一种可调体型大小的越障机器人

1.本实用新型涉及机械自动化技术领域，具体为一种可调节体型大小的越障机器人。


背景技术：

2.随着科学技术的迅猛发展，对未知地域的探索成为当今科技研究的重要课题。在未知地域环境中作业，大部分越障机器人需要克服复杂非结构化的地形，对此越障机器人需要具备高机动性、快速的应策能力及对特殊环境的感知能力。
3.当前所具备越障的机器人中，大部分的机器人无法进行机体大小的变化，从而面对狭窄环境下则无法进行正常的作业。
4.因此，一款能够同时提供越障、机体框架伸缩且适应能力强、效率高、灵活性好的越障机器人十分有意义。


技术实现要素：

5.针对针对现有机器人的不足，本实用新型提供了一种可调体型大小的越障机器人，具备在非结构化地形的行进能力同时根据环境的变化进行车体框架的伸缩技术，实现预期作业能力，车体结构简单，后期维护便捷，成本可控，普及度高，适用于军事侦察、星球探测、救灾探险等复杂地形的越障机器人。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可调体型大小的越障机器人，其包括：
7.车头结构，所述车头结构包括双调心球连接结构与两组对称安装于所述双调心球连接结构两则的双轮结构；所述双调心球连接结构由中间联动轴与左右两个调心球轴承的外圈连接构成；所述双轮结构包括两根伸缩杆和分别安装于所述伸缩杆底部的车轮，两根伸缩杆连接形成夹角a，所述双轮结构与所述调心球轴承的内圈连接；
8.车尾结构,所述车尾结构包括三通连接管、伸缩杆与车轮，所述三通连接管两侧接口依次连接伸缩杆和车轮，第三接口与车身街接结构连接；
9.车身街接结构,所述车身街接结构包括伸缩杆，所述伸缩杆一端与车尾结构的三通连接管接口连接，另一端与所述双调心球连接结构的中间联动轴承连接。
10.进一步的，所述双轮结构中第一伸缩杆与第二伸缩杆所在轴线构成的夹角的角度范围为45
°
至120
°
。
11.进一步的，所述双轮结构中第一伸缩杆与第二伸缩杆所在轴线构成的夹角的角度为90
°
。
12.上述技术方案中机器人在遇到障碍物时，障碍物造成的阻力使双轮结构围绕调心球轴承旋转，不断按照地形调整车轮水平高度，使两个轮子处于不同的水平高度，前轮率先越过障碍物并着地，保持机器人稳定及提供前进动力，促使越障机器人完成越障动作；同时，第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆实现垂直伸缩，调整越障机器人体型的大小以适
应不同大小的障碍物。
13.针对上述技术方案的进一步改进，本实用新型进一步要解决的技术问题是越障机器人在水平方向体型大小的调整，以适应不同宽窄环境的需要。同时，解决了在机器人重心升高后重心不稳的问题，为此，在本实用新型进一步改进的技术方案中，双调心球连接结构与两则的双轮结构之间各安装有一第四伸缩杆，所述第四伸缩杆与两则的双轮结构通过三通连接管固定连接；所述车尾结构的三通连接管两侧各安装有一第五伸缩杆，所述第五伸缩杆与第三伸缩杆通过双通连接管固定连接。
14.进一步的，所述车身街接结构包括一第六伸缩杆。
15.进一步的，所述直流电动机安装于车轮中并与远端控制系统信号连接，用于控制车轮速度及前进方向；
16.进一步的，所述伸缩杆为电动推杆，由直流电动机提供动力，实现车体框架的伸缩。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.本实用新型通过双调心球连接结构连接双轮结构，在遇到障碍物时，障碍物造成的阻力使双轮结构围绕调心球轴承旋转，不断按照地形调整车轮水平高度，促使越障机器人完成越障动作，实现在预期地形中的越障工作。另外，通过调整电动推杆长度适应不同程度的崎岖地形及宽窄空间，进而更利于实现越障工作。本实用新型具备适应调整能力强、灵活性好及效率高的特点，同时车体的构造简单，易于维护，成本可控，普及度高。
附图说明
19.图1为越障机器人整体结构示意图；
20.图2为车头结构示意图；
21.图3双调心球连接结构示意图；
22.图4为车尾结构示意图；
23.图5为两组双轮结构呈现不一样的运动轨迹示意图；
24.图6为车尾结构自由转动的结构示意图。
25.图中：1、车头结构；10、双调心球连接结构；101、调心球轴承；102、中间联动轴承；11、双轮结构；2、车尾结构；3、车身街接结构；4、直流电动机；5、伸缩杆；6、车轮；7、三通连接管7、三通连接管8、二通连接管9。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.实施例一：
30.参照图1-6，一种可调体型大小的越障机器人，包括：
31.车头结构1，车头结构1包括双调心球连接结构10和两组双轮结构11；双调心球连接结构10由中间联动轴102与左右两个调心球轴承101的外圈固定连接构成；双轮结构11由两根底部安装有车轮6的伸缩杆5顶端连接构成，两根伸缩杆5形成一个开口向下的夹角a，双轮结构11与调心球轴承101的内圈连接。
