一种基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人领域，具体涉及一种基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人。
【背景技术】
[0002]大多数轮腿式机器人主要采用主动轮式结构，通过电机直接驱动车轮，并配合腿部的运动实现机器人的前进、后退、转弯等动作，这种结构形式会使得机器人腿部结构复杂，控制自由度较多，不利于机器人运动和控制的实现。
[0003]从动轮式轮腿机器人通过调整腿部位姿，实现从动轮法向平面与机器人纵向对称面夹角的调节而获得前进动力，由于不需要在末端的从动滚轮安装驱动电机，可以有效简化机器人轮子部分结构设计，仅需控制少量自由度实现机器人的运动。
[0004]目前，关于采用从动轮的龙形车式轮腿机器人的研究，已有通过运用倒立摆等机构模拟人体重心的改变使机器人获得前进动力，尽管如此，对于此类仅需控制少量自由度，并且结构简单的从动轮式轮腿机器人的研究还不多。
【发明内容】
[0005]针对【背景技术】中现有从动轮式机器人技术现状，本发明的目的是提供一种基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，属于从动轮式机器人的一种，同样具有控制自由度少的特点。
[0006]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，包括一对后轮、一个前轮、车体、传动机构、驱动电机和A形摆臂；所述前轮通过前轮架与车体旋转连接；所述A形摆臂水平设置，A形摆臂头部与车体旋转连接，其尾部的一字横梁与传动机构连接，所述传动机构与驱动电机相连；所述一对后轮通过一对后轮架与A形摆臂的两条摆臂旋转连接；所述后轮架与摆臂的旋转轴的轴心线与竖直方向成一倾角；用驱动电机驱动所述传动机构带动所述A形摆臂左右摆动，从而驱动龙行车式机器人前进。
[0007]进一步地，还包括转向电机，所述转向电机连接前轮架，用以控制所述前轮的行进方向。
[0008]进一步地，所述A形摆臂的两条摆臂的张角为α度，A形摆臂的摆动幅度在土 α/2以内，α角范围为40~90度。
[0009]进一步地，所述前轮为后偏置轮，当所述后轮无法提供动力时，由前轮提供动力。
[0010]进一步地，所述传动机构为曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构包括连杆、曲柄、曲柄轴；所述A形摆臂的头部与车体旋转连接，其尾部的一字横梁与连杆铰链连接，所述连杆与曲柄铰链连接，所述曲柄通过车体与曲柄轴固定连接。
[0011]进一步地，所述传动机构为摆动导杆机构，所述摆动导杆机构包括曲柄、导杆、滑块；所述的曲柄一端通过车体与驱动电机固定连接，另一端与滑块铰链连接，所述滑块与导杆滑动连接，所述导杆安装在A形摆臂上，所述A形摆臂的头部与车体旋转连接。
[0012]本发明的工作原理如下:
本发明通过电机间接驱动A形摆臂的左右摆动，当摆臂摆动时使后轮偏离平衡位置，使其绕轴线偏转一定角度，由于安装轮子轴线与竖着方向存在倾角会使轮子有回到平衡状态的趋势，此两者的作用产生了轮子前进时所需要的静摩擦力。
[0013]与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
本发明通过电机间接驱动A形摆臂的左右摆动，实现一种新的从动轮式机器人的运动形式。本发明作为一种新的机器人运动形式，属于从动轮式机器人，其具有控制自由度少，机构简单的特点；此外，本发明通过摆臂的变化以调节从动轮摆动从而获得前进动力。本发明的机器人有很强的趣味性，可用于娱乐表演，也可以作为非完整系统相关理论研究的验证平台。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的实施例1的一种基于曲柄摇杆机构的龙行车式机器人的立体示意图。
[0015]图2是图1的斜仰视立体示意图。
[0016]图3是本发明的实施例2的一种基于曲柄摇杆机构的龙行车式机器人的立体示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0018]实施例1
如图1、图2所示，一种基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，包括一对后轮3、A形摆臂4、前轮7、驱动电机14、车体15和传动机构；所述前轮7通过前轮架8与车体15旋转连接；所述A形摆臂4水平设置，A形摆臂4头部与车体15旋转连接，其尾部的一字横梁与传动机构连接，所述传动机构与驱动电机14相连；所述一对后轮3通过一对后轮架2与A形摆臂4的两条摆臂旋转连接；所述后轮架2与摆臂的旋转轴I的轴心线与竖直方向成一倾角；用驱动电机14驱动所述传动机构带动所述A形摆臂4左右摆动，从而驱动龙行车式机器人前进。
