[發明專利]一種重心位置可調的兩輪差速輪式移動機器人實驗平臺

無效

• 申請號: 201310067541.1
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103196685A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王牛;馬勤勇;周恩;黃宇;竇雪倩;趙璽
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 伍倫辰

技術領域

本發明是一種機器人試驗平臺，尤其涉及一種重心位置可調的兩輪差速輪式移動機器人實驗平臺。

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背景技術

隨著社會發展和科技進步，移動機器人在工業、軍事和航天領域發揮著越來越重要的作用。機器人中，兩輪差速輪式移動機器人具有成本低，結構簡單可靠等特點，在移動機器人領域應用最為廣泛。兩輪差速輪式移動機器人普遍采用左右兩個對稱驅動輪和一個萬向輪的結構，依靠左右驅動輪速度差來實現機器人車體的不同半徑轉向。機器人的重心位置會直接影響移動機器人的運動性能，研究機器人重心位置對機器人運動性能的影響，有利于更好地對機器人進行控制。精確快速調整重心的裝置對于改善機器人的運動性能具有重要意義,其研究結果可推廣應用于汽車、以及其他移動機器人領域。

針對重心位置對移動機器人運動控制影響研究中，許松清、吳海彬、楊興裕在《兩輪驅動移動機器人的運動學研究》中從移動機器人運動學模型上分析了移動機器人重心位置對機器人轉彎最小半徑的影響；程福在《雙輪驅動足球機器人加速性能的研究》中分析了重心位置對移動機器人加速性能的影響；李艷萍在《基于自主學習的移動機器人質心偏移控制策略》中利用線性規劃的方法對質心偏移時電機牽引力進行了分配。但上述研究僅僅限于理論研究，現階段的研究缺乏一種實物平臺來研究重心位置改變對機器人運動軌跡的影響。

故申請人考慮設計一種機器人試驗平臺，專門用于方便研究重心改變與機器人運動狀況之間的關系，以更好地了解和認識機器人重心改變情況對機器人運動的影響關系，以設計出更科學的機器人。

公開號CN201058238Y《重心動態可調式足球機器人》中提出用位于底盤中央的重心動態平衡塊和足球機器人的慣性動態調整車體重心位置，一定程度上可以解決移動機器人的定向運動準確性，但是不可精確調節。

公開號CN202243772《一種可變重心的機器人電動行走裝置》給出一種二維調整重心的機構，但不可以進行高度的調節。采用兩組絲桿和驅動裝置進行調節，不能保證重心調整的快速性。

公開號CN102145740《一種水下機器人重心調節裝置》將軸向調節系統、橫滾調節系統和被調重塊三部分集成到同一個重心調節機構中。所述軸向調節系統和橫滾調節系統分別通過絲杠螺母機構和行星齒輪機構實現。調節水下機器人重心的軸向位置和橫滾位置，實現水下機器人兩個方向的重心調節，但調節過程緩慢、范圍小。

現有的上述專利雖然設計了相關重心可調裝置，但均是從實用要求出發，均為定性調節，且要求重心較低以保障機器人運動的穩定，不能滿足試驗研究時，對于重心調整在定量、速度、范圍等多方面的要求。故上述專利的重心調整裝置，可以用于實際機器人應用，但不適合用于試驗研究。故如何設計一種重心能夠在三維方向大范圍內精確快速調節的移動機器人實驗平臺，以方便進行研究，方便分析移動機器人在運動過程中重心位置對機器人運動軌跡的影響，成為需要考慮解決的問題。

發明內容

針對上述問題和不足，本發明所要解決的技術問題是：怎樣提供一種結構簡單，重心移動在三維方向上迅速，靈敏，精確可控的重心位置可調的兩輪差速輪式移動機器人實驗平臺，以便于對機器人重心移動情況與機器人移動情況之間的影響關系進行研究。

為了解決上述問題，本發明采用了以下的技術方案。

一種重心位置可調的兩輪差速輪式移動機器人實驗平臺，其特征在于，包括底板，底板上設置有驅動系統，底板上方向上均布設置有三根支撐桿，三根支撐桿頂部各設置有一根向中間橫向延伸后交接固定為一體的橫桿，橫桿中間位置設置有提升機構，支桿中部位置設置有二維平臺，二維平臺上設置有配重塊，以及用于帶動配重塊沿二維平臺水平面運動的二維運動機構，所述提升機構用于帶動二維平臺做提升運動。

其中，所述驅動系統包括支撐設置于底板下方的滾輪，以及位于底板上方的驅動控制模塊，所述驅動控制模塊用于控制和帶動滾輪轉動。

其中，所述提升機構包括提升電機和鋼絲繩，所述提升電機固定在三橫桿交接處，提升電機輸出軸上設置有絞線盤，所述鋼絲繩一端繞接在絞線盤上，另一端向下可滑動地穿過位于橫桿交接處中部的豎孔并連接在二維平臺中部。