一种轮腿式移动救援机器人的制作方法

本发明涉及一种机器人，具体是一种轮腿式移动救援机器人，属于机器人技术领域。

背景技术：

在很多危险区域不适合人员作业，这时通常需要移动能力良好且工作能力强的机器人来代替人工执行任务。

现有的技术方案中，轮式移动装置速度快但越障能力差，腿式移动装置越障能力强但移动速度慢；此外，现有的机器人通常操作空间较小，工作能力差，无法执行复杂任务。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种轮腿式移动救援机器人，其移动装置综合了轮式装置速度快和腿式装置越障能力强的优点，能够快速进入危险区域，通过车身移动组件、可旋转车身组件、机械臂以及机械爪的协调运动，代替工作人员执行复杂任务，操作空间大，工作能力强、效率高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种轮腿式移动救援机器人，包括轮式底盘、车身移动组件、越障组件、越障轮组件、可旋转车身组件、机械爪、机械臂以及视觉信息采集装置；轮式底盘为移动机器人提供移动速度快的轮式移动方式，车身移动组件调节机器人的重心位置，越障组件和越障轮组件为移动机器人提供越障能力强的腿式移动方式，从而组合成兼具移动速度快和越障能力强两个优点的运动装置，快速到达危险区域；在视觉信息采集装置获取到的视觉信息的指导下，通过车身移动组件和可旋转车身组件调整机器人车身的平面位置和姿态，结合机械爪和机械臂的协调运动，代替工作人员在极大的工作空间内执行复杂的操作任务；

所述的轮式底盘与市面上典型的轮式底盘结构相同，仅在部分装配尺寸上有所调整；

所述的机械爪和机械臂采用市面上成型的机械爪与机械臂，根据不同的需求选取合适的型号；

所述的视觉信息采集装置采用市面上常见的双目摄像头，可根据需求选择相应的分辨率，它共有四组，分别安装在可旋转车身组件的前、后、左、右四个方位，构成机器人的视觉系统，为操作人员提供机器人所处位置的周边视觉信息，以便于机器人的远程操纵；

所述的车身移动组件包括车身移动电机、车身移动电机座、车身移动联轴器、车身移动驱动块、车身移动连接件、车身移动直线滑块、车身移动滚珠丝杠、车身移动直线滑轨、车身移动基板、车身移动丝杠轴承座、车身移动丝杠轴承以及车身旋转基座；车身移动电机座、车身移动直线滑轨以及车身移动丝杠轴承座均通过螺栓固定在车身移动基板上，车身移动电机和车身移动丝杠轴承分别通过螺栓固定在车身移动电机座和车身移动丝杠轴承座上；车身移动联轴器两端分别连接车身移动滚珠丝杠和车身移动电机的输出轴，车身移动滚珠丝杠的另一端与车身移动丝杠轴承的内圈紧配合；车身旋转基座两侧通过螺栓与四个车身移动直线滑块相连，中间通过螺栓与两个车身移动连接件固定，车身移动连接件又与车身移动驱动块螺栓固定；车身移动驱动块的内圈与车身移动滚珠丝杠螺纹配合，车身移动电机输出轴的转动，通过滚珠丝杠传动，转换为车身移动驱动块沿车身移动滚珠丝杠轴线方向的移动，从而实现车身旋转基座在车身移动基板上的横向直线运动；车身移动组件一方面在移动机器人的运动过程中灵活调整其重心位置，为越障组件的工作提供前提条件；另一方面在移动机器人到达指定位置后，通过横向运动调整机器人车身的平面位置，以增大机器人的操作空间；

所述的越障轮组件包括车轮、车轮轴、车轮旋转从动链轮、轴套一、车轮轴旋转轴承、车轮轴旋转轴承定位件、轴套二、叉形车轮架、车轮旋转链条、车轮旋转电机固定件、车轮旋转双轴电机以及车轮旋转主动链轮；车轮与车轮轴通过花键连接，并经轴肩和轴套二轴向定位；车轮旋转从动链轮有两个，均与车轮轴键连接，其中一个经轴肩和轴套一轴向定位，另一个经轴套二和轴套一轴向定位；车轮轴旋转轴承定位件有两个，分别与叉形车轮架的两端螺栓连接；车轮轴旋转轴承有两个，其内圈与车轮轴末尾轴段紧配合，外圈与叉形车轮架和车轮轴旋转轴承定位件组合成的沉孔紧配合，并通过轴套一和叉形车轮架与车轮轴旋转轴承定位件组合成的沉孔壁面轴向定位；车轮旋转双轴电机通过叉形车轮架和车轮旋转电机固定件固定位置，两个电机输出轴均与车轮旋转主动链轮螺栓固定；车轮旋转从动链轮、车轮旋转链条、车轮旋转双轴电机以及车轮旋转主动链轮组合成齿形链同步传动装置，车轮旋转双轴电机输出轴的转动，经链传动转化为车轮轴绕其轴线的旋转运动，从而带动车轮绕其轴线转动；

