可变形全方位移动机构 【技术领域】
本发明涉及的是一种机器人技术领域的装置，具体是一种可变形全方位移动机构。
背景技术
近几年地震、矿难等灾难频发，在各种紧急而危险的情况下，受伤被困人员需要及时救治，但由于环境复杂，救援人员很难及时深入受灾区深处，导致宝贵的“黄金”救援时间白白流逝，许多受困人员因此丧生。救灾机器人应运而生，它可以到达人无法进入的地区，为救援人员探明情况，为救援工作提供指导，更有甚者，可以直接把受困人员从废墟当中救出。救灾机器人作为机器人一个重要分支，国内外许多研究机构已经作了大量的研究，研发出各种结构的机器人。比如：日本大阪大学研发的蛇形机器人，我国国防科技大学研制的蛇形机器人，美国iRobot公司开发的Packbot系列机器人，InuKtun公司的MicroVGTV机器人等，都是在某种移动平台上携带一种或几种传感器，实现在灾难废墟中穿行，完成探测等救灾任务。研究各类型救灾机器人可发现，移动机构的性能是决定机器人性能至关重要的因素。救灾机器人特殊的工作环境要求其移动机构必须具有良好的可通过性，高度的灵活性，极高的稳定性。上述几种救灾机器人的移动机构各有利弊，蛇形机器人具有良好的可通过性，但结构复杂，实施起来非常困难，履带机器人的可通过行和灵活性则不如蛇形机器人。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号200610024279.2记载了一种“全方位移动机器人的可调节移动机构”，该技术由两个用于车轮位置改变的连杆系及两个用于车轮姿态改变的连杆系组成，车轮姿态改变连杆系由平行四连杆机构及对心曲柄滑块机构所组成，由连杆及丝杠滑块组成的对心曲柄滑块机构中，摇杆可由丝杠滑块驱动。而当丝杠滑块改变位置时，可以通过改变平行四连杆机构形状，引起车轮固定架转动，进而可以控制车轮的姿态。车轮位置改变连杆系由一个对心曲柄滑块机构所组成，通过驱动滑块使得摇杆转动，从而可使车轮固定架绕中心转动而其姿态不变，达到单独控制车轮位置的目的。该机构只实现了对车轮部分位置和姿态的调节，机构本身无法改变形态，而且受机构支撑架的限制，可调节的范围受到限制。
【发明内容】
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种可变形全方位移动机构，不仅能在很大范围内改变每个全方位轮的位置和姿态，而且可实现机构本身的变形，可适应各种复杂环境，具有良好的通过性。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：四个运动单元、一个工作平台和四个关节摆动电机，其中：第一关节摆动电机和第二关节摆动电机分别固定设置于工作平台的左右两侧，第一关节摆动电机和第二关节摆动电机的输出轴分别与第一运动单元和第二运动单元相连接，第一运动单元和第二运动单元上分别设有第三关节摆动电机和第四关节摆动电机，第三关节摆动电机和第四关节摆动电机的输出轴分别与第三运动单元和第四运动单元相连接。
所述的运动单元包括：全方位轮、全方位轮架、全方位轮轴、驱动电机和关节摆轴，其中：驱动电机和关节摆轴分别固定设置于全方位轮架的两端，全方位轮轴转动设置于全方位轮架上，驱动电机的输出轴与全方位轮轴的一端同轴连接，全方位轮转动设置于全方位轮轴上，关节摆轴与关节摆动电机的输出轴同轴连接。
所述的全方位轮包括：轮盘和若干个固定在轮盘外周上交错分布的滚子，其中：轮盘的轴心与滚子的轴心相互垂直，轮盘经全方位轮轴由驱动电机驱动转动，两排滚子依次与地面接触，并可绕自身轴心自由转动；
所述的全方位轮架与全方位轮轴相连接的位置设有轴承；
所述的关节摆轴与全方位轮架接触的位置设有键和螺钉进行固定连接；
所述的摆动电机的输出轴端通过轴承和相邻运动单元或工作平台连接，与关节摆动电机输出轴通过键连接。
本发明可根据四个关节摆角的改变变换出任意的形状，能适应不同的空间。轮子采用全方位轮，每个全方位轮由单独的电机控制，可获得一个指定的轴向速度，配合全方位轮上的随动小轮可实现任意方向地移动。结构简单，容易实现。
【附图说明】
图1本发明前视结构图。
图2本发明局部示意图。
图3本发明第一全方位轮轴结构图。
图4本发明第一关节摆轴结构图。
图5实施例运动形态1示意图。
图6实施例运动形态2示意图。
图7实施例运动形态3示意图。
【具体实施方式】
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本发明包括：四个运动单元、一个工作平台1和四个关节摆动电机，其中：第一关节摆动电机2和第二关节摆动电机3分别固定设置于工作平台1的左右两侧，第一关节摆动电机2和第二关节摆动电机3的输出轴分别与第一运动单元4和第二运动单元5相连接，第一运动单元4和第二运动单元5上分别设有第三关节摆动电机6和第四关节摆动电机7，第三关节摆动电机6和第四关节摆动电机7的输出轴分别与第三运动单元8和第四运动单元9相连接。
如图2和图3所述，所述的第一运动单元4包括：全方位轮10、全方位轮架11、全方位轮轴12、驱动电机13和关节摆轴14，其中：驱动电机13和关节摆轴14分别固定设置于全方位轮架11的两端，全方位轮轴12转动设置于全方位轮架11上，驱动电机13的输出轴与全方位轮轴12的一端同轴连接，全方位轮10转动设置于全方位轮轴12上，关节摆轴14与关节摆动电机2的输出轴同轴连接。
所述的第二运动单元5、第三运动单元8和第四运动单元9的结构与第一运动单元4相同。
如图3和图4所示，所述的全方位轮10包括：轮盘15和2个固定在轮盘15外周上交错分布的滚子，其中：轮盘15的轴心与滚子的轴心相互垂直，轮盘15经全方位轮轴12由驱动电机13驱动转动，两排滚子依次与地面接触，并可绕自身轴心自由转动；所述的全方位轮架11与全方位轮轴12相连接的位置设有轴承17；所述的关节摆轴14与全方位轮架11接触的位置设有键18和螺钉19进行固定连接，所述的全方位轮轴12和全方位轮架11接触的位置设有止动螺母20进行固定连接。
如图5、图6和图7所示，当本实施例第一运动单元、第二运动单元、第三运动单元、第四运动单元的轴线在同一直线上，控制四个全方位轮的轴向速度一致，可实现整个机构直线前行、后退运动；
当第一运动单元、第二运动单元、第三运动单元、第四运动单元的全方位轮的轴线在同一直线上，控制第一和第四全方位轮，第二和第三全方位轮的轴向速度大小相同，方向相反，可是实现整个机构的原地旋转运动；
当第一运动单元、第二运动单元、第三运动单元、第四运动单元的关节摆动一定的角度，整个机构变形成“W”形，可减小机构长度方向的尺寸，方便通过狭小空间。