一种可变型多用途微型移动平台

1.本发明属于移动平台技术领域，具体涉及一种可变型多用途微型移动平台。


背景技术：

2.微型移动平台由于移动灵活方便，近年来在摄像、生活娱乐、老人辅助、远程看护以及无人安保等领域有着广泛的应用，其具有良好的发展前景。传统的微型移动平台通常包括轮式移动平台和履带式移动平台，轮式移动平台对台阶、泥泞等地形通过性较差，而履带式移动平台虽然在这些地形中通过性好，但效率较差、占地空间较大。因此，传统的微型移动平台地形适应性差，无法满足人们的各种需求。
3.有鉴于此，设计制造出一种能够克服上述问题，且应用范围广的可变型多用途微型移动平台就显得尤为重要。


技术实现要素：

4.为了解决现有的移动平台地形适应性差的问题，本技术提供一种可变型多用途微型移动平台。
5.本发明提出了一种可变型多用途微型移动平台，包括支撑架，所述支撑架的一端两侧均设置有驱动轮，所述支撑架的另一端两侧均设置有第一从动轮，所述驱动轮与第一从动轮之间连接有第一履带；连接架，所述连接架的一端与位于第一从动轮所在一端的支撑架转动连接，所述连接架的另一端两侧均设置有第二从动轮，所述第一从动轮与第二从动轮之间连接有第二履带；安装架，所述安装架的一端与位于第二从动轮所在一端的连接架转动连接；第一离合机构，所述第一离合机构连接在连接架与第一从动轮之间，从而控制所述连接架相对于支撑架的转动；第二离合机构，所述第二离合机构连接在安装架与第二从动轮之间，从而控制所述安装架相对于连接架的转动。
6.通过采用上述技术方案，在平坦的地面上，移动平台采用直立轮式形态行进，即两个驱动轮与地面接触，通过控制两个驱动轮向前或向后的运动来控制整个移动平台的重心平衡，移动平台的行进效率高；而在遇到台阶、泥泞等地形时，驱动驱动轮向前行进，整个移动平台有一个前倾的趋势，此时通过第一离合机构结合第一从动轮和连接架，驱动轮通过第一履带带动第一从动轮转动，第一从动轮带动连接架转动，当支撑架完全倾倒在地面上时，再以同样的方式控制第二离合机构，对安装架的角度重新进行调节，此时移动平台变型为卧式履带形态，移动平台的通过性好。移动平台可以根据地形的变化在直立轮式形态和卧式履带形两种模式下来回切换，从而可以灵活的适应不同的环境，提高地形适应性。
7.优选的，所述第一离合机构和第二离合机构均包括主动轴、从动轴以及连接在主动轴与从动轴之间的离合组件，所述第一离合机构的主动轴和从动轴分别与第一从动轮和连接架固定连接，所述第二离合机构的主动轴和从动轴分别与第二从动轮和安装架固定连接。以第一离合机构为例，将主动轴和从动轴分别与第一从动轮和连接架固定连接，再通过离合组件控制第一从动轮和连接架之间的离合，从而控制连接架相对于支撑架的转动。
8.优选的，所述离合组件包括壳体以及设置在壳体内的第一主动齿轮、第二主动齿轮、连接轴、第三主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、转动块、舵机和转动轴；所述主动轴的一端转动穿设至壳体内且与第一主动齿轮固定连接，所述第二主动齿轮与第一主动齿轮啮合，所述连接轴一端固定在第二主动齿轮上，且另一端固定在第三主动齿轮上，所述第三主动齿轮与第一从动齿轮啮合，所述第二从动齿轮与第一从动齿轮啮合，所述转动块连接第一从动齿轮与第二从动齿轮，所述从动轴的一端同时转动穿设壳体和转动块且与第二从动齿轮固定连接；所述舵机固定在壳体的内侧壁上，所述舵机的输出端与转动轴固定连接，所述转动轴的一端与转动块连接，所述舵机驱动转动轴转动，从而驱动转动块往复摆动。
