[發明專利]一種輪式移動結構及包含其的輪式機器人

在審

• 申請號: 201710250715.6
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN106891716A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 王沙沙;陶莉慧
• 申請（專利權）人: 北京農信通科技有限責任公司
• 主分類號: B60K7/00
• 分類號: B60K7/00;B62D5/04;B62D63/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及機械領域，具體地說，涉及一種輪式移動結構及包含其的輪式機器人。

背景技術

移動機器人是機器人學中的一個重要分支。早在60年代，就己經開始有關于移動機器人的研究。關于移動機器人的研究涉及許多方面，首先，要考慮移動方式，可以是輪式的、履帶式、腿式的，對于水下機器人，則是推進器。其次，必須考慮驅動器的控制，以使機器人達到期望的行為。第三，必須考慮導航或路徑規劃，對于后者，有更多的方面要考慮，如傳感融合，特征提取，避碰及環境映射。因此，移動機器人是一個集環境感知、動態決策與規劃、行為控制與執行等多種功能于一體的綜合系統。由于對移動機器人的研究，提出了許多新的或挑戰性的理論與工程技術課題，引起越來越多的專家學者和工程技術人員的興趣，更由于它在軍事偵察、掃雷排險、核、化污染等危險與惡劣壞境以及民用中的物料搬運上具有廣闊的應用前景，使得對它的研究在世界各國受到普遍關注。

國外在移動機器人方面的研究起步較早，不管是在應用還是在研究方面，日本和美國都處于遙遙領先的地位。美國國家科學委員會曾預言:"20世紀的核心武器是坦克。21世紀的核心武器是無人作戰系統，其中2000年以后遙控地面無人作戰系統將連續裝備部隊，并走向戰場”。為此，從80年代開始，美國國防高級研究計劃局(DARPA)專門立項，制定了地面無人作戰平臺的戰略計劃。從此，在全世界掀開了全面研究室外移動機器人的序幕。初期的研究，主要從學術角度研究室外機器人的體系結構和信息處理，并建立實驗系統進行驗證。

雖然由于80年代對機器人的智能行為期望過高，導致室外機器人的研究未達到預期的效果，但是卻帶動了相關技術的發展，為探討人類研制智能機器人的途徑積累了經驗，同時也推動了其它國家對移動機器人的研究與開發。進入90年代，隨著技術的進步，移動機器人開始在更現實的基礎上，開拓各個應用領域，向實用化進軍。如由美國NASA資助研制的“丹蒂II”八足行走機器人，是一個能提供對高移動性機器人運動的了解和遠程機器人探險的行走機器人，1994年在斯拍火山的火山口中進行了成功的演示。美國NASA研制的火星探測機器人索杰那于1997年登上火星。為了在火星上進行長距離探險，又開始了新一代樣機的研制，命名為Rocky，并在Lavic湖的巖溶流上和干枯的湖床上進行了成功的實驗。此外，在民用方面，可移動機器人在國外己被廣泛用于掃除、割草、室內傳送、導盲、導游、導購、室內外清洗和保安巡邏等各個方面。

另外，國外還在高完整性機器人，遙控移動機器人，環境與移動機器人系統，生態機器人學，多機器人系統等方面作了大量的研究。國內在移動機器人方面的研究起步較晚，大多數研究尚處于某個單項研究階段，主要的研究工作有:清華大學智能移動機器人于1994年通過鑒定。涉及到五個方面的關鍵技術:基于地圖的全局路徑規劃技術研究(準結構道路網環境下的全局路徑規劃、具有障礙物越野環境下的全局路徑規劃、自然地形環境下的全局路徑規劃)；基于傳感器信息的局部路徑規劃技術研究(基于多種傳感器信息的“感知一動作”行為、基于環境勢場法的“感知一動作”行為、基于模糊控制的局部路徑規劃與導航控制)；路徑規劃的仿真技術研究(基于地圖的全局路徑規劃系統的仿真模擬、室外移動機器人規劃系統的仿真模擬、室內移動機器人局部路徑規劃系統的仿真模擬)；傳感技術、信息融合技術研究(差分全球衛星定位系統、磁羅盤和光碼盤定位系統、超聲測距系統、視覺處理技術、信息融合技術)；智能移動機器人的設計和實現(智能移動機器人THMR-IH的體系結構、高效快速的數據傳輸技術、自動駕駛系統)。此外，還有香港城市大學智能設計、自動化及制造研究中心的自動導航車和服務機器人、中國科學院沈陽自動化研究所的自動導引車AGV和防爆機器人、中國科學院自動化所自行設計、制造的全方位移動式機器人視覺導航系統、哈爾濱工業大學研制成功的導游機器人等。總之，近年來移動式機器人的研究在國內也得到很大的重視，并且在某些方面的研究取得豐碩的成果。

全方位輪式機器人的運動包括縱向、橫向和自轉三個自由度的運動。車輪形移動機構的特征與其他移動機構相比車輪形移動機構有下列一些優點：能高速穩定的移動，能量利用率高，機構的控制簡單，而且它可以能夠借鑒日益完善的汽車技術和經驗等。它的缺點是移動只限于平面。目前，需要機器人工作的場所，如果不考慮特殊環境和山地等自然環境，幾乎都是人工建造的平地。所以在這個意義上車輪形移動機構的利用價值可以說是非常高的。