32.车尾结构2，车尾结构2包括三通连接管8，对称固定安装于三通连接管8两侧接口的纵向伸缩杆5和安装于伸缩杆5底瑞的车轮6；三通连接管8的第三个接口与车身街接结构3连接。
33.车身街接结构3，车身街接结构3由一伸缩杆构成，所述伸缩杆一端与车尾结构的三通连接管连接，另一端与所述双调心球连接结构的中间联动轴承连接。
34.其工作原理参照图5、图6，障碍物造成的阻力使双轮结构11围绕调心球轴承101旋转，不断按照地形调整车头结构1车轮6水平高度，使两个轮子处于不同的水平高度，双轮结构11的前轮升高后率先越过障碍物，越过后在调心球轴承101作用下，双轮结构11的前轮水平高度降低并着地，保持机器人稳定及提供前进动力，同时升高双轮结构11的后轮水平高度，促使越障机器人完成第一步的越障动作；车身街接结构3与中间联动轴承102连接，在纵向相对与车头结构1可以自由旋转；车尾结构2又与车身街接结构3连接，因此能够应对不同障碍物时灵活调整与车头结构1的相对水平高度，完成全部越障动作。
35.在本实用新型较佳的实施例中，双轮结构11的夹角a，优选的，夹角a的角度范围为45
°
至120
°
，更优选的，夹角a为90
°
。具体地，夹角a的值在45
°
到120
°
之间都可以实现越障，区别是越障的能力及稳定性不一样，当所述夹角处于45
°
与90
°
之间，且调心球轴承101处于同一水平高度时，夹角越大双轮结构11前后两轮能实现的水平高度差越大，其越障高度能力越强；越过同一高度的障碍物时夹角大的双轮结构11的前轮会比夹角小的双轮结构11的前轮率先越过障碍物并着地。当跨越障碍物的过程中双轮结构11的前轮一直没率先越过障碍物并着地时，车尾结构持续靠近障碍物，会造成重心不稳而360
°
倾翻；当所述夹角处于90
°
到120
°
之间，且调心球轴承101处于同一水平高度时，夹角越大双轮结构11虽然可以跨上更高的障碍物，但是其前轮跨越障碍物后越可能存在没办法着地的情况，车尾结构持续靠近障碍物，会造成重心不稳而360
°
倾翻。因此，所述双轮结构11的较佳夹角为90
°
，可以大幅度避免机器人损坏事件。
36.在本实用新型较佳的实施例中，双调心球连接结构10与两组双轮结构11之间各安装有一横向伸缩杆5，伸缩杆5一端与调心球轴承的内圈连接，另一端与双轮结构连接，调整越障机器人宽度的大小以适应通行环境的宽狭；伸缩杆5与双轮结构11通过三通连接管连通。
37.在本实用新型较佳的实施例中，车尾结构2的t型三通连接管8横向两侧各安装有
伸缩杆5，横向的伸缩杆5与纵向的伸缩杆5通过双通连接管9连通，所述双通连接管9可以是直角双通连接管或是钝角双通连接管。当车尾结构2整体呈上窄下宽的结构，其稳定性会更好，这取决于双通连接管9夹角的大小。车尾结构2的另一个作用是保持车体框架稳固，同时给予机器人越障过程提供支撑作用，特别是在向上地形中，车尾结构2升高更有利于保持机器人整体重心的稳定，确保越障作业的稳定性；当机器人由高处往低处行进中，可先调转机器人方向，以车尾结构2作为车头，同时伸长纵向的伸缩杆5，为整个机器人提供支撑，保持重心平稳，预防机器人出现严重翻倒而损坏。
38.在本实用新型的实施例中，伸缩杆5能够进行伸缩从而改变车体框架的大小，车体的大小影响着机器人的越障能力及适应不同环境能力。纵向的伸缩杆调整越障机器人高度的大小以适应不同大小的障碍物；横向的伸缩杆调整越障机器人长度与宽度的大小以适应通行环境的宽狭及障碍物的跨度，使越障机器人在各种环境中都能实现越障功能。
39.在本实用新型较佳的实施例中，越障机器人动力系统由六个直流电动机4分别安装于六个车轮6中构成，并与远端控制系统信号连接，远端控制系统通过控制直流电动机的电能输出控制车速，车轮转向，实现机器人的行进后退功能，通过控制车轮转速差控制方向。
40.在本实用新型较佳的实施例中，伸缩杆5为电动推杆，由直流电动机4提供动力，实现车体框架的伸缩。。
41.在图中未示出远端控制系统，在机器人中可安装运动组件、动力组件通信连接的远端控制系统，使机器人在作业中能够进行自我判断及人为操作，具有人性化，适应性强的有利之处。具体的控制系统并不局限于此，在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的修改。
42.本实用新型一种可调体型大小的越障机器人，其运动组件通过直流电动机控制，实现机器人的行进后退功能，其中利用车轮转速及转向控制机器人的方向。在远端控制系统中，实现机器人对环境的判断，使其调整自身来作业。通过双调心球连接轴承的自由旋转来适应非结构化地形，从而进行跨越。该机器人适用于各类复杂地形，能够满足场地越障需求，适应更多环境的巡逻及检测的需要，具体实施效果好，实施过程稳定，可操控性强。机器人的结构性简单，易于维护。上述实施例是一种较佳实例的说明，但并不局限于此，在实施本实用新型时，可以根据使用者需求进行适当的修改。
43.对于本实用新型的实施方案已公开如上，但其运用不止于说明书和实施方式所示，其适用于任何对应所需该功能的领域。本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本实用新型保护的范围。