[發明專利]一種非對稱性三角步態行走移動機器人

有效

• 申請號: 201710198439.3
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107097870B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 易民;王宇峰;方燦;王宇俊;羅幫浩;徐匡一
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: B62D61/10
• 分類號: B62D61/10
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

本發明保護一種非對稱性三角步態行走移動機器人，包括機身、傳動機構和車輪，車輪在機身兩側，一側三個共六個。左側的前后車輪與右側的中間車輪構成三角步態組I，保持同相同步轉動，右側的前后車輪和左側的中間車輪構成三角步態組II，保持同相同步轉動，且左右兩側的車輪前后水平錯開，均不在同一軸上，形成非對稱布置，中間車輪受到的摩擦力小于前后車輪。本發明兩組車輪交替運動時，始終保持三車輪接觸地面，構成一個穩定的支撐平面，運動過程中保持平穩狀態。兩組三角步態前后交錯放置在同一水平面，非對稱性放置，使機身結構更加緊湊穩定，轉彎效果更明顯。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體是涉及移動機器人的行走機構。

背景技術

隨著我國核能工業、探險救援、軍事偵察、消防排爆、航天航空等眾多領域的快速發展，迫切需要一種既能在平坦地面自由行走，又能在野外環境和復雜地形（如地震廢墟、礦難現場）中自由行走和越障的移動機器人。現有移動機器人的行走機構大致可分為：輪式、履帶式、多足式、混合式（如輪腿混合式、輪履混合式）和特殊形式（如多邊形翻滾式、蛇形滑動式）。其中，將輪腿式結構和三角步態結合的行走方式具有很強的越障能力和地形適應性，而現有的三角步態行走方式如下,以六足三角步態為例：一、六電機單獨控制六個輪，隨意切換六個輪的相位進行不同的三角步態行走，這種機械結構復雜，控制難度大，但效率高，機動性強；二、同側三角步態，單側前后輪相位相同，與中間輪相位相差180°，左側前后兩輪與右側中間輪組成三角步態，右側前后輪與左側中間輪組成三角步態，這種行走方式，機械結構簡單，控制簡單，轉向效果不佳；三、前后兩輪同軸，再通過同步裝置分別連接任意一個中間輪，組成三角步態，這種行走方式，控制簡單，機械結構相對簡單，依舊穩點性不足；四、六輪同向三角步態，即在同側的基礎上同軸，機械結構簡單和控制難度低，但機動性太差，只能前進后退，轉向不容易實現。

發明內容

本發明為了克服現有技術的移動機器人移動不夠穩定、轉向效果不夠明顯的不足，提供一種結構簡潔可靠、效率高、地表適應性好、穩點性高、越障能力強的非對稱性三角步態行走移動機器人。

本發明的技術方案如下：

一種非對稱性三角步態行走移動機器人，所述移動機器人包括機身、傳動機構和被傳動機構帶動的車輪，所述車輪安裝在機身兩側，一側三個，共六個。其中左側的前后車輪與右側的中間車輪構成三角步態組I，保持同相同步轉動，右側的前后車輪和左側的中間車輪構成三角步態組II，保持同相同步轉動，且左右兩側的車輪前后水平錯開，均不在同一軸上，形成非對稱布置；所述中間車輪受到的摩擦力小于前后車輪。

本移動機器人的直線行走方式：一、控制兩組三角步態保持180°相位差同向同步轉動，轉速相同，兩組車輪交替進行有效運動，完成流暢穩定的直線前進后退行走。二、兩組三角步態同向分步進行轉動，且兩組三角步態相位差在0°-180°內，互不干涉運動，能夠有效穩定地前進后退。

轉向方式：一、兩組三角步態同步轉動控制轉向，且三角步態組相位相差180°，當需要左轉向時，三角步態組Ⅰ反轉，三角步態組Ⅱ正轉；當需要右轉時，三角步態組Ⅰ正轉，三角步態組Ⅱ反轉。二、兩組三角步態分步轉動控制轉向，且兩組三角步態相位差在0°-180°內，互不干涉運動，即：當需要左轉向時，三角步態組Ⅰ無效反轉，三角步態組Ⅱ有效正轉，或三角步態組Ⅰ有效反轉，三角步態組Ⅱ無效正轉；當需要右轉時，三角步態Ⅰ有效正轉，三角步態Ⅱ無效反轉，或三角步態Ⅰ無效正轉，三角步態組Ⅱ有效反轉。

從以上結構設計可見，本發明將六個車輪分為兩組，左側前后兩車輪和右側中間車輪保持同相運動，而右側前后兩車輪和左側中間車輪保持同相運動，這樣兩組車輪交替運動時，始終保持三車輪接觸地面，由于三點成面，從而構成一個穩定的支撐平面，運動過程中保持平穩狀態。由于兩組三角步態前后交錯放置在同一水平面，對于移動機器人由于電機一般選取長圓柱電機，非對稱性放置，使得結構更加緊湊、簡潔，車軸可以貫穿機身布置，使得結構更加穩定；非對稱性結構配合輪1、輪3、輪4、輪6摩擦力大于輪2、輪5摩擦力更有利于轉彎。