适用于全地形的机器人行走机构的制作方法

本发明涉及一种机器人零部件，具体涉及一种适用于全地形的机器人行走机构，属于机器人制造业技术领域。

背景技术：

随着科技的发展，机器人逐渐被应用在各个领域。例如将工程机器人应用在灾难搜救、巡逻侦察、反恐维稳、战场救护和后勤保障的等工作上，能够发挥巨大的作用。而衡量一个机器人设备的性能优劣一般是作为机器人大脑的中央控制器以及作为机器人执行机构的行走机构。因此，机器人行走机构的灵活性、机动性能以及是否适应复杂地形等都会影响机器人的整机性能。

目前市场上，工程机器人的行走机构多采用轮式或履带式。轮式行走机构具有质量轻、速度快、机动灵活、效率高且不易损坏路面的特点，但面对台阶、楼梯、沟壑和陡坡等复杂地形时，其越障性能差、稳定性差；另一种履带式行走机构，其一般分为倒梯形结构和扁长形结构。与轮式行走机构相比：履带式行走机构越障能力强，但履带式行走机构存在体型笨重、行走速率慢、不易转弯、机动性差等缺陷。为了让机器人的行走机构同时具备轮式和履带式行走机构的优点，提高机器人行走机构的适用范围，现有技术中出现了各种新型结构的机器人行走机构。

例如申请日为2010年06月13日，授权公告号为cn101890986b的中国发明专利公开了一种可变形适应全地形的机器人行走机构，包括框架、轮式机构和翻转臂机构。轮式机构为一个四轮机构，采用主动轮驱动，从动轮采用同步带带动，左、右侧的轮式机构分别使用一个电机驱动，连接主动轮和从动轮的同步带封装在机器人腔体之内。该行走机构主要依靠四轮机构，翻转臂机构起辅助运动和使机构变形的作用，机构形态上的可变性使之具有四轮、类履带、扩展六轮等形态，兼具轮式和履带式行走机构具有的质量轻、运动灵活、速度快、全地形适应性优点，但该行走机构较为复杂，生产成本大，不利于大范围推广。

技术实现要素：

针对上述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、机动灵活、行走速率快、越障能力强且适用各种地形的机器人行走机构。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

适用于全地形的机器人行走机构，包括作为后驱动的履带机构，所述履带机构包括两条相平行设置的履带，在每一条履带的两端分别包覆有一履带轮，所述履带轮上的转轴通过连接轴承连接有驱动电机，还包括作为前驱动的轮式机构和用于控制轮式机构进行变形的摆臂机构，所述轮式机构通过摆臂机构安装在履带机构的前端，所述摆臂机构包括安装面板、摆臂驱动装置、u形支架和z形支架，所述安装面板固装在履带机构上，所述摆臂驱动装置通过固定架安装在安装面板上，所述u形支架铰装在摆臂驱动装置上，所述z形支架的一端与u型支架连接、其另一端与轮式机构连接。

上述方案中，所述摆臂驱动装置可以为舵机，所述舵机上的输出臂通过舵机连接器后与u形支架相铰接。

上述方案中，所述驱动电机上安装有一电机固定架，所述电机固定架与固定在安装面板上的v形支架相连接。

上述方案中，所述轮式机构具体可以包括一对橡胶轮，每一橡胶轮均连接有一直流减速电机，所述直流减速电机上的输出轴通过连接轴承与橡胶轮的转轴连接。

本发明的有意效果为：

1、本机器人行走机构是以履带机构作为后驱动、然后以轮式机构作为前驱动，并在履带机构上设置一个用于控制轮式机构进行变形的摆臂机构，所设置的机器人行走机构克服了单纯轮式或履带式行走机构使用时所存在的缺点，具有机动灵活、行走速率快、越障能力强、性能稳定的特点，可在平地、砂石、草地、阶梯、高台等全地形中行驶。

