[实用新型]一种具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人研究和工程领域，具体是一种对复杂地面具有自适应能力的、多运动模式及多运动姿态的新型轮-履复合变形移动机器人。

背景技术

现有的移动机器人就其机构构型而言，轮式移动机器人具有速度快、机动灵活性好等特点，非常适合于平地运动。普通的履带式移动机器人具有越野性能好，爬坡、越障、跨沟等能力较强等特点，能在各种粗糙、陡峭、崎岖的复杂地形上行走，但其转弯的灵活性较差、能耗较大。目前已有的轮-履带复合型移动机器人，几乎全部采用了轮式和几何形状固定的履带式复合移动机构，具有多种运动模式，能够以较高的效率适应比较复杂的路面环境，而这种机器人在复杂环境中是很难越过高于自身高度的障碍物的。

现有的移动机器人就其驱动系统而言，复合式移动机器人运动姿态和模式多变性必然有较多的自由度，它们中绝大部分采用了主动控制的驱动方式，每个自由度均由一个专门的电机驱动。当机器人在复杂路面运动时，它通过传感器不断地将所观测获得环境信息传给控制系统，据此信息，每个电动机将驱动相应的自由度使移动机构改变运动模式或运动姿态以此适应复杂路面。一方面，这种运动模式或姿态的变化在很大的程度上依赖于传感器所反馈的信息，所以对传感器的精度要求一般较高；另一方面，这种驱动方式不仅要求电机和传感器的数量较多，而且控制算法较为复杂，同时它也具有一定的滞后性。故而，这种驱动方式直接影响到了机器人对复杂路面的自适应性。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种对复杂路面具有自适应能力的、履带几何形状可变的轮-履复合变形移动机器人。

本实用新型的技术方案如下：

本实用新型包括控制箱、两个分别安装在控制箱1两侧的轮-履复合移动模块、安装在控制箱尾端的尾轮机构，所述的轮-履复合移动模块包括履带移动装置和置于履带移动装置外侧的运动轮装置，所述控制箱内对称设置有履带驱动装置，其输出轴伸出控制箱外，且其上设有第一齿轮，与履带移动装置上的第二齿轮配合连接。

本实用新型所述的履带驱动装置包括电池、电池架、驱动器、第一法兰、电机与减速器及两个电路板和电路板架，电池通过电池架固定在控制箱体内，固定在控制箱体端板上的驱动器与电池连接，两电路板分别通过两电路板架固定在电池架两端，电机与驱动器连接，与电机连接的减速器的输出轴通过第一法兰伸出箱体外，其上安装有第一齿轮，与电机连接的控制开关设置于控制箱体外尾端，与驱动器连接。

所述的履带移动装置包括支撑机构、传动机构、履带、履带轮，所述支撑机构包括由两组对称的轮架、前调节杆、调节后杆和调节短杆组成的四连杆机构，两轮架分置于轮架底板两侧，两前调节杆一端通过前轮轴连接，另一端与调节后杆一端连接，调节后杆另一端部连接后轮轴，调节后杆与与轮架间通过调节短杆连接，在两前调节杆间还连接有中心轴，中心轴两端分别与轮架连接，通过中心绞架连接，前、后轮轴间的两个履带轮轴置于两轮架间，分别通过绞架连接在两轮架上，在各轮轴上分别安装有履带轮，履带包围在履带轮上，两限位法兰套装于伸出前调节杆的行星轮轴两端，并固定在前调节杆上，且置于轮架的凹槽内，限位块固定于轮架底板上，位于前调节杆的上限位置，第一弹簧通过上弹簧杆、下弹簧杆分别与前调节杆、轮架相连；所述传动机构包括中心轴、行星轮轴、第一同步带、相互啮合的第三、第四齿轮及第二齿轮74，中心轴和行星轮轴分别连接在两前调节杆间，分别通过第二法兰和限位法兰枢接，第一同步带的第一、第二带轮分别安装在两前调节杆间的前轮轴和行星轮轴上，第三、第四齿轮分别安装在两前调节杆间的行星轮轴和中心轴上，第二齿轮安装在轮架外侧的中心轴端，与履带驱动装置的第一齿轮啮合传动。

所述的前调节杆上开有用于放置上弹簧杆的可调第一槽孔和多个配合安装孔，所述的第一槽孔内设有多个用于放置上弹簧杆的卡口。所述的轮架包括侧板和分别安装在侧板两端的轮板，所述侧板上分别开有与限位法兰配合的凹槽和用于安装下弹簧杆的可调第二槽孔，及多个配合安装孔；所述第二槽孔内设有多个用于放置下弹簧杆的卡口。所述的中心绞架是在法兰盘一侧设有空心阶梯轴，该阶梯轴小轴端的内孔与螺钉相配合。所述的限位法兰固定在前调节杆上，其一侧带有外径与轮架凹槽配合的第一套管，其内孔与行星轮轴端部相配合。

所述的运动轮装置包括运动轮、运动轮架和第二同步带，运动轮通过其运动轮轴安装于运动轮架上，运动轮架分别通过固定架和固定杆与前调节杆固定连接，且分别与行星轮轴及中心绞架连接，在运动轮架与前调节杆间设置第二同步带，所述第二同步带的第三、第四带轮分别安装在行星轮轴和运动轮轴上。