六桿自適應履帶機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于履帶機器人領域，具體的說，涉及一種六桿自適應履帶機器人。六桿自適應履帶機器人包括履帶、同步帶輪、車體及其中部的驅動電機，其中每條履帶由兩個六桿連動機構支撐，所述的六桿連動機構由車架、前下臂、前上臂、主臂、后壁和大臂構成，兩個六桿連動機構之間通過支架固定連接，固定兩大臂的支架和固定兩車架的支架中間設置一彈簧組，優(yōu)選的六桿自適應履帶機器人還包括尾輪。本實用新型的機器人穩(wěn)定性強、越障能力好、控制簡單，不需要越障驅動設備，依靠自身結構就可越障；同時六桿自適應履帶機器人只有車架與車體固定連接，可獲得較好的減震效果。
【專利說明】六桿自適應履帶機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于履帶機器人領域，具體的說，涉及一種六桿自適應履帶機器人。
【背景技術】
[0002]目前，典型的履帶式移動機器人可分為固定式履帶機器人(單節(jié)雙履帶)和可變形履帶機器人。
[0003]單節(jié)雙履帶機器人，美國的URBOT、NUGV, Talon機器人是比較典型的單節(jié)雙履帶機器人，這類機器人，包括倒梯形和扁長形兩種結構，倒梯形履帶機器人機動性能較優(yōu)越，能夠攀爬較高的障礙物，但重心較高且履帶與坡面或樓梯接觸長度短，運動穩(wěn)定性差；扁長形履帶機器人，穩(wěn)定性能好，但攀爬障礙的能力限制；兩種結構的支撐輪系構架與機車固定為一體，嚴重限制了減震效果。
[0004]雙節(jié)雙履帶和多節(jié)多履帶變形機器人，根據(jù)擺臂的數(shù)量可分為四履帶雙擺臂機器人和六履帶四擺臂機器人，沈陽自動化研究所的“靈晰-B”型排爆機器人采用了六履帶四擺臂的三段式履帶設計。這類機器人具有較好的越障能力，機動性強、運動較平穩(wěn)，但因其變形自由度高，運動和控制比較復雜，能效轉化率低。
[0005]專利CN101734295公開了一種變形履帶機器人，通過電機驅動變形驅動軸，進而使固接在變形驅動軸上的主動擺桿發(fā)生擺動，變形擺桿結構發(fā)生變形，越過障礙。這里的變形擺桿用電機來驅動，控制較為復雜。
實用新型內(nèi)容
[0006]為解決上述問題，本實用新型提供了一種穩(wěn)定性好、攀爬障礙能力高、控制簡單、減震效果好的六桿自適應履帶機器人。
[0007]本實用新型所述的六桿自適應履帶機器人，包括履帶，同步帶輪A，與履帶嚙合的同步帶輪B、同步帶輪C、同步帶輪D、同步帶輪E、同步帶輪F,車體,車體中部設有驅動電機，驅動電機的輸出軸與同步帶輪A的輪軸通過齒輪嚙合，同步帶輪A與同步帶輪C通過同步帶連接，履帶設置于車體兩側，其中，每條履帶由兩個對稱設置的六桿連動機構支撐，所述六桿連動機構包括車架、前下臂、前上臂、主臂、大臂和后臂。
[0008]所述的前下臂與車架鉸接于同步帶輪B的輪軸上,主臂和車架鉸接與同步帶輪A的輪軸上，后臂和車架鉸接于同步帶輪E的輪軸上，前下臂和前上臂鉸接于同步帶輪D的輪軸上，前上臂、主臂和大臂鉸接與同步帶輪C的輪軸上，大臂和后臂鉸接于同步帶輪F的輪軸上，其中，車架與車體固接。
[0009]所述兩個對稱設置的六桿連動機構之間通過支架固定連接，兩個主臂通過支架D連接，兩個車架通過支架E和支架F連接，支架D與支架E之間設有彈簧組A。
