专利名称：一种具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人的制作方法
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。所述的尾轮机构包括尾轮轴、弹簧架杆和两组对称的连接架、限位杆、L杆、第 二弹簧、尾轮，两L杆一端连接有尾轮轴，另一端分别连接有连接架，在靠近尾轮轴的 两L杆间固定有弹簧架杆，两第二弹簧分别与弹簧架杆和连接架连接，在L杆和第二弹簧 间的连接架上设有限位杆，尾轮安装于尾轮轴两端。所述的连接架为带有半圆弧的槽型 结构，半圆弧端带有多个用于安装限位杆的限位孔。本实用新型的有益效果是(1)本实用新型既能以轮式运动模式在平坦硬路面运动，也能以履带式运动模式 在粗糙、陡峭、崎岖的复杂地形上行走，能够以合理的运动模式在不同复杂地面高效地 运动。(2)本实用新型在复杂地形中行走时，履带几何形状可根据所遇障碍物的形状及 大小而进行自动调节，使机器人能够以最合适的运动姿态越过障碍，其越障能力强，对 复杂地形的适应性好。(3)本实用新型的在复杂路面运动过程中，每个轮-履复合移动模块的移动、轮 式运动模式与履带式运动模式之间的互换、以及履带几何形状的调整等动作均由一个电 机驱动完成，电机使用效率高。(4)本实用新型在复杂路面行走时，每个轮_履复合移动模块根据地形的变化而通过自身机构的调整实现移动、轮式-履带式互换、履带几何形状调整，而不需要额外 电机和专门的传感器来控制，故而本实用新型对复杂地面具有较强的自适应性，而且控 制也极为方便。
图1为本实用新型立体结构示意图。图2为图1中控制箱结构示意图。图3为图2中箱体内部结构示意图。图3(a)为图3中电池架结构示意图。图3(b)为图3中电路板架结构示意图。图3(c)为图3中第一法兰结构示意图。图4为图1中轮-履复合移动模块结构示意图一。图5为图1中轮-履复合移动模块结构示意图二。图5(a)为图5中前调节杆结构示意图。图6为图5中轮架部分分解示意图。图7为图6中的限位块结构示意图一。图8为图6中的限位块结构示意图二。图9为图6中的轮架底板的结构示意图。图10为图6中轮架结构示意图。图11为图10中侧板结构示意图。图12为图10中轮架结构示意图。图13为图5中I部分解结构示意图。图14为图13中前轮轴结构示意图。图15为图5中II部分解结构示意图。图16为图15中的中心绞架结构示意图。图17为图15中的轴套结构示意图。图18为图15中的行星轮轴结构示意图。图19为图15中的中心轴结构示意图。图20为图15中的限位法兰结构示意图。图21为图15中的第二法兰结构示意图。图22为图15中III部分解结构示意图。图23为图22中调节短杆结构示意图。图24为图22中外螺纹圈结构示意图。图25为图22中绞架结构示意图。图26为图22中连接轴结构示意图。图27为图5中前调节杆和调节后杆连接分解结构示意图。图28为图5中运动轮装置分解结构示意图。图29为图28中固定架结构示意图一。图30为图28中固定架结构示意图二。[0051]图31为图28中第三法兰结构示意图。图32为图28中运动轮架结构示意图。图33为图28中运动轮轴结构示意图。图34为图1中尾轮机构示意图。图35为图1中轮-履复合移动模块结构示意图三。图36为本实用新型上限位演示图。图37为本实用新型下限位演示图。图38为本实用新型履带式运动模式示意图。图39为本实用新型轮式运动模式示意图。图40为本实用新型处于轮式运动与履带式运动之间的临界状态示意图。图41为本实用新型第一弹簧复位示意图。图42为本实用新型第一弹簧缓冲示意图。图中1.控制箱，101.箱体，102.箱盖;2.轮-履复合移动模块，3.履带驱动装置，301.输出轴，302.第一齿轮，303.电池，304.电池架，305.驱 动器，306.电机与减速器，307.电路板，308.电路板架，309.第一法兰，310.控制开关， 311.带台阶的孔，312.通孔；4.履带移动装置，401.轮架，402.轮架底板，403.前调节杆，404.调节后杆， 405.调节短杆，406.履带轮，407.履带，408.中心轴，409.行星轮轴，410.前轮轴，411. 上弹簧杆，412.限位法兰，413.中心绞架，414.绞架，415.后轮轴，416.第一同步带， 417.第二齿轮，418.第三齿轮，419.第四齿轮，420.下弹簧杆，421.履带轮轴，422.