[发明专利]一种轮距可变轮向可调的三轮模块化移动机器人

说明书

本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种轮距可变轮向可调的三轮模块化移动机器人。包括车体、轮组模块、万向轮以及支架；所述的车体包括至少三个摆转关节模块和至少两组回转关节模块；多个摆转关节模块按顺序依次连接，连接后位于两端的两个摆转关节模块分别与一组回转关节模块的顶部一端连接，所述的摆转关节模块横向设置，回转关节模块竖向设置；每组回转关节模块的底部一端分别连接一组轮组模块；所述的支架的一端与摆转关节模块连接，另一端与万向轮连接。采用模块化设计方法，可实现重构；结构和控制简单，整个机器人拆装方便快捷；可实现任意方向移动和转向，具有全方位移动功能。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种轮距可变轮向可调的三轮模块化移动机器人。

背景技术

移动机器人是国内外研究最早、应用最广的一类机器人，是机器人研究中一个经久不衰的热点。正是移动机器人的机动性使机器人的活动范围和应用领域大大扩展。随着科学技术的发展，越来越多的移动机器人被开发出来，比如服务机器人、搬运机器人、消防机器人等，其具备自动化程度高且应用灵活、安全可靠且工作效率高等诸多优点，因而被广泛的应用。

现有移动机器人有轮式、履带式和足式。其中等履带式移动机器人由履带驱动，接触面较大，适合于松软的沙土等地面移动，其越障性和越野性良好，然而这种机器人所需的驱动力大、能耗高、结构复杂、体积和重量都较大。足式移动机器人有结构复杂、控制困难且移动速度慢，机动性不强等弱势。而轮式移动机器人因其移动的灵活性和快捷性而成为最为广泛和普遍的一类。其中轮式移动机器人又包括四轮、三轮、两轮、独轮等不同结构形式。四轮结构稳定性好，但结构较复杂，成本较高,运动的灵活性稍差；两轮和独轮结构较简单，机动性和灵活性好，但稳定性较差，控制较复杂，对环境的适应性较差，一般适合在比较平的地面上滚动。

在实际使用过程中，移动机器人要求成本低、运动性能强、移动敏捷、运动平稳可靠。三轮结构的移动机器人介于上述四轮移动机器人和两轮/独轮移动机器人之间。三轮机器人结构比四轮机器人简单，而其稳定性比独轮机器人和双轮机器人更好，因而得到了广泛关注。但目前多数三轮机器人的灵活性和环境适应性有待于进一步提高和改进，全方位移动特性没有充分开发和实现，因此开发一种结构简单、轻巧便捷、移动稳定、能实现全方位移动并能适应复杂环境三轮机器人是非常必要的。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种轮距可变轮向可调的三轮模块化移动机器人，能实现全方位移动。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种轮距可变轮向可调的三轮模块化移动机器人，包括车体、轮组模块、万向轮以及支架；所述的车体包括至少三个摆转关节模块和至少两个回转关节模块；多个摆转关节模块按顺序依次连接，连接后位于两端的两个摆转关节模块分别与一个回转关节模块的顶部一端连接，所述的摆转关节模块横向设置，回转关节模块竖向设置；每个回转关节模块的底部一端分别连接一个轮组模块；所述的支架的一端与位于中间的摆转关节模块连接，另一端与万向轮连接。在本发明中，车体为模块化结构，通过各个模块依次串联组装而成，连接是顺序为：轮组模块-回转关节模块-摆转关节模块-摆转关节模块-摆转关节模块-回转关节模块-轮组模块；其中，三个摆转关节模块水平方向设置，两组回转关节模块竖向设置；位于车体两端的两个回转关节模块的回转运动能够使与其相连的轮组模块绕该回转关节模块的轴线转动，改变轮组模块中轮子的方向，实现机器人沿任意方向的移动(前后左右和斜向等)，或实现机器人的转向(包括原地零半径旋转)，车体中间的三个摆转关节模块的摆转运动以使机器人本体伸展或弯曲，改变移动机器人的两个轮组模块之间的距离，以适应不同的环境状况。本发明采用模块化设计方法，可实现重构；结构和控制简单，整个机器人拆装方便快捷；通过摆转关节模块的设计，实现两个轮组模块之间距离的可变，可适应不同的环境；通过回转关节模块，两个轮组模块的轮子的方向可变，机器人可实现任意方向移动和转向，具有全方位移动功能；另外，除了两组轮组模块驱动，还加入了一组万向轮支撑，不仅机动性强而且稳定性更好。