1和从动车轮208与地面相接触，并由后轮驱动系统驱动；当移动平台前方遇到障碍物时，环境约束力作为一种助力作用在履带202上，使得所述等腰梯形结构(以Jl、J2、J3和J4为顶点)发生变形，即前支撑架205和安装在其上面的构件绕着主轴210逆时针转动一定角度，履带驱动轮207和从动车轮208抬起，而后支撑架203亦会在连杆204的作用下绕着铰链连接点Jl旋转相应角度，从而使安装在其上的履带支撑轮201放下，弹簧206被拉伸，此时履带202接触地面，移动平台做履带式运动，并能翻越高于移动平台的障碍物(参见图10);当履带202的前部脱离障碍后，在弹簧208的作用下各构件恢复到初始位置，从而移动平台又回复到轮式运动。本实用新型基于等腰梯形结构的履带可变形机器人移动平台，运动更稳定可靠，变形过程中，履带长度变化可控。
[0037]本实用新型中四个铰链连接点(J1-J4)为等腰梯形的四个顶点，各铰链所连接的部分为等腰梯形的边，铰链及其所连接部分组成一个形状为等腰梯形的四连杆机构，该等腰梯形的四连杆机构具有一个自由度，能在外部环境的作用下发生变形;前支撑架205和后支撑架203均为梯形结构或近似梯形的结构，三个履带支撑轮201和一个履带驱动轮207分布在同一个平面上，使得履带202的外轮廓为倒梯形结构;所述弹簧206—端安装在前支撑架205上，另一端与车体模块I连接，在移动平台运动过程中，环境的约束力会作为一种输入导致等腰梯形发生变形，从而改变履带的外轮廓形状;所述弹簧两端分别安装在前支撑架和车体模块上，在履带发生形变时，弹簧会被拉伸，并产生恢复力。当移动平台在平整路面上做轮式运动时，驱动后轮模块3作为主动轮，带动从动车轮208运动。
[0038]本实用新型具有被动自适应的能力，两运动模式切换不需要人为干预，大大减小了其对于传感系统和控制系统的依赖程度，增强了对环境的适应能力，在轮式运动时，前后两组车轮与地面接触，避免了履带与地面的线接触，且大大提高了行进速度和可靠性;当移动平台的正前方遇到小于移动平台宽度的小障碍物时，不必切换到履带运动模式，且无需主动避障，移动平台在辅助底轮模块4的作用和驱动后轮模块3的驱动下能够翻越障碍物(参见图11)，行进速度较高，增加通过性。
[0039]本实用新型中等腰梯形轮-履模块2与驱动后轮模块3的驱动系统相互独立，在已知平整环境下可关闭履带驱动系统，避免能量浪费；同样，在复杂环境下，亦可将前支撑架205抬起并固定，使平台做履带式运动，此时可关闭后轮驱动系统。
[0040]本实用新型未述及之处适用于现有技术。
【主权项】
1.一种基于等腰梯形结构的履带可变形机器人移动平台，其特征在于该移动平台包括车体模块、两个等腰梯形轮-履模块、驱动后轮模块和辅助底轮模块;两个等腰梯形轮-履模块左右对称布置在车体模块的两侧，辅助底轮模块安装在车体模块的底部，驱动后轮模块位于车体模块的后部； 所述车体模块包括电机驱动器、壳体及两个履带驱动系统和两个后轮驱动系统，电机驱动器安装在车体模块的中心，两个履带驱动系统和两个后轮驱动系统均以电机驱动器所在直线为轴平行对称设置，履带驱动系统和后轮驱动系统反向安装在壳体内，壳体底部与辅助底轮模块连接;每个履带驱动系统包括伺服电机、电机减速器、电机安装架和锥齿轮，电机减速器通过电机安装架安装在辅助底轮模块上，所述电机减速器一端与伺服电机的输出轴相连，另一端与锥齿轮连接;后轮驱动系统的组成与连接方式同履带驱动系统； 