双模式移动机器人的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及移动机器人，具体设及能够在各种地形上移动的机器人。本文中的移 动机器人具有双重模式，即履带模式和轮模式，并且各模式可通过遥控进行选择或自动切 换。
【背景技术】
[0002] 移动机器人在最少的人类干设和控制的情况下在各种不同地形上行进的能力，并 且乃至自动行进的能力是移动机器人所需要关注的。对于旨在用于未知地形和各种地形的 机器人尤其如此。对于移动机器人来说，相关的问题是提供能够现场修理和维护的机器人。
[0003] 大部分现有移动机器人平台是基于轮或基于履带。轮适于在光滑、平整的地形上 高速运动，而履带适于在结构不规则地形、阶梯和沟地上低速运动。大部分实际环境中的问 题是，在轮和履带之间间歇性地进行切换可能更有利。如果地形是未知的或结构不规则的、 或者在包括平地（街道）和阶梯的城市环境中存在安全任务需求，轮式机器人可能不合适， 并且如果行进的距离很大，履带式机器人可能太慢。
[0004] 一些移动机器人提供了可手动重新配置的履带轮式运动，从而具有两种系统类型 的优势；然而运也存在局限性。由于同一时间仅能使用一种选择的运动，所W手动重新配置 的履带轮式移动机器人需要从轮或履带配置进行手动转换，或者反之亦然。运些示例可在 于2009年10月29日公开的Schempf等人的第2009/0266628A1号美国专利申请公开中找 至IJ。在运种手动重新配置的履带轮式移动机器人的使用中，固有的局限是操作者必须事先 知道地形，W在任务期间在合适时间选择一个系统或另一系统。
[0005] 在履带式机器人的情况下，已知的是，在底盘的一端或两端或者在底盘侧板的中 屯、添加枢转地附接至底盘两侧的一对履带罐状部增强了移动机器人攀爬阶梯和克服障碍 物的能力，如于2001年7月24日颁发给Won的第6, 263, 989号美国专利和于2009年2月 24日颁发给Goldenberg等人的第7, 493, 976号美国专利中所示。运些机器人提供了远程 操控的较接式履带车辆的可变配置，W便克服障碍物。
[0006] 另一种方法是利用履带和轮的并行操作。然而，由于履带模式中克服障碍物时存 在轮的干设，并且在轮模式中由于履带而带来的附加载荷，运种方法具有一定的局限性。运 种方法的实例在于1991年6月11日颁发给Cou曲Ian等人的第5, 022, 812号美国专利和 Webster等人的于2008年10月23日公开的第2008/0258550号美国专利申请公开中示出。
[0007] 另一种方法是W履带形式运行机器人，然后使轮附接至将机器人转换成轮式的滑 轮轴上，反之亦然。然而，运种方法只能手动实现，不能远程或者自动地实现。
[0008] 然而，所有的运些方法均具有一定局限性。因此，提供能够易于远程或自动地从一 种模式变换为另一种模式并且在每种模式中都良好地运行的双模式移动机器人将会更有 益 ΓΤΠ·〇
【发明内容】
[0009] 双模式移动机器人包括平台和一对履带轮驱动模块。一对履带轮驱动模块附接至 平台的相对侧。履带轮驱动模块中的每个具有履带组件和轮组件。履带轮驱动模块中的每 个可从履带位置移动至轮位置。
[0010] 履带组件可包括位于驱动滑轮周围的履带和可操作地附接至驱动滑轮的履带驱 动装置。
[0011] 轮组件可具有可操作地附接在履带组件的一端的后轮W及可操作地枢转附接至 履带组件并与后轮间隔开的摇臂，并且摇臂可具有可操作地附接至其上的前轮。
[0012] 摇臂可包括可旋转地附接至摇臂末端的前滚轮。
[0013] 履带组件可包括可操作地连接至履带的张紧机构。
[0014] 后轮可W可操作地连接至后轮驱动装置。
[0015] 后轮可为无轮穀式后轮。
[0016] 履带驱动装置可为具有履带驱动模式和轮驱动模式的双驱动系统，并且后轮可W 可操作地连接至双驱动系统。双驱动系统可具有可选择性地连接至履带驱动轴和轮驱动轴 的一个电机。
[0017] 每个摇臂可附接至履带组件的相对端。