限位 块，423.第一弹簧，424.凹槽，425.第二法兰，426.连接轴，427.内螺纹圈，428.外螺纹 圈，429.挡圈，430.侧板，431.轮板，432.第一带轮，433.轴套，434.垫片，435.第一连 接孔，436.第二连接孔，437.第一套管，438.阶梯轴套，439.固定套，440.第二套管， 441.阶梯套管，442.第一槽孔，443.第二槽孔，444.第二带轮，445.第三带轮，446第四 带轮；5.尾轮机构，501.连接架，502.限位杆，503.L杆，504.第二弹簧，505.弹簧架 杆，506.尾轮，507.尾轮轴；6.运动轮装置，601.固定架，602.运动轮架，603.固定杆，604.第二同步带， 605.运动轮，606.运动轮轴，607.内套板，608.外套板，609.第三法兰；7.螺钉，8.轴承。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。实施例如图1所示，本实用新型包括控制箱1、两个分别安装在控制箱1两侧 的轮-履复合移动模块2、安装在控制箱1尾端的尾轮机构3，所述的轮-履复合移动模 块2包括履带移动装置5和置于履带移动装置5外侧的运动轮装置6，所述控制箱1内对 称设置有履带驱动装置4，其输出轴301伸出控制箱1外，且其上设有第一齿轮302，与 履带移动装置5上的第二齿轮配合连接。能实现以轮式和履带式两种运动模式在复杂路面上运动，也能根据地面约束力而改变运动模式(即“轮-履互换”)和调整运动姿态 (即改变履带几何形状)。如图2所示，本实用新型中所述控制箱1包括控制箱体101和箱盖102，箱盖102 与箱体101配合连接，在箱体101上开有多个安装孔，如图3所示，在控制箱1内对称设 置的履带驱动装置3，均包括电池303、电池架304、驱动器305、第一法兰309、电机与 减速器306及两个电路板307和电路板架308，电池303通过电池架304固定在控制箱体 101内，固定在控制箱体101端板上的驱动器305与电池303连接，两电路板307分别通 过两电路板架308固定在电池架304两端，电机与驱动器连接，与电机连接的减速器的输 出轴301通过第一法兰309伸出箱体101外，输出轴301端置于轮架侧板430的孔内，其 上安装有第一齿轮302，与电机连接的控制开关310设置于控制箱体101外尾端，与驱动 器305连接。所述的电池架304如图3 (a)所示，电路板架308如图3 (b)所示，第一法兰309 如图3(c)所示，其上均带有多个安装孔，第一法兰309上开有分别与输出轴301和中心 轴408相配合的孔，其中带有台阶的孔311与箱体安装中心轴408的孔相配合，不带台阶 的通孔312与输出轴301配合连接。如图4 图33所示，本实用新型所述的履带移动装置4包括支撑机构、传动机 构、履带407、履带轮406、限位法兰412和限位块422，所述支撑机构包括由两组对称 的轮架401、前调节杆403、调节后杆404和调节短杆405组成的四连杆机构，如图6所 示，两轮架401分置于轮架底板402两侧，通过紧固螺钉7连接；如图13、图27所示， 两前调节杆403 —端通过前轮轴410连接，另一端与调节后杆404—端连接，在调节后杆 404上设有通过轴承8安装的连接轴426，与前调节杆403间通过紧固螺钉7相连；如图 4所示，调节后杆404的另一端部连接后轮轴415，如图5、图22所示，调节后杆404与 轮架401间通过调节短杆405连接，绞架414和内螺纹圈427通过螺栓固定在轮架401两 侧，如图23所示，调节短杆405上带有两个连接孔，其第一连接孔435内置轴承8与伸 出内螺纹圈427的绞架414连接，并通过外螺纹圈428、螺钉7对轴承8进行轴向固定， 第二连接孔436通过轴承8安装于调节后杆404的轴426上，通过螺钉7紧固；如图5、 图15所示，在两前调节杆403间还连接有中心轴408，中心轴408两端分别与轮架401 连接，通过中心绞架413连接，具体为在中心轴408两端分别通过轴承8安装有与中 心绞架413连接的第二法兰425;如图6所示，前、后轮轴410、415间的两个履带轮轴 421置于两轮架401间，分别通过绞架414连接在两轮架401的轮板431上，绞架414与 履带轮406两侧的内螺纹圈427和外螺纹圈428固定连接，在各轮轴上分别通过轴承8安 装有履带轮406，如图5、15所示，履带407包围在履带轮406上，两限位法兰412套装 于伸出前调节杆403的行星轮轴409两端，并固定在前调节杆403上，且置于轮架401的 凹槽424内；第一弹簧423通过上弹簧杆411、下弹簧杆420分别与前调节杆403、轮架 401相连；如图6、图35所示，限位块422固定于图9所示的轮架底板402安装孔上，位 于前调节杆403的上限位置。