[0010]六桿自適應履帶機器人在行走時,驅動電機將動力傳給同步帶輪A,同步帶輪A通過同步帶將動力傳給同步帶輪C，同步帶輪C作為履帶的主動輪，帶動履帶行進；攀爬時，在重力作用下，支撐履帶的六桿連動機構變形，繼而彈簧組A受力變形，彈簧組A的彈力促使六桿連動機構恢復原狀，在驅動電機的牽引力作用下，履帶上攀住障礙物，直至彈簧組A復位，六桿連動機構恢復原狀，機器人攀越障礙。
[0011]所述的兩個六桿連動機構之間通過支架固定連接，支架與車體用螺栓固定，增強了六桿自適應機器人各臂的機械強度，增強了機器人的承重能力；六桿連動機構中僅車架與車體固定連接，增強了機器人的減震能力。
[0012]所述的大臂，包括固定部和可拆卸部，固定部和可拆卸部通過螺栓連接。
[0013]固定兩大臂的支架與固定部通過螺栓連接，可拆卸部上無固定支架，固定部和可拆卸部通過螺栓連接，這樣就可以實現(xiàn)可拆卸部的更換，同時可改變大臂長度，控制六桿連動機構的高度，進而影響機器人的運動穩(wěn)定性。
[0014]優(yōu)選的，六桿自適應履帶機器人還包括設置于車體尾部、與車體固定連接的尾輪。
[0015]所述尾輪包括支架座、彎架、輔助輪一、輔助輪二、輔助輪三、轉軸和彈簧B ;支架座與車體固接，轉軸固定在支架座上，彈簧B固定在轉軸一端，彎架鉸接在轉軸上，輔助輪一、輔助輪二和輔助輪三緊配，且輪軸固定在兩側彎架上；所述的輔助輪一、輔助輪二、輔助輪三輪徑之比為:1.6:1.2:1。
[0016]三個輔助輪輪徑的設計，在機器人不工作的時候，尾輪可以收回去，減少機器人的車身長度；在尾輪上對彈簧B有不同的限位，通過調(diào)整彈簧B的位置，也可調(diào)節(jié)整個車身的長度；在攀爬時，尾輪可增加機器人與地面的接觸面積，增加機器人的穩(wěn)定性；障礙物的高度不同，尾輪與車體之間的夾角也會發(fā)生變化，彈簧B發(fā)生變形，當越過障礙物時，彈簧B的彈力帶動轉軸轉動，使尾輪復位。
[0017]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，有益效果是:
[0018]1、機器人的主體基于六桿連動機構，結構簡單，在攀爬過程中可以自主調(diào)節(jié)支撐框架的形狀，改變機器人的攀爬姿勢，使機器人運動更加靈活；
[0019]2、支撐框架中的彈簧組A和尾輪中的彈簧B設置，在攀爬時發(fā)生形變，促使六桿連動機構復位，增強了機器人的越障能力；
[0020]3、通過驅動電機提供行進動力，攀爬時六桿連動機構在重力作用下自動變形，不需借助外力，自動調(diào)節(jié)，控制機構簡單；
[0021]4、尾輪的設計，增加了履帶與坡面或樓梯的接觸長度，同時車體兩側履帶、尾輪與地面的接觸面形成三角形，機械穩(wěn)定性好；每條履帶采用兩個六桿連動機構，增強了履帶支撐框架的承載能力；
[0022]5、履帶支撐框架中的兩個六桿連動機構，僅車架與車體固定連接，減震效果好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的結構示意圖之一；
[0024]圖2為本實用新型中六桿連動機構的結構示意圖；
[0025]圖3為本實用新型的結構示意圖之二 ；
[0026]圖4為本實用新型的部分結構示意圖之一；
[0027]圖5為本實用新型的部分結構示意圖之二 ；
[0028]圖6為本實用新型中尾輪的結構示意圖；
[0029]圖7為本實用新型攀爬狀態(tài)示意圖之一；[0030]圖8為本實用新型攀爬狀態(tài)示意圖之二。