[0018] 摇臂驱动电机可W可操作地连接至每个摇臂，并且摇臂驱动电机驱动和控制履带 组件与摇臂之间的角度。
[0019] 每个履带轮驱动模块可较接地附接至平台，并且可从履带位置旋转至轮位置。
[0020] 移动机器人可包括适合的接口。
[0021] 轮组件可包括一对前摇臂机构和一对后摇臂机构，其中，每个前摇臂机构在其末 端处具有前轮，每个后摇臂机构在其末端处具有后轮。前摇臂机构可W枢转地附接在履带 组件的前端。后摇臂机构可W枢转地附接在履带组件的后端。后轮可W可操作地连接至双 驱动电机，并且履带组件可W可操作地连接至该双驱动电机，而双驱动电机选择性地驱动 后轮和履带组件。后摇臂电机可W可操作地连接至所述一对后摇臂机构，从而在收缩位置 和轮位置之间选择性地移动所述一对后摇臂机构。前摇臂电机可W可操作地连接至所述一 对前摇臂机构，从而在收缩位置和轮位置之间选择性地移动所述一对前摇臂机构。
[0022] 轮组件可包括一对前摇臂机构和一对后摇臂机构，其中，每个前摇臂机构在其末 端处具有前轮，每个后摇臂机构在其末端处具有后轮；后轮可W可操作地连接至后轮穀电 机；并且驱动滑轮可W可操作地连接至驱动电机。
[0023] 此外，移动机器人可包括轮组件，轮组件可包括一对前摇臂机构和单个后摇臂机 构，其中，每个前摇臂机构在其末端处具有前轮并且可操作地连接至前摇臂电机，而后摇臂 机构在其末端处具有后轮，并且后轮可W可操作地连接至后摇臂电机。后轮可W可操作地 连接至轮穀电机。每个前轮可W可操作地连接至轮穀电机。
[0024] 每个履带轮驱动模块可响应远程控制命令从履带位置移动至轮位置。可替代地， 每个履带轮驱动模块可自动地从履带位置移动至轮位置。
[0025] 本发明的进一步特征将在下面的详细说明过程中进行描述或将变得显而易见。
【附图说明】
[0026] W下将参照附图，仅W示例的方式对实施方式进行描述，在附图中：
[0027] 图1为双模式移动机器人的立体图；
[0028] 图2为图1的双模式移动机器人的履带轮驱动模块的爆炸立体图；
[0029] 图3为图1和图2的双模式移动机器人中所使用的双驱动系统的局部剖面立体 图；
[0030] 图4为图3的双驱动系统的驱动电机部件的爆炸立体图；
[0031] 图5为图3的双驱动系统的双驱动装置的仅履带驱动装置的侧视图； 阳03引图6为图3的双驱动系统的双驱动装置的仅轮式驱动装置的侦U视图；
[0033] 图7为图1的双模式移动机器人的无轮穀后轮的爆炸立体图；
[0034] 图8为无轮穀后轮的剖视图；
[0035] 图9为图1的双模式移动机器人的侧视图，其示出了摇臂的范围；
[0036] 图10为图1的双模式移动机器人的中屯、平台的立体图；
[0037] 图11为图1的双模式移动机器人的中屯、平台的剖视图；
[0038] 图12为处于轮模式的双模式移动机器人的立体图；
[0039] 图13为处于履带模式的双模式移动机器人的立体图；
[0040] 图14为处于履带模式的、摇臂处于伸展位置的双模式移动机器人的侧视图；
[0041] 图15为处于履带模式的、摇臂处于收缩模式的双模式移动机器人的侧视图；
[0042] 图16为处于履带模式的双模式移动机器人的侧视图，其中，摇臂位于处于上推模 式的伸展位置，并且示出了其如何能够便于清除障碍；
[0043] 图17为处于履带模式的双模式移动机器人的侧视图，其摇臂位于处于上推模式 的伸展位置，并且示出了其如何能够辅助支承机器人；
[0044] 图18为处于履带模式的双模式移动机器人的侧视图，其中所示摇臂处于爬楼配 置；
[0045] 图19为处于轮模式的、示出了独立转向的双模式移动机器人的立体图；
[0046] 图20为处于轮模式并且示出了独立转向的双模式移动机器人的俯视图；
[0047] 图21为移动机器人四种不同配置的立体图，其示出了：a)履带式移动机器人；b) 具有罐状部的履带式移动机器人；C)轮式移动机器人；W及d)双模式移动机器人；
[0048] 图22为双模式移动机器人四种不同配置的立