[發(fā)明專利]一種輪?履復(fù)合型無人移動(dòng)平臺(tái)及其運(yùn)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710519336.2
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107264655A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜忠華;張志安;鐘坤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京云之璟機(jī)電科技有限公司
• 主分類號: B62D55/04
• 分類號: B62D55/04
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 朱沉雁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)，具體涉及一種輪-履復(fù)合型無人移動(dòng)平臺(tái)及其運(yùn)用。

背景技術(shù)

在城市廢墟搜救和工程探險(xiǎn)勘測、災(zāi)害偵察、消防巡邏、救險(xiǎn)救援等復(fù)雜環(huán)境下事件的應(yīng)對中，人員的傷亡十分嚴(yán)重，為實(shí)現(xiàn)不以犧牲人員的生命為代價(jià)執(zhí)行高危任務(wù)的需求，開發(fā)一種結(jié)合輪式行走和履帶越障功能的新型移動(dòng)平臺(tái)。

目前的無人移動(dòng)平臺(tái)存在的問題有，配備履帶式行走方式的移動(dòng)平臺(tái)，雖然擁有很強(qiáng)地面通過性和環(huán)境生存力，卻失去了機(jī)動(dòng)靈活快速響應(yīng)的特性，不足以應(yīng)對狀況兇險(xiǎn)的救援現(xiàn)場。擁有輪式驅(qū)動(dòng)的作戰(zhàn)平臺(tái)機(jī)動(dòng)靈活，反映快速，但地面通過性和環(huán)境適應(yīng)性較差。所以輪履復(fù)合行走方式是移動(dòng)平臺(tái)研究的熱點(diǎn)與趨勢。

國內(nèi)比較有名的沈陽自動(dòng)化研究所自行研制開發(fā)的 “靈蜥”系列化機(jī)器人，雖然是采用輪-履復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)，但履帶式行走方式配以直徑很小的輪子時(shí)，最大直線運(yùn)動(dòng)速度僅為40m/min，且無法原地旋轉(zhuǎn)，反映不夠靈活；履帶行走方式配以直徑較大的輪子時(shí)，越障功能削弱，載重變小。還有一些其他輪履復(fù)合機(jī)器人，只是做到簡單粗暴的結(jié)合，輪履并不能實(shí)現(xiàn)自由切換，實(shí)現(xiàn)純輪、或純履的滾動(dòng)。國內(nèi)外普遍通用一種三角履帶總成是針對不同環(huán)境進(jìn)行輪履更換，更換意味著臨時(shí)改變車子構(gòu)造，且要自備兩種輪子，考慮到在無人作業(yè)平臺(tái)的工作環(huán)境下，對其自主性要求較高，人為更換輪履方式不適用實(shí)際環(huán)境；還有一種基于變胞原理的輪-履復(fù)合式，根據(jù)環(huán)境和工況的變化及任務(wù)需求，進(jìn)行自我重組和重構(gòu)。如采用的以色列 Galileo 公司研制的輪履復(fù)合式底盤的Viper機(jī)器人。其底盤的履帶變形機(jī)構(gòu)可將履帶收縮于輪體內(nèi)或展開成三角履帶狀，從而使機(jī)器人具有輪式和履帶式兩種運(yùn)動(dòng)形態(tài)。但是這種變胞方式的復(fù)合可靠性難以保證，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種輪-履復(fù)合型無人移動(dòng)平臺(tái)及其運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了輪、履的自由切換，做到純輪、或純履的滾動(dòng)，而不是其中一種行走方式為主，另一種只起輔助作用或者只可短時(shí)啟用的缺點(diǎn)；同時(shí)裝有輪、履兩種行走模塊避免復(fù)雜環(huán)境下的人為更換；此外，這種復(fù)合方式切換簡單，控制方便可靠。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種輪-履復(fù)合型無人移動(dòng)平臺(tái)，包括車體、兩組履帶輪機(jī)構(gòu)、前橋、后橋，還包括四個(gè)輪履切換機(jī)構(gòu)，兩組履帶輪機(jī)構(gòu)對稱設(shè)置在車體兩側(cè)，前橋設(shè)置在車體前端，后橋設(shè)置在車體后端，兩組履帶輪機(jī)構(gòu)對稱設(shè)置在車體兩側(cè)，且位于前橋和后橋之間，兩個(gè)輪履切換機(jī)構(gòu)設(shè)置在同一組履帶輪機(jī)構(gòu)的內(nèi)壁兩端，與前橋同側(cè)的兩個(gè)輪履切換機(jī)構(gòu)分別與車體和前橋連接，與后橋同側(cè)的兩個(gè)輪履切換機(jī)構(gòu)分別與車體和后橋連接。

所述輪履切換機(jī)構(gòu)包括電缸、鉸接件、第一連桿、第二連桿、第三連桿和底座，電缸水平放置，推桿端朝向車橋，另一端通過鉸接件設(shè)置在車體上部，電缸的推桿頂端與第一連桿一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一連桿的另一端與底座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，底座設(shè)置在車體下部，第一連桿中部有孔，與第二連桿一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二連桿另一端與第三連桿中部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述轉(zhuǎn)動(dòng)連接處的第三連桿上設(shè)有限位塊，第三連桿水平放置，朝向車體的一端與底座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，朝向車橋的一端與車橋。

所述輪-履復(fù)合型無人移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)用，行走方式由履帶式向輪式切換時(shí)，此時(shí)電缸的推桿由縮回變?yōu)樯斐觯谝贿B桿的頂部由傾向車體變?yōu)樨Q直，電缸整體通過鉸接件順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第二連桿繞與第一連桿中間孔鉸接處，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即與第一連桿的鉸接端向上升高，與第三連桿的鉸接端向下降低，由于第二連桿的運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)第三連桿繞與底座的鉸接處逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，連接車橋的一端自然將車輪放下，車輪著地后，電缸的推桿繼續(xù)伸出，將車體和兩組履帶輪機(jī)構(gòu)抬升，脫離地面，電缸的推桿繼續(xù)伸出，直至第一連桿完全豎直，與第二連桿重合，同時(shí)第三連桿上有限位塊抵住第二連桿，使得第二連桿一側(cè)被限位塊抵住，另一側(cè)被電缸的推桿推住，兩側(cè)都不能轉(zhuǎn)動(dòng)；此時(shí)連桿機(jī)構(gòu)為死點(diǎn)位置，實(shí)現(xiàn)自鎖。

所述輪-履復(fù)合型無人移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)用，行走方式由輪式向履帶式切換時(shí)，此時(shí)電缸的推桿由伸出變?yōu)榭s回，第一連桿的頂部由豎直變?yōu)閮A向車體，連桿機(jī)構(gòu)脫離死點(diǎn)位置，第二連桿離開豎直方向位置，結(jié)構(gòu)改變，電缸整體通過鉸接件逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第二連桿繞與第一連桿中間孔鉸接處，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即與第一連桿鉸接端向下降低，與第三連桿鉸接端向上升高，第二連桿的運(yùn)動(dòng)，拉動(dòng)第三連桿繞與底座的鉸接處順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，連接車橋的一端自然將車輪抬起，履帶輪機(jī)構(gòu)著地后，電缸的推桿繼續(xù)收縮，將車橋整體抬升，脫離地面，電缸的推桿繼續(xù)收縮，直至完全縮回。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：