9.通过采用上述技术方案，移动平台在直立轮式形态下，第三主动齿轮和第一从动齿轮处于互相脱离的状态。当需要将移动平台切换至卧式履带形态时，以第一离合机构为例，驱动轮通过第一履带驱动第一从动轮转动，第一从动轮带动主动轴转动，主动轴带动第一主动齿轮和第二主动齿轮转动，第二主动齿轮再通过连接轴带动第三主动齿轮转动。此时通过舵机驱动转动轴转动，转动轴带动转动块转动，转动块带动第一从动齿轮和第二从动齿轮一起转动，使得第一从动齿轮与第三主动齿轮啮合，第三主动齿轮带动第一从动齿轮、第二从动齿轮转动，第二从动齿轮便带动从动轴转动，从而带动连接架转动，使得支撑架在重心偏移作用下前倾至完全卧倒的状态，进而将移动平台切换到卧式履带形态。
10.优选的，所述第一离合机构和第二离合机构均设置一个，且所述第一离合机构和第二离合机构沿连接架的宽度方向错位设置。通过将第一离合机构和第二离合机构错位开来，在节省安装成本的条件下，第一离合机构和第二离合机构可以分别独立控制连接架和安装架的转动，从而使得连接架和安装架的转动更为灵活，移动平台可以灵活切换成更多不同的形态。
11.优选的，所述转动块上开设有安装槽，所述第一从动齿轮和第二从动齿轮设置在安装槽内且相互啮合。通过开设安装槽，转动块对第一从动齿轮和第二从动齿轮起到了限位的作用，使得第一从动齿轮和第二从动齿轮安装的更为稳定。
12.优选的，所述转动轴靠近转动块的一端固定连接有限位杆，所述安装槽靠近限位杆的一端槽壁沿长度方向贯穿开设有滑槽，所述限位杆穿设滑槽延伸至安装槽内且活动卡接在第一从动齿轮的齿孔上。通过设置限位柱，当转动轴驱动转动块逆时针转动时，第一从动齿轮与第三主动齿轮啮合，而限位杆则会从第一从动齿轮的齿孔上脱离并顺着滑槽和安装槽滑移，第一从动齿轮便可在第三主动齿轮的带动下转动；当转动轴驱动转动块顺时针转动时，第一从动齿轮脱离第三主动齿轮，限位杆会顺着滑槽滑移复位，直至卡接到第一从动齿轮的齿孔内，限位杆限制了第一从动齿轮的转动，从而避免连接架转动完毕时，第一从动齿轮在惯性作用下继续带动从动轴转动，进而避免连接架继续转动，保证连接架的角度保持不变。
13.优选的，所述限位杆呈圆柱状。圆柱状的限位杆表面呈圆弧形，限位杆在滑槽内滑移时，以及限位杆脱离或卡进第一从动齿轮的齿孔时，限位杆可以移动的更为灵活，不容易出现卡死的现象。
14.优选的，所述第一从动齿轮的直径等于第二从动齿轮的直径，且所述第一从动齿轮的直径大于第三主动齿轮的直径。由于第一从动齿轮的直径大于第三主动齿轮的直径，
第三主动齿轮和第一从动齿轮之间的传动比大于1，即此时第一从动齿轮得到减速，从而降低连接架的转动速度，进而降低支撑架的倾倒速度，减轻支撑架在倾倒过程中的受创程度。
15.优选的，所述支撑架的长度大于连接架的长度。支撑架的长度较长，当移动平台处于卧式履带形态时，支撑架可以起到更好的支撑作用，从而使得移动平台在行进的过程中更加稳定。
16.优选的，所述安装架上设置有陀螺仪。通过陀螺仪的高速转动，可以增加整个移动平台的平衡。
17.与现有技术相比，本发明的有益成果在于：
18.(1)在平坦的地面上，移动平台采用直立轮式形态行进；而在遇到台阶、泥泞等地形时，通过控制第一离合机构使连接架进行转动，当支撑架在重心偏移作用下完全倾倒在地面上时，再通过控制第二离合机构使安装架转动，从而对安装架的角度进行调节，此时移动平台切换为卧式履带形态。移动平台可以根据地形的变化在直立轮式形态和卧式履带形两种模式下来回切换，从而可以灵活的适应不同的环境，提高地形适应性。
19.(2)通过舵机控制转动轴的转动，转动轴控制转动块和第一从动齿轮的转动，从而控制第一从动齿轮与第三主动齿轮脱离或啮合，进而控制连接架或安装架的转动，使得移动平台可以切换形态。
20.(3)连接架或安装架转动完毕时，限位杆限制了第一从动齿轮的转动，防止第一从动齿轮在惯性的作用下继续转动，从而保证连接架或安装架的转动角度保持不变。
