一种便携二轮二腿组合式可变形机器人.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010279424.8

申请日:

2010.09.10

公开号:

CN102050167A

公开日:

2011.05.11

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B62D 57/028申请日:20100910授权公告日:20120516终止日期:20120910|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B62D 57/028申请日:20100910|||公开

IPC分类号:

B62D57/028

主分类号:

B62D57/028

申请人:

北京航空航天大学

发明人:

孙明磊; 吴钪; 宗光华; 申文杰; 张融; 文闻; 刘威龙

地址:

100191 北京市海淀区学院路37号

优先权:

专利代理机构:

北京永创新实专利事务所 11121

代理人:

周长琪

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内容摘要

本发明公开了一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,包括机架、左驱动轮、右驱动轮、控制系统、伸缩机构和多自由度腿;左驱动轮和右驱动轮分别固定安装在机架的两侧端;伸缩系统与机架平行,且安装在机架上,并固连在机架上;控制系统固连在机架正中部;多自由度腿分为左多自由度腿单元和右多自由度腿单元,安装在机架上,且位于控制系统的两侧。本发明的机器人具有独特的轮腿复合式结构,具有较强的越障能力;机器人收合时可以很好的伪装,不易被察觉;机器人轮壳具有减震性能,可承受数米的自由落体冲击;本发明可用于信息侦察和收集,还可以用于恶劣环境下的科学研究与工程应用。

权利要求书

1: 一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 主要包括机架、 左驱动轮、 右 驱动轮、 控制系统、 伸缩机构和多自由度腿 ; 所述的机架为直筒状结构, 机架两端固连左驱 动轮和右驱动轮 ; 机架的中部固定安装有控制系统、 多自由度腿和伸缩机构 ; 其中, 左驱动轮和右驱动轮结构相同, 分别包括驱动轮壳、 万向联轴节、 伸缩导向机构、 驱动电机和减震弹簧 ; 所述的驱动轮壳内部空心, 驱动轮壳内壁上设置有圆环状悬挂平台, 悬挂平台上开有通孔 A ; 在所述驱动轮壳内部还固定安装有连接头 ; 所述伸缩导向机构包 括前端座、 固定座、 后端座和至少两根移动导杆 ; 其中, 后端座为圆环状, 移动导杆的一端固 定在前端座上, 另一端穿过固定座与后端座固定连接 ; 所述前端座上连接有万向联轴节, 万 向联轴节与驱动轮壳内部的连接头固连 ; 后端座上设置有悬挂架, 悬挂架上开有通孔 B, 通 孔 A 与通孔 B 间通过减震弹簧相连 ; 所述驱动电机设置在机架内部, 并固定连接在电机座 上, 电机座与固定座轴承连接, 驱动电机的电机轴穿过电机座和固定座, 与固定座固定 ; 机 架两端分别与左驱动轮与右驱动轮中的电机座固连 ; 所述的伸缩机构包括驱动丝杆、 左丝杆支座、 右丝杆支座、 伸缩电机、 伸缩电机座、 齿轮 A 与齿轮 B ; 其中, 驱动丝杆两端分别通过丝杠螺母连接的方式连接在左驱动轮与右驱动轮 的后端座上 ; 左丝杆支座与右丝杆支座连接在驱动丝杆上, 并与驱动丝杆活动连接 ; 伸缩 电机固定在伸缩电机座上, 伸缩电机座固定套接在机架上 ; 伸缩电机的输出轴与驱动丝杆 上分别固定连接有齿轮 A 与齿轮 B, 齿轮 A 与齿轮 B 相互啮合 ; 所述的多自由度腿包含左多自由度腿和右多自由度腿, 分别对称设置在控制系统两侧 的机架上, 左多自由度腿和右多自由度腿结构相同, 分别包括腿固定架、 n 个关节电机、 n个 关节机架和滚轮, 其中 n 为正整数, 且n≥2; 腿固定架与机架固定套接, 腿固定架与第 1 个 关节电机固定连接, 第 1 个关节电机的电机轴与第 1 个关节机架轴接, 第 1 个关节机架与第 2 个关节电机固定连接, 第 2 个关节电机的电机轴与第 2 个关节机架轴接, 以此类推, 第n个 关节电机与第 n-1 个关节机架固定连接, 第 n 个关节电机的电机轴与第 n 个关节机架轴接, 在第 n 个关节机自由端轴接连接有滚轮 ; 所述控制系统用来监测左驱动轮与右驱动轮的收合展开状态, 以及驱动关节电机、 伸 缩电机及驱动电机的工作。
2: 如权利要求 1 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述机架 中部开有走线孔。
3: 如权利要求 1 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述控制 系统包括控制系统壳体、 无线视觉摄像头、 主控电路、 电源、 传感器 A、 传感器 B 与编码器读 数单元 ; 其中, 主控电路、 电源、 传感器 A 和传感器 B、 编码器读数单元设置在控制系统壳体 内部 ; 控制系统壳体固定在机架上, 控制系统壳体上安装有无线视觉摄像头 ; 无线视觉摄像头主要用于采集机器人行进前方的实时视觉图像信息 ; 编码器读数单 元用来读取驱动电机和伸缩电机上编码器发送的转动角度信息, 并将此转动角度信息反馈 给主控电路 ; 传感器 A 用于监测左驱动轮与右驱动轮的收合状态, 当左驱动轮与右驱动轮 完全收合时将提供给主控电路收合信号 ; 传感器 B 用于检测左驱动轮与右驱动轮的展开状 态, 当左驱动轮与右驱动轮完全展开时将提供给主控电路展开信号 ; 主控电路用于处理传 感器 A 与传感器 B 发送的收合与展开的控制信号, 驱动关节电机、 伸缩电机及驱动电机按 控制信号的要求运动 ; 电源用于分别给传感器 A、 传感器 B、 编码器读数单元、 无线视觉摄像 2 头、 主控电路及 n 个关节电机、 伸缩电机及驱动电机提供驱动电源。
4: 如权利要求 3 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述无线 视觉摄像头内嵌在控制系统壳体竖直截面与机架垂直的位置上。
5: 如权利要求 3 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述控制 系统壳体为圆柱形壳体, 在控制系统壳体中轴线上开有通孔 C, 通过通孔 C 使控制系统壳体 固定套接在机架上的走线孔处。
6: 如权利要求 1 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述驱动 轮壳为一体加工而成具有圆弧顶部的锥形结构。
7: 如权利要求 1 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述驱动 轮壳外表面周向设置有突起结构。
8: 如权利要求 1 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述齿轮 A 的直径大于齿轮 B 的直径。
9: 如权利要求 1 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述移动 导杆为圆柱结构。
10: 如权利要求 1 所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 其特征在于 : 所述驱动 丝杆左端到左丝杠支座的距离与驱动丝杆右端到右丝杠支座的距离相等, 且小于移动导杆 的长度。

