专利名称：新型多功能变结构探测机器人的制作方法
技术领域：
本发明属于探测设备技术领域，特别是涉及一种新型多功能变结构探测机器人。
背景技术：
随着机器人技术的不断发展，各式各样的探测车被广泛应用于太空探索、城市搜 索救援、井下探测救援、路况探测以及排爆机器人等多个领域，可代替人类完成多种危险任 务。由于探测车所执行任务的特殊性，其对环境和工况的变化要有很好的适应性。目前世 界上的探测车大都是基于固定构件数目而研制出来的，具有固定的自由度，故在工作过程 中其结构和功能不会发生变化，面对未知困难时(如执行机构的姿态或方位需要调整、地形 突变、环境的恶劣变化以及运输空间有限等，特别是环境的恶劣变化甚至会彻底损坏完成 任务所需的核心设备)，此类探测车适应能力变差。目前已经开发出的探测车主要存在以下 四个问题(1)核心设备直接安装于探测车车身，不利于设备整体姿态和空间位置的调整， 工作空间有限，容易受到障碍物的限制；(2)对于安装在探测车上的重要设备，特别是大型 设备，缺乏足够的保护措施；(3)目前已有探测车的行驶机构大多采用轮式结构，对复杂地 貌的适应能力差，采用足式步行结构的探测车运动速度慢，控制比较复杂；(4)功能多样化 与庞大体形之间的矛盾，例如，搜索救援机器人因体形过大而不能进入搜救现场，火星探测 机器人的设计受限于发射或运载工具的空间几何尺寸。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、空间利用率高、 功能更多、适应能力更强的新型多功能变结构探测机器人。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是
一种新型多功能变结构探测机器人，包括车身，其特征在于所述车身上方设有空心机 架，车身的下方均布设有车轮，空心机架的前后两端均设有变形组合构件；变形组合构件通 过转动副R5连接四个爬行机构；所述每个爬行机构均连接有变形组合构件，所述变形组合 构件连接可折叠动平台机构。本发明还可以采用如下技术措施
所述变形组合构件包括角板、连接板、三角板、中心板、三角板、连接板和角板，所述中 心板通过转动副Rl铰接于空心机架的端部，中心板的两侧通过转动副(R2、R16)分别连接 三角板和三角板，三角板和三角板的外侧分别通过转动副(R3、R15)连接，连接板和连接 板，连接板和连接板的外侧分别通过转动副(R4、R14)连接角板和角板，角板的外侧通过转 动副R5连接爬行机构。所述爬行机构包括脚掌、小腿和大腿，脚掌与小腿通过转动副R6连接，所述小腿 和大腿通过转动副R7连接。所述变胞机构包括连接板、角板、连接板，连接板与角板通过转动副R9连接，角板 与连接板通过转动副RlO连接，连接板通过转动副R8连接爬行机构。
所述可折叠动平台机构包括折板、中心板、折板，所述折板与中心板通过转动副 R12连接，折板与中心板通过转动副R13连接，折板通过转动副Rll连接变胞机构。本发明具有的优点和积极效果是由于本发明采用上述技术方案具有以下优点 1.通过机构自身结构的变化就可以实现多种功能，与传统机构相比，其机构利用率更
高、功能更多、适应能力更强，本发明探测机器人整体尺寸可通过机构的折叠或展开进行调 节，具有良好的通过性。探测机器人各个功能之间的转变都是通过自身的结构特点和构件 连接关系的变化来实现的，属于自重组自重构，不需要与外界进行交换，易于实现且机构利 用率高。2.车身上安装的变胞机构可对动平台上的执行设备进行整体的姿态调整和位置 调整，使其拥有更大的工作空间和更强的任务完成能力，对执行设备整体进行姿态调整和 位置调整，在增大其工作空间的同时，还有利于执行机构绕开障碍物，从而可以完成某些本 不能完成的任务。3.可折叠动平台机构可对安装在动平台上的重要设备实施隔离保护