附图说明
21.包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
22.图1是根据本发明实施例的移动平台处于直立轮式形态时的结构示意图；
23.图2是根据本发明实施例的第一离合机构的结构示意图；
24.图3是根据本发明实施例为了突出离合组件结构的结构示意图；
25.图4是根据本发明实施例的移动平台处于卧式履带形态时的结构示意图；
26.图5是根据本发明实施例为了突出转动块安装结构的结构示意图；
27.图6是图1中a处的放大图。
28.图中各编号的含义：1、支撑架；2、连接架；3、安装架；4、驱动轮；5、第一从动轮；6、第一履带；7、第二从动轮；8、第二履带；9、第一离合机构；10、第二离合机构；91、主动轴；92、从动轴；93、离合组件；930、壳体；931、第一主动齿轮；932、第二主动齿轮；933、连接轴；934、第三主动齿轮；935、第一从动齿轮；936、第二从动齿轮；937、转动块；938、舵机；939、转动轴；9371、安装槽；9391、限位杆；9372、滑槽；10、安装块；11、驱动电机；12、陀螺仪。
具体实施方式
29.在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本发明的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如
“
顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本发明的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本发明的范围由所附权利要求来限定。
30.本发明提出了一种可变型多用途微型移动平台，图1示出了根据本发明实施例的移动平台处于直立轮式形态时的结构示意图，如图1所示，该移动平台由下到上依次包括支撑架1、连接架2和安装架3。其中，支撑架1的下端两侧均设置有驱动轮4，支撑架1的上端两侧均设置有第一从动轮5，且两组驱动轮4和第一从动轮5之间均绕设有第一履带6，驱动轮4通过第一履带6可带动第一从动轮5转动。连接架2的下端两侧分别转动连接在支撑架1上，连接架2的上端两侧均设置有第二从动轮7，且第二从动轮7与第一从动轮5之间绕设有第二履带8，第一从动轮5可通过第二履带8带动第二从动轮7转动。安装架3的下端两侧分别转动连接在连接架2上。
31.当移动平台行驶在平坦的地面上时，移动平台以直立轮式形态行进，即两个驱动轮4与地面接触，通过控制两个驱动轮4向前或向后的运动来控制整个移动平台的重心平衡，使移动平台在平坦的地面上具有较高的行进效率。
32.进一步的，位于连接架2与第一从动轮5之间的支撑架1上还设置有第一离合机构9，第一离合机构9用于离合连接架2和第一从动轮5，从而控制第一从动轮5驱动连接架2转动。位于安装架3与第二从动轮7之间的连接架2上还设置有第二离合机构10，第二离合机构10用于离合安装架3和第二从动轮7，从而控制第二从动轮7驱动安装架3转动。
33.图2示出了根据本发明实施例的第一离合机构9的结构示意图，如图2所示，第一离合机构9包括主动轴91、从动轴92以及连接在主动轴91与从动轴92之间的离合组件93，其中，第一离合机构9的主动轴91和从动轴92分别与第一从动轮5和连接架2固定连接。第二离合机构10的结构与第一离合机构9一致，其中，第二离合机构10的主动轴91和从动轴92分别与第二从动轮7和安装架3固定连接。本实施例中，由于第一离合机构9和第二离合机构10的结构一致，下文中将以第一离合机构9为例，对离合组件93的安装结构进行描述。
