一种自平衡双驱分动式履带机器人的制作方法

本实用新型涉及一种移动自平衡机器人，尤其涉及一种自平衡双驱分动式履带机器人。

背景技术：

机器人的诞生与发展是二十世纪科学技术进步的伟大成果。随着科学的进步，人类生产生活的发展，人们对机器人的运动要求也越来越复杂。在机器人中，移动式机器人是最为常见的，常常被人们用于非结构化环境之中，代替人类从事危险、恶劣（有毒、有辐射）的环境下作业并能够实现在复杂地形（上下坡、沟壑、复杂地面)下自由行走。

国内上海交通大学研究的交大月球车模型是有八个轮子，四条履带，机器人模型左右各有四个轮子，两条履带。每两个轮子上设置一条履带，通过轮子的旋转带动履带的前进，进而使机器人前进。

美国由Foster-Miller公司研发的Talon和Urbot两种机器人体积相对较大，运动相对不是很灵敏，但这两种机器人的传感和承载能力有所突破，它们一般被派往建筑物的内部进行检测。

参考国内外有关机器人和相关文献，发现移动式机器人在越障时，机器人的平稳性差。

技术实现要素：

针对现有技术中移动机器人在越障时平稳性差的问题，本实用新型提供一种自平衡双驱分动式履带机器人，能够有效的解决上述问题。

所述的一种自平衡双驱分动式履带机器人，包括支架和设在支架下方的驱动机器人移动或转弯的左右对称的履带式驱动装置，其技术方案在于：在支架的上端设有在机器人越障时保持自身平衡的自平衡装置，所述的自平衡装置包括与支架相连接的底座、设置在底座中心位置的半球外层、设置在半球外层内部并能够相对于半球外层的内壁运动的半球内层、设置在半球内层顶端的云盘架、连接在云盘架上的摄像头安装平台以及固定设置在半球内层底部中心的标准重物。

进一步的，所述的底座与支架之间设置有用于减缓自平衡装置越障时震感的减震弹簧。

进一步的，所述的驱动装置包括以自平衡装置竖直方向轴线为中心对称的品字形排布的第一驱动组件和第二驱动组件；

其中，第一驱动组件包括远离自平衡装置设置的履带组件I、靠近自平衡装置设置的能够分别向上旋转用于越障的履带组件II和履带组件III、以及履带组件I、履带组件II、履带组件III上方设置的固定板、固定板上设置的用于同时驱动履带组件I、履带组件II、履带组件III的驱动电机和设置在固定板上的用于履带组件II和履带组件III旋转复位的复位组件；所述的支架设置在固定板上。

进一步的，所述的复位组件包括固定架、活动杆、缸体、弹簧和履带连接架，其中，活动杆的一端可移动地通过弹簧设置在缸体内；活动杆的另一端铰接在固定架的一端；固定架的另一端设置在固定板上，缸体的另一端铰接在用于带动履带向上旋转的履带连接架上；履带组件II和履带组件III上均设置有履带连接架。

进一步的，所述的履带组件I包括第一传动轴和第二传动轴，该履带组件I靠近履带组件II和履带组件III的一侧设置有与驱动电机皮带传动的输入轴，输入轴上设置有链轮I、链轮II；

所述的履带组件II包括第三传动轴和第四传动轴，其中，第四传动轴靠近履带组件I的一端设置有链轮III；

所述的履带组件III包括第五传动轴和第六传动轴，其中第五传动轴靠近履带组件I的一端设置有链轮IV；

其中，第一传动轴与第四传动轴连接；第二传动轴与第五传动轴连接；

其中，链轮I通过链条与链轮III连接；链轮II通过链条与连轮IV连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用双驱动电机带动六条履带，增大了与路面的接触面积，也增大了本实用新型与路面之间的附着力，动力性能增强，不易打滑。利用双驱动电的差速原理可以使本实用新型0-360°水平方向内无死角运动，遇到障碍时，履带压缩推杆，履带前端向上翘起，实现越障，当遇到平地时，复位弹簧给推杆一个力，推杆又压缩履带前端使之恢复到平面，其优点移动速度快，运动精度高。更为重要的是，本实用新型在履带式机器人上设置了自平衡装置，其固定设置在半球内层底部中心的标准重物随着半球内层在半球外层滑动，可以始终保持提供向下的作用力，保证了本实用新型在越障时的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是自平衡装置示意图。

图3是一侧驱动装置结构示意图。

图4是复位组件结构示意图。

图5是履带组件I的结构示意图。

图6是履带连接架结构示意图。

其中，1. 自平衡装置；2.支架；3.驱动装置；101.底座；102.半球外层；103.半球内层；104.云盘架；105.摄像头安装平台；106.标准重块；201.减震弹簧；301.第一驱动组件；302.第二驱动组件；301A.1驱动电机；301B.固定板；301C.履带组件I；301D.履带组件II；301E.履带组件III；301H.复位组件；3011.固定架；3012.活动杆；3013.缸体；3014.弹簧；3015.履带连接架；3016.输入轴；3017.链轮I；3018.链轮II；3019.链轮III；30110.链轮IV；301C1.第一传动轴；301C2.第二传动轴；301D1.第三传动轴；301D2.第四传动轴；301E1.第五传动轴；301E2.第六传动轴；30151.连接板；30152.平板；30153. 活动杆连接架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。