2、所采设计的摆臂机构省去了很多复杂的零部件，结构简单，设备成本低。

附图说明

图1为本适用于全地形的机器人行走机构的一种结构拆解示意图。

图2为本适用于全地形的机器人行走机构组装后的结构示意图。

图中标号为：1、安装面板；2、v形支架；3、电机固定架；4、驱动电机；5、连接轴承；6、履带轮；7、履带；8、固定架；9、舵机；10、舵机连接器,11、u形支架；12、z形支架；13、橡胶轮；14、直流减速电机。

具体实施方式

如图1、图2所示，适用于全地形的机器人行走机构，包括作为后驱动的履带机构，还包括作为前驱动的轮式机构和用于控制轮式机构进行变形的摆臂机构。

所述履带机构包括两条相平行设置的履带7，在每一条履带7的两端分别包覆有一履带轮6，所述履带轮6上的转轴通过连接轴承5连接有驱动电机4。为了减少利用体积大或结构复杂的零部件，所述驱动电机4上安装有一电机固定架3，通过所述电机固定架3与固定在安装面板1上的v形支架2相连接。本实施例中，所述驱动电机4具体为直流减速电机。

所述轮式机构通过摆臂机构安装在履带机构的前端，具体地，所述轮式机构包括一对橡胶轮13，每一橡胶轮13均连接有一直流减速电机14，所述直流减速电机14上的输出轴通过连接轴承5与橡胶轮13的转轴连接。

所述摆臂机构包括安装面板1、摆臂驱动装置、u形支架11和z形支架12，所述安装面板1固装在履带机构上，具体是通过固定在安装面板1四个角的v形支架2与驱动电机4上的电机固定架3进行连接。如此设计可简化机构、节约了设备的制造成本。所述摆臂驱动装置通过固定架8安装在安装面板1上。所述摆臂驱动装置具体为现有结构的舵机9，它能够控制u形支架11和z支架12在上下、左右方向上的扭动或者在倾斜方向上的偏移，从而将整个轮式机构抬起、降落、偏移等，以使本结构的机器人行走机构能够适用于平地、砂石、草地、阶梯、高台等地形。所述舵机9上的输出臂通过舵机连接器10后与u形支架11相铰接。所述u形支架11铰装在摆臂驱动装置上，所述z形支架12的一端与u型支架11连接、其另一端与轮式机构连接。

所述z形支架12具体结构可以是：包括依次连接的活动杆、连接杆和固定杆，所述活动杆的一端固定在轮式机构上的直流减速电机14上、其另一端与连接杆铰接，所述固定杆的一端固定在u形支架11上、其另一端与连接杆通过螺钉进行固定连接。

本发明在使用时：

1)在平地行走时，给履带机构上的驱动电机4和轮式机构上的直流减速电机14通电，带动履带轮6和橡胶13轮转动，通过控制直流减速电机的正反转，使全地形机器人行走机构能实现前进和后退动作，通过控制摆臂驱动装置使z形支架12进行向左、向右和转弯动作；

2)当通过砂石、草地、阶梯、高台等复杂地形时，行进受阻或需要攀爬时，控制摆臂驱动装置，从而使u型支架11和z型支架12将轮式机构整体往上抬升，实现变形，从而以实现继续通行和攀爬高台。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种适用于全地形的机器人行走机构，包括作为后驱动的履带机构，还包括作为前驱动的轮式机构和用于控制轮式机构进行变形的摆臂机构，摆臂机构包括安装面板、摆臂驱动装置、U形支架和Z形支架，安装面板固装在履带机构上，摆臂驱动装置通过固定架安装在安装面板上，U形支架铰装在摆臂驱动装置上，所述Z形支架的一端与U型支架连接、其另一端与轮式机构连接。本发明是以履带机构作为后驱动、以轮式机构作为前驱动，并设有一个用于控制轮式机构进行变形的摆臂机构。本发明克服了单纯轮式或履带式行走机构使用时所存在的缺点，具有机动灵活、行走速率快、越障能力强、性能稳定的特点，可在平地以及各种复杂地形中行驶。

技术研发人员：黎泉;张小军;韦相贵;王禄鑫;黄伟鸿;覃胜林;梁业杞
受保护的技术使用者：钦州学院
技术研发日：2017.07.21
技术公布日：2017.11.28