专利名称：行走机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及行走机器 人，更具体地说，涉及一种可在平面以及一定曲面上运动可在平面以及一定曲面上运动，并且可以通过夹持板状物沿其边缘运动的行走机器人。
背景技术：
现有的行走机器人主要具有用于行走的轮子类结构和手臂等功能组件。其轮子通常为两个或三个，多个轮子的轴线其相对位置是固定设置的，且底面共面，所能行走的地面主要还是平地。对于那种行走轮子接触的地面部分本身就不是平面，而是凸面或者凹面等形状，常规的上述轮子的设计就无法行走。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述轮子轴线固定、底面共面而只能走平面的缺陷，提供一种即可走平面也可在或凸或凹的表面行走的行走机器人。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种行走机器人，包括用于左轮组件、右轮组件和连接二者的连接组件，还包括设置在所述左轮组件和/或右轮组件上的调整所述左、右轮组件之间相对角度的转向组件。在本发明所述的行走机器人中，所述左轮组件和右轮组件分别位于所述连接组件两侧，且连接组件两侧分别设有一个转向组件与所述左/右轮组件连接。在本发明所述的行走机器人中，所述连接组件包括固定座和装在所述固定座两侧的两个直线电机，所述直线电机的输出端分别伸出固定座并与对应侧的转向组件固定连接。在本发明所述的行走机器人中，所述转向组件包括竖直安装在所述连接组件一侧的拉杆和设置在所述左/右轮组件上、且平行于行走方向的水平转轴，所述转轴套设在所述拉杆末端内且可绕转轴轴线相对转动。在本发明所述的行走机器人中，所述左/右轮组件包括轮轴架、装在所述轮轴架上且轴线相互平行的驱动电机、前轮和后轮，且后轮通过传动带与所述驱动电机连接以随其输出端转动。在本发明所述的行走机器人中，所述左/右轮组件与所述转向组件之间装有缓冲组件。在本发明所述的行走机器人中，所述缓冲组件包括设置在所述左/右轮组件上的套柱、套设在所述套柱上的弹簧、梁架和锁紧件，所述转向组件装在所述梁架上，且所述梁架套在所述套柱上与弹簧接触，所述锁紧件锁定在所述套柱外侧将梁架限位。在本发明所述的行走机器人中，还包括设置在所述连接组件底面上的尾翼，所述尾翼底面相对连接机构底面倾斜设置。实施本发明的行走机器人，具有以下有益效果通过转向组件调整左、右轮组件之间的相对角度，以适应不同形状的地表，例如在平地上行走时，调整两轮组件成180度使两底面共面；而当需要爬行门板时，调整两底面合成0度且二者之间隔有与门板厚度相当的距离，则左、右轮组件将门板夹住而向上行走；同样，各种角度的楞面可以调整左、右轮组件至相应的角度，连接组件将二者拉紧保持所在的角度，驱动左、右轮组件转动即可实现行走。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明行走机器人优选实施例的左、右轮组件平行设置的结构示意图；图2是图1所示实施例相对设置的结构示意图；图3是图2所示实施例从中间向两侧看去额结构图。
具体实施例方式本发明涉及一种可以在多种表面上行走的行走机器人，其优选实施例如图1、图2 和图3所示，实施例中行走机器人包括左轮组件、右轮组件、连接组件、转向组件、缓冲组件和尾翼500。其中，左轮组件和右轮组件具有相同的组成结构，分别包括轮轴架110、驱动电机 120、前轮130、后轮140和传动带。如图1所示，轮轴架110上装有驱动电机120、前轮130 和后轮140，且三者相互平行设置，传动带连接前、后轮并将驱动电机120输出端的轴与后轮140连接，则驱动电机120通电后转动输出转矩，带动后轮140转动，后轮140带动前轮 130转动，从而实现行走功能，且行走方向始终与前、后轮的轮轴方向垂直。左轮组件和右轮组件以一对称面对称设置，二者的前、后轮的轴线方向即为对应的左轮组件或右轮组件的方向。图1所示的左、右轮组件各自的轮轴线方向垂直于对称面地位于对称面两侧，此时左、右轮组件二者、也即二者的轮轴线之间的角度为180度。已知的便于行走的左、右轮组件可有多种实现形式，不限于本实施例所例举的受驱动电机120驱动、被传动带联动的前、后轮组合的结构，显然左/右轮组件的轮子可以只有一个，此时也无需传动带来连接；当然轮子也可设置为多于两个，可采用凸凹不平的履带来替代平整的传动带；另外，驱动电机120与轮子之间可以增设齿轮变速机构用于减速和换挡调速，等等。只要可实现行走功能的结构即为本发明的左、右轮组件。