一种被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人的制作方法

本发明涉及一种移动机器人，特别是涉及一种可依照服役环境被动变换轮腿以实现有效越障功能的移动机器人。

背景技术：

近几年，移动机器人发展迅速，已在抢险救灾、军事侦察攻击、航天航空探索、水下地下管道检测及民生服务等未知复杂环境中广泛应用。然而，已有移动机器人轮腿结构固定，大多提供单一运行模式，无法适应多变的服役环境。已有移动机器人以轮式和腿式为主，其中，轮式移动机器人结构简单、控制容易，但其多工作于平缓地面环境，越障能力差；腿式移动机器人可更好地适应复杂地形，但其结构复杂，难以控制，无法大规模推广。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种通过被动变换轮腿装置，改变自身轮腿形态，被动适应服役环境，兼具高速移动性能和有效越障能力的被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

本发明的一种被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人，包括机身躯干，所述的机身躯干包括矩形机盒，在所述的矩形机盒的后壁固定有三角尾部，所述的三角尾部关于矩形机盒的横向中轴面对称并且在机器人重力的作用下与地面接触，在所述的矩形机盒的左右两侧中间分别开有一个电机固定凹槽，在所述的矩形机盒上开有电缆通孔，在所述的矩形机盒左右两侧分别设置有一个被动变换轮腿装置，两个所述的被动变换轮腿装置关于矩形机盒的横向中轴面对称设置，每一个所述被动变换轮腿装置包括内轮辐、设置在所述的内轮辐外侧的外轮辐以及安装在电机固定凹槽内的行进电机，所述的行进电机的电源及控制电缆通过电缆通孔引出,所述的内轮辐、外轮辐以及行进电机的输出轴同轴线设置，沿同一圆周方向均匀间隔设置的三根轮辐内主轴的一端分别固定在内轮辐上，沿同一圆周方向均匀间隔设置的三根轮辐外主轴的一端分别固定在外轮辐上，所述的行进电机的输出轴与内轮辐的中间固定相连并且与所述的外轮辐转动相连，在每一根轮辐外主轴的另一端和轮辐内主轴的另一端之间分别设置有一个传动组，三个传动组的结构相同，每一个所述的传动组包括一端与一根轮辐外主轴的另一端通过第一转轴转动相连的圆弧轮缘，在所述的轮辐内主轴的另一端开有限位缺口，连杆的一端通过第二转轴转动连接在所述的与轮辐内主轴的限位缺口内，圆弧轮缘侧面转动支柱的一端固定在距离第一转轴的三分之一的圆弧轮缘处，并且圆弧轮缘侧面转动支柱的另一端与连杆的另一端转动连接，所述的第一转轴、第二转轴和圆弧轮缘侧面转动支柱的轴线均与电机轴线平行设置，同一侧的三个传动组中的三个圆弧轮缘在闭合时形成一个圆形。

采用本发明装置的有益效果是：机器人通过被动变换轮腿装置，改变自身轮腿形态，被动适应服役环境，兼具高速移动性能和有效越障能力，控制方便，可完成未知复杂环境下的侦查、救援等任务。

附图说明

图1-1是本发明的一种被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人的轮式工作状态示意图；

图1-2是本发明的一种被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人的轮腿式工作状态示意图；

图2是图1-1所示的机器人的机身躯干示意图；

图3-1是图1-1所示的机器人被动变换轮腿装置示意图；

图3-2是图3-1所示的机器人被动变换轮腿装置的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1-1、1-2、2所示，本发明的一种被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人，包括机身躯干1，所述的机身躯干1包括矩形机盒3，在所述的矩形机盒3的后壁固定有三角尾部4，所述的三角尾部4关于矩形机盒3的横向中轴面a对称并且在机器人重力的作用下与地面接触。在所述的矩形机盒3的左右两侧中间分别开有一个电机固定凹槽5，在所述的矩形机盒3上开有电缆通孔6。在所述的矩形机盒左右两侧分别设置有一个被动变换轮腿装置2，两个所述的被动变换轮腿装置2关于矩形机盒3的横向中轴面a对称设置。

