[发明专利]一种轮腿式越障机构和越障机器人

说明书

本发明涉及越障技术领域，特指一种轮腿式越障机构和越障机器人。一种轮腿式越障机构，包括有下部设置有车轮的底盘、上推杆、下推杆、减震器和摇臂；上推杆和下推杆水平设置在底盘上，上推杆的一端固定在底盘上，另一端与减震器的一端铰接；下推杆的一端固定在底盘上，另一端与摇臂的一端铰接；减震器的另一端与摇臂的中部铰接，摇臂的另一端与车轮连接。与现有技术相比，本发明极大提高了带车轮的底盘的垂直越障能力，对于高度大于车轮半径的垂直障碍也具有可靠的越障能力。同时，轮腿式越障机构依靠上推杆和下推杆的联动伸缩，实现了车轮抬升越障的效果。当轮腿不在越障时，相当于主动悬架，可以起到调节悬架刚度，调节车体高度的作用。

技术领域

本发明涉及越障技术领域，特指一种轮腿式越障机构和越障机器人。

背景技术

随着移动机器人技术的发展，巡检机器人在诸如电力，安防等各个行业的应用越来越广泛。由于轮式底盘速度快、能量利用效率高、机构简单可靠、制造使用维护成本低，因此成为巡检机器人最常用的底盘构型。

随着机器人巡检技术的发展，需要机器人前往的地形也越来越复杂，其中最重要的是轮式底盘需要达到较高的标准，在越障的时候不会破坏底盘，而且有些垂直障碍的高度甚至超过了轮胎半径。传统构型的轮式机器人底盘在面对这种大高度垂直障碍时，仅依靠地面对车轮提供的附着力是难以逾越的。

现有技术中的轮腿式越障机构一般有两种，但两种都存在不足：

第一，现有技术中第一种轮腿式越障机构采用车轮撞击垂直障碍的方式越障。

首先，前车轮撞击垂直障碍，在车轮障碍的接触点上，依靠车轮圆弧与障碍的接触角度，将车轮所受的斜向冲击力分解为水平阻力和垂直抬升力，利用垂直抬升力提高车身重心，从而实现越障的效果。

但是这种越障方式只有在垂直障碍小于车轮半径时才有效，当垂直障碍高度大于车轮半径时，撞击的时候，车轮所受到的冲击力方向为水平方向，无法分解出垂直的抬升力，因此无法依靠撞击来越障。

其次，较大的撞击力也可能对底盘的驱动功率、底盘机构的强度提出更高的要求。

第二，现有技术中第二种轮腿式越障机构采用半人马机器人。

半人马机器人是一种高度复杂的轮腿式机器人机构，其腿部具有至少三个自由度，类似于波士顿动力的bigdog，在每个足部增加一个驱动轮的机构。

但是这种越障机构的机构较为复杂，其设计、制造和控制的难度均不亚于波士顿的bigdog，成本也较高。

可以，现有技术中亟需一种可以跨越垂直障碍的机器人，且该机器人具跨过高度大于车轮半径的垂直障碍能力。

发明内容

本发明的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种可以使车轮在跨越垂直障碍时可以依次主动抬起，并置于障碍顶部，进而使整个底盘越过障碍，大大提高了轮式巡检机器人底盘通过能力的轮腿式越障机构和越障机器人。

为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：

一种轮腿式越障机构，包括有下部设置有车轮的底盘，还包括有上推杆、下推杆、减震器和摇臂；所述上推杆和所述下推杆水平设置在所述底盘上，所述上推杆的一端固定在所述底盘上，另一端与所述减震器的一端铰接；所述下推杆的一端固定在所述底盘上，另一端与所述摇臂的一端铰接；所述减震器的另一端与所述摇臂的中部铰接，所述摇臂的另一端与所述车轮连接。

作为本发明轮腿式越障机构的技术方案的一种改进，所述减震器包括有第一连杆、第二连杆和弹簧，所述弹簧分别连接所述第一连杆和所述第二连杆，且所述第一连杆连接所述上推杆，所述第二连杆连接所述摇臂的中部。