所述的越障组件包括越障组合件、越障轮伸缩液压缸缸筒、越障轮伸缩液压缸活塞杆以及越障轮伸缩保持杆；越障轮伸缩液压缸缸筒、越障轮伸缩液压缸活塞杆以及越障轮伸缩保持杆均有两组，分别位于越障组合件的两侧；越障轮伸缩液压缸缸筒与越障组合件焊接在一起，越障轮伸缩液压缸活塞杆与越障轮组件中的叉形车轮架焊接在一起；越障轮伸缩保持杆一组两根，一端焊接在叉形车轮架两侧，另一端穿过越障轮伸缩液压缸缸筒上的对应通孔，以防止越障轮伸缩液压缸活塞杆相对于越障轮伸缩液压缸缸筒的转动；从而构成两侧均有可伸缩越障轮并构成一定夹角的越障组件，在移动机器人重心调整的前提下，通过两侧越障轮伸缩液压缸和越障轮组件的灵活运动，实现机器人的自适应越障功能；

所述的可旋转车身组件包括车身旋转轴承、车身、车身旋转减速器、车身旋转电机以及车身顶盖；车身旋转轴承内外圈分别与车身和车身旋转基座螺栓连接，车身旋转减速器通过螺栓固定在车身上，其输出轴与车身旋转基座键连接并经挡片轴向定位；车身旋转电机的输出转矩经车身旋转减速器放大之后，带动车身相对于车身旋转基座绕车身旋转轴承的轴线方向旋转，从而实现机器人车身姿态的灵活调整，将机械臂的平面操作空间扩大至360度；车身顶盖通过螺栓固定在车身顶部，以保护车身内的电气设备不受损坏。

所述的越障组合件和叉形车轮架采用铸造工艺制作而成。

所述的越障轮伸缩液压缸缸筒和越障轮伸缩液压缸活塞杆采用市面上常见的液压缸结构，并对末端进行相应处理以满足要求。

所述的越障组件中的越障组合件采用系列化尺寸，两套越障轮伸缩液压缸之间的夹角可根据实际需求，通过选用不同规格的越障组合件来调整。

本发明是一种轮腿式移动救援机器人，其移动装置综合了轮式装置速度快和腿式装置越障能力强的优点，能够快速进入危险区域，通过车身移动组件、可旋转车身组件、机械臂以及机械爪的协调运动，代替工作人员执行复杂任务，操作空间大，工作能力强、效率高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轮腿式移动救援机器人原理示意图；

图中：1、轮式底盘，2、车身移动组件，3、越障组件，4、越障轮组件，5、可旋转车身组件，6、机械爪，7、机械臂，8、视觉信息采集装置。

图2为本发明实施例提供的轮腿式移动救援机器人主视图；

图3为本发明实施例提供的轮腿式移动救援机器人俯视图；

图4为本发明实施例提供的轮腿式移动救援机器人侧视图；

图5为本发明实施例提供的车身移动组件原理示意图；

图中：2.1、车身移动电机，2.2、车身移动电机座，2.3、车身移动联轴器，2.4、车身移动驱动块，2.5、车身移动连接件，2.6、车身移动直线滑块，2.7、车身移动滚珠丝杠，2.8、车身移动直线滑轨，2.9、车身移动基板，2.10、车身移动丝杠轴承座，2.11、车身移动丝杠轴承，2.12、车身旋转基座。

图6为本发明实施例提供的越障轮组件原理示意图；

图中：4.1、车轮，4.2、车轮轴，4.3、车轮旋转从动链轮，4.4、轴套一，4.5、车轮轴旋转轴承，4.6、车轮轴旋转轴承定位件，4.7、轴套二，4.8、叉形车轮架，4.9、车轮旋转链条，4.10、车轮旋转电机固定件，4.11、车轮旋转双轴电机，4.12、车轮旋转主动链轮。