[0031]其中，1、履帶；2、車體；3、尾輪；4、車架；5、前下臂；6、前上臂；7、主臂；8、大臂；8a、固定部；8b、可拆卸部；9、后臂；10、彈簧組A;ll、電機；12、齒輪；13、同步帶輪A;14、同步帶輪B ;15、同步帶輪C ;16、同步帶輪D ;17、同步帶輪E ;18、同步帶輪F ;19、同步帶；20、支架A ;21a、支架B ;21b、支架C ;22、支架D ;23a、支架E ;23b、支架F ;24、支架G ;25、支架H ;26、尾輪支架座；27、彎架；28、輔助輪一 ；29、輔助輪二 ；30、輔助輪三；31、轉軸；32、彈簧B。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖進一步解釋本實用新型。
[0033]本實用新型所述的六桿自適應履帶機器人，包括履帶1，同步帶輪A13，與履帶I嚙合的同步帶輪B14、同步帶輪C15、同步帶輪D16、同步帶輪E17、同步帶輪F18，車體2，車體2中部設有驅動電機11，尾輪3，履帶設置于車體兩側，其中，同步帶輪A13的輪軸與驅動電機11的輸出軸通過齒輪12嚙合，同步帶輪A13與同步帶輪C15之間設有同步帶19。
[0034]履帶I由兩個對稱設置的六桿連動機構支撐。六桿連動機構由車架4、前下臂5、前上臂6、主臂7、大臂8、后臂9組成，大臂8包括固定部8a和可拆卸部Sb，兩部分用螺栓連接。兩個車架4通過支架E23a和支架F23b固定，兩個主臂7通過支架D22固定，支架D22與支架E23a之間懸掛一彈簧組A10，兩個前下臂6通過支架G24固定，兩個前上臂5通過支架A20固定,兩個大臂8的固定部8a通過支架B21a和支架C21b固定,可拆卸部8b通過螺栓固定在固定部8a上，可拆卸部Sb可更換，進而可改變大臂8的長度，兩個后臂9通過支架H25固定，各臂與支架之間用螺栓固定；前下臂5與車架4鉸接于同步帶輪B14的輪軸上，主臂7和車架4鉸接與同步帶輪A13的輪軸上，后臂9和車架4鉸接于同步帶輪E17的輪軸上，前下臂5和前上臂6鉸接于同步帶輪D16的輪軸上,前上臂6、主臂7和大臂8鉸接與同步帶輪C15的輪軸上，大臂8和后臂9鉸接于同步帶輪F18的輪軸上，其中，車架4通過螺栓固定在車體2上。
[0035]尾輪3由支架座26、彎架27、輔助輪一 28、輔助輪二 29、輔助輪三30、轉軸31和彈簧B32組成，支架座26與車體2固接，轉軸31固定在支架座26上，彈簧B32固定在轉軸31一端，彎架27鉸接在轉軸31上，輔助輪一 28、輔助輪二 29和輔助輪三30緊配，且輪軸固定在兩側彎架27上，輔助輪一 28、輔助輪二 29、輔助輪三30的輪徑之比為:1.6:1.2:1。在尾輪3上對彈簧B32有不同的限位，可調(diào)節(jié)彈簧B32的位置，進而實現(xiàn)對機器人車身長度的調(diào)節(jié)。在機器人不工作時，可將尾輪收回，減少車身長度；在機器人攀爬時，起到支撐作用，增強機器人的穩(wěn)定性。
[0036]六桿自適應履帶機器人行走或者攀爬時的情況如下:
[0037]行走:驅動電機11帶動齒輪12轉動，將動力傳給同步帶輪A13，然后通過同步帶19將動力傳給同步帶輪C15,同步帶輪C15作為主動帶輪帶動履帶,實現(xiàn)前進或者后退。
