[發(fā)明專利]一種可變形左右兩節(jié)鏈接的行星輪機器人

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310368562.7
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103407510A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祝保領(lǐng);金曉怡;韓旺;鈕冬科;周宏宇;張向偉;徐楊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B62D57/02
• 分類號: B62D57/02
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 周云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種行星輪機器人，具體來說，是一種可變形左右兩節(jié)鏈接的行星輪機器人。

背景技術(shù)

行星輪機器人是一款基于輪系本身越障考慮而設(shè)計的移動機器人，它采用行星輪結(jié)構(gòu)，通過自身輪系的翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)越障功能，廣泛應(yīng)用與越障小車設(shè)計。

行星輪系是一種先進的齒輪傳動機構(gòu)，具有傳動功率大、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，行星輪由于具有良好的越障能力，多見于越障機器人的輪系設(shè)計之中。

應(yīng)用于越障機器人的行星輪系又可分為外行星輪和內(nèi)行星輪。外行星輪示意圖如圖1所示。行星輪基于差動傳動規(guī)律，中心齒輪由電機通過聯(lián)軸器等驅(qū)動，通過齒輪嚙合帶動過渡齒輪和行星輪進行轉(zhuǎn)動，車輪與驅(qū)動輪是固接在一起的，于是帶動車輪繞著中心齒輪和驅(qū)動齒輪軸轉(zhuǎn)動，猶如行星繞著太陽公轉(zhuǎn)一般，所以形象地稱這種齒輪傳動機構(gòu)為行星輪系。

在平坦路面行駛時，受到兩個輪子同時著地的約束，行星支架不會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，遂演變成定軸輪系，利用車輪快速驅(qū)動前進，其行駛效率和普通輪系無異。同時由于是多輪著地，從而增大了車輪與地面的接觸面積，不僅提高了機器人的運動穩(wěn)定性，還降低了接地比壓，使機器人具有較好了地形通過性。當(dāng)遇到較大障礙物時，由于前進的車輪受到阻力，于是演變成行星輪系，此時通過行星架的翻轉(zhuǎn)從而輕松實現(xiàn)越障和爬臺階。

行星輪系依靠自身的行星架翻轉(zhuǎn)進行越障，不需要復(fù)雜的輔助機構(gòu)，因此大大簡化了機械機構(gòu)。其越障過程如圖2所示。

現(xiàn)有的行星輪機器人，具有以下不足：

機器人底盤設(shè)計的柔韌度不足，在復(fù)雜的地面環(huán)境中，無起到緩沖作用的裝置，輪系容易碰傷損壞；

機器人轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模仿汽車，主要由轉(zhuǎn)向驅(qū)動軸帶動前輪轉(zhuǎn)動，達到轉(zhuǎn)向的目的，而后輪無法轉(zhuǎn)動，采用這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機器人轉(zhuǎn)彎半徑較大，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜；

機器人整體體積較大存放不便；

機器人地面適應(yīng)能力較差，越障能力不足；

機器人拆卸不便，維護不便；

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的行星輪機器人，底盤設(shè)計的柔韌度不足，輪系容易碰傷損壞；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機器人轉(zhuǎn)彎半徑較大，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜；整體體積較大存放不便；地面適應(yīng)能力較差，越障能力不足；拆卸不便，維護不便。

本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種可變形左右兩節(jié)鏈接的行星輪機器人，包括左右兩節(jié)車體，并通過搖臂懸架連接成一體，所述搖臂懸架與兩節(jié)車體進行鉸接；所述車體的外側(cè)具有四塊豎直鉸接的側(cè)板，分別為側(cè)板Ⅰ，側(cè)板Ⅱ，側(cè)板Ⅲ，側(cè)板Ⅳ，所述側(cè)板Ⅰ上固定前輪，所述側(cè)板Ⅳ上固定后輪；所述側(cè)板Ⅰ與側(cè)板Ⅳ的中部還分別與前、后轉(zhuǎn)向架鉸接；每節(jié)車體內(nèi)部上下固定設(shè)有一對滾珠絲桿，所述側(cè)板Ⅰ與側(cè)板Ⅱ鉸接處、側(cè)板Ⅲ與側(cè)板Ⅳ的鉸接處分別通過連桿與各自滾珠絲桿連接；所述側(cè)板Ⅰ、側(cè)板Ⅱ、前轉(zhuǎn)向架、連桿組成四桿變形機構(gòu)，所述行星輪機器人具有四組對稱設(shè)置的四桿變形機構(gòu)，所述四組對稱的四桿變形機構(gòu)是所述行星輪機器人的底盤。

進一步的，所述搖臂懸架為四輪搖臂懸架。

進一步的，所述側(cè)板上設(shè)有滾珠絲桿的驅(qū)動電機。

進一步的，所述車體上方還設(shè)有搭在平臺，所述搭在平臺搭在攝像頭。

本發(fā)明通過四桿變形底盤設(shè)計。該設(shè)計想法主要源于自然界動物運動規(guī)律的仿生設(shè)計，通過四桿結(jié)構(gòu)的變形，可輕松實現(xiàn)機器人的存儲與展開模式的輪距互換，同時在復(fù)雜環(huán)境中通過車輪收縮可具備一定的防護輪系作用。行星車輪在存儲時可以收縮到車體包絡(luò)的空間內(nèi)，這樣的設(shè)計目的主要有兩點，一是節(jié)約存放空間，二是保護行星車輪。

行星輪與縱向分節(jié)車體的組合設(shè)計。行星輪具有良好的越障能力，該設(shè)計實現(xiàn)了輪式、懸架、車體越障能力及地形適應(yīng)能力的優(yōu)優(yōu)組合，在各自的設(shè)計方案中挑選適當(dāng)?shù)臋C構(gòu)，經(jīng)過優(yōu)化組合設(shè)計，實現(xiàn)不同構(gòu)造間的有機結(jié)合，使各自的功能發(fā)揮到最大化，實現(xiàn)在非結(jié)構(gòu)化的自然環(huán)境和臺階、樓梯等結(jié)構(gòu)化環(huán)境中良好的地形通過能力。行星輪在在在平坦路面上運動時，具有速度穩(wěn)定、低功耗的特性。

機器人模塊化設(shè)計。為滿足可拆卸、易維護等要求，機器人結(jié)構(gòu)應(yīng)用模塊化設(shè)計思想。模塊化思想的核心是把復(fù)雜的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成多個簡單的模塊組成，它的優(yōu)點是有利于系統(tǒng)的設(shè)計和分析，各功能模塊之間相互獨立裝配，互不干擾；同時模塊具有即裝即用的性能，互換性比較強。