图7为本发明实施例提供的越障组件原理示意图；

图中：3.1、越障组合件，3.2、越障轮伸缩液压缸缸筒，3.3、越障轮伸缩液压缸活塞杆，3.4、越障轮伸缩保持杆。

图8为本发明实施例提供的可旋转车身组件原理示意图；

图中：5.1、车身旋转轴承，5.2、车身，5.3、车身旋转减速器，5.4、车身旋转电机，5.5、车身顶盖。

图9为本发明实施例提供的轮腿式移动救援机器人跨越沟渠原理示意图。

图10为本发明实施例提供的轮腿式移动救援机器人翻越障碍原理示意图。

图11为本发明实施例提供的轮腿式移动救援机器人运动状态示意图。

图12为本发明实施例提供的轮腿式移动救援机器人工作状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图4，是本发明实施例提供的一种轮腿式移动救援机器人原理示意图及三视图，它包括轮式底盘1、车身移动组件2、越障组件3、越障轮组件4、可旋转车身组件5、机械爪6、机械臂7以及视觉信息采集装置8；轮式底盘1为移动机器人提供移动速度快的轮式移动方式，车身移动组件2调节机器人的重心位置，越障组件3和越障轮组件4为移动机器人提供越障能力强的腿式移动方式，从而组合成兼具移动速度快和越障能力强两个优点的运动装置，快速到达危险区域；在视觉信息采集装置8获取到的视觉信息的指导下，通过车身移动组件2和可旋转车身组件5调整机器人车身的平面位置和姿态，结合机械爪6和机械臂7的协调运动，代替工作人员在极大的工作空间内执行复杂的操作任务；

所述的轮式底盘1与市面上典型的轮式底盘结构相同，仅在部分装配尺寸上有所调整；

所述的机械爪6和机械臂7采用市面上成型的机械爪与机械臂，根据不同的需求选取合适的型号；

所述的视觉信息采集装置8采用市面上常见的双目摄像头，可根据需求选择相应的分辨率，它共有四组，分别安装在可旋转车身组件5的前、后、左、右四个方位，构成机器人的视觉系统，为操作人员提供机器人所处位置的周边视觉信息，以便于机器人的远程操纵。

请参阅图5，是本发明实施例提供的一种轮腿式移动救援机器人的车身移动组件原理示意图，它包括车身移动电机2.1、车身移动电机座2.2、车身移动联轴器2.3、车身移动驱动块2.4、车身移动连接件2.5、车身移动直线滑块2.6、车身移动滚珠丝杠2.7、车身移动直线滑轨2.8、车身移动基板2.9、车身移动丝杠轴承座2.10、车身移动丝杠轴承2.11以及车身旋转基座2.12；车身移动电机座2.2、车身移动直线滑轨2.8以及车身移动丝杠轴承座2.10均通过螺栓固定在车身移动基板2.9上，车身移动电机2.1和车身移动丝杠轴承2.11分别通过螺栓固定在车身移动电机座2.2和车身移动丝杠轴承座2.10上；车身移动联轴器2.3两端分别连接车身移动滚珠丝杠2.7和车身移动电机2.1的输出轴，车身移动滚珠丝杠2.7的另一端与车身移动丝杠轴承2.11的内圈紧配合；车身旋转基座2.12两侧通过螺栓与四个车身移动直线滑块2.6相连，中间通过螺栓与两个车身移动连接件2.5固定，车身移动连接件2.5又与车身移动驱动块2.4螺栓固定；车身移动驱动块2.4的内圈与车身移动滚珠丝杠2.7螺纹配合，车身移动电机2.1输出轴的转动，通过滚珠丝杠传动，转换为车身移动驱动块2.4沿车身移动滚珠丝杠2.7轴线方向的移动，从而实现车身旋转基座2.12在车身移动基板2.9上的横向直线运动；车身移动组件2一方面在移动机器人的运动过程中灵活调整其重心位置，为越障组件3的工作提供前提条件；另一方面在移动机器人到达指定位置后，通过横向运动调整机器人车身的平面位置，以增大机器人的操作空间。