说明书


一种便携二轮二腿组合式可变形机器人

    技术领域 本发明属于机器人技术领域, 具体来说, 是一种具有在平坦地面上快速移动性能 和在复杂环境中拥有较强越障性能的二轮二腿组合式可变形机器人。
     背景技术 随着现代战争的不断电子化、 信息化的不断高科技化, 以及人们对有生力量的价 值认可, 对人权理念的不断深化, 保护人生安全备受人们关注。 移动机器人作为伴随科技发 展应运而生的半智能或智能新产物, 已经越来越多地应用在信息侦查场合中 ; 各种各样的 移动机器人不但能人类起到协助作用, 还能实时为人们提供重要信息, 甚至使用机器人代 替人工进行某些危险作业和对抗。 侦察机器人就是一类用于为操作人员提供前方实时信息 ( 视觉、 听觉、 潜在威胁等 ) 的辅助机器人。
     美国等发达国家在此类移动机器人研制及应用方面取得了显著成就, 如由美国 明尼苏达大学研制并商业化的 Scout 机器人就是此类机器人的典型代表 (http://www.
     reconrobotics.com/index.cfm), 该机器人具有两个驱动轮, 一个支撑尾, 质量轻便于携带 且能够抵抗数米距离的自由落体冲击。Scout 只有轮式滚动行进一种运动模式, 其上配有 无线摄像头等多传感器, 能够在百米内提供实时现场环境信息 ; 主要应用于较平坦环境内 的险情侦察。但 Scout 由于采用简单双轮式结构, 越障能力较差, 只能适用于宽阔较平坦地 面, 在废墟、 草地等实际野外环境中举步维艰, 不具有较高应用价值 ; 同时, Scout 机器人仅 对机身颜色黑色处理, 不具有较好的伪装性能, 隐蔽性不高, 易于被察觉。 由于以上原因, 使 得 Scout 的应用受到诸多限制。因此, 有必要设计一种越障性能优越, 隐蔽性高的新型侦察 机器人。 发明内容 本发明的目的是针对现有侦察机器人技术上的不足, 提供一种结构简单, 易携带, 且具有较强的越障性能和伪装性能的二轮二腿组合式可变形机器人。
     本发明一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 包括机架、 左驱动轮、 右驱动轮、 控制系统、 伸缩机构和多自由度腿 ; 机架为直筒状结构, 机架两端固连左驱动轮和右驱动 轮; 机架的中部固定安装有控制系统和多自由度腿固连, 机架上安装有伸缩机构。
     其中, 左驱动轮和右驱动轮结构相同, 包括驱动轮壳、 万向联轴节、 伸缩导向机构、 驱动电机和减震弹簧。 驱动轮壳内部空心, 驱动轮壳内部安装有圆环状悬挂平台, 悬挂平台 上开有通孔 A ; 且在驱动轮壳内部圆弧顶处还固定安装有连接头。
     伸缩导向机构包括前端座、 固定座、 后端座和至少两根移动导杆。其中, 后端座为 圆环状, 移动导杆的一端固定在前端座上, 另一端穿过固定座与后端座固定连接。 所述前端 座上连接有万向联轴节, 万向联轴节与左驱动轮壳上内部的连接头固连。后端座上设置有 悬挂架, 悬挂架上开有通孔 B, 通孔 A 与通孔 B 间通过减震弹簧相连 ; 通过万向联轴节与减 震弹簧使驱动轮壳与伸缩导向机构相对固定。
     驱动电机固定连接在电机座上, 电机座通过轴承与固定座连接, 驱动电机的电机 轴插入到固定座中, 与固定座固定。 机架套住驱动电机, 且机架两端分别与左驱动轮与右驱 动轮中的电机座固连。
     所述的伸缩机构包括驱动丝杆、 左丝杆支座、 右丝杆支座、 伸缩电机、 伸缩电机座、 齿轮 A 与齿轮 B。 其中, 驱动丝杆两端分别通过丝杠螺母连接的方式连接在左驱动轮与右驱 动轮中的后端座上。左丝杆支座与右丝杆支座与驱动丝杆活动连接。伸缩电机与伸缩电机 座固连, 伸缩电机座固定套接在机架上。伸缩电机输出轴与驱动丝杆上分别固定连接有齿 轮 A 与齿轮 B, 齿轮 A 与齿轮 B 相互啮合。
     所述的多自由度腿包含左多自由度腿和右多自由度腿, 左多自由度腿和右多自 由度腿结构相同, 包括腿固定架、 n 个关节电机、 n 个关节机架和滚轮, 其中 n 为正整数, 且 n ≥ 2。腿固定架与机架固定套接, 腿固定架与第 1 个关节电机固定连接, 第 1 个关节电机 的电机轴与第 1 个关节机架轴接, 第 1 个关节机架与第 2 个关节电机固定连接, 第 2 个关节 机架与第 2 个关节电机的电机轴轴接, 以此类推, 第 n 个关节电机与第 n-1 个关节机架固定 连接, 第 n 个关节电机的电机轴与第 n 个关节机架轴接, 在第 n 个关节机架节中部轴接连接 有滚轮。
     所述控制系统安装在机架上, 用来监测左驱动轮与右驱动轮的收合展开状态, 以 及驱动关节电机、 伸缩电机及驱动电机的运动。
     本发明机器人在实施操作时具有展开和收合两种状态 ; 展开状态时机器人既可以 在相对平坦地面灵活运动快速行驶, 执行相应的赋予任务, 也可以在复杂的崎岖环境中横 越草地沙砾、 翻越台阶等典型障碍, 完成指定工作 ; 收合状态时机器人留出左驱动轮与右驱 动轮于外界, 多自由度腿收拢于左驱动轮与右驱动轮内部, 整个机器人外形似于椭球, 极具 伪装, 不易被察觉。
     本发明机器人在设计上采用了精益结构, 减轻了重量 ; 通过左驱动轮与右驱动轮 以及多自由度腿结合的方式, 可使机器人既能在平坦环境中高速行走, 又能在崎岖环境中 翻越各种障碍继续执行任务 ; 左驱动轮与右驱动轮的驱动轮壳采用弹簧悬挂减震设计, 能 够承受数米的自由落体冲击 ; 左驱动轮与右驱动轮的收缩, 能够将机器人很好的伪装起来, 不易被察觉 ; 较小的尺寸设计既便于随身携带亦可随手抛掷于前方 ; 机器人功能较全, 控 制简单, 既可应用于辅助军事作战侦察, 亦可用作室内反恐斗争, 降低伤亡避免巨大损失, 还可以用于恶劣环境下的科学研究与工程应用, 具有广泛的应用背景和市场前景。
     本发明的优点在于 :
     1、 本发明机器人具有两种运行模式 : 正常行进模式和轮腿复合越障模式, 在平坦 地面环境本发明机器人能够灵活运动, 在崎岖复杂地面环境本发明机器人能够轻松翻越草 地、 沙砾、 台阶等障碍 ;
     2、 本发明机器人多自由度腿具有多种功能状态, 既能收拢起来藏于机器人身内, 亦可伸展开来分别用于平坦地面行走和崎岖环境越障 ; 其多关节设计使机器人控制灵活, 操作方便, 配合驱动电机的运转能够提供较大的越障力矩 ;