如图1所示，由于左、右轮组件二者平行对称设置，则二者的底面共面，共同位于一平面上，此时的行走机器人适合在平面上行走，例如底面、桌面甚至一定坡度的斜面等。当需要沿瓦楞的凸台、水平管道等沿纵向延伸凸起或凹陷的水平或具有一定坡度的表面上行走时，左、右轮组件继续保持底面平齐的话就不能保持平衡，因此需要根据表面凸起的程度而调节左、右轮组件二者之间的角度。本发明采用转向组件来调整左、右轮组件之间的夹角。如图1所示，在左、右轮组件上各设有一个转向组件。其中，转向组件包括转轴320 和拉杆310，转轴320设置在左/右轮组件上且平行于行走方向也即垂直于前、后轮的轮轴线方向。转轴320两端各连接有一根拉杆310，拉杆310 —端与连接组件连接，另一端设有套环，套环的中心线垂直于拉杆310。转轴320两端分别插入套环内，并可在套环内绕转轴 320轴线转动，则转轴320垂直于拉杆310。通过轴承、卡销等方式可实现转轴320与套环的可转动连接。连接组件两侧分别与两根拉杆310固定连接，每侧的拉杆310与转轴320连接。则当需要在水平或有一定斜度的坡面上行走时，将左、右轮组件放置在行走表面上。当表面为沿行走方向延伸的凸起结构，左、右轮组件位于凸起最高点的两侧，转轴320绕拉杆310转动使得左、右轮组件相对拉杆310倾斜一定角度，直至两组件的底面分别落在两侧的斜面上。此时，左、右轮组件之间具有小于180度的夹角。同样，当行走表面为沿行走方向延伸的凹面时，左、右轮组件停在凹面的最低点两侧，二者之间的夹角大于180度。为了进一步确保行走的稳定性，本实施例的连接组件除了起到连接左、右侧的转向组件的作用外，还可调整并稳定两转向组件之间的间距。如图1、图2所示，连接组件包括固定座210、直线电机220、横梁230和导杆240。其中，固定座210为“口”形框架，两个直线电机220分别横在框架内，且其输出端分别伸出框架两侧，可伸长或者缩短。输出端尾部设有垂直于直线电机220伸缩方向的穿孔，横梁230穿过穿孔且两端分别与两竖直的拉杆 310 一端固定连接。拉杆310相对垂直于固定座210和直线电机220，且拉杆310上装有与横梁230垂直的导杆240，导杆240穿过固定座210随拉杆310 —起移动，起到为拉杆310 导向的作用。则通电后，直线电机220工作，输出端伸缩并带动横梁230及拉杆310向固定座210靠近或远离，从而两拉杆310及左、右轮组件之间的距离减小或增大。连接组件的作用在凸起的行走表面、尤其是直立的凸起面如门侧边、窗玻璃之间的格架等表面上可以得到充分体现。如图2所示，当行走机器人在门侧面向上爬行时，转轴 320自图1位置转90度使左、右轮组件底面与拉杆310平行，左、右轮组件之间的相对角度为0度。驱动直线电机220工作，使左、右侧的拉杆310之间的距离宽于门板厚度，将左、右轮组件分别放置在门板边缘的正、反面，然后驱动直线电机220工作，缩短左、右轮组件之间的距离而夹紧在门板上。左、右轮组件上的驱动电机120工作，行走机器人行走，在门板上竖直爬行。如果连接组件没有拉紧力来控制使左、右轮组件夹紧门板，而只是连接二者的零件，那么重力作用会使行走机器人落下。因此，采用本实施例的连接组件，可以进一步拓展行走机器人可以在直立凸起面上行走。这种行走方式可应用在高楼大厦的直立沿梁、窗格等的爬行上。同样，当行走面为深凹成两相对的竖直壁面时，行走机器人置于两壁面之间，左、 右轮组件的底面分别翻转至与两壁面贴合，此时左、右轮组件之间夹角为360度。直线电机 220伸长使拉杆310分别推动转轴320及左、右轮组件压紧到壁面上。驱动电机120动作， 即可实现壁面行走。这种行走方式可以下潜到深裂缝、机柜箱体之间的缝隙进行探测、摄像等作业。本实施例还进一步在左、右轮组件上分别设有缓冲组件，用来减小直线电机220 动作时对左、右轮组件的冲击。如图1、图2所示，缓冲组件包括套柱410、弹簧430、梁架440 和锁紧件，其中，套柱410固定设置在左/右轮组件的轮轴架110上，弹簧430套设在套柱 410上。转轴320穿过梁架440的中部，且可相对梁架440转动；梁架440两端设有套圈， 套圈穿在套柱410上与弹簧430接触。套柱410的末端装有锁紧件，将套圈和弹簧430限制在套柱410上。锁紧件可以是与套柱410末端所设的螺纹配合的螺母，也可以是穿过套柱410末端穿孔的卡销等，其具体实现方式本文不再赘述。