[0019]进一步的还包括转向电机11，所述转向电机11连接前轮架8，用以控制所述前轮7的行进方向。
[0020]所述A形摆臂4的两条摆臂的张角为α度，A形摆臂4的摆动幅度在土 α /2以内，α角范围为40~90度。本实施例中α为80度。
[0021]所述前轮7为后偏置轮，当所述后轮3无法提供动力时，由前轮7提供动力。
[0022]所述传动机构为曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构包括连杆5、曲柄6、曲柄轴12 ;所述A形摆臂4的头部与车体15旋转连接，其尾部的一字横梁与连杆5铰链连接，所述连杆5与曲柄6铰链连接，所述曲柄6通过车体15与曲柄轴12固定连接。
[0023]实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，所述传动机构为摆动导杆机构，所述摆动导杆机构包括曲柄6、滑块16、导杆17 ;所述的曲柄6 —端通过车体15与驱动电机14固定连接，另一端与滑块16铰链连接，所述滑块16与导杆17滑动连接，所述导杆17安装在A形摆臂4上，所述A形摆臂4的头部与车体15旋转连接。
【主权项】
1.一种基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，其特征在于，包括一对后轮、一个前轮、车体、传动机构、驱动电机和A形摆臂；所述前轮通过前轮架与车体旋转连接；所述A形摆臂水平设置，A形摆臂头部与车体旋转连接，其尾部的一字横梁与传动机构连接，所述传动机构与驱动电机相连；所述一对后轮通过一对后轮架与A形摆臂的两条摆臂旋转连接；所述后轮架与摆臂的旋转轴的轴心线与竖直方向成一倾角；用驱动电机驱动所述传动机构带动所述A形摆臂左右摆动，从而驱动龙行车式机器人前进。2.根据权利要求1所述的基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，其特征在于，还包括转向电机，所述转向电机连接前轮架，用以控制所述前轮的行进方向。3.根据权利要求1所述的基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，其特征在于，所述A形摆臂的两条摆臂的张角为α度，A形摆臂的摆动幅度在±α/2以内，α角范围为40~90度。4.根据权利要求1所述的基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，其特征在于，所述前轮为后偏置轮，当所述后轮无法提供动力时，由前轮提供动力。5.根据权利要求1所述的基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，其特征在于，所述传动机构为曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构包括连杆、曲柄、曲柄轴；所述A形摆臂的头部与车体旋转连接，其尾部的一字横梁与连杆铰链连接，所述连杆与曲柄铰链连接，所述曲柄通过车体与曲柄轴固定连接。6.根据权利要求1所述的基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，其特征在于，所述传动机构为摆动导杆机构，所述摆动导杆机构包括曲柄、导杆、滑块；所述的曲柄一端通过车体与驱动电机固定连接，另一端与滑块铰链连接，所述滑块与导杆滑动连接，所述导杆安装在A形摆臂上，所述A形摆臂的头部与车体旋转连接。
【专利摘要】本发明涉及一种基于曲柄调节摆臂的龙行车式机器人，包括一对后轮、一个前轮、车体、传动机构、驱动电机和A形摆臂；所述前轮通过前轮架与车体旋转连接；所述A形摆臂水平设置，A形摆臂头部与车体旋转连接，其尾部的一字横梁与传动机构连接，所述传动机构与驱动电机相连；所述一对后轮通过一对后轮架与A形摆臂的两条摆臂旋转连接；所述后轮架与摆臂的旋转轴的轴心线与竖直方向成一倾角；用驱动电机驱动所述传动机构带动所述A形摆臂左右摆动，从而驱动龙行车式机器人前进。本发明属于从动轮式机器人，其具有控制自由度少，机构简单的特点。本发明的机器人有很强的趣味性，可用于娱乐表演，也可以作为非完整系统相关理论研究的验证平台。
【IPC分类】B62D57/02
【公开号】CN105015638
【申请号】CN201510395970
【发明人】徐子力, 卢松, 黄智洪, 杨文俊, 李林
【申请人】上海大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月8日