[发明专利]一种带行走系统的轮式机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人，特别是涉及一种带行走系统的轮式机器人。

背景技术

移动机器人按移动方式来分：轮式移动机器人、步行(足式)移动机器人、蛇形机器人、履带式移动机器人、爬行机器人等。按控制体系结构来分：功能式(水平式)结构机器人、行为式(垂直式)结构机器人和混合式机器人。按功能和用途来分：医疗机器人、军用机器人、助残机器人、清洁机器人等。按作业空间来分：陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机和空间机器人等。

轮式移动机器人根据机器人移动机构的特点，可分为关节轮式移动机器人、行星轮式移动机器人、普通轮式移动机器人。而根据车轮数目，轮式移动机器人又有单轮、四轮、五轮、六轮和八轮等结构。

众所周知，履带式移动机器人以其强大的地形适应性而倍受青睐，但是转弯时，履带的磨损、履带开模难度大等都成为其应用的瓶颈。轮式移动机器人克服了履带式的这些缺点，在满足一定地形适应性的前提下，可以充分发挥移动机器人移动灵活、控制简单等优点，但是它对地形的适应性远不如履带式机器人，一般来说，轮式移动机器人对地形的适应性大小与轮子的数量成正比，但是随着轮子数量的增加，又带来了机器人体积庞大、重量重等缺点。怎样使轮子的数量越少而同时又有能够满足使用要求的地形适应性，这对及机器人设计具有重要意义。

现今的移动机器人研究主要是轮式或腿式结构，腿式结构具有越野能力强的特点，但结构复杂且运行速度慢；而传统的轮式结构虽然运行速度快，但越野性能不太强。通过设计各种车轮底盘，现在的轮式机器人已不同于传统的轮式结构，也具有腿式的部分功能，越野能力大大增强，能更好地适应各种复杂地形，因此如今人们研究机器人结构的重点转移到轮腿结合式结构上来。现今轮腿结合式移动机器人研究主要应用在星球漫游车领域，如月球漫游车、火星漫游车等。

世界各国开发轮腿式机器人系统已经有多年历史，特别是美国在这方面已有成熟的经验。现今国外得到业内认同的轮腿式移动机器人主要是火星/月球漫游车，有的在研究，有的已经成功使用。

(1)前苏联Lunokhod月球探测车

Lunokhod是历史上第一辆月球探测车，车体结构分为两部分，上部分是仪器舱，装有各种仪器，下部分是自动行走底盘，装有8个车轮。车子按照地面指令运动，有两个速度档，可登上30度的斜坡，越过40cm高的障碍物和60cm宽的沟壑，在一定意义上具有轮腿式的结构特点。

(2)美国JPL的Sojourner火星探测车

Sojourner是一辆微型自主式机器人车辆，且可从地面对它进行遥控，该机器人采用六轮摇臂悬吊式结构，即有6个独立悬挂的驱动轮，传动比为2000∶1，因而能在各种复杂的地形中行驶，特别是软沙地。此外该机器人的四个角轮具有独立驱动和控制能力。该机器人是真正意义上的六轮腿式移动机器人。

(3)美国C-MU大学的Moda(流浪者)自主移动机器人

美国CMU大学研制的Nomda机器人，其于1997年通过了类似于月球和火星表面环境的智利阿特卡马沙漠的测试，测试行程220公里，其中既有自主控制又有几千里外的人工遥操作。该机器人采用四轮机构，四轮具有独立驱动和导向功能，行驶机构由可变形底盘、均化悬挂机构和自包含轮组成。可变形底盘可使机器人能根据工作状态改变机构的覆盖面积。均化悬挂机构可以平滑机器人本体相对于轮子的运动，这种结构可保证在各种地形情况下四轮都能同时着地。

(4)美国火星探测车MsRor(漫游者)

美国火星探测车MsRor，该机器人上安装了迄今为止最先进的仪器，同时拥有最先进的机动性，其六轮腿式结构是目前最先进的，具有强大的越障能力、原地360”的转弯能力及伸缩性。除了其先进的机动性能，探路者上安装了包括Paneam(立体摄像头)、Mini-TES(红外分光仪)、显微镜、Mossbauer(分光仪，用来测定岩石成分)、APXS(ALPHA射线)系统、RAT(RoekAbrasionTool)系统等各种先进的仪器来探测环境、观察并分析岩石和土壤。