一种多环境适应探测机器人的制作方法

本实用新型涉及自动化机器人领域，具体的是一种多环境适应探测机器人。

背景技术：

探测机器人技术是机器人技术中的一个重要分支，他装备有多个侦查装置和系统，应用于测量、探测、救援、侦查等多个领域，上天、平地、入海、下河也都有它的身影，它的研究始于二十世纪六十年代，其主要目标是研究应用人工智能技术，在复杂环境下系统地自主推理、规划和控制。自主式移动机器人是具有高度的自规划、自组织和自适应能力，适合于在复杂的环境中工作的一种智能机器人，具有模型不确定性、系统的高度非线性和控制的复杂性，机器人的运动机构则是机器人移动平台的一个重要组成部分，它直接影响到机器人运动的稳定性、灵活性和可操作性。因此，合理选择和设计机器人的运动机构是移动机器人设计的一个重要方面，运动能力越强那么他能活动的范围和适应的地形就越大，这样的探测机器人一直是我们的研究方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种多环境适应探测机器人他拥有抗震的轮式活动底盘，同时还有适应轨道高速运动的活动窄轨轮，同时活动窄轨轮上设计有拨桨，主要用于铁路路基砂石过多的情况，能利用拨桨扒砂石进行有效的前进，还能利其使本机器人拥有一定的水坑活动能力，特别适应铁路轨道的探测和利用，帮助人们检修铁路，减轻铁路工人的负担。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：一种多环境适应探测机器人，包括底盘、装置仓盒、固定轮组、万向轮组、同步轨轮组，底盘上设置装置仓盒，装置仓盒内设置锂电池组和控制器组，底盘两侧，装置仓盒底部设置固定轮组和万向轮组，同步轨轮组设置在装置仓盒的内传动仓内或夹在固定轮组和万向轮组之间；

所述仓盒顶端设置有支撑柱，支撑柱头端设置摇摆头，摇摆头的两端设置摄像传感头，所述摇摆头外套还合有L形加具板；

所述摇摆头包括外壳，外壳底部设置平面转动轴，转动轴内套设平面转动轴承，平面转动轴承套合在平面转动电机的机轴上，平面转动轴由平面转动电机驱动；所述摇摆头横向设置上下扳动轴，上下扳动轴左右各设置1只摄像传感头，所述上下扳动轴包括横联杆；

四个固定轮组分别安置在底盘前驱动处和后驱动处，包括四只驱动轮，驱动轮左右两侧的同轴处个设置一只共两对；

底盘还设置有万向轮分别安置在底盘的前驱动处的中间，所述万向轮包括转动片，转动节、万向转动轮，转动片中心设置转动节，绕转动节上下设置万向转动轮，转动节包括转向轴承和转向轴杆，转向轴杆固定在转向齿轮盘上；

所述驱动轮包括独立驱动组、驱动轴组，轮连接轴接、主动轮，所述主动轮中轴处的主动轮圆轴处设置螺丝套接轴承，套接轴承内插接锁扣连接轮连接轮连接轴，轮连接轴接内套合锁接驱动轴组，驱动轴组齿合设置在独立驱动组的动力输出轴上；驱动轮上还设置活动窄轨轮套，活动窄轨轮套和活动窄轨轮相互铰接，所述活动窄轨轮包括运动支链水平关节轮、垂直同步轮、立式轮、三种各轮各自独立，组成圆形，其中垂直同步轮上设置有风车桨，立式轮和运动支链水平关节轮之间连接有铰接杆；

三者相交的轴心点处设置有转动驱动装置、执行器电机托架、执行器电机、旋转杆组，所述旋转杆组固定在执行器电机上，旋转杆组上连接电机托架，执行器电机安装在执行器电机托架上，所述垂直同步轮包括与执行器电机外壳固定连接的同步轮支架所述同步轮支架上固定连接有推扩连轴件，所述旋转杆组被活动窄轨轮套合顺同步轮支架的移槽移动，所述同步轮通过同步带与执行器电机连接。

作为优选所述运动支链水平关节轮、垂直同步轮、立式轮三个轮子的安装中心在水平平面上位于同一圆周，所述的两个驱动轮均是独立的采用带有霍尔效应传感器的轮毅式直流无刷电机作为驱动电机的驱动轮;控制器是采用工作于双极模式下的全桥PWMDC/DC变换器来驱动直流无刷电机的控制器；

作为优选所述装置仓盒尾端设置扩展线口，扩展线口设置扩展连线，扩展连线牵引连接弹簧测量轮。

本实用新型的有益效果是： 本实用新型通过控制无刷直流电机来代替现有技术的有刷直流电机，具有换向速度快、损耗低、无噪声和振动危害、启动性能好、节能和经济的优点，并且结构相对简单，功能强大，尤其能降低成本；本实用新型的动力控制由硬连接改为软连接型式，通过电子线控技术，实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构简洁、有效利用空间大、传动效率提高；拥有抗震的轮式活动底盘，同时还有适应轨道高速运动的活动窄轨轮，同时活动窄轨轮上设计有拨桨，主要用于铁路路基砂石过多的情况，能利用拨桨扒砂石进行有效的前进，还能利其使本机器人拥有一定的水坑活动能力，特别适应铁路轨道的探测和利用，帮助人们检修铁路，减轻铁路工人的负担。