     3、 本发明机器人驱动轮壳采用弹簧悬挂系统, 能够吸收一定的冲击振动能量, 承 受数米的自由落体冲击 ; 减震性能可以通过弹簧刚度的优化选择以及减震弹簧的数量增减 来予以调整 ;4、 本发明机器人驱动轮壳外形似半椭球壳, 且本发明机器人具有伸缩功能, 能够 将左右两驱动轮壳收合起来进行伪装, 不易被察觉, 确保机器人更好地完成侦察等任务 ;
     5、 本发明机器人本发明机器人采用精益设计思想, 轮壳采用高分子材料, 结构优 化组合, 既质轻又耐冲击, 整体机器人质量控制在 5Kg 以内, 外形及质量便于工作人员随身 携带, 随时展开侦察等任务。 附图说明
     图 1 是本发明机器人整体结构图 ; 图 2 是本发明机器人的机架结构图 ; 图 3 是本发明机器人的左驱动轮与右驱动轮结构图 ; 图 4 是本发明机器人的驱动轮壳结构图 ; 图 5 是本发明机器人的伸缩导向机构结构图 ; 图 6 是本发明机器人的伸缩机构结构图 ; 图 7 是本发明机器人的多自由度左腿和多自由度右腿结构图 ; 图 8 是本发明机器人控制系统结构框图 ; 图 9 是本发明机器人控制系统壳体结构图 ; 图 10 是本发明机器人收合状态结构图。 图中 : 1- 机架 2- 左驱动轮 3- 右驱动轮 4- 控制系统 5- 伸缩机构 6- 多自由度腿 101- 走线孔 201- 左驱动轮壳 202- 万向联轴节 203- 伸缩导向机构 204- 驱动电机 205- 减震弹簧 206- 悬挂平台 207- 通孔 A 208- 连接头 209- 突起 210- 前端座 211- 固定座 212- 后端座 213- 移动导杆 214- 通孔 B 215- 悬挂架 216- 电机座 401- 控制系统壳体 402- 无线视觉摄像头 403- 主控电路 404- 电源 405- 传感器 A 406- 传感器 B 407- 编码器读数单元 408- 通孔 C 409- 无线视觉摄像头安装孔 501- 驱动丝杆 502- 左丝杆支座 503- 右丝杆支座 504- 伸缩电机 505- 伸缩电机座 506- 齿轮 A 507- 齿轮 B 601- 左多自由度腿 602- 右多自由度腿 603- 腿固定架 604- 第一关节电机 605- 第一关节机架 606- 第二关节电机 607- 第二关节机架 608- 滚轮具体实施方式
     下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
     本发明是一种便携二轮二腿组合式可变形机器人, 如图 1 所示, 包括机架 1、 左驱 动轮 2、 右驱动轮 3、 控制系统 4、 伸缩机构 5 和多自由度腿 6。
     所述的机架 1 为圆筒结构, 如图 2 所示, 机架 1 两端开有四个螺纹孔用于固连左驱 动轮 2 和右驱动轮 3。机架 1 的中部通过螺钉以及夹紧的方式固定安装有控制系统 4 和两 条多自由度腿 6, 机架中部还开有走线孔 101, 便于控制系统 4 布线 ; 机架 1 上安装有伸缩机构 5。 所述左驱动轮 2 和右驱动轮 3 结构相同, 如图 3 所示, 以左驱动轮 2 为例包括左驱 动轮壳 201、 万向联轴节 202、 伸缩导向机构 203、 驱动电机 204 和减震弹簧 205。所述左驱 动轮壳 201 为一体加工而成的圆弧顶部锥形结构, 如图 4 所示, 左驱动轮壳 201 内部空心 ; 左驱动轮壳 201 内部安装有圆环状悬挂平台 206, 悬挂平台 206 上开有通孔 A207 ; 且在左驱 动轮壳 201 内部圆弧顶处还设有连接头 208, 连接头 208 用来与万向联轴节 202 连接。左驱 动轮壳 201 外侧周向位置上设有横纵交错的花纹状突起 209, 确保机器人具有较强的抓地 力和爬坡性能。
     所述伸缩导向机构 203 包括前端座 210、 固定座 211、 后端座 212 和三根移动导杆 213, 如图 5 所示。 其中, 后端座 212 为圆环状, 三根移动导杆 213 均为圆柱状, 且三根移动导 杆 213 的一端固定在前端座 210 上, 另一端穿过固定座 211 上与移动导杆 213 相应的孔, 最 后与后端座 212 固定连接, 固定座 211 可在前端座 210 与后端座 212 间滑动, 使前端座 210 与后端座 212 形成移动副。所述前端座 210 上连接有万向联轴节 202, 万向联轴节 202 通 过销钉与左驱动轮壳 201 内部的连接头 208 固连, 确保左驱动轮壳 201 随前端座 210 一起 做轴向伸缩运动。所述后端座 212 侧边上设置有多个与左驱动轮壳 201 内部悬挂平台 206 上的通孔 A207 对应的, 且带有通孔 B214 的悬挂架 215, 通孔 A207 与通孔 B214 间通过减震 弹簧 205 相连, 由此, 左驱动轮壳 201 与伸缩导向机构 203 相对固定。所述的三根移动导杆 213 之间相互平行。
     机架 1 内部安装驱动电机 204, 且机架 1 两端通过螺钉分别与左驱动轮 2 与右驱动 轮 3 中的电机座 216 固连, 从而使固定座 211 具有绕机架 1 轴线的转动自由度。所述驱动 电机 204 为集成有编码器的电机, 通过编码器可读取驱动电机 204 的角度信息和位置信息。 驱动电机 204 通过螺钉连接固定在电机座 216 上, 电机座 216 与固定座 211 之间为轴承连 接, 驱动电机 204 的电机轴穿过电机座 216, 插入到固定座 211 中, 且与固定座 211 固定。驱 动电机 204 工作时, 通过电机轴的转动可带动固定座 211 转动, 从而带动伸缩导向机构 203 转动, 由此, 伸缩导向机构 203 将具有沿其轴向的移动自由度和转动自由度。