34.图3示出了根据本发明实施例为了突出离合组件93结构的结构示意图，如图3所示，离合组件93包括固定在支撑架1上的壳体930以及设置在壳体930内的第一主动齿轮931、第二主动齿轮932、连接轴933、第三主动齿轮934、第一从动齿轮935、第二从动齿轮936、转动块937、舵机938和转动轴939。主动轴91一端固定穿设第一从动轮5，且另一端转动穿设至壳体930内并与第一主动齿轮931固定连接，第二主动齿轮932啮合在第一主动齿轮931上。连接轴933的一端固定在第二主动齿轮932上，且另一端固定在第三主动齿轮934上。第三主动齿轮934与第一从动齿轮935啮合，第一从动齿轮935与第二从动齿轮936啮合。
35.转动块937连接第一从动齿轮935和第二从动齿轮936，从动轴92的一端固定在连接架2上，且另一端转动穿设壳体930和转动块937与第二从动齿轮936固定连接。舵机938固定在壳体930的内侧壁上，舵机938的输出端与转动轴939固定连接，从而驱动转动轴939转动。转动轴939的一端与转动块937连接，从而驱动转动块937上下摆动，进而驱动第一从动齿轮935脱离或啮合第三主动齿轮934。
36.移动平台在直立轮式形态下时，第三主动齿轮934和第一从动齿轮935处于互相脱离的状态。当移动平台遇到台阶、泥泞等地形时，驱动驱动轮4向前行进，打破移动平台的重
心平衡，使整个移动平台有一个向前倾倒的趋势。此时通过舵机938驱动转动轴939转动，转动轴939带动转动块937转动，转动块937带动第一从动齿轮935和第二从动齿轮936一起转动，使得第三主动齿轮934与第一从动齿轮935啮合。
37.图4示出了根据本发明实施例的移动平台处于卧式履带形态时的结构示意图，如图4所示，驱动轮4通过第一履带6驱动第一从动轮5转动，第一从动轮5带动主动轴91转动，主动轴91带动第一主动齿轮931转动，第一主动齿轮931带动第二主动齿轮932转动，第二主动齿轮932再通过连接轴933带动第三主动齿轮934转动。此时第三主动齿轮934便可带动第一从动齿轮935转动，第一从动齿轮935带动第二从动齿轮936转动，第二从动齿轮936便带动从动轴92转动，从而带动连接架2转动。连接架2的转动使得支撑架1在重心偏移作用下缓慢前倾至完全卧倒的状态，进而将移动平台切换到卧式履带形态。这样一来，移动平台在遇到台阶、泥泞等地形下具有较好的通过性，从而可以灵活的适应不同的环境，提高地形适应性。
38.需要说明的是，当控制两个驱动轮4一个向前行进，一个向后行进时，移动平台可在原地完成形态切换。
39.本实施例中，第一离合机构9和第二离合机构10均只设置一个，且第一离合结构和第二离合机构10沿连接架2的宽度方向错位设置。通过将第一离合机构9和第二离合机构10错位开来，在节省安装成本的条件下，第一离合机构9和第二离合机构10可以分别独立控制连接架2和安装架3的转动，从而使得连接架2和安装架3的转动更为灵活，移动平台可以灵活切换成更多不同的形态。例如，当第一离合机构9解锁、第二离合机构10锁定时，连接架2转动，安装架3不动；当第一离合机构9锁定、第二离合机构10解锁时，连接架2不动，安装架3转动。在其它实施方式中，第一离合机构9和第二离合机构10也可均设置成两个，即两个第一从动轮5与连接架2之间均设置有第一离合机构9，两个第二从动轮7与安装架3之间均设置有第二离合机构10。
40.图5示出了根据本发明实施例为了突出转动块安装结构的结构示意图，如图5所示，转动块937上沿长度方向设置有安装槽9371，第一从动齿轮935和第二从动齿轮936均转动连接在安装槽9371的两侧槽壁上且相互啮合。安装槽9371对第一从动齿轮935和第二从动齿轮936起到了限位夹持的作用，第一从动齿轮935和第二从动齿轮936在转动以及摆动的过程中更为稳定。
