制系統(tǒng)、伸縮機(jī)構(gòu)和多自由度腿；機(jī)架為直筒狀結(jié)構(gòu)，機(jī)架兩端固連左驅(qū)動(dòng)輪和右驅(qū)動(dòng)輪；機(jī)架的中部固定安裝有控制系統(tǒng)和多自由度腿固連，機(jī)架上安裝有伸縮機(jī)構(gòu)。

其中，左驅(qū)動(dòng)輪和右驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)相同，包括驅(qū)動(dòng)輪殼、萬向聯(lián)軸節(jié)、伸縮導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減震彈簧。驅(qū)動(dòng)輪殼內(nèi)部空心，驅(qū)動(dòng)輪殼內(nèi)部安裝有圓環(huán)狀懸掛平臺(tái)，懸掛平臺(tái)上開有通孔A；且在驅(qū)動(dòng)輪殼內(nèi)部圓弧頂處還固定安裝有連接頭。

伸縮導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括前端座、固定座、后端座和至少兩根移動(dòng)導(dǎo)桿。其中，后端座為圓環(huán)狀，移動(dòng)導(dǎo)桿的一端固定在前端座上，另一端穿過固定座與后端座固定連接。所述前端座上連接有萬向聯(lián)軸節(jié)，萬向聯(lián)軸節(jié)與左驅(qū)動(dòng)輪殼上內(nèi)部的連接頭固連。后端座上設(shè)置有懸掛架，懸掛架上開有通孔B，通孔A與通孔B間通過減震彈簧相連；通過萬向聯(lián)軸節(jié)與減震彈簧使驅(qū)動(dòng)輪殼與伸縮導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相對固定。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定連接在電機(jī)座上，電機(jī)座通過軸承與固定座連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)軸插入到固定座中，與固定座固定。機(jī)架套住驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且機(jī)架兩端分別與左驅(qū)動(dòng)輪與右驅(qū)動(dòng)輪中的電機(jī)座固連。

所述的伸縮機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)絲桿、左絲桿支座、右絲桿支座、伸縮電機(jī)、伸縮電機(jī)座、齒輪A與齒輪B。其中，驅(qū)動(dòng)絲桿兩端分別通過絲杠螺母連接的方式連接在左驅(qū)動(dòng)輪與右驅(qū)動(dòng)輪中的后端座上。左絲桿支座與右絲桿支座與驅(qū)動(dòng)絲桿活動(dòng)連接。伸縮電機(jī)與伸縮電機(jī)座固連，伸縮電機(jī)座固定套接在機(jī)架上。伸縮電機(jī)輸出軸與驅(qū)動(dòng)絲桿上分別固定連接有齒輪A與齒輪B，齒輪A與齒輪B相互嚙合。

所述的多自由度腿包含左多自由度腿和右多自由度腿，左多自由度腿和右多自由度腿結(jié)構(gòu)相同，包括腿固定架、n個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)、n個(gè)關(guān)節(jié)機(jī)架和滾輪，其中n為正整數(shù)，且n≥2。腿固定架與機(jī)架固定套接，腿固定架與第1個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)固定連接，第1個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的電機(jī)軸與第1個(gè)關(guān)節(jié)機(jī)架軸接，第1個(gè)關(guān)節(jié)機(jī)架與第2個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)固定連接，第2個(gè)關(guān)節(jié)機(jī)架與第2個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的電機(jī)軸軸接，以此類推，第n個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)與第n-1個(gè)關(guān)節(jié)機(jī)架固定連接，第n個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)的電機(jī)軸與第n個(gè)關(guān)節(jié)機(jī)架軸接，在第n個(gè)關(guān)節(jié)機(jī)架節(jié)中部軸接連接有滾輪。

所述控制系統(tǒng)安裝在機(jī)架上，用來監(jiān)測左驅(qū)動(dòng)輪與右驅(qū)動(dòng)輪的收合展開狀態(tài)，以及驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)電機(jī)、伸縮電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明機(jī)器人在實(shí)施操作時(shí)具有展開和收合兩種狀態(tài)；展開狀態(tài)時(shí)機(jī)器人既可以在相對平坦地面靈活運(yùn)動(dòng)快速行駛，執(zhí)行相應(yīng)的賦予任務(wù)，也可以在復(fù)雜的崎嶇環(huán)境中橫越草地沙礫、翻越臺(tái)階等典型障礙，完成指定工作；收合狀態(tài)時(shí)機(jī)器人留出左驅(qū)動(dòng)輪與右驅(qū)動(dòng)輪于外界，多自由度腿收攏于左驅(qū)動(dòng)輪與右驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)部，整個(gè)機(jī)器人外形似于橢球，極具偽裝，不易被察覺。