     所述的伸缩机构 5 包括驱动丝杆 501、 左丝杆支座 502、 右丝杆支座 503、 伸缩电机 504、 伸缩电机座 505、 齿轮 A506 和齿轮 B507, 如图 6 所示 ; 其中驱动丝杆 501 两端分别连 接在左驱动轮 2 与右驱动轮 3 中的后端座 212 上, 通过驱动丝杆 501 与固定在后端座 212 上的螺母的螺旋运动, 使左驱动轮 2 与右驱动轮 3 中的后端座 212、 前端座 210 与移动导杆 213 共同水平移动, 从而使左驱动轮 2 和右驱动轮 3 同步伸展或收合。左丝杆支座 502 与右 丝杆支座 503 分别与驱动丝杆 501 活动连接, 使左丝杆支座 502、 右丝杆支座 503 与驱动丝 杆 501 之间构成转动副, 具有转动自由度 ; 通过左丝杆支座 502 与右丝杆支座 503 可确保驱 动丝杆 501 只具有沿其自身轴线的转动自由度, 而不具有移动自由度 ; 伸缩电机 504 通过螺 钉与伸缩电机座 505 固连, 伸缩电机座 505 通过螺钉以及夹紧的方式固定套接在机架 1 上 ; 所述伸缩电机 504 为集成有编码器的电机, 通过编码器可读取伸缩电机 504 的角度信息和 位置信息 ; 齿轮 A506 与齿轮 B507 构成一级传动齿轮副, 齿轮 B507 与伸缩电机 504 输出轴 固连, 齿轮 A506 与驱动丝杆 501 固连, 齿轮 A506 与齿轮 B507 相互啮合, 通过齿轮 A506 与 齿轮 B507 的啮合传动来调节驱动丝杆 501 的转动速度, 所述齿轮 A 的直径大于齿轮 B 的直 径。其中, 驱动丝杆 501 左端到左丝杠支座 502 的距离与驱动丝杆 501 右端到右丝杠支座
     503 的距离相等, 且小于移动导杆 213 的长度。
     所述的多自由度腿 6 包含左多自由度腿 601 和右多自由度腿 602, 左多自由度腿 601 和右多自由度腿 602 结构相同, 均包括腿固定架 603、 第一关节电机 604、 第一关节机架 605、 第二关节电机 606、 第二关节机架 607 和滚轮 608, 如图 7 所示。滚轮 608 通过螺钉固 连在第二关节机架 607 中部, 第二关节机架 607 与第二关节电机 606 的电机轴轴接 ; 第二关 节电机 606 固定安装在第一关节机架 605 上, 第一关节机架 605 与第一关节电机 604 的电机 轴轴接 ; 第一关节电机 604 固定在腿固定架 603 上, 腿固定架 603 通过螺钉与机架 1 固连。 多自由度腿 6 在机器人正常行驶时起到平衡支撑的作用, 在机器人越障时提供越障的主要 动力矩。多自由度腿 6 中可安装有 n 个关节电机与 n 个关节机架, n 为正整数, 且 n ≥ 2。
     所述控制系统 4 包括控制系统壳体 401、 无线视觉摄像头 402、 主控电路 403、 电源 404、 传感器 A405 和传感器 B406、 编码器读数单元 407, 如图 8 所示 ; 其中, 控制系统壳体 401 为内部空心的圆柱形壳体, 主控电路 403、 电源 404、 传感器 A405 和传感器 B406、 编码器读 数单元 407 设置在控制系统壳体 401 内部。控制系统壳体 401 中轴线上开有通孔 C408, 使 控制系统壳体 401 固定套接在机架 1 上的走线孔 101 处, 控制系统壳体 401 的圆周面上开 有无线视觉摄像头安装孔 409, 无线视觉摄像头 402 通过无线视觉摄像头安装孔 409 镶嵌 在控制系统壳体 401 上, 无线视觉摄像 4 头 02 主要用于传输机器人行进前方的实时视觉图 像信息 ; 编码器读数单元 407 用来读取驱动电机 204 和伸缩电机 504 上编码器发送的驱动 电机 204 和伸缩电机 504 的转动角度信息, 并将此转动角度信息反馈给主控电路 403 ; 传感 器 A405 用于监测左驱动轮 2 与右驱动轮 3 的收合状态, 当左驱动轮 2 与右驱动轮 3 完全收 合时将提供给主控电路 403 收合信号 ; 传感器 B406 用于检测左驱动轮 2 与右驱动轮 3 的展 开状态, 当左驱动轮 2 与右驱动轮 3 完全展开时将提供给主控电路 403 展开信号 ; 主控电路 403 用于处理传感器 A405 与传感器 B406 发送的收合与展开的控制信号, 驱动第一关节电机 604、 第二关节电机 606、 伸缩电机 504 及驱动电机 204 按控制信号的要求运动 ; 电源用于分 别给传感器 A405、 传感器 B406、 编码器读数单元 407、 无线视觉摄像头 402、 主控电路 403 及 第一关节电机 604、 第二关节电机 606、 伸缩电机 504 及驱动电机 204 提供驱动电源。
     本发明机器人在实施操作时具有展开和收合两种状态 ; 展开状态如图 1 所示, 此 时机器人既可以在相对平坦地面灵活运动快速行驶, 执行相应的赋予任务, 也可以在复杂 的崎岖环境中横越草地沙砾、 翻越台阶等典型障碍, 完成指定工作 ; 收合状态如图 10 所示, 此时机器人留出左驱动轮 2 与右驱动轮 3 于外界, 多自由度腿 6 收拢于左驱动轮 2 与右驱 动轮 3 内部, 整个机器人外形似于椭球, 极具伪装, 不易被察觉。
     本发明机器人在实施收合过程时, 左多自由度腿 601 与右多自由度腿 602 的第一 关节电机 604 运动, 驱动第一关节机架 605 做靠近机架 1 的旋转运动 ; 随后, 第二关节电机 606 运动, 驱动第二关节机架 607 做靠近机架 1 的旋转运动, 直到收合到设定位置, 至此使 整个左多自由度腿 601 与右多自由度腿 602 蜷缩包络在机架 1 周侧位置。此时, 伸缩机构 5 驱动左驱动轮 2、 右驱动轮 3 同步收合往机架 1 中部靠近, 最终实现左驱动轮 2、 右驱动轮 3 全包覆左多自由度腿 601、 右多自由度腿 602 及控制系统 4。
     本发明机器人在实施展开过程时与收合过程为逆向顺序实施, 伸缩机构 5 驱动左 驱动轮 2 与右驱动轮 3 同步展开远离机架 1 中部, 可在控制系统 4 中设定的左驱动轮 2 与 右驱动轮 3 展开的位置, 随后, 左多自由度腿 601、 右多自由度腿 602 依次展开第二关节机架607, 再展开第一关节机架 605。
     本发明机器人在设计上精益结构减轻重量 ; 通过左驱动轮 2 与右驱动轮 3 以及多 自由度腿 6 结合的方式, 可使机器人既能在平坦环境中高速行走, 又能在崎岖环境中翻越 各种障碍继续执行任务 ; 左驱动轮 2 与右驱动轮 3 的驱动轮壳采用弹簧悬挂减震设计, 能够 承受数米的自由落体冲击 ; 左驱动轮 2 与右驱动轮 3 的收缩, 能够将机器人很好的伪装起 来, 不易被察觉 ; 较小的尺寸设计既便于随身携带亦可随手抛掷于前方 ; 机器人功能较全, 控制简单, 既可应用于降低伤亡避免巨大损失, 还可以用于恶劣环境下的科学研究与工程 应用, 具有广泛的应用背景和市场前景。