另外，如图2、图3所示，本发明还可设置有尾翼500，其装在连接组件的底面上，一端离连接组件底面近，另一侧离得相对要远，从而与连接组件平面成一小角度，角度在2 10度之间。行走机器人在凸起面如门板侧边上爬行时，尾翼500抵在表面上与表面贴合，连接组件与左、右轮组件均与表面形成一倾角，并保持向门板里侧行走的趋势，可防止行走机器人脱离被夹持的门板等凸起物。综上，本发明的行走机器人具有用于行走的左轮组件和右轮组件，且两个组件可通过转向组件来调整二者之间的角度，以便在不同或平坦或凸起或凹陷的表面上行走，连接组件连接起左、右轮组件使二者保持被转向组件所调整好的角度。其中，转向组件不限定由拉杆310和转轴320构成，其可以有多种实现形式，例如转向组件可以是曲柄滑块机构，其包括三根连杆，其中第一连杆一端与连接组件固定连接， 另一端与第二连杆一端铰接，第二连杆另一端与左/右轮组件固定连接，第三连杆一端与第一连杆铰接，另一端可沿第二连杆长度方向滑动从而扩大或者缩小第一、第二连杆之间的夹角，从而调整左/右轮组件之间的相对角度；又或者，通过控制电路、电气元件等与机械结构结合构成机械臂来翻转左/右轮组件从而改变二者之间夹角，现有技术中这种翻转末端物体的机械臂是经常见到的，例如推土机的铲斗可以铲土然后翻转倒掉，其使用的翻转机构也可实现本发明中的翻转左/右轮组件，本文不再赘述。另外，本发明的连接组件并不限定采用直线电机来实现控制两个转向组件之间的距离进而控制左、右轮组件之间的距离一适应不同宽度、厚度的凸起面等行走面。连接组件可以是具有固定的长度使左、右轮组件之间具有固定的间距，例如其可为简单的连接杆；同时，也可为如本实施例一样能够实现伸长或缩短的机构，其可单纯地靠机械力来调整位置后定位的结构，如螺纹配合的螺柱和套筒，转向组件与二者通过轴承连接从而不与二者一起转动，则螺柱和套筒相互旋合不同的长度即可调整二者的总长度从而调整左、右轮组件之间的距离；也可通过电路、控制模块等来实现，例如本实施例的直线电机。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种行走机器人，其特征在于，包括用于行走的左轮组件、右轮组件和连接二者的连接组件，还包括设置在所述左轮组件和/或右轮组件上的调整所述左、右轮组件之间相对角度的转向组件。
2.根据权利要求1所述的行走机器人，其特征在于，所述左轮组件和右轮组件分别位于所述连接组件两侧，且连接组件两侧分别设有一个转向组件与所述左/右轮组件连接。
3.根据权利要求2所述的行走机器人，其特征在于，所述连接组件包括固定座(210)和装在所述固定座(210)两侧的两个直线电机(220)，所述直线电机(220)的输出端分别伸出固定座(210)并与对应侧的转向组件固定连接。
4.根据权利要求2所述的行走机器人，其特征在于，所述转向组件包括竖直安装在所述连接组件一侧的拉杆(310)和设置在所述左/右轮组件上、且平行于行走方向的水平转轴(320)，所述转轴(320)套设在所述拉杆(310)末端内且可绕转轴(320)轴线相对转动。
5.根据权利要求1所述的行走机器人，其特征在于，所述左/右轮组件包括轮轴架 (110)、装在所述轮轴架(110)上且轴线相互平行的驱动电机(120)、前轮(130)和后轮 (140)，且后轮(140)通过传动带与所述驱动电机(120)连接以随其输出端转动。
6.根据权利要求1所述的行走机器人，其特征在于，所述左/右轮组件与所述转向组件之间装有缓冲组件。
7.根据权利要求6所述的行走机器人，其特征在于，所述缓冲组件包括设置在所述左/ 右轮组件上的套柱(410)、梁架(440)、锁紧件和套设在所述套柱(410)上的弹簧(430)，所述转向组件装在所述梁架(440)上，且所述梁架(440)套在所述套柱(410)上与弹簧(430) 接触，所述锁紧件锁定在所述套柱(410)尾端将梁架(440)限位。
8.根据权利要求1所述的行走机器人，其特征在于，还包括设置在所述连接组件底面上的尾翼(500)，所述尾翼(500)底面相对连接机构底面倾斜。
全文摘要
本发明涉及一种行走机器人，包括用于行走的左轮组件、右轮组件和连接二者的连接组件，还包括设置在所述左轮组件和/或右轮组件上的调整所述左、右轮组件之间相对角度的转向组件。通过转向组件调整左、右轮组件之间的相对角度，以适应不同形状的地表，例如在平地上行走时，调整两轮组件成180度使两底面共面；而当需要爬行门板时，调整两底面合成0度且二者之间隔有与门板厚度相当的距离，则左、右轮组件将门板夹住而向上行走；同样，对于各种角度的楞面可以调整左、右轮组件至相应的角度，连接组件将二者拉紧保持所在的角度，驱动左、右轮组件转动即可实现行走。
文档编号B62D57/024GK102285388SQ201010202008
公开日2011年12月21日 申请日期2010年6月17日 优先权日2010年6月17日
发明者李江波 申请人:深圳市先进智能技术研究所