[發明專利]輪足轉換式移動機器人系統

有效

• 申請號: 201510187777.8
• 申請日: 2015-04-20
• 公開（公告）號: CN104773226B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 臧希喆;孫欣然;李長樂;朱延河;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B62D57/028
• 分類號: B62D57/028
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 王大為

技術領域

本發明涉及一種輪足轉換式移動機器人，具體涉及一種可以在輪-足兩種模式間切換的移動機器人。

背景技術

目前的救災工作主要以人工搜救為主，極大地限制了救援的水平與效率，使許多受難者錯過最佳治療時間，失去寶貴生命。由于搜救現場大多被火、炸彈、水等嚴重破壞，因此現場的地面環境極其復雜，既有平整的路面，也有坑坑洼洼的道路；有叢林、草地，也有樓梯、障礙物等。這些情況要求機器人對環境的適應能力特別強，既要能平面移動，又要能上下樓梯、爬障礙。目前單一的足式機器人或者單一的輪式機器人無法達到機器人對環境適應能力特別強的要求。傳統的輪式機器人具有較高的運動速度，并且控制簡單，但是其避障能力和非平整路面的運動性能不好；與輪式機器人相比，足式機器人對環境的適應能力很強，其運動的軌跡是孤立的支撐點，而不是連續的點，因此足式機器人對行走路面狀況的要求很低，它可以結合路面情況，規劃好在相應的步態，完成機器人避障、爬坡和上下樓梯的動作。但是足式機器人運動速度較低，工作效率不高，這一點上，足式機器人又比不過輪式機器人。以上的分析列出了輪式機器人和足式機器人的優缺點，我們希望將輪式機器人和足式機器人的優點都集合于一個機器人上，高效地完成搜救任務。這就是輪足轉換式移動機器人。

輪足轉換式移動機器人綜合了足式和輪式機器人的優點，具有較強的地形適應能力和穩定性。本發明設計的機器人腿部機構并不是一種既有輪又有足的混合結構，而是使用一種可以根據路況隨時切換的單一結構。在路面平整時，這種腿部結構以輪的狀態實現移動功能。而遇到復雜路面時，該結構可以通過各電機的驅動來改變結構形式，切換到足的狀態，來實現越障移動的功能。

綜上，現有的輪式機器人存在避障能力差以及現有的足式機器人行走速度慢的問題。

發明內容

本發明為解決現有的輪式機器人存在避障能力差以及現有的足式機器人行走速度慢的問題，進而提供了一種輪足轉換式移動機器人系統。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明的輪足轉換式移動機器人系統包括機器人框架和四個輪足轉換機構，機器人框架上矩陣安裝有四個輪足轉換機構，每個輪足轉換機構包括輪足轉換本體、升降機構、旋轉機構和切換機構；

輪足轉換本體包括固定半輪、活動半輪、單條幅、中心軸、第一限位塊和彈簧，中心軸通過第一軸承安裝在固定半輪的中心處，中心軸的一端固定連接且通過第一限位塊軸向鎖緊，中心軸的另一端設有臺肩，彈簧套裝在中心軸上且位于所述第一軸承與臺肩之間，中心軸的另一端加工有中心盲孔，中心盲孔內加工有第一鍵槽；固定半輪上沿其圓周方向加工有半環凹槽，活動半輪與固定半輪相對于中心軸轉動連接，轉換輪式狀態時，固定半輪和活動半輪構成完整的車輪，轉換足式狀態時，活動半輪旋轉至固定半輪的半環凹槽內，單條幅安裝在中心軸上；

切換機構包括伸縮軸、軸套、導軌、電機座、滑塊、舵機、曲柄連桿、第一驅動電機、底板和固定架，底板的一側固裝在固定架的下端面上，導軌安裝在底板的上端面上，滑塊安裝在導軌上，電機座固裝在滑塊的上端面上，第一驅動電機固裝在電機座上，舵機通過曲柄連桿與電機座連接，伸縮軸的一端與第一驅動電機的輸出端固接，軸套套裝在伸縮軸上，伸縮軸的另一端加工有第二鍵槽，伸縮軸的第二鍵槽上設置有連接鍵；

升降機構包括升降套、升降管、齒條、齒輪、齒輪擋板，升降管固定連接在固定半輪的側壁上，齒條沿升降管的長度方向安裝在升降管內，升降套套裝在升降管上，切換機構安裝在升降套上，伸縮軸的另一端穿過升降套，齒輪套裝在伸縮軸上，齒條與齒輪相互嚙合，齒輪內孔上沿圓周方向加工有兩個第三鍵槽，伸縮軸上的連接鍵與齒輪中的一個第三鍵槽相配合，當輪足轉換狀態時，伸縮軸上的連接鍵與中心軸上的第一鍵槽相配合；

旋轉機構包括同步帶、第二驅動電機、第一同步帶輪、第二同步帶輪，第一同步帶輪套裝在軸套上，第二同步帶輪套裝在第二驅動電機的輸出軸上，第一同步帶輪通過同步帶與第二同步帶輪連接，底板通過兩個第二軸承安裝在第一驅動電機和第二驅動電機的輸出軸上。

本發明與現有的移動機器人相比具有以下有益效果：

本發明的輪足轉換式移動機器人系統結合了足式和輪式機器人的優點，實現了傳統輪式和足式機器人的結合；具有較強的地形適應能力和穩定性，輪足轉換式移動機器人包含有輪足轉換機構，這是一種可以根據路況隨時切換狀態的腿部結構；