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1、10申请公布号CN102050167A43申请公布日20110511CN102050167ACN102050167A21申请号201010279424822申请日20100910B62D57/02820060171申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号72发明人孙明磊吴钪宗光华申文杰张融文闻刘威龙74专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人周长琪54发明名称一种便携二轮二腿组合式可变形机器人57摘要本发明公开了一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,包括机架、左驱动轮、右驱动轮、控制系统、伸缩机构和多自由度腿;左驱动轮和右驱动轮分别固定安装在机架的两侧端;伸缩系统。

2、与机架平行,且安装在机架上,并固连在机架上;控制系统固连在机架正中部;多自由度腿分为左多自由度腿单元和右多自由度腿单元,安装在机架上,且位于控制系统的两侧。本发明的机器人具有独特的轮腿复合式结构,具有较强的越障能力;机器人收合时可以很好的伪装,不易被察觉;机器人轮壳具有减震性能,可承受数米的自由落体冲击;本发明可用于信息侦察和收集,还可以用于恶劣环境下的科学研究与工程应用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图6页CN102050172A1/2页21一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于主要包括机架、左驱动轮、右驱动轮、控制系统、伸缩。

3、机构和多自由度腿;所述的机架为直筒状结构,机架两端固连左驱动轮和右驱动轮;机架的中部固定安装有控制系统、多自由度腿和伸缩机构;其中,左驱动轮和右驱动轮结构相同,分别包括驱动轮壳、万向联轴节、伸缩导向机构、驱动电机和减震弹簧;所述的驱动轮壳内部空心,驱动轮壳内壁上设置有圆环状悬挂平台,悬挂平台上开有通孔A;在所述驱动轮壳内部还固定安装有连接头;所述伸缩导向机构包括前端座、固定座、后端座和至少两根移动导杆;其中,后端座为圆环状,移动导杆的一端固定在前端座上,另一端穿过固定座与后端座固定连接;所述前端座上连接有万向联轴节,万向联轴节与驱动轮壳内部的连接头固连;后端座上设置有悬挂架,悬挂架上开有通孔B。

4、,通孔A与通孔B间通过减震弹簧相连;所述驱动电机设置在机架内部,并固定连接在电机座上,电机座与固定座轴承连接,驱动电机的电机轴穿过电机座和固定座,与固定座固定;机架两端分别与左驱动轮与右驱动轮中的电机座固连;所述的伸缩机构包括驱动丝杆、左丝杆支座、右丝杆支座、伸缩电机、伸缩电机座、齿轮A与齿轮B;其中,驱动丝杆两端分别通过丝杠螺母连接的方式连接在左驱动轮与右驱动轮的后端座上;左丝杆支座与右丝杆支座连接在驱动丝杆上,并与驱动丝杆活动连接;伸缩电机固定在伸缩电机座上,伸缩电机座固定套接在机架上;伸缩电机的输出轴与驱动丝杆上分别固定连接有齿轮A与齿轮B,齿轮A与齿轮B相互啮合;所述的多自由度腿包含左。

5、多自由度腿和右多自由度腿,分别对称设置在控制系统两侧的机架上,左多自由度腿和右多自由度腿结构相同,分别包括腿固定架、N个关节电机、N个关节机架和滚轮,其中N为正整数,且N2;腿固定架与机架固定套接,腿固定架与第1个关节电机固定连接,第1个关节电机的电机轴与第1个关节机架轴接,第1个关节机架与第2个关节电机固定连接,第2个关节电机的电机轴与第2个关节机架轴接,以此类推,第N个关节电机与第N1个关节机架固定连接,第N个关节电机的电机轴与第N个关节机架轴接,在第N个关节机自由端轴接连接有滚轮;所述控制系统用来监测左驱动轮与右驱动轮的收合展开状态,以及驱动关节电机、伸缩电机及驱动电机的工作。2如权利要。

6、求1所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于所述机架中部开有走线孔。3如权利要求1所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于所述控制系统包括控制系统壳体、无线视觉摄像头、主控电路、电源、传感器A、传感器B与编码器读数单元;其中,主控电路、电源、传感器A和传感器B、编码器读数单元设置在控制系统壳体内部;控制系统壳体固定在机架上,控制系统壳体上安装有无线视觉摄像头;无线视觉摄像头主要用于采集机器人行进前方的实时视觉图像信息;编码器读数单元用来读取驱动电机和伸缩电机上编码器发送的转动角度信息,并将此转动角度信息反馈给主控电路;传感器A用于监测左驱动轮与右驱动轮的收合状态,当左驱动轮。

7、与右驱动轮完全收合时将提供给主控电路收合信号;传感器B用于检测左驱动轮与右驱动轮的展开状态,当左驱动轮与右驱动轮完全展开时将提供给主控电路展开信号;主控电路用于处理传感器A与传感器B发送的收合与展开的控制信号,驱动关节电机、伸缩电机及驱动电机按控制信号的要求运动;电源用于分别给传感器A、传感器B、编码器读数单元、无线视觉摄像权利要求书CN102050167ACN102050172A2/2页3头、主控电路及N个关节电机、伸缩电机及驱动电机提供驱动电源。4如权利要求3所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于所述无线视觉摄像头内嵌在控制系统壳体竖直截面与机架垂直的位置上。5如权利要求3所述。