如图7、图8所示，限位块422带有弧形面，与前调节杆 403和调节后杆404连接处的弧面相配合，限位块422的作用确保本实用新型中前调节 杆403在一定范围内运动，其转动幅度范围为30°。其运动原理如下(1)上限位置 如图36所示，当限位法兰412与机架401的凹槽脱离接触时，限位块422与调节后杆404接触。此时前调节杆403处于上限位置，前调节杆403不能再旋转。(2)下限位置如 图37所示，限位法兰412与轮架401的凹槽424相接触时，限位块422与后调节杆404 脱离接触。此时前调节杆403处于下限位置。其中如图5(a)所示，为前调节杆403，其上开有用于放置上弹簧杆411的可 调第一槽孔442，与前轮轴410、中心轴408、行星轮轴409和调节后杆404配合连接的 安装孔，其上还开有多个固定安装孔。图10所示的轮架401包括侧板430和分别安装在 侧板430两端的轮板431 ；如图11所示，所述侧板430上分别开有与中心轴408、绞架 414、放置电机输出轴301的孔，与限位法兰412配合的凹槽424，用于安装下弹簧杆420 的可调第二槽孔443，及多个安装孔；所述第一槽孔442和第二槽孔443内均设有多个分 别用于放置上弹簧杆411和下弹簧杆420的卡口 444，以调节其放置位置，本例中第一槽 孔442内设置5个卡口 444，第二槽孔443内设置3个卡口 444。如图12所示的轮板431 上开有与履带轮轴421配合连接的孔及与侧板430连接的孔。图14所示的前轮轴410上 带有轴套，其两端截面为D型。本例中第一弹簧423的作用如下(1)如图41所示，复位作用确保机器人从地面约束较大的环境进入约束较小 的环境时，机器人在第一弹簧423的拉力作用下由运动模式1转变为运动模式2。(2)如图42所示，缓冲功能当机器人运行过程中，可能会遇到一些突发事件， 例如当车体前段突然坠入沟壑，变形复位机构便可以起到缓冲作用，从而大大减弱外界 对机器人的冲击作用，以此保护机器人免于受损。如图4、图5、图15所示，所述传动机构包括中心轴408、行星轮轴409、第一 同步带416、相互啮合的第三、第四齿轮418、419及第二齿轮417，中心轴408和行星轮 轴409分别连接在两前调节杆403间，中心轴408两端分别通过轴承8安装，通过第二法 兰425固定在两前调节杆403上，行星轮轴409两端分别通过轴承8安装，通过限位法兰 412固定在两前调节杆403上，中心轴408和行星轮轴409均可自由转动，第一同步带416 的第一、第二带轮分别通过D型孔轴配合安装在两前调节杆403间的前轮轴410和行星轮 轴409上，第三、第四齿轮418、419分别安装在两前调节杆403间的行星轮轴409和中 心轴408上，第二齿轮417通过螺钉7安装在轮架401外侧的中心轴408 —端，与履带驱 动装置3的第一齿轮302啮合。其中如图16所示，为中心绞架结构示意图，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7相配合，用于安装螺钉7;如图17所示，为轴套433 结构示意图，用于限位第三带轮445，其内外孔径分别与行星轮轴409和限位法兰412配 合。如图18所示行星轮轴409结构示意图，其端部截面为D型的空心轴，其上带有固 定套439，起到限位作用。如图19所示中心轴408结构示意图，其端部截面为D型的空 心轴，其上带有阶梯轴套438，用于限位。图20所示的限位法兰412，其一侧带有外径 与轮架凹槽424配合的第一套管437，其内孔与行星轮轴409端部相配合。图21所示的 第二法兰425，其上带有与中心轴408端相配合的第二套管440。图24所示为外螺纹圈 428结构示意图，其上外圈为带有螺纹，和与其连接的零件内螺纹孔相配合，其内圈带有 台阶，配合与其连接的轴承。图25所示的绞架414带有与调节短杆405配合的阶梯套管 441。如图26、图27所示，连接轴426两端为对称的阶梯轴结构，轴端与调节短杆405