如图1~6，所述的一种自平衡双驱分动式履带机器人，包括支架2和设在支架2下方的驱动机器人移动或转弯的左右对称的履带式驱动装置3，其技术方案在于：在支架2的上端设有在机器人越障时保持自身平衡的自平衡装置1，所述的自平衡装置1包括与支架2相连接的底座101、设置在底座101中心位置的半球外层102、设置在半球外层102内部并能够相对于半球外层102的内壁运动的半球内层103、设置在半球内层103顶端的云盘架104、连接在云盘架104上的摄像头安装平台105以及固定设置在半球内层103底部中心的标准重物106。

需要明确的是：半球外层102的内部为球面；半球内层103的外表面与白球外层102的内表面对应并可以自由滑动。

需要明确的是：为了减轻半球内层103的重量，凸显标准重物106的作用，可将半球内层103进行切割，如图2，半球内层103仅留取连接半球内层103的截面处圆环的连接地带。

进一步的，所述的底座101与支架2之间设置有用于减缓自平衡装置1越障时震感的减震弹簧201。

需要明确的是：无论机器人是在平整路面上快速移动，还是在崎岖复杂道路上越障，机器人都会产生震动。为了减少震动产生的负面影响，本实用新型设置了减振弹簧201。减振弹簧201是常用的弹性原件,广泛应用于各种振动设备,具有稳定性好，噪音低，隔振效果好，使用寿命长等优点。

进一步的，所述的驱动装置3包括以自平衡装置1竖直方向轴线为中心对称的品字形排布的第一驱动组件301和第二驱动组件302；

其中，第一驱动组件301包括远离自平衡装置1设置的履带组件I301C、靠近自平衡装置1设置的能够分别向上旋转用于越障的履带组件II301D和履带组件III301E、以及履带组件I301C、履带组件II301D、履带组件III301E上方设置的固定板301B、固定板301B上设置的用于同时驱动履带组件I301C、履带组件II301D、履带组件III301E的驱动电机301A和设置在固定板301B上的用于履带组件II301D和履带组件III301E旋转复位的复位组件301H；所述的支架2设置在固定板301B上。

需要明确的是：本实用新型采用双驱动电机共带动六条履带，每3条履带品字形排布，增大了与路面的接触面积，也增大了本实用新型与路面之间的附着力，动力性能增强，且不易打滑，利用驱动电机301A的差速原理可以使本实用新型0-360°水平方向内无死角运动，具有较强的的越障能力，运动精度高，移动速度快。遇到障碍时，第一驱动组件301中的靠近自平衡装置1设置的履带组件II301D/履带组件III301E靠近障碍物端向上旋转翘起，压缩复位组件301H实现越障，当遇到平地时，复位组件301H给履带组件II301D/履带组件III301E提供一个回复力，使发生旋转的履带组件II301D/履带组件III301E恢复到平面状态，其优点是移动速度快，越障能力强。

一般的履带式机器人有两条履带在陆地上行走，与地接触面积较少，地面提供的附着力较小，当遇到陡峭的障碍时易倾倒，而本实用新型采用的六条履带与地面接触，克服了以上缺点。

再进一步的，所述的复位组件301H包括固定架3011、活动杆3012、缸体3013、弹簧3014和履带连接架3015，其中，活动杆3012的一端可移动地通过弹簧3014设置在缸体3013内；活动杆3012的另一端铰接在固定架3011的一端；固定架3011的另一端设置在固定板301B上，缸体3013的另一端铰接在用于带动履带向上旋转的履带连接架3015上；履带组件II301D和履带组件III301E上均设置有履带连接架3015。

需要明确的是；活动杆3012可以压缩弹簧3014以实现在在缸体3013移动。履带连接架3015连接在履带组件II301D和履带组件III301E上，可以保证不影响履带转动的情况下，带动履带组件II301D和履带组件III301E运动。

进一步的，所述的履带连接架3015包括两块平行设置在履带组件II301D轴承支撑壁外侧的连接板30151、连接两块连接板30151的平板30152和设置在平板30152上的活动杆连接架30153，其中，活动杆连接架30153的另一端铰接活动杆3012。

进一步的，所述的履带组件I301C包括第一传动轴301C1和第二传动轴301C2，该履带组件I301C靠近履带组件II301D和履带组件III301E的一侧设置有与驱动电机301A皮带传动的输入轴3016，输入轴3016上设置有链轮I3017、链轮II3018；

所述的履带组件II301D包括第三传动轴301D1和第四传动轴301D2，其中，第四传动轴301D2靠近履带组件I301C的一端设置有链轮III3019；

所述的履带组件III301E包括第五传动轴301E1和第六传动轴301E2，其中第五传动轴301E1靠近履带组件I301C的一端设置有链轮IV30110；

其中，第一传动轴301C1与第四传动轴301D2连接；第二传动轴301C2与第五传动轴301E1连接；

其中，链轮I3017通过链条与链轮III3019连接；链轮II3018通过链条与连轮IV30110连接。

本实用新型的使用过程是：当本实用新型在平整路面上，两个驱动电机301A同时驱动，动力性大，通过性强，能使本实用新型快速直线运动。当需要转向时，利用控制系统控制某一个驱动电机301A正转，另一个驱动电机301A反转，即可实现本实用新型360度旋转。

在崎岖复杂道路上，当向前移动越障时，先接触到障碍物的履带组件II301D或履带组件III301E，会受到一个向后且向上的力，复位组件301H中的活动杆3012向后压缩弹簧3014，相应的履带组件II301D或履带组件III301E会在力的作用下被顶起，而此时其他的履带仍然接触地面，保证本实用新型的平稳性。

同样的，当本实用新型完全越过障碍时，被压缩的弹簧3014给活动杆3012一个反作用力，活动杆3012在反作用力的情况下，使发生旋转的履带组件II301D或履带组件III301E恢复到水平状态。

以上所述仅为实用新型的较佳实施例而己，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。