8、一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于所述控制系统壳体为圆柱形壳体,在控制系统壳体中轴线上开有通孔C,通过通孔C使控制系统壳体固定套接在机架上的走线孔处。6如权利要求1所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于所述驱动轮壳为一体加工而成具有圆弧顶部的锥形结构。7如权利要求1所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于所述驱动轮壳外表面周向设置有突起结构。8如权利要求1所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于所述齿轮A的直径大于齿轮B的直径。9如权利要求1所述一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,其特征在于所述移动导杆为圆柱结构。10如权利要求1所述一种便携二轮二腿。

9、组合式可变形机器人,其特征在于所述驱动丝杆左端到左丝杠支座的距离与驱动丝杆右端到右丝杠支座的距离相等,且小于移动导杆的长度。权利要求书CN102050167ACN102050172A1/6页4一种便携二轮二腿组合式可变形机器人技术领域0001本发明属于机器人技术领域,具体来说,是一种具有在平坦地面上快速移动性能和在复杂环境中拥有较强越障性能的二轮二腿组合式可变形机器人。背景技术0002随着现代战争的不断电子化、信息化的不断高科技化,以及人们对有生力量的价值认可,对人权理念的不断深化,保护人生安全备受人们关注。移动机器人作为伴随科技发展应运而生的半智能或智能新产物,已经越来越多地应用在信息侦查场。

10、合中;各种各样的移动机器人不但能人类起到协助作用,还能实时为人们提供重要信息,甚至使用机器人代替人工进行某些危险作业和对抗。侦察机器人就是一类用于为操作人员提供前方实时信息视觉、听觉、潜在威胁等的辅助机器人。0003美国等发达国家在此类移动机器人研制及应用方面取得了显著成就,如由美国明尼苏达大学研制并商业化的SCOUT机器人就是此类机器人的典型代表HTTP/WWWRECONROBOTICSCOM/INDEXCFM,该机器人具有两个驱动轮,一个支撑尾,质量轻便于携带且能够抵抗数米距离的自由落体冲击。SCOUT只有轮式滚动行进一种运动模式,其上配有无线摄像头等多传感器,能够在百米内提供实时现场环境。

11、信息;主要应用于较平坦环境内的险情侦察。但SCOUT由于采用简单双轮式结构,越障能力较差,只能适用于宽阔较平坦地面,在废墟、草地等实际野外环境中举步维艰,不具有较高应用价值;同时,SCOUT机器人仅对机身颜色黑色处理,不具有较好的伪装性能,隐蔽性不高,易于被察觉。由于以上原因,使得SCOUT的应用受到诸多限制。因此,有必要设计一种越障性能优越,隐蔽性高的新型侦察机器人。发明内容0004本发明的目的是针对现有侦察机器人技术上的不足,提供一种结构简单,易携带,且具有较强的越障性能和伪装性能的二轮二腿组合式可变形机器人。0005本发明一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,包括机架、左驱动轮、右驱动轮、。

12、控制系统、伸缩机构和多自由度腿;机架为直筒状结构,机架两端固连左驱动轮和右驱动轮;机架的中部固定安装有控制系统和多自由度腿固连,机架上安装有伸缩机构。0006其中,左驱动轮和右驱动轮结构相同,包括驱动轮壳、万向联轴节、伸缩导向机构、驱动电机和减震弹簧。驱动轮壳内部空心,驱动轮壳内部安装有圆环状悬挂平台,悬挂平台上开有通孔A;且在驱动轮壳内部圆弧顶处还固定安装有连接头。0007伸缩导向机构包括前端座、固定座、后端座和至少两根移动导杆。其中,后端座为圆环状,移动导杆的一端固定在前端座上,另一端穿过固定座与后端座固定连接。所述前端座上连接有万向联轴节,万向联轴节与左驱动轮壳上内部的连接头固连。后端座。

13、上设置有悬挂架,悬挂架上开有通孔B,通孔A与通孔B间通过减震弹簧相连;通过万向联轴节与减震弹簧使驱动轮壳与伸缩导向机构相对固定。说明书CN102050167ACN102050172A2/6页50008驱动电机固定连接在电机座上,电机座通过轴承与固定座连接,驱动电机的电机轴插入到固定座中,与固定座固定。机架套住驱动电机,且机架两端分别与左驱动轮与右驱动轮中的电机座固连。0009所述的伸缩机构包括驱动丝杆、左丝杆支座、右丝杆支座、伸缩电机、伸缩电机座、齿轮A与齿轮B。其中,驱动丝杆两端分别通过丝杠螺母连接的方式连接在左驱动轮与右驱动轮中的后端座上。左丝杆支座与右丝杆支座与驱动丝杆活动连接。伸缩电机。

14、与伸缩电机座固连,伸缩电机座固定套接在机架上。伸缩电机输出轴与驱动丝杆上分别固定连接有齿轮A与齿轮B,齿轮A与齿轮B相互啮合。0010所述的多自由度腿包含左多自由度腿和右多自由度腿,左多自由度腿和右多自由度腿结构相同,包括腿固定架、N个关节电机、N个关节机架和滚轮,其中N为正整数,且N2。腿固定架与机架固定套接,腿固定架与第1个关节电机固定连接,第1个关节电机的电机轴与第1个关节机架轴接,第1个关节机架与第2个关节电机固定连接,第2个关节机架与第2个关节电机的电机轴轴接,以此类推,第N个关节电机与第N1个关节机架固定连接,第N个关节电机的电机轴与第N个关节机架轴接,在第N个关节机架节中部轴接连。

15、接有滚轮。0011所述控制系统安装在机架上,用来监测左驱动轮与右驱动轮的收合展开状态,以及驱动关节电机、伸缩电机及驱动电机的运动。0012本发明机器人在实施操作时具有展开和收合两种状态;展开状态时机器人既可以在相对平坦地面灵活运动快速行驶,执行相应的赋予任务,也可以在复杂的崎岖环境中横越草地沙砾、翻越台阶等典型障碍,完成指定工作;收合状态时机器人留出左驱动轮与右驱动轮于外界,多自由度腿收拢于左驱动轮与右驱动轮内部,整个机器人外形似于椭球,极具伪装,不易被察觉。0013本发明机器人在设计上采用了精益结构,减轻了重量;通过左驱动轮与右驱动轮以及多自由度腿结合的方式,可使机器人既能在平坦环境中高速行。