所述驱动后轮模块包括驱动后轮、传动箱体、输入轴、输出轴和同步带轮;传动箱体的前段伸入车体模块中，输入轴与输出轴均经轴承平行安装在传动箱体内的相应安装孔上，输入轴和输出轴通过同步带轮及同步带传递动力，所述输入轴伸出传动箱体的两端均安装有一个锥齿轮，该锥齿轮与相应的后轮驱动系统中的锥齿轮相互啮合;所述输出轴伸出传动箱体的两端均安装有一个驱动后轮； 所述等腰梯形轮-履模块包括履带、后支撑架、连杆、前支撑架、弹簧、从动车轮、传动轴、主轴、履带驱动轮及三个履带支撑轮;履带环绕安装在三个履带支撑轮和一个履带驱动轮上，前支撑架和后支撑架各自分别由两片相同形状规格的梯形框架构成，后支撑架的后端两个顶点处均安装有一个履带支撑轮，前端下部与车体模块的壳体通过铰链相连接，连接点为第一铰链连接点，后支撑架的前端上部和前支撑架的后端上部均与连杆通过铰链相连接，后支撑架的前端上部与连杆的连接点为第二铰链连接点，前支撑架的后端上部与连杆的连接点为第三铰链连接点；前支撑架的后端下部通过主轴与车体模块的壳体相铰接，铰接处为第四铰链连接点，前支撑架的前端上部装有履带驱动轮；四个铰接连接点依次的连线构成一个等腰梯形； 所述主轴一端伸入车体模块中并安装有锥齿轮，该锥齿轮与相应履带驱动系统的锥齿轮相互啮合;在前支撑架的两片梯形框架之间的主轴上安装有圆柱齿轮;所述传动轴两端通过轴承与前支撑架相连接，传动轴上设有圆柱齿轮，且与主轴上的圆柱齿轮相啮合，传动轴上还安装有同步带轮，通过同步带与履带驱动轮连接;在前支撑架和车体模块之间安装有弹簧;所述从动车轮通过车轮轴与前支撑架相连接。2.根据权利要求1所述的基于等腰梯形结构的履带可变形机器人移动平台，其特征在于所述辅助底轮模块包括两个前底轮系统、一个中底轮系统、两个后底轮系统和底板，前底轮系统、中底轮系统和后底轮系统从前到后依次布置在底板底部，两个前底轮系统和两个后底轮系统各自平行布置;每个底轮系统都由若干数量的小底轮和小底轮轴组成。3.根据权利要求2所述的基于等腰梯形结构的履带可变形机器人移动平台，其特征在于所述前底轮系统包括横向两排的小底轮和小底轮轴组成的结构，每排小底轮和小底轮轴组成的结构由三个小底轮和一个小底轮轴组成;所述中底轮系统包括横向两排的小底轮和小底轮轴组成的结构，每排小底轮和小底轮轴组成的结构由五个小底轮和一个小底轮轴组成;所述后底轮系统包括横向七排的小底轮和小底轮轴组成的结构，每排小底轮和小底轮轴组成的结构由两个小底轮和一个小底轮轴组成。
【专利摘要】本实用新型涉及基于等腰梯形结构的履带可变形机器人移动平台，其特征在于该移动平台包括车体模块、两个等腰梯形轮-履模块、驱动后轮模块和辅助底轮模块；两个等腰梯形轮-履模块左右对称布置在车体模块的两侧，辅助底轮模块安装在车体模块的底部，驱动后轮模块位于车体模块的后部；所述车体模块包括电机驱动器、壳体及两个履带驱动系统和两个后轮驱动系统，电机驱动器安装在车体模块的中心，两个履带驱动系统和两个后轮驱动系统均以电机驱动器所在直线为轴平行对称设置，履带驱动系统和后轮驱动系统反向安装在壳体内，壳体底部与辅助底轮模块连接；每个履带驱动系统包括伺服电机、电机减速器、电机安装架和锥齿轮。
【IPC分类】B62D55/08, B62D55/04
【公开号】CN205168675
【申请号】CN201521052440
【发明人】吕晓玲, 田颖, 张明路, 李凡, 卢钰仁
【申请人】河北工业大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月16日