[实用新型]一种可变形适应全地形的机器人行走机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人的行走机构，特别是公开一种可变形适应全地形的机器人行走机构，属于机器人技术领域。 

背景技术

移动机器人是一种能够自主或者半自主移动的机器人，在陆地上应用的移动机器人其行走方式主要有轮式、履带式、足式等。 

轮式机器人的优点是高速移动性及高操作效率，其问题在于难于跨越较大的障碍物，比如门槛、楼梯等，也不适合在复杂的路面上行驶，如泥泞、碎石地等，因此传统的轮式机器人难以实现全地形行走。一些改进的轮式机构能够部分改进机器人的越障能力：CN2717789提出了一种四轮驱动的机器人平台，前后轮之间用两前轮、两后轮之间分别通过一梯形连杆机构相连，四个车轮与电机之间通过电磁离合器相连，可承受较大的载重，直线行驶和转向灵活，可应用于室内外各种复杂路况，但此机器人体型，车体重，不属于轻便型机器人，也不能爬楼梯。US 3,609,804提出了一种轮和履带的结合方式，采用前面两个主动轮驱动，后面两个随动轮，一对可旋转的履带，履带辅助机器人可以越过一定高度的障碍物，但此机构由于后轮没有动力，在爬楼梯、斜坡等时仅靠前轮的运动不能够成功爬上去。CN 100355535C提出了一种轮式引导机构，遇到障碍物机器人主体被强制提升时，轮子能够保持与表面接触力的机构，此机构使机器人能够越过的障碍物高度非常有限，不能用于要求全地形的机器人平台。US 4,932,491提出了一种在四轮机构上添加了一对辅助轮的机构，辅助轮通过辅助臂与前轮轴相连，通过辅助臂的支撑，使机器人能够越障，行走于崎岖不平的路面。但此机构基本的形式还是四轮机构，爬楼梯时中间部分缺乏支撑，所以不适合爬楼梯，同样原理，该机构也不适合跨越宽的沟壑。一些机器人采用悬挂的六轮机构，比如行星机器人、月球车、NREC的UGCV等，此种机构的机器人可以适应一定的复杂地形，但一般结构复杂，体积庞大，属于陆地车类型，轮子位置相对固定，不够轻便灵活，应用于轻便型机器人受限。 

目前，适合全地形的移动机器人设计主要集中于履带式结构，以使机器人能够越障、爬楼梯、跨沟等。如iRobot公司的Packbot机器人(US 6,668,951B2)，采用了左右两个履带机构和一个前翻转臂的方式，前轮驱动，翻转轴与主驱动轴同轴，翻转臂在机器人爬楼梯和越障时起支撑作用，大大提高了机器人的地形适应性，目前许多机器人也采用类似此种机构。还有一些机器人采用了前后两个翻转臂的机构，爬楼梯时性能更好，机器人一般比较庞大， 如ROMOTEC排爆机器人(US 5,022,812)。还有一些其他形式的履带式机构，综上所述，履带式的机器人能够适合楼梯、崎岖不平等复杂路面，但应用在轻型机器人方面时有以下几个弊端： 

(1)由于外履带与地面的摩擦使得机器人有较大的摩擦损耗，所以不适于高速的运动，在摩擦力较大的情况下，原地转向困难。 

(2)履带在草地，沙石地行驶过程中容易进入树枝、砂石等细小物体，容易导致履带被卡死，机器人移动困难，并损耗轮毂或履带。 

(3)履带造价昂贵，生产周期较长。 

(4)履带损坏后快速更换比较困难。 

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术的缺陷，提出一种可变形适应全地形的机器人行走机构，采用四轮式机构加前翻转臂的机构，既能满足快速移动的要求，又能爬楼梯、跨越障碍物，体积小，重量轻，携带方便，运行速度高，能够适应全地形运行环境，并且能够快速安装配件，可以作为侦查、打击、救援等多种用途的机器人移动平台。 

本实用新型是这样实现的：一种可变形适应全地形的机器人行走机构，包括框架、轮式机构和翻转臂机构。 

所述的框架包括机器人底盘、支架及腔体，是装载其他机构件的支撑部分。 

所述的轮式机构采用前轮驱动、后轮采用同步带带动的四轮机构，左、右侧的轮式机构分别使用一个电机驱动；连接主动轮和从动轮的同步带封装在机器人腔体之内，不会进入物体而卡死，所述轮式机构的主动轮和从动轮上可以根据不同应用场合安装不同规格的轮胎，轮胎可以快速更换。驱动和传动机构主要采用直流电机及电机编码器、电机驱动器、同步带机构和齿轮传动机构。直流电机带动左、右两侧的两个主动轮旋转，通过同步带带动相应的后轮旋转。