16、走,又能在崎岖环境中翻越各种障碍继续执行任务;左驱动轮与右驱动轮的驱动轮壳采用弹簧悬挂减震设计,能够承受数米的自由落体冲击;左驱动轮与右驱动轮的收缩,能够将机器人很好的伪装起来,不易被察觉;较小的尺寸设计既便于随身携带亦可随手抛掷于前方;机器人功能较全,控制简单,既可应用于辅助军事作战侦察,亦可用作室内反恐斗争,降低伤亡避免巨大损失,还可以用于恶劣环境下的科学研究与工程应用,具有广泛的应用背景和市场前景。0014本发明的优点在于00151、本发明机器人具有两种运行模式正常行进模式和轮腿复合越障模式,在平坦地面环境本发明机器人能够灵活运动,在崎岖复杂地面环境本发明机器人能够轻松翻越草地、沙砾、台。

17、阶等障碍;00162、本发明机器人多自由度腿具有多种功能状态,既能收拢起来藏于机器人身内,亦可伸展开来分别用于平坦地面行走和崎岖环境越障;其多关节设计使机器人控制灵活,操作方便,配合驱动电机的运转能够提供较大的越障力矩;00173、本发明机器人驱动轮壳采用弹簧悬挂系统,能够吸收一定的冲击振动能量,承受数米的自由落体冲击;减震性能可以通过弹簧刚度的优化选择以及减震弹簧的数量增减来予以调整;说明书CN102050167ACN102050172A3/6页600184、本发明机器人驱动轮壳外形似半椭球壳,且本发明机器人具有伸缩功能,能够将左右两驱动轮壳收合起来进行伪装,不易被察觉,确保机器人更好地完成。

18、侦察等任务;00195、本发明机器人本发明机器人采用精益设计思想,轮壳采用高分子材料,结构优化组合,既质轻又耐冲击,整体机器人质量控制在5KG以内,外形及质量便于工作人员随身携带,随时展开侦察等任务。附图说明0020图1是本发明机器人整体结构图;0021图2是本发明机器人的机架结构图;0022图3是本发明机器人的左驱动轮与右驱动轮结构图;0023图4是本发明机器人的驱动轮壳结构图;0024图5是本发明机器人的伸缩导向机构结构图;0025图6是本发明机器人的伸缩机构结构图;0026图7是本发明机器人的多自由度左腿和多自由度右腿结构图;0027图8是本发明机器人控制系统结构框图;0028图9是本发。

19、明机器人控制系统壳体结构图;0029图10是本发明机器人收合状态结构图。0030图中00311机架2左驱动轮3右驱动轮4控制系统00325伸缩机构6多自由度腿101走线孔201左驱动轮壳0033202万向联轴节203伸缩导向机构204驱动电机205减震弹簧0034206悬挂平台207通孔A208连接头209突起0035210前端座211固定座212后端座213移动导杆0036214通孔B215悬挂架216电机座401控制系统壳体0037402无线视觉摄像头403主控电路404电源405传感器A0038406传感器B407编码器读数单元408通孔C0039409无线视觉摄像头安装孔0040501。

20、驱动丝杆502左丝杆支座503右丝杆支座504伸缩电机0041505伸缩电机座506齿轮A507齿轮B601左多自由度腿0042602右多自由度腿603腿固定架604第一关节电机605第一关节机架0043606第二关节电机607第二关节机架608滚轮具体实施方式0044下面将结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。0045本发明是一种便携二轮二腿组合式可变形机器人,如图1所示,包括机架1、左驱动轮2、右驱动轮3、控制系统4、伸缩机构5和多自由度腿6。0046所述的机架1为圆筒结构,如图2所示,机架1两端开有四个螺纹孔用于固连左驱动轮2和右驱动轮3。机架1的中部通过螺钉以及夹紧的方式固定安装有。

21、控制系统4和两条多自由度腿6,机架中部还开有走线孔101,便于控制系统4布线;机架1上安装有伸缩机说明书CN102050167ACN102050172A4/6页7构5。0047所述左驱动轮2和右驱动轮3结构相同,如图3所示,以左驱动轮2为例包括左驱动轮壳201、万向联轴节202、伸缩导向机构203、驱动电机204和减震弹簧205。所述左驱动轮壳201为一体加工而成的圆弧顶部锥形结构,如图4所示,左驱动轮壳201内部空心;左驱动轮壳201内部安装有圆环状悬挂平台206,悬挂平台206上开有通孔A207;且在左驱动轮壳201内部圆弧顶处还设有连接头208,连接头208用来与万向联轴节202连接。左。

22、驱动轮壳201外侧周向位置上设有横纵交错的花纹状突起209,确保机器人具有较强的抓地力和爬坡性能。0048所述伸缩导向机构203包括前端座210、固定座211、后端座212和三根移动导杆213,如图5所示。其中,后端座212为圆环状,三根移动导杆213均为圆柱状,且三根移动导杆213的一端固定在前端座210上,另一端穿过固定座211上与移动导杆213相应的孔,最后与后端座212固定连接,固定座211可在前端座210与后端座212间滑动,使前端座210与后端座212形成移动副。所述前端座210上连接有万向联轴节202,万向联轴节202通过销钉与左驱动轮壳201内部的连接头208固连,确保左驱动轮。

23、壳201随前端座210一起做轴向伸缩运动。所述后端座212侧边上设置有多个与左驱动轮壳201内部悬挂平台206上的通孔A207对应的,且带有通孔B214的悬挂架215,通孔A207与通孔B214间通过减震弹簧205相连,由此,左驱动轮壳201与伸缩导向机构203相对固定。所述的三根移动导杆213之间相互平行。0049机架1内部安装驱动电机204,且机架1两端通过螺钉分别与左驱动轮2与右驱动轮3中的电机座216固连,从而使固定座211具有绕机架1轴线的转动自由度。所述驱动电机204为集成有编码器的电机,通过编码器可读取驱动电机204的角度信息和位置信息。驱动电机204通过螺钉连接固定在电机座21。

24、6上,电机座216与固定座211之间为轴承连接,驱动电机204的电机轴穿过电机座216,插入到固定座211中,且与固定座211固定。驱动电机204工作时,通过电机轴的转动可带动固定座211转动,从而带动伸缩导向机构203转动,由此,伸缩导向机构203将具有沿其轴向的移动自由度和转动自由度。0050所述的伸缩机构5包括驱动丝杆501、左丝杆支座502、右丝杆支座503、伸缩电机504、伸缩电机座505、齿轮A506和齿轮B507,如图6所示;其中驱动丝杆501两端分别连接在左驱动轮2与右驱动轮3中的后端座212上,通过驱动丝杆501与固定在后端座212上的螺母的螺旋运动,使左驱动轮2与右驱动轮3。

