一种可分离轮缘的变轮径移动越障机器人的制作方法

本发明涉及一种移动机器人，特别是涉及一种轮缘可分离、轮径可改变的移动越障机器人。

背景技术：

近几年，抢险救灾、军事侦察攻击、航天航空探索、水下地下管道检测及民生服务等领域对移动越障机器人的需求逐步增长。目前，传统移动越障机器人分为轮式和腿式两类。其中，轮式移动越障机器人多应用于平缓地面环境，越障能力差；腿式移动越障机器人结构复杂，控制困难。面对多变的作业环境，传统移动越障机器人已无法满足上述应用领域的作业需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可根据作业环境实时分离轮缘，等效实现腿式运动功能，以满足移动机器人的快速移动和有效越障需求的可分离轮缘的变轮径移动越障机器人。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

本发明一种可分离轮缘的变轮径移动越障机器人，包括机身躯干，所述的机身躯干包括矩形机盒，在所述的矩形机盒的后壁固定有三角尾部，所述的三角尾部关于矩形机盒的横向中轴面对称并且在机器人重力的作用下与地面接触，在所述的矩形机盒的左右两侧中间分别开有一个电机固定凹槽，在所述的矩形机盒上开有电缆通孔，在所述的矩形机盒左右两侧分别设置有一个被动扩张轮装置，两个所述的被动扩张轮装置关于矩形机盒的横向中轴面对称设置，每一个所述被动变换轮腿装置包括安装在电机固定凹槽内的行进电机，所述的行进电机的电源及控制电缆通过电缆通孔引出，所述的行进电机的输出轴与旋转主轴的一端固定相连，所述的旋转主轴的另一端与滑槽圆环支座的中间转动连接，在所述的旋转主轴上固定有内轮辐，在所述的内轮辐上沿同一圆周方向均匀间隔设置有三个第一连接臂，在所述的滑槽圆环支座上沿同一圆周方向均匀间隔设置有三个第二连接臂，在每一个所述的第二连接臂的中间并且沿滑槽圆环支座的径向分别开有一个滑槽，在每一个所述的第一连接臂的外端开有一个旋转主轴直角缺口，在每一个第一连接臂和与之对应设置的一个第二连接臂之间设置有一个传动组，每一个传动组包括一个连杆，所述的连杆一端转动连接在第一连接臂的旋转主轴直角缺口内，由旋转主轴直角缺口限制转动位置，所述的连杆另一端与一个滑动连接在对应设置的滑槽内的滑轨的上端通过转轴转动相连，每一个滑轨的外端固定在一个圆弧轮的内壁中间，同一侧的三个圆弧轮在闭合状态时构成一个圆形。

采用本发明装置的有益效果是：机器人可根据作业环境实时分离轮缘，等效实现腿式运动功能，具有高速移动性能和有效越障能力，控制方便，可完成复杂环境下的侦查、救援等任务。

附图说明

图1-1是本发明的一种可分离轮缘的变轮径移动越障机器人的圆轮式工作状态示意图；

图1-2是本发明的可分离轮缘的变轮径移动越障机器人的扩张轮式工作状态示意图；

图2是图1-1所示的机器人的机身躯干示意图；

图3-1是图1-1所示的机器人的被动扩张轮装置示意图；

图3-2是图3-1所示装置的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1-1、1-2、2所示，本发明的一种可分离轮缘的变轮径移动越障机器人，包括机身躯干1，所述的机身躯干1包括矩形机盒3，在所述的矩形机盒3的后壁固定有三角尾部4，所述的三角尾部4关于矩形机盒3的横向中轴面a对称并且在机器人重力的作用下与地面接触。在所述的矩形机盒3的左右两侧中间分别开有一个电机固定凹槽5，在所述的矩形机盒3上开有电缆通孔6。在所述的矩形机盒左右两侧分别设置有一个被动扩张轮装置2，两个所述的被动扩张轮装置2关于矩形机盒3的横向中轴面a对称设置。