4.便于运输和储存由于运载工具或储存工具的几何尺寸限制，特别是在航空航天领 域，在运输过程中应尽可能的减小探测车的尺寸。本发明探测机器人转变为折叠保护机构 时，不仅可以在运输过程中对安装在动平台上的重要设备实施隔离保护，而且此时机构所 占空间面积最小，在实施保护功能的同时，还便于运输和储存。5.本发明兼有轮式行驶机构和足式爬行机构的优点，实现了优势互补，在较为平 坦的路面上行进时，采用轮式行驶，具有稳定高速的优点；当路面崎岖或需要攀高、爬楼梯 时，则采用爬行机构予以实现，二者之间的相互转换实现了两种移动方式的优势互补。6.通过探测机器人的宽窄变化、高低变化以及轮式和爬行机构的变换，可以有很 多种变形方式。综上所述本发明所具备的变结构和多功能特性使其可以很好的适应周围环境以 及工况的变化，执行机构工作空间大，任务完成能力强，通过适当改进可应用于不同领域。
图1是本发明的结构示意图2是本发明的平面展开状态结构示意图； 图3是本发明的折叠保护状态结构示意图； 图4是本发明的爬行移动状态结构示意图。图中1.车身 1-1.空心机架；2.车轮；3.变形组合构件 3a.角板 3b.连接板3c.三角板3d.中心板3c丨三角板北丨连接板3a丨角板；4.爬行机 构4a.脚掌4b.小腿4c.大腿；5.变形组合构件5a.连接板5b.角板5c.连接 板；6.可折叠动平台机构6a.折板6b.中心板6c.折板；礼——礼6均为转动副。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合 附图详细说明如下
请参阅图1至图4，一种新型多功能变结构探测机器人，包括车身1，所述车身1上方设有空心机架1-1，车身1的下方均布设有车轮2，空心机架1-1的前后两端均设有变形组合 构件3 ；变形组合构件3通过转动副R5连接四个爬行机构4 ；所述每个爬行机构4均连接有 变形组合构件5，所述变形组合构件5连接可折叠动平台机构6。所述变形组合构件3包括角板3a、连接板北、三角板3c、中心板3d、三角板3c ‘、 连接板北丨和角板3a丨，所述中心板3d通过转动副Rl铰接于空心机架的端部，中心板 3d的两侧通过转动副(R2、R16)分别连接三角板3c和三角板3c ‘，三角板3c和三角板 3c ‘的外侧分别通过转动副(R3、R15)连接，连接板北和连接板北‘，连接板北和连接 板北‘的外侧分别通过转动副(R4、R14)连接角板3a和角板3a ‘，角板3a的外侧通过 转动副R5连接爬行机构。所述爬行机构4包括脚掌4a、小腿4b和大腿如，脚掌如与小腿4b通过转动副R6 连接，所述小腿4b和大腿如通过转动副R7连接。所述变形组合构件5包括连接板fe、角板恥、连接板5c，连接板fe与角板恥通过 转动副R9连接，角板恥与连接板5c通过转动副RlO连接，连接板fe通过转动副R8连接 爬行机构
所述可折叠动平台机构6包括折板6a、中心板6b、折板6c，所述折板6a与中心板6b通 过转动副R12连接，折板6c与中心板6b通过转动副R13连接，折板6a通过转动副Rll连 接变胞机构。上述结构中，转动副、、、的转动轴线始终相交于一点，转动副、、、的转动轴线始终 相交于一点。本发明可通过一系列机构的变化，具有平台导向功能(如图1所示)、折叠保护功能 (如图3所示)、轮式移动功能(如图1和图3所示)和爬行移动功能(如图4所示)，并对应完 成各个功能阶段的任务目标。探测机器人通常处于平台导向功能和轮式移动功能状态，面 临未知困难时(如地形突变、环境的恶劣变化以及运输空间有限等)，可通过自身结构变化 实现折叠保护功能或爬行移动功能，具体实施过程如下
