一种履带机器人的制作方法

本发明涉及一种履带机器人。

背景技术：

由于履带机器人地形适应性强、越障能力强、负重能力强等特点，在运输、巡检、消防等领域得以广泛应用。负重状态下履带机器人行走在高低不平路面以及越过障碍物时，由于负重物体高度等因素导致履带机器人重心发生变化，最终导致履带机器人的履带机器人行走单元压力过大甚至侧翻。并且一般的机器人在平面上运动时，机器人本身的高度是不能改变的，因此，履带机器人用作搬运货物的机器人时，当需要放置货物的位置要比机器人本身的高度时，此时机器人很难起到这个作用。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种在复杂工作环境中越障时始终保持载货底盘平衡，防止履带机器人侧翻，同时有效提高履带机器人载货时托举高度的可横纵向行走的履带机器人。为此，现提出如下技术方案：

一种履带机器人，所述履带机器人从上到下依次设有电源及控制系统、基础结构底盘以及足式行走单元，所述足式行走单元包括四个相同结构的液压腿，分别设在基础结构底盘的四个直角顶部，所述液压腿包括转盘、支撑板一、支撑板二、液压臂、液压支架以及液压杆；转盘通过方形槽对称连接支撑板一和支撑板二，液压臂通过螺孔设在支撑板一和支撑板二之间，液压臂通过液压方式连接液压支架，液压支架通过液压方式连接液压杆。

对上述方案的进一步改进，所述履带机器人还包括包括履带行走单元，所述履带行走单元包括左履带行走系统、右履带行走系统，所述基础结构底盘设在左履带行走系统与右履带行走系统之间，所述左履带行走系统和右履带行走系统均包括由主动轮，两个负重轮，履带车架，托带轮，履带以及诱导轮，所述两个负重轮前后并行设在履带车架底部且所述负重轮的底部与履带紧贴，所述主动轮设在履带车架前端并与履带紧贴，所述拖带轮安装在履带支架顶部并将履带托起，所述诱导轮安装在履带支架前端并与履带紧贴。

对上述方案的进一步改进，所述电源及控制系统包括电源系统、控制系统、平台稳定回路以及全姿态惯性测量单元，所述电源系统包括蓄电池和超级电容，全姿态惯性测量单元的输出端连接到平台稳定回路的输入端，平台稳定回路的输出端连接到控制系统，电源系统为控制系统供电以及履带行走单元供电。

对上述方案的进一步改进，所述前、后辅助腿包括活动端与固定端，所述固定端通过与基础结构底盘转动连接并且沿基础结构底盘垂直平面旋转0-360°范围内旋转，所述活动端与地面接触。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明所述的具有履带运动和足式行走功能的履带机器人，传统的履带机器人行走不能横向移动，在履带式行走系统的基础上，加入了液压足式行走系统，不仅可以横纵向移动，还可大大提高在凹凸地面的行走的稳定性，降低履带机器人侧翻概率；尤其是在遇到障碍物或高低不平的路面，其可通过足式行走，使底盘保持水平；履带运动和足式行走功能的履带机器人具有地形适应性好的优点。

(2)本发明在基础结构底盘的前后两侧分别设置了一个辅助腿，当履带机器人采用足式行走时，足式行走每次需抬起一个液压腿，如左前腿抬起，右前腿，右后腿，左后腿着地，履带机器人容易向左发生倾斜，前后两个辅助腿在左前腿抬起时，旋转至左侧，并接触地面，辅助支撑履带机器人，保证机器人在行走过程中不会侧翻。

(3)本发明所述的履带机器人作为搬运货物的机器人时，因为使用的是足式行走单元，当要求放置货物的位置要高于机器人本身的高度时，可以使用足式行走单元来实现这个功能，同时利用液压机构升高四个液压腿的高度，整个履带机器人的高度就可以升高，这样也就可以有效提高履带机器人载货时托举高度。

附图说明

图1本发明所述的一种履带机器人。

图2本发明所述的一种履带机器人的履带行走单元的结构示意图。

图3本发明所述的一种履带机器人的足式行走单元及辅助腿的结构示意图。

图4本发明所述的一种履带机器人足式行走单元的液压腿的结构示意图。

图5本发明所述的一种履带机器人电源及控制系统的结构框架图。

附图标记：履带行走单元-1；基础结构底盘-2；电源及控制系统-3；足式行走单元-4；辅助腿-5；左履带行走系统-11；右履带行走系统-12；主动轮-111；负重轮一-112；负重轮二-113；履带车架-14；托带轮-115；履带-116；诱导轮-117；电源系统-31；全姿态惯性测量单元-32；平台稳定回路-33；控制系统-34；左前腿-41；右前腿-42；右后腿-43；左后腿-44；转盘-411；方形槽-412；支撑板一-413；螺纹孔-414；支撑板二-415；液压臂-416；液压支架-417；液压杆-418；辅助腿活动端-51；辅助腿固定端-52。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如附图1到附图5所示的一种履带机器人，所述机器人包括履带行走单元1，基础结构底盘2，电源及控制系统3，足式行走单元4，辅助腿5。