41.如图5所示，转动轴939延伸靠近转动块937的一端垂直固定有限位杆9391，转动块937靠近限位杆9391一端的两侧槽壁沿长度方向均贯穿开设有滑槽9372，限位杆9391穿设在滑槽9372与安装槽9371之间，且限位杆9391穿设至安装槽9371内的部分活动卡接在第一从动齿轮935的齿孔上。
42.当第一离合机构9解锁时，转动轴939驱动转动块937以逆时针转动，转动块937靠近转动轴939的一端向上摆动，第一从动齿轮935与第三主动齿轮934啮合。此时限位杆9391在随着转动块937向上摆动的过程中会逐渐沿着滑槽9372和安装槽9371倾斜向下滑移，限位杆9391便从第一从动齿轮935的齿孔上脱离，第一从动齿轮935便可在第三主动齿轮934的带动下转动。
43.当第一离合机构9锁定时，转动轴939驱动转动块937以顺时针转动，转动块937靠近转动轴939的一端向下摆动，第一从动齿轮935脱离第三主动齿轮934。此时限位杆9391在
随着转动块937向下摆动的过程中会逐渐沿着滑槽9372和安装槽9371倾斜向上滑移，限位杆9391重新卡接到第一从动齿轮935的齿孔上。限位杆9391限制了第一从动齿轮935的转动，避免在连接架2转动完毕时，第一从动齿轮935在惯性作用下继续带动从动轴92转动，从而避免连接架2继续转动，进而保证连接架2的角度保持不变。
44.如图5所示，本实施例中，限位杆9391为圆柱杆，圆柱状的限位杆9391表面呈圆弧形，限位杆9391在滑槽9372内滑移以及脱离或卡进第一从动齿轮935的齿孔时，都会更加灵活，不易出现卡死的现象。在其它实施方式中，限位杆9391同样也可以是方形或其它形状。
45.如图5所示，本实施例中，第一从动齿轮935的直径等于第二从动齿轮936的直径，且第一从动齿轮935的直径大于第三主动齿轮934的直径。第三主动齿轮934和第一从动齿轮935之间的传动比大于1，即当第三主动齿轮934带动第一从动齿轮935转动时，第一从动齿轮935得到减速，从而可以降低连接架2的转动速度，进而降低支撑架1的倾倒速度，减轻支撑架1在倾倒过程中的受创程度。
46.如图4所示，本实施例中，支撑架1的长度大于连接架2的长度，当移动平台处于卧式履带形态时，支撑架1可以起到更稳定的支撑作用，从而使得移动平台在行进的过程中更加稳定。
47.图6示出了图1中a处的放大图，如图6所示，安装架3上转动连接有安装块10，安装块10上固定有小型的驱动电机11，驱动电机11的输出轴转动穿设安装块10且固定有陀螺仪12，本实施例中的陀螺仪12具体采用的是单轴陀螺仪。通过驱动电机11驱动陀螺仪12高速转动，从而可以增加移动平台的平衡，使移动平台行进的更为稳定。
48.在实际操作过程中，在平坦的地面上，移动平台采用直立轮式形态行进，通过控制两个驱动轮4向前或向后的运动来控制整个移动平台的重心平衡，使移动平台在平坦的地面上具有较高的行进效率。在遇到台阶、泥泞等地形时，驱动驱动轮4行进，控制第一离合机构9，使连接架2进行转动，连接架2的转动使得支撑架1在重心偏移作用下缓慢前倾至完全卧倒的状态，然后再通过控制第二离合机构10对安装架3的安装角度进行调节，移动平台切换至卧式履带形态，从而具有较好的通过性。移动平台可以在直立轮式形态和卧式履带形态之间来回切换，从而具有较好的地形适应性。本发明可广泛应用于生活娱乐、个人助理、老人辅助、远程看护、无人安保等领域，具有较高的实用性。
49.显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。