平台导向功能向折叠保护功能转化在图1所示具有平台导向功能的结构基础上，首 先通过爬行机构的折叠，使动平台的中心板6b与空心机架1-1重叠并固联为一体，形成本 发明的平面展开状态(如图2所示)。在平面展开状态下，将折板6a、折板6c分别向上翻转 90°，然后将折板6a、折板6c两侧的爬行机构以及角板3a、连接板fe、角板恥作为一个整 体向内翻转90°，形成保护腔。保护腔的两端通过变形组合构件(3、5)的折叠形成如图3 所示的密封结构，使得本发明具有保护功能。平台导向功能向爬行移动功能转化在图1所示具有平台导向功能的结构基础 上，首先通过爬行机构的折叠，使动平台的中心板6b与空心机架1-1重叠并固联为一体，形 成本发明的平面展开状态(如图2所示)。在平面展开状态下，断开每个爬行机构4与变形 组合构件3之间的转动副R5，并将爬行机构4沿地面方向伸展，从而支撑起整个车身和动平 台，此时，该结构与一般爬行动物结构组成相似，具有实际的研究意义和应用价值。综上所述本发明所具备的变结构和多功能特性使其可以很好的适应周围环境以 及工况的变化，执行机构工作空间大，任务完成能力强，通过适当改进可应用于不同领域。 另外本发明还具有结构简单、空间利用率高、变形方便易于控制等优点。以上所述仅为本发明的较佳施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所做的等效变化与修饰，均落入本发明的技术范围。
权利要求
1.一种新型多功能变结构探测机器人，包括车身(1)，其特征在于所述车身(1)上方 设有空心机架(1-1 )，车身(1)的下方均布设有车轮(2)，空心机架(1-1)的前后两端均设有 变形组合构件(3)；变形组合构件(3)通过转动副R5连接四个爬行机构(4)；所述每个爬行 机构(4)均连接有变形组合构件(5)，所述变形组合构件(5)连接可折叠动平台机构(6)。
2.根据权利要求1所述的新型多功能变结构探测机器人，其特征在于所述变形组合 构件包括角板(3a)、连接板(3b)、三角板(3c)、中心板(3d)、三角板(3c ‘)、连接板(3b ‘) 和角板(3a ‘)，所述中心板(3d)通过转动副Rl铰接于空心机架的端部，中心板(3d)的两 侧通过转动副(R2、R16)分别连接三角板(3c)和三角板(3c丨)，三角板3c和三角板3c丨 的外侧分别通过转动副(R3、R15)连接连接板北和连接板北丨，连接板北和连接板北丨 的外侧分别通过转动副(R4、R14)连接角板3a和角板3a ‘，角板3a的外侧通过转动副R5 连接爬行机构。
3.根据权利要求1所述的新型多功能变结构探测机器人，其特征在于所述爬行机构 (4)包括脚掌(4a)、小腿(4b)和大腿(4c)，脚掌(4a)与小腿(4b)通过转动副R6连接，所述 小腿(4b)和大腿(4c)通过转动副R7连接。
4.根据权利要求1所述的新型多功能变结构探测机器人，其特征在于所述变形组合 构件(5)包括连接板(5a)、角板(5b)、连接板(5c)，连接板(5a)与角板(5b)通过转动副R9 连接，角板(5b)与连接板(5c)通过转动副RlO连接，连接板(5a)通过转动副R8连接爬行 机构。
5.根据权利要求1所述的新型多功能变结构探测机器人，其特征在于所述可折叠动 平台机构(6 )包括折板(6a)、中心板(6b )、折板(6c )，所述折板(6a)与中心板(6b )通过转 动副R12连接，折板(6c)与中心板(6b)通过转动副R13连接，折板(6a)通过转动副Rll连 接变胞机构。
全文摘要
本发明涉及一种新型多功能变结构探测机器人，包括车身，其特征在于所述车身上方设有空心机架，车身的下方均布设有车轮，空心机架的前后两端均设有变形组合构件；变形组合构件通过转动副R5连接四个爬行机构；所述每个爬行机构均连接有变形组合构件，所述变形组合构件连接可折叠动平台机构。综上所述本发明所具备的变结构和多功能特性使其可以很好的适应周围环境以及工况的变化，执行机构工作空间大，任务完成能力强，通过适当改进可应用于不同领域。另外本发明还具有结构简单、空间利用率高、变形方便易于控制等优点。
文档编号B62D57/028GK102107686SQ201110005849
公开日2011年6月29日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者畅博彦, 金国光 申请人:天津工业大学