25、中的后端座212、前端座210与移动导杆213共同水平移动,从而使左驱动轮2和右驱动轮3同步伸展或收合。左丝杆支座502与右丝杆支座503分别与驱动丝杆501活动连接,使左丝杆支座502、右丝杆支座503与驱动丝杆501之间构成转动副,具有转动自由度;通过左丝杆支座502与右丝杆支座503可确保驱动丝杆501只具有沿其自身轴线的转动自由度,而不具有移动自由度;伸缩电机504通过螺钉与伸缩电机座505固连,伸缩电机座505通过螺钉以及夹紧的方式固定套接在机架1上;所述伸缩电机504为集成有编码器的电机,通过编码器可读取伸缩电机504的角度信息和位置信息;齿轮A506与齿轮B507构成一级传动齿轮。

26、副,齿轮B507与伸缩电机504输出轴固连,齿轮A506与驱动丝杆501固连,齿轮A506与齿轮B507相互啮合,通过齿轮A506与齿轮B507的啮合传动来调节驱动丝杆501的转动速度,所述齿轮A的直径大于齿轮B的直径。其中,驱动丝杆501左端到左丝杠支座502的距离与驱动丝杆501右端到右丝杠支座说明书CN102050167ACN102050172A5/6页8503的距离相等,且小于移动导杆213的长度。0051所述的多自由度腿6包含左多自由度腿601和右多自由度腿602,左多自由度腿601和右多自由度腿602结构相同,均包括腿固定架603、第一关节电机604、第一关节机架605、第二关节电。

27、机606、第二关节机架607和滚轮608,如图7所示。滚轮608通过螺钉固连在第二关节机架607中部,第二关节机架607与第二关节电机606的电机轴轴接;第二关节电机606固定安装在第一关节机架605上,第一关节机架605与第一关节电机604的电机轴轴接;第一关节电机604固定在腿固定架603上,腿固定架603通过螺钉与机架1固连。多自由度腿6在机器人正常行驶时起到平衡支撑的作用,在机器人越障时提供越障的主要动力矩。多自由度腿6中可安装有N个关节电机与N个关节机架,N为正整数,且N2。0052所述控制系统4包括控制系统壳体401、无线视觉摄像头402、主控电路403、电源404、传感器A405。

28、和传感器B406、编码器读数单元407,如图8所示;其中,控制系统壳体401为内部空心的圆柱形壳体,主控电路403、电源404、传感器A405和传感器B406、编码器读数单元407设置在控制系统壳体401内部。控制系统壳体401中轴线上开有通孔C408,使控制系统壳体401固定套接在机架1上的走线孔101处,控制系统壳体401的圆周面上开有无线视觉摄像头安装孔409,无线视觉摄像头402通过无线视觉摄像头安装孔409镶嵌在控制系统壳体401上,无线视觉摄像4头02主要用于传输机器人行进前方的实时视觉图像信息;编码器读数单元407用来读取驱动电机204和伸缩电机504上编码器发送的驱动电机204。

29、和伸缩电机504的转动角度信息,并将此转动角度信息反馈给主控电路403;传感器A405用于监测左驱动轮2与右驱动轮3的收合状态,当左驱动轮2与右驱动轮3完全收合时将提供给主控电路403收合信号;传感器B406用于检测左驱动轮2与右驱动轮3的展开状态,当左驱动轮2与右驱动轮3完全展开时将提供给主控电路403展开信号;主控电路403用于处理传感器A405与传感器B406发送的收合与展开的控制信号,驱动第一关节电机604、第二关节电机606、伸缩电机504及驱动电机204按控制信号的要求运动;电源用于分别给传感器A405、传感器B406、编码器读数单元407、无线视觉摄像头402、主控电路403及第。

30、一关节电机604、第二关节电机606、伸缩电机504及驱动电机204提供驱动电源。0053本发明机器人在实施操作时具有展开和收合两种状态;展开状态如图1所示,此时机器人既可以在相对平坦地面灵活运动快速行驶,执行相应的赋予任务,也可以在复杂的崎岖环境中横越草地沙砾、翻越台阶等典型障碍,完成指定工作;收合状态如图10所示,此时机器人留出左驱动轮2与右驱动轮3于外界,多自由度腿6收拢于左驱动轮2与右驱动轮3内部,整个机器人外形似于椭球,极具伪装,不易被察觉。0054本发明机器人在实施收合过程时,左多自由度腿601与右多自由度腿602的第一关节电机604运动,驱动第一关节机架605做靠近机架1的旋转运。

31、动;随后,第二关节电机606运动,驱动第二关节机架607做靠近机架1的旋转运动,直到收合到设定位置,至此使整个左多自由度腿601与右多自由度腿602蜷缩包络在机架1周侧位置。此时,伸缩机构5驱动左驱动轮2、右驱动轮3同步收合往机架1中部靠近,最终实现左驱动轮2、右驱动轮3全包覆左多自由度腿601、右多自由度腿602及控制系统4。0055本发明机器人在实施展开过程时与收合过程为逆向顺序实施,伸缩机构5驱动左驱动轮2与右驱动轮3同步展开远离机架1中部,可在控制系统4中设定的左驱动轮2与右驱动轮3展开的位置,随后,左多自由度腿601、右多自由度腿602依次展开第二关节机架说明书CN102050167。

32、ACN102050172A6/6页9607,再展开第一关节机架605。0056本发明机器人在设计上精益结构减轻重量;通过左驱动轮2与右驱动轮3以及多自由度腿6结合的方式,可使机器人既能在平坦环境中高速行走,又能在崎岖环境中翻越各种障碍继续执行任务;左驱动轮2与右驱动轮3的驱动轮壳采用弹簧悬挂减震设计,能够承受数米的自由落体冲击;左驱动轮2与右驱动轮3的收缩,能够将机器人很好的伪装起来,不易被察觉;较小的尺寸设计既便于随身携带亦可随手抛掷于前方;机器人功能较全,控制简单,既可应用于降低伤亡避免巨大损失,还可以用于恶劣环境下的科学研究与工程应用,具有广泛的应用背景和市场前景。说明书CN102050167ACN102050172A1/6页10图1图2说明书附图CN102050167ACN102050172A2/6页11图3说明书附图CN102050167ACN102050172A3/6页12图4说明书附图CN102050167ACN102050172A4/6页13图5图6说明书附图CN102050167ACN102050172A5/6页14图7图8说明书附图CN102050167ACN102050172A6/6页15图9图10说明书附图CN102050167A。

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