请参阅图6，是本发明实施例提供的一种轮腿式移动救援机器人的越障轮组件原理示意图，它包括车轮4.1、车轮轴4.2、车轮旋转从动链轮4.3、轴套一4.4、车轮轴旋转轴承4.5、车轮轴旋转轴承定位件4.6、轴套二4.7、叉形车轮架4.8、车轮旋转链条4.9、车轮旋转电机固定件4.10、车轮旋转双轴电机4.11以及车轮旋转主动链轮4.12；车轮4.1与车轮轴4.2通过花键连接，并经轴肩和轴套二4.7轴向定位；车轮旋转从动链轮4.3有两个，均与车轮轴4.2键连接，其中一个经轴肩和轴套一4.4轴向定位，另一个经轴套二4.7和轴套一4.4轴向定位；车轮轴旋转轴承定位件4.6有两个，分别与叉形车轮架4.8的两端螺栓连接；车轮轴旋转轴承4.5有两个，其内圈与车轮轴4.2末尾轴段紧配合，外圈与叉形车轮架4.8和车轮轴旋转轴承定位件4.6组合成的沉孔紧配合，并通过轴套一4.4和叉形车轮架4.8与车轮轴旋转轴承定位件4.6组合成的沉孔壁面轴向定位；车轮旋转双轴电机4.11通过叉形车轮架4.8和车轮旋转电机固定件4.10固定位置，两个电机输出轴均与车轮旋转主动链轮4.12螺栓固定；车轮旋转从动链轮4.3、车轮旋转链条4.9、车轮旋转双轴电机4.11以及车轮旋转主动链轮4.12组合成齿形链同步传动装置，车轮旋转双轴电机4.11输出轴的转动，经链传动转化为车轮轴4.2绕其轴线的旋转运动，从而带动车轮4.1绕其轴线转动；

所述的叉形车轮架4.8采用铸造工艺制作而成。

请参阅图7，是本发明实施例提供的一种轮腿式移动救援机器人的越障组件原理示意图，它包括越障组合件3.1、越障轮伸缩液压缸缸筒3.2、越障轮伸缩液压缸活塞杆3.3以及越障轮伸缩保持杆3.4；越障轮伸缩液压缸缸筒3.2、越障轮伸缩液压缸活塞杆3.3以及越障轮伸缩保持杆3.4均有两组，分别位于越障组合件3.1的两侧；越障轮伸缩液压缸缸筒3.2与越障组合件3.1焊接在一起，越障轮伸缩液压缸活塞杆3.3与越障轮组件4中的叉形车轮架4.8焊接在一起；越障轮伸缩保持杆3.4一组两根，一端焊接在叉形车轮架4.8两侧，另一端穿过越障轮伸缩液压缸缸筒3.2上的对应通孔，以防止越障轮伸缩液压缸活塞杆3.3相对于越障轮伸缩液压缸缸筒3.2的转动；从而构成两侧均有可伸缩越障轮并构成一定夹角的越障组件3，在移动机器人重心调整的前提下，通过两侧越障轮伸缩液压缸和越障轮组件4的灵活运动，实现机器人的自适应越障功能；

所述的越障组合件3.1采用铸造工艺制作而成，并采用系列化尺寸，两套越障轮伸缩液压缸之间的夹角可根据实际需求，通过选用不同规格的越障组合件3.1来调整；

所述的越障轮伸缩液压缸缸筒3.2和越障轮伸缩液压缸活塞杆3.3采用市面上常见的液压缸结构，并对末端进行相应处理以满足要求。

请参阅图8，是本发明实施例提供的一种轮腿式移动救援机器人的可旋转车身组件原理示意图，它包括车身旋转轴承5.1、车身5.2、车身旋转减速器5.3、车身旋转电机5.4以及车身顶盖5.5；车身旋转轴承5.1内外圈分别与车身5.2和车身旋转基座2.12螺栓连接，车身旋转减速器5.3通过螺栓固定在车身5.2上，其输出轴与车身旋转基座2.12键连接并经挡片轴向定位；车身旋转电机5.4的输出转矩经车身旋转减速器5.3放大之后，带动车身5.2相对于车身旋转基座2.12绕车身旋转轴承5.1的轴线方向旋转，从而实现机器人车身姿态的灵活调整，将机械臂的平面操作空间扩大至360度；车身顶盖5.5通过螺栓固定在车身5.2顶部，以保护车身5.2内的电气设备不受损坏。

请参阅图9和图10，是本发明实施例提供的一种轮腿式移动救援机器人的跨越沟渠和翻越障碍原理示意图。

请参阅图11和图12，是本发明实施例提供的一种轮腿式移动救援机器人的运动状态与工作状态示意图。运动过程中机械臂7收拢至车身5.2顶部，以便于机器人的重心调整，并减小其总体尺寸；工作时机械臂7展开，结合车身移动组件2和可旋转车身组件5的运动灵活调整其位置和姿态，在相当大的工作空间内执行任务。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。