[發明專利]六桿自適應履帶機器人

有效

• 申請號: 201310374173.5
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103419851A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 馬書根;葉長龍;張磊;李元;張焱
• 申請（專利權）人: 青島海藝自動化技術有限公司
• 主分類號: B62D55/065
• 分類號: B62D55/065;B62D55/08;B62D55/104
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 劉雁君

技術領域

本發明屬于履帶機器人領域，具體的說，涉及一種六桿自適應履帶機器人。

背景技術

目前，典型的履帶式移動機器人可分為固定式履帶機器人（單節雙履帶）和可變形履帶機器人。

單節雙履帶機器人，美國的URBOT、NUGV、Talon機器人是比較典型的單節雙履帶機器人，這類機器人，包括倒梯形和扁長形兩種結構，倒梯形履帶機器人機動性能較優越，能夠攀爬較高的障礙物，但重心較高且履帶與坡面或樓梯接觸長度短，運動穩定性差；扁長形履帶機器人，穩定性能好，但攀爬障礙的能力限制；兩種結構的支撐輪系構架與機車固定為一體，嚴重限制了減震效果。

雙節雙履帶和多節多履帶變形機器人，根據擺臂的數量可分為四履帶雙擺臂機器人和六履帶四擺臂機器人，沈陽自動化研究所的“靈晰-B”型排爆機器人采用了六履帶四擺臂的三段式履帶設計。這類機器人具有較好的越障能力，機動性強、運動較平穩，但因其變形自由度高，運動和控制比較復雜，能效轉化率低。

專利CN101734295公開了一種變形履帶機器人，通過電機驅動變形驅動軸，進而使固接在變形驅動軸上的主動擺桿發生擺動，變形擺桿結構發生變形，越過障礙。這里的變形擺桿用電機來驅動，控制較為復雜。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種穩定性好、攀爬障礙能力高、控制簡單、減震效果好的六桿自適應履帶機器人。

本發明所述的六桿自適應履帶機器人，包括履帶，同步帶輪A，與履帶嚙合的同步帶輪B、同步帶輪C、同步帶輪D、同步帶輪E、同步帶輪F，車體，車體中部設有驅動電機，驅動電機的輸出軸與同步帶輪A的輪軸通過齒輪嚙合，同步帶輪A與同步帶輪C通過同步帶連接,履帶設置于車體兩側，其中，每條履帶由兩個對稱設置的六桿連動機構支撐，所述六桿連動機構包括車架、前下臂、前上臂、主臂、大臂和后臂。

所述的前下臂與車架鉸接于同步帶輪B的輪軸上，主臂和車架鉸接與同步帶輪A的輪軸上，后臂和車架鉸接于同步帶輪E的輪軸上，前下臂和前上臂鉸接于同步帶輪D的輪軸上，前上臂、主臂和大臂鉸接與同步帶輪C的輪軸上，大臂和后臂鉸接于同步帶輪F的輪軸上，其中，車架與車體固接。

所述兩個對稱設置的六桿連動機構之間通過支架固定連接，兩個主臂通過支架D連接，兩個車架通過支架E和支架F連接，支架D與支架E之間設有彈簧組A。

六桿自適應履帶機器人在行走時，驅動電機將動力傳給同步帶輪A,同步帶輪A通過同步帶將動力傳給同步帶輪C，同步帶輪C作為履帶的主動輪，帶動履帶行進；攀爬時，在重力作用下，支撐履帶的六桿連動機構變形，繼而彈簧組A受力變形，彈簧組A的彈力促使六桿連動機構恢復原狀，在驅動電機的牽引力作用下，履帶上攀住障礙物，直至彈簧組A復位，六桿連動機構恢復原狀，機器人攀越障礙。

所述的兩個六桿連動機構之間通過支架固定連接，支架與車體用螺栓固定，增強了六桿自適應機器人各臂的機械強度，增強了機器人的承重能力；六桿連動機構中僅車架與車體固定連接，增強了機器人的減震能力。

所述的大臂，包括固定部和可拆卸部，固定部和可拆卸部通過螺栓連接。

固定兩大臂的支架與固定部通過螺栓連接，可拆卸部上無固定支架，固定部和可拆卸部通過螺栓連接，這樣就可以實現可拆卸部的更換，同時可改變大臂長度，控制六桿連動機構的高度，進而影響機器人的運動穩定性。

優選的，六桿自適應履帶機器人還包括設置于車體尾部、與車體固定連接的尾輪。

所述尾輪包括支架座、彎架、輔助輪一、輔助輪二、輔助輪三、轉軸和彈簧B；支架座與車體固接，轉軸固定在支架座上，彈簧B固定在轉軸一端，彎架鉸接在轉軸上，輔助輪一、輔助輪二和輔助輪三緊配，且輪軸固定在兩側彎架上；所述的輔助輪一、輔助輪二、輔助輪三輪徑之比為：1.6:1.2:1。

三個輔助輪輪徑的設計，在機器人不工作的時候，尾輪可以收回去，減少機器人的車身長度；在尾輪上對彈簧B有不同的限位，通過調整彈簧B的位置，也可調節整個車身的長度；在攀爬時，尾輪可增加機器人與地面的接觸面積，增加機器人的穩定性；障礙物的高度不同，尾輪與車體之間的夾角也會發生變化，彈簧B發生變形，當越過障礙物時，彈簧B的彈力帶動轉軸轉動，使尾輪復位。

本發明與現有技術相比，有益效果是：

1、機器人的主體基于六桿連動機構，結構簡單，在攀爬過程中可以自主調節支撐框架的形狀，改變機器人的攀爬姿勢，使機器人運動更加靈活；