如图3-1、3-2所示，每一个所述被动变换轮腿装置2包括内轮辐8、设置在所述的内轮辐外侧的外轮辐9以及安装在电机固定凹槽5内的行进电机7，所述的行进电机7的电源及控制电缆通过电缆通孔6引出，所述的内轮辐8、外轮辐9以及行进电机7的输出轴同轴线设置，沿同一圆周方向均匀间隔设置的三根轮辐内主轴10的一端分别固定在内轮辐8上，沿同一圆周方向均匀间隔设置的三根轮辐外主轴11的一端分别固定在外轮辐9上，所述的行进电机7的输出轴与内轮辐8的中间固定相连并且与所述的外轮辐9转动相连，在每一根轮辐外主轴11的另一端和轮辐内主轴10的另一端之间分别设置有一个传动组，如图分别为第一传动组12、第二传动组13和第三传动组14，三个传动组的结构相同，每一个所述的传动组包括一端与一根轮辐外主轴11的另一端通过第一转轴17转动相连的圆弧轮缘15，在所述的轮辐内主轴10的另一端开有限位缺口16，连杆18的一端通过第二转轴19转动连接在所述的与轮辐内主轴10的限位缺口16内，由轮辐内主轴的限位缺口16限制转动位置，圆弧轮缘侧面转动支柱20的一端固定在距离第一转轴17的三分之一的圆弧轮缘15处，并且圆弧轮缘侧面转动支柱20的另一端与连杆18的另一端转动连接。所述的第一转轴17、第二转轴19和圆弧轮缘侧面转动支柱20的轴线均与电机轴线平行设置，同一侧的三个传动组中的三个圆弧轮缘15在闭合时形成一个圆形。

如附图所示，图1-1为机器人轮式状态，图1-2为机器人轮腿式状态。图2中矩形机盒3用于定位、支撑行进电机，三角尾部4与双轮形成三点触地，保证机器人的稳定性。图3中被动变换轮腿装置2用于实现机器人基本运动。在平缓地面情况下，机器人行进时，所述被动变换轮腿装置2中圆弧轮缘15所受阻力较小，行进电机7所需提供的驱动力小于机器人自身重力，无法改变所述轮辐内主轴10与连杆18的相对位置，所述圆弧轮缘15闭合，机器人处于轮式工作状态。在此状态下，本发明的被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人可快速移动。当机器人遇到障碍无法行进时，所述被动变换轮腿装置2中圆弧轮缘15所受阻力逐渐增大，致使行进电机7提升其驱动力以应对圆弧轮缘15所受阻力，当该驱动力增大至足以克服机器人自身重力时，所述行进电机7驱动轮辐内主轴10，以增大轮辐内主轴10与连杆18间夹角，增大轮腿半径。与此同时，在连杆18的带动下，圆弧轮缘15相对轮辐外主轴11转动，实现轮缘扩张。本发明的被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人处于轮腿式工作状态，由于机器人轮腿半径及轮缘得到有效增长，机器人具有更好的越障性能。机器人运动过程中，地面环境不断变化，所述行进电机7提供的驱动力随之变化，所述圆弧轮缘15扩张尺度不断变化，机器人轮腿状态不断变化，可被动适应工作环境。通过所述被动变换轮腿装置2，所述行进电机7随环境变化增减驱动力，以完成轮腿直径与形态的不断改变，使得本发明专利中的被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人被动适应环境，实现快速移动和有效越障。

本发明的一种被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人可根据地面环境，调节电机输出驱动力的大小，通过被动变换轮腿装置，改变轮腿状态，适应工作环境，具备快速移动和有效越障的能力。除此之外，本发明的一种被动适应服役环境的变换轮腿式移动机器人控制方便，可满足未知复杂环境下侦查、救援等任务对移动机器人的性能需求。

以上对本发明的描述仅仅是示意性的，而不是限制性的，所以，本发明的实施方式并不局限于上述的具体实施方式。如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下，做出其他变化或变型均属于本发明的保护范围。