[發(fā)明專利]一種可跳躍的月面移動(dòng)機(jī)器人及其運(yùn)動(dòng)方式

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911062972.2
• 申請(qǐng)日: 2019-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN111114829A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李賀;王禹;孫偉;姚燕安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B64G1/16
• 分類號(hào): B64G1/16;B60B19/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發(fā)明公開了一種可跳躍的月面移動(dòng)機(jī)器人，變形輪式行走機(jī)構(gòu)對(duì)稱的安裝在主體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，起跳角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在氣動(dòng)跳躍機(jī)構(gòu)的內(nèi)部，氣動(dòng)跳躍機(jī)構(gòu)連接在主體結(jié)構(gòu)上，通過(guò)主體結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)電機(jī)分別控制兩組齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車輪行走和變形，可跨越較為低矮的障礙。利用兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，由于只有一對(duì)輪轂可原地轉(zhuǎn)向。當(dāng)遇到較大障礙物時(shí)，起跳角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)角度調(diào)節(jié)電機(jī)控制曲柄連桿，使氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)至合適的角度，改變跳躍方向。而后氣動(dòng)跳躍機(jī)構(gòu)中的儲(chǔ)氣瓶給氣缸充氣，氣缸內(nèi)的氣體膨脹將氣缸桿推出撞向月面，月面對(duì)氣缸桿產(chǎn)生反作用力使機(jī)器人跳起越障。本發(fā)明同時(shí)具備高速移動(dòng)、爬坡和跳躍的功能，可靈活自適應(yīng)月球地形變化，為月面巡視探測(cè)任務(wù)的實(shí)施提供技術(shù)參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于月面機(jī)器人設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可跳躍的月面移動(dòng)機(jī)器人及其運(yùn)動(dòng)方式。

背景技術(shù)

月球因?yàn)樘N(yùn)藏著許多人類所需要的資源和未解的秘密成為開展深空探測(cè)活動(dòng)的重要場(chǎng)所，而進(jìn)行深空探測(cè)必須要借助月面機(jī)器人。但由于月面地形復(fù)雜，分布著大量隕石坑和塊狀月巖，傳統(tǒng)的月面機(jī)器人（如常規(guī)輪式機(jī)器人：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)速率高，但只適合平坦地形，越障能力較低；跳躍式機(jī)器人：在地形復(fù)雜的環(huán)境中具有良好的通行能力，但承載力低，移動(dòng)能力較差。）在作業(yè)時(shí)容易遇到難以跨越的障礙，行動(dòng)能力較差，給探測(cè)任務(wù)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)，這就對(duì)月面機(jī)器人的越障能力提出了更高要求。

綜合分析現(xiàn)有的幾種越障系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)把變形輪與跳躍系統(tǒng)結(jié)合到一起設(shè)計(jì)的月面機(jī)器人，同時(shí)具備移動(dòng)與跳躍兩種功能，改進(jìn)了輪式與跳躍式機(jī)器人的不足之處，越障能力大大提升。在平地等規(guī)整地形移動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)方式與輪式機(jī)器人一致，運(yùn)動(dòng)效率高；在非規(guī)整地形時(shí)，車輪變形以異形輪的形態(tài)工作，可以跨越較為低矮的障礙；在遇到較大障礙物時(shí)，運(yùn)用起跳角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變起跳角度，再通過(guò)跳躍機(jī)構(gòu)越過(guò)障礙。由于整體采用低重心設(shè)計(jì)，跳躍和落地時(shí)的穩(wěn)定性比較好，在落地時(shí)彈性車圈起緩沖減震效果，彈性緩沖架可避免機(jī)器人跳躍落地時(shí)側(cè)面著地引起的剛性沖擊，使傾倒后的機(jī)器人調(diào)整至水平狀態(tài)，在月面機(jī)器人領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

發(fā)明內(nèi)容

以解決現(xiàn)有技術(shù)中越障方式單一，越障能力不足的問題，本發(fā)明提供一種可跳躍的月面移動(dòng)機(jī)器人，該機(jī)器人具有常規(guī)輪方式前進(jìn)，異形輪方式越障，跳躍方式越障三種不同的運(yùn)動(dòng)方式，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性好、越障能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種可跳躍的月面移動(dòng)機(jī)器人，包括主體結(jié)構(gòu)、兩組變形輪式行走機(jī)構(gòu)、起跳角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和氣動(dòng)跳躍機(jī)構(gòu)，變形輪式行走機(jī)構(gòu)對(duì)稱的安裝在主體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，起跳角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在氣動(dòng)跳躍機(jī)構(gòu)的內(nèi)部，氣動(dòng)跳躍機(jī)構(gòu)連接在主體結(jié)構(gòu)上；

所述主體結(jié)構(gòu)包括主體框架和分布于主體框架兩端的驅(qū)動(dòng)裝置，每組驅(qū)動(dòng)裝置包括一組由電機(jī)A控制的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)A和一組由電機(jī)B控制的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)B；

所述變形輪式行走機(jī)構(gòu)包括內(nèi)軸、外軸、內(nèi)盤、中心齒輪、行星齒輪、行星輪軸、行星輪軸承、輪轂和外盤，所述內(nèi)軸套裝于外軸內(nèi)，且內(nèi)軸和外軸之間通過(guò)內(nèi)軸軸承軸向固定，內(nèi)軸與外軸能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述外軸的內(nèi)側(cè)一端通過(guò)鍵連接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)A，外軸的外側(cè)一端與內(nèi)盤相接，所述內(nèi)軸的內(nèi)側(cè)一端通過(guò)鍵連接齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)B，內(nèi)軸的外側(cè)一端穿過(guò)內(nèi)盤并通過(guò)中心齒輪與三個(gè)行星齒輪嚙合，行星齒輪均通過(guò)行星輪軸承固定在行星輪軸上，行星輪軸連接呈內(nèi)外設(shè)置的內(nèi)盤和外盤，三個(gè)行星齒輪的外緣分別與三片輪轂相接，三片輪轂依次首尾相接以中心齒輪為軸呈環(huán)形設(shè)置；

所述氣動(dòng)跳躍機(jī)構(gòu)包括固定于主體框架上的主車架、固定于主車架上的儲(chǔ)氣瓶和氣缸桿設(shè)置于底部的三個(gè)氣缸；所述起跳角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括固定在主車架上的角度調(diào)節(jié)電機(jī)和兩個(gè)曲柄連桿；其中：一個(gè)氣缸固定在主車架前部，另外兩個(gè)氣缸分別通過(guò)一個(gè)曲柄連桿連接角度調(diào)節(jié)電機(jī)，角度調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄連桿帶動(dòng)氣缸轉(zhuǎn)至相對(duì)應(yīng)的角度。氣動(dòng)跳躍機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)，且整體采用低重心設(shè)計(jì)，保證機(jī)器人在跳躍過(guò)程中和落地后的穩(wěn)定性。