履带机器人行走单元1由2个同样的履带行走系统构成，分别为左履带行走系统11和右履带行走系统12；其中左履带行走系统11和右履带行走系统12均包括主动轮111，负重轮112、113(其分别由2个左右对称的轮子组成，负重轮共有4个轮子)，履带车架114，托带轮115(由左右对称的2个组成)，履带116，诱导轮117(由左右对称的2个组成)。履带车架114起到支撑履带行走系统11的作用。履带行走系统11的传动方式为，控制系统控制电机驱动主动轮111旋转，主动轮111与履带116接触，并通过履带116带动负重轮112、113、托带轮115，诱导轮117工作，进而实现行走。负重轮112、113的作用为支撑履带行走系统11的重量，并将重量分布在履带板上；托带轮115通过支架安装在履带车架114上，其作用是用来将履带116上部托起，防止履带下垂过大，减小履带在运动中产生的跳动和侧向摆动；诱导轮117安装在履带车架114前部，主要用来引导履带的行驶方向。

基础结构底盘2的作用为支撑蓄电池及控制系统3的重量，并连接履带机器人行走单元1。

电源及控制系统3，电源系统31，全姿态惯性测量组合imu(32)，平台稳定回路33，控制系统34。

电源系统31采取超级电容器和蓄电池的双电源系统，超级电容主要是短时间快速放电(启动，刹车，爬坡等)，超级电容器在用作履带行走模块的短时驱动电源时，可以在履带机器人启动和爬坡时快速提供大电流从而获得大功率以提供强大的动力；在正常行驶时由蓄电池快速充电；在刹车时快速存储发电机产生的瞬时大电流，回收能量，从而减少履带机器人对蓄电池大电流放电的限制，延长蓄电池的循环使用寿命，提高履带机器人的实用性。

全姿态惯性测量单元imu32，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。

平台稳定回路，是一套快速精密的伺服跟踪系统，平台稳定回路保证了快速精确地跟踪全姿态惯性测量单元imu32中提供的基础结构底盘2在三维空间中的角速度和加速度，进而跟踪基础结构底盘2的姿态，并结合控制系统及足式行走单元4实现快速调整。

控制系统34，控制履带机器人行走单元1，控制足式行走单元4，通过全姿态惯性测量组合imu32的反馈控制如转盘411旋转角度，压支架417，液压杆418的伸缩量。通过控制使履带机器人行走具有三种模式，一是只有履带机器人行走单元1；而是只有足式行走单元4；三是有履带机器人行走单元1和足式行走单元4混合，通过混合方式可在一定的行走环境下保持底盘平衡。

足式行走单元4由四个相同结构的液压腿组成，分别为左前腿41，右前腿42，右后腿43，左后腿44组成。

四个液压腿均包括转盘411，支撑板413、415，液压臂416，液压支架417以及液压杆418。转盘411通过方形槽412连接支撑板413、415，支撑板414、415通过螺纹孔414连接液压臂416，液压臂416通过液压方式连接液压支架417，液压支架417通过液压方式连接液压杆418。

辅助腿5，包括与基础结构底盘转轴连接的固定端52和活动端51，其中固定端可沿基础结构底盘的垂直平面旋转360度。辅助腿的主要功能是，当采用足式行走时，足式行走每次需抬起一个液压腿，如左前腿41抬起，右前腿42，右后腿43，左后腿44着地，履带机器人容易向左发生倾斜，前后两个辅助腿在左前腿41抬起时，活动端51旋转至左侧，并接触地面，辅助支撑履带机器人，防止机器人发生侧翻。并且所述的履带机器人作为搬运货物的机器人时，因为使用的是足式行走单元，当要求放置货物的位置要高于机器人本身的高度时，可以使用足式行走单元来实现这个功能，同时利用液压机构升高四个液压腿的高度，整个履带机器人的高度就可以升高，这样也就可以有效提高履带机器人载货时托举高度

履带机器人的足式行走轨迹为平行四边形，即足式行走单元4的四个液压腿的支撑板需要两两平行。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。