9的第二连接孔436配合。如图28所示，所述的运动轮装置包括运动轮605、运动轮架602和第二同步带 604，运动轮605通过其运动轮轴606安装于运动轮架602上，其中运动轮605两侧分别 通过螺钉7固定有内套板607和外套板608，外套板608上开有与运动轮轴606相配合的 孔，通过外套板608配合安装于运动轮轴606上，运动轮轴606通过第三法兰609固定在 运动轮架602上，其端部套装轴承8穿过运动轮架602的安装孔内，与第四带轮446连 接，运动轮架602分别通过固定架601和固定杆603与前调节杆403固定连接，且与中 心绞架412连接，其中中心绞架412通过轴承8与运动轮架602连接，并通过紧固螺钉7 进行轴向固定；在运动轮架602与前调节杆403间设置第二同步带604，所述第二同步带 604的两带轮分别安装在行星轮轴409和运动轮轴606上，行星轮轴409端部通过其上的 轴承8安装于运动轮架602上，通过紧定螺钉7与行星轮轴409端的内螺纹孔轴向固定。其中图29、图30所示为固定架601，用于连接运动轮架602和前调节杆403。 图31所示为第三法兰609，套装于运动轮轴606并连接于运动轮架602上，用于固定连 接。图32所示为运动轮架602，其上开有用于安装运动轮轴606、中心绞架413、行星轮 轴409的孔，及多个固定安装孔。图33所示为运动轮轴606为空心轴，其上带有固定套 439，两轴端截面为D型。如图34所示，所述的尾轮机构5包括尾轮轴507、弹簧架杆505和两组对称的连 接架501、限位杆502、L杆503、第二弹簧504、尾轮506，两L杆503 —端连接有尾轮 轴507，另一端分别连接有连接架501，在靠近尾轮轴507的两L杆503间固定有弹簧架 杆505，两第二弹簧504分别与弹簧架杆505和连接架501连接，在L杆503和第二弹簧 504间的连接架501上设有限位杆502，尾轮506安装于尾轮轴507两端。连接架501为 带有半圆弧的槽型结构，半圆弧端带有多个用于安装限位杆502的限位孔508，使尾轮机 构5可以绕限位杆502在65度范围内转动，尾轮机构5的运动范围可以根据实际需要通 过调节限位杆502的位置而调节。本实用新型的工作过程本实用新型机器人能够在一个电机驱动作用下，以轮式和履带式运动两种运动 模式进行运动，也能够调整运动模式及姿态过程。如图39所示，轮式运动模式履带轮 移动装置与地面通过线接触，可将其作为一个虚拟轮。如图39所示，当本实用新型机器 人在约束力较小的环境(如平坦路面)运动时，该虚拟轮与运动轮装置一起支撑机器人运 动，此运动方式可作为轮式运动模式。机器人的运动轮605与地面接触、履带407与地 面相切，此时机器人作轮式运动。电机与减速器306驱动第一齿轮302运动，第二齿轮 417与第一齿轮302啮合而转动，第三齿轮418与第二齿轮417同轴转动，第四齿轮419 与第三齿轮418啮合而转动，第一带轮432、第三带轮445与第四齿轮419共同安装于行 星轮轴409进行同轴转动，第一带轮432经第一同步带416带动第二带轮444转动，前轮 轴410上的履带轮406随第二带轮444同轴转动，从而驱动履带407运动，第三带轮445 经第二同步带604带动第四带轮446转动，运动轮605随第四带轮446同轴转动。当机 器人在约束力较大的环境(如崎岖路面)运动时，运动轮605离开地面，履带407下部与 地面接触，此时机器人作履带式运动，此时，机器人运动的内部工作原理与轮式运动相 同。
10[0086]如图5、图38所示，履带式运动模式当机器人在地面约束力较大的环境运动 时，即遇到障碍时，机器人的履带轮移动装置与地面为面接触，运动轮装置与地面脱离 接触。此时机器人为履带式运动模式。履带407和运动轮605运动受阻而停止运动，导 致第四齿轮419、第一带轮432、第二带轮444、第三带轮445、第四带轮446运动停止， 然而电机与减速器306驱动第一齿轮302继续运动，从而第二齿轮417与第一齿轮302啮 合也继续转动，从而使得第三齿轮418绕第四齿轮419周向转动，从而驱动前调节杆403 绕中心轴408转动。由此，机器人的履带407的形状开始发生变化，同时，机器人运动 模式由轮式运动向履带式运动转化。当机器人越过障碍进入平坦路面时，机器人在内部前调节杆403在弹簧423的拉 力作用下机器人的履带407形状逐渐进行调整，而机器人的运动模式也逐渐由履带式运 动转变成轮式运动。而在此过程中，机器人运动的各传动齿轮与传动带轮的运动均与轮 式运动相同。如图38—图40—图39所示，运动模式转化及姿态调整，每个轮-履复合移动 模块2均可根据地面环境的约束情况，通过履带驱动装置3作用而使得前调节杆403绕中 心轴408旋转，以此实现轮式和履带式两种运动模式之间的互换，如图38—图40所示， 同时也可以实现对机器人运动姿态的调整，如图40 —图39所示。