[0038]攀爬:當機器人遇到障礙物比如樓梯時，如圖7、8所示，在重力作用下大臂8向后下方傾斜，后臂9向后傾斜，繼而彈簧組IOA被拉長，此時前上臂6和前下臂5呈一條直線，尾輪3的彈簧B32發(fā)生形變，尾輪3與車體2之間的夾角變大，在驅動電機11的牽引力作用下，機器人通過履帶I攀上臺階，此時彈簧組AlO的彈力拉動大臂8、后臂9復位，機器人爬上臺階，在彈簧B32彈力的作用下，尾輪3的轉軸31轉動，尾輪3復位。下臺階時，大臂8向前下方傾斜，后臂9向前傾斜，彈簧組AlO被壓縮，在驅動電機11的牽引力作用下，機器人向前移動，此時彈簧組AlO產(chǎn)生的彈力促使大臂8和后臂9復位，機器人從臺階上下來。
[0039]本實用新型具有良好的越障性能、運動穩(wěn)定性以及機動性，可廣泛應用于災難救援、反恐排爆、軍事等領域。
【權利要求】
1.一種六桿自適應履帶機器人，包括履帶(1)，同步帶輪A (13)，與履帶(I)嚙合的同步帶輪B (14)、同步帶輪C (15)、同步帶輪D (16)、同步帶輪E (17)、同步帶輪F (18)，車體(2 )，車體(2 )中部設有驅動電機(11)，驅動電機(11)的輸出軸與同步帶輪A (13 )的輪軸通過齒輪(12)嚙合，同步帶輪A (13)與同步帶輪C (15)通過同步帶(19)連接，履帶(I)設置于車體兩側，其特征在于:每條履帶(I)由兩個對稱設置的六桿連動機構支撐，所述六桿連動機構包括車架(4)、前下臂(5)、前上臂(6)、主臂(7)、大臂(8)和后臂(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述的六桿自適應履帶機器人，其特征在于，所述的前下臂(5)與車架(4)鉸接于同步帶輪B (14)的輪軸上，主臂(7)和車架(4)鉸接與同步帶輪A (13)的輪軸上，后臂(9)和車架(4)鉸接于同步帶輪E (17)的輪軸上，前下臂(5)和前上臂(6)鉸接于同步帶輪D (16)的輪軸上，前上臂(6)、主臂(7)和大臂(8)鉸接與同步帶輪C (15)的輪軸上，大臂(8)和后臂(9)鉸接于同步帶輪F (18)的輪軸上，其中，車架(4)與車體(2)固接。
3.根據(jù)權利要求1所述的六桿自適應履帶機器人，其特征在于，所述兩個對稱設置的六桿連動機構之間通過支架固定連接，兩個主臂(7)通過支架D (22)連接，兩個車架(4)通過支架E (23a)和支架F(23b)連接，支架D (22)與支架E (23a)之間設有彈簧組A (10)。
4.根據(jù)權利要求1所述的六桿自適應履帶機器人，其特征在于，大臂(8)包括固定部(Sa)和可拆卸部(Sb)，固定部(8a)和可拆卸部(8b)通過螺栓連接。
5.根據(jù)權利要求1?4任一權利要求所述的六桿自適應履帶機器人，其特征在于，還包括設置于車體尾部、與車體固定連接的尾輪(3 )。
6.根據(jù)權利要求5所述的六桿自適應履帶機器人，其特征在于，所述尾輪(3)包括支架座(26)、彎架(27)、輔助輪一(28)、輔助輪二(29)、輔助輪三(30)、轉軸(31)和彈簧B (32)；支架座(26)與車體(2)固接，轉軸(31)固定在支架座(26)上，彈簧B (32)固定在轉軸(31)一端，彎架(27)鉸接在轉軸(31)上，輔助輪一(28)、輔助輪二(29)和輔助輪三(30)緊配，且輪軸固定在兩側彎架(27)上；所述的輔助輪一(28)、輔助輪二(29)、輔助輪三(30)輪徑之比為:1.6:1.2:1。
【文檔編號】B62D55/08GK203410530SQ201320521450
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權日:2013年8月23日
【發(fā)明者】馬書根, 葉長龍, 張磊, 李元, 張焱 申請人:青島海藝自動化技術有限公司