如图3-1、3-2所示，每一个所述被动变换轮腿装置2包括安装在电机固定凹槽5内的行进电机7，所述的行进电机7的电源及控制电缆通过电缆通孔6引出，所述的行进电机7的输出轴与旋转主轴的一端固定相连，所述的旋转主轴的另一端与滑槽圆环支座9的中间转动连接，在所述的旋转主轴上固定有内轮辐，在所述的内轮辐上沿同一圆周方向均匀间隔设置有三个第一连接臂8，在所述的滑槽圆环支座9上沿同一圆周方向均匀间隔设置有三个第二连接臂，在每一个所述的第二连接臂的中间并且沿滑槽圆环支座9的径向分别开有一个滑槽17，在每一个所述的第一连接臂8的外端开有一个旋转主轴直角缺口15，在每一个第一连接臂和与之对应设置的一个第二连接臂之间设置有一个传动组，如图，分别为第一传动组10、第二传动组11和第三传动组12，每一个传动组包括一个连杆13，所述的连杆13一端转动连接在第一连接臂8的旋转主轴直角缺口15内，由旋转主轴直角缺口15限制转动位置，所述的连杆13另一端与一个滑动连接在对应设置的滑槽内的滑轨的上端通过转轴16转动相连，每一个滑轨的外端固定在一个圆弧轮14的内壁中间，同一侧的三个圆弧轮14在闭合状态时构成一个圆形。

如附图所示，图1-1为圆轮式工作状态，图1-2为扩张轮式工作状态。图2中矩形机盒3用于定位、支撑行进电机，三角尾部4与双轮形成三点触地，保证机器人的稳定性。图3中被动扩张轮装置2用于实现机器人基本运动。在平缓地面情况下，机器人行进时，所述被动扩张轮装置2中圆弧轮14所受阻力较小，行进电机7所需提供的驱动力小于机器人自身重力，无法改变所述旋转主轴与连杆13的相对位置，所述圆弧轮14闭合，机器人处于圆轮式工作状态。在此状态下，本发明的移动越障机器人可快速移动。当机器人遇到障碍无法行进时，所述被动扩张轮装置2中圆弧轮14所受阻力逐渐增大，致使行进电机7提升其驱动力以应对圆弧轮14所受阻力，当该驱动力增大至足以克服机器人自身重力时，所述行进电机7驱动旋转主轴，以增大旋转主轴与连杆13间夹角，增大轮式半径。与此同时，在连杆13的带动下，圆弧轮14的滑轨以滑槽17为导向，相对滑槽圆环支座9向外滑动，实现圆弧轮缘扩张。本发明的移动越障机器人处于扩张轮式工作状态，由于机器人扩张后轮式半径得到有效增长，机器人具有更好的越障性能。机器人运动过程中，地面环境不断变化，所述行进电机7提供的驱动力随之变化，所述圆弧轮14扩张尺度不断变化，机器人扩张轮状态随之变化，实时分离轮缘，等效实现腿式运动功能，可有效适应工作环境。通过所述被动扩张轮装置2，所述行进电机7随环境变化增减驱动力，机器人完成扩张轮直径与形态的实时改变，等效实现腿式运动功能，使得本发明中的移动越障机器人适应环境，具备快速移动和有效越障的能力。

本发明的一种可分离轮缘的变轮径移动越障机器人可根据地面环境，调节电机输出驱动力的大小，实时分离轮缘，等效实现腿式运动功能，具备快速移动和有效越障的能力，控制方便，满足完成未知复杂环境下的侦查、救援等任务对移动越障机器人的性能需求。

以上对本发明的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本发明的实施方式并不局限于上述的具体实施方式。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，做出其他变化或变型均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种可分离轮缘的变轮径移动越障机器人，包括机身躯干，在矩形机盒左右两侧分别设置有一个被动扩张轮装置，每一个所述被动变换轮腿装置包括行进电机，行进电机的输出轴与旋转主轴的一端固定相连，旋转主轴的另一端与滑槽圆环支座的中间转动连接，在旋转主轴上固定有内轮辐，在内轮辐上设置有三个第一连接臂，在滑槽圆环支座上设置有三个第二连接臂，在每一个所述的第二连接臂的中间并且沿滑槽圆环支座的径向分别开有一个滑槽，在每一个第一连接臂和一个第二连接臂之间设置有一个传动组,采用本装置等效实现腿式运动功能，具有高速移动性能和有效越障能力。

技术研发人员：宋天钰
受保护的技术使用者：宋天钰
技术研发日：2017.06.07
技术公布日：2017.09.26