权利要求1.一种具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于包括控制箱、 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。
2.按照权利要求1所述具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于 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。
3.按照权利要求1所述具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于 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。
4.按照权利要求3所述具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于 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。
5.按照权利要求3所述具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于 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。
6.按照权利要求3所述具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于 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。
7.按照权利要求3所述具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于 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。
8.按照权利要求1所述具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于 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。
9.按照权利要求8所述具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，其特征在于 所述的尾轮机构包括尾轮轴、弹簧架杆和两组对称的连接架、限位杆、L杆、第二弹簧、 尾轮，两L杆一端连接有尾轮轴，另一端分别连接有连接架，在靠近尾轮轴的两L杆间固 定有弹簧架杆，两第二弹簧分别与弹簧架杆和连接架连接，在L杆和第二弹簧间的连接 架上设有限位杆，尾轮安装于尾轮轴两端。
10.按照权利要求9所述具有自适应能力的轮_履复合变形移动机器人，其特征在 于所述的连接架为带有半圆弧的槽型结构，半圆弧端带有多个用于安装限位杆的限位 孔。
专利摘要一种具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，属于机器人研究和工程技术领域。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。本实用新型既能以轮式运动模式在平坦硬路面运动，也能以履带式运动模式在粗糙、陡峭、崎岖的复杂地形上行走，能够以合理的运动模式在不同复杂地面高效地运动。其履带几何形状可根据所遇障碍物的形状及大小而进行自动调节，对复杂地面具有较强的自适应性。
文档编号B25J5/00GK201800804SQ20102025038
公开日2011年4月20日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者李斌, 李智卿, 王明辉, 王聪, 马书根 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所