附图说明

图1整体结构视图；

图2仰视结构图；

图3正面解剖图；

图4固定轮结构图；

图5固定轮爆炸图；

图6活动窄轨轮驱动结构图；

图7活动窄轨轮驱动结构图2；

图8活动窄轨轮安装结构图；

图9活动窄轨轮结构图。

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图，对本实用新型的技术方案作作为优选具体的说明：

如图1-9所示，一种多环境适应探测机器人，包括底盘（1）、装置仓盒（2）、固定轮组（3）、万向轮组（4）、同步轨轮组（5），底盘上设置装置仓盒，装置仓盒内设置锂电池组（6）和控制器组（7），底盘两侧，装置仓盒底部设置固定轮组和万向轮组，同步轨轮组设置在装置仓盒的内传动仓（8）内或夹在固定轮组和万向轮组之间；

所述仓盒顶端设置有支撑柱（9），支撑柱头端设置摇摆头（10），摇摆头的两端设置摄像传感头（11），所述摇摆头外套还合有L形加具板（12）；

所述摇摆头包括外壳（13），外壳底部设置平面转动轴（14），转动轴内套设平面转动轴承（15），平面转动轴承套合在平面转动电机的机轴（16）上，平面转动轴由平面转动电机驱动；所述摇摆头横向设置上下扳动轴（17），上下扳动轴左右各设置1只摄像传感头，所述上下扳动轴包括横联杆（18）；

四个固定轮组分别安置在底盘前驱动处（19）和后驱动处（20），包括四只驱动轮（201），驱动轮左右两侧的同轴处个设置一只共两对；

底盘还设置有万向轮（21）分别安置在底盘的前驱动处的中间，所述万向轮包括转动片（22），转动节（23）、万向转动轮（24），转动片中心设置转动节，绕转动节上下设置万向转动轮，转动节包括转向轴承（25）和转向轴杆（26），转向轴杆固定在转向齿轮盘（27）上；

所述驱动轮包括独立驱动组（28）、驱动轴组（29），轮连接轴接（30）、主动轮（31），所述主动轮中轴处的主动轮圆轴（32）处设置螺丝套接轴承（33），套接轴承内插接锁扣连接轮（34）连接轮连接轴，轮连接轴接内套合锁接驱动轴组，驱动轴组齿合设置在独立驱动组的动力输出轴上；驱动轮上还设置活动窄轨轮套（35），活动窄轨轮套和活动窄轨轮相互铰接，所述活动窄轨轮包括运动支链水平关节轮（36）、垂直同步轮（37）、立式轮（38）、三种各轮各自独立，组成圆形，其中垂直同步轮上设置有风车桨（39），立式轮和运动支链水平关节轮之间连接有铰接杆（101）；

三者相交的轴心点处设置有转动驱动装置（40）、执行器电机托架（41）、执行器电机（42）、旋转杆组（43），所述旋转杆组（43）固定在执行器电机上，旋转杆组上连接电机托架，执行器电机安装在执行器电机托架上，所述垂直同步轮包括与执行器电机外壳固定连接的同步轮支架（44）所述同步轮支架上固定连接有推扩连轴件（45），所述旋转杆组被活动窄轨轮（46）套合顺同步轮支架的移槽（47）移动，所述同步轮通过同步带与执行器电机连接。

作为优选所述运动支链水平关节轮、垂直同步轮、立式轮三个轮子的安装中心在水平平面上位于同一圆周，所述的两个驱动轮均是独立的采用带有霍尔效应传感器的轮毅式直流无刷电机作为驱动电机的驱动轮;控制器是采用工作于双极模式下的全桥PWMDC/DC变换器来驱动直流无刷电机的控制器；

作为优选所述装置仓盒尾端设置扩展线口（48），扩展线口设置扩展连线（49），扩展连线牵引连接弹簧测量轮（50）。

实施方法：步骤1：在驱动轮外套合螺接上活动窄轨轮套，利用活动窄轨轮套和活动窄轨轮进行连接，将支链水平关节轮上的扩展口中插入扳动扩展轴，扳动扩展轴的末端和同齿离合轮相套合连接，同齿离合轮上设置皮带，皮带连接到垂直同步轮的内扳动杆上（结构与张紧轮类似），利用张紧轮结构，活动窄轨轮的大小会进行扩大和缩小；

步骤2：将本机器人放置在铁轨的旁侧的砂石道床上，启动机器人，驱动轮开始运作，固定轮组的控制器组包括硬件部分和软件部分，其中硬件部分由信号采集/处理电路和驱动电路两部分构成，软件部分包括信号采集与处理程序、驱动控制程序、过流保护程序、CAN通信程序和差速控制程序；

所述控制器组的控制器的硬件部分中的信号采集/处理电路由霍尔位置信号采集/处理电路和霍尔电流信号采集/处理电路两部分构成；

控制器组的的驱动控制程序的流程是：电池信号采集-电池完好-电池供电-电机获得电供应-电机前端的驱动轴工作开始，驱动轮上的轮履高低探测器启动-启动前驱动A轮或前驱动B轮，或前驱动A轮和前驱动B轮-机器人前进开始；

步骤3：前进过程处理，遇到右坑，前驱动B轮停止运行，后轮组全部停止运行，万向轮调节为3点和7点位置，启动前驱动A轮，整车会随前驱动A轮向左转向，将机器人从右坑中拉出；遇到左坑，前驱动B轮停止运行，后轮组全部停止运行，万向轮调节为3点和7点位置，启动前驱动A轮，整车会随前驱动A轮向右转向，将机器人从右坑中拉出；中间高两边底地形处理，支链水平关节轮上的扩展口中插入扳动扩展轴开始运行，前驱动A轮和前驱动B轮停止运行，万向转轮开始运行，万向转轮的，两个轮体转动道12点和6点位置，活动窄轨轮开始运行，驱动电机带动张紧皮带上的垂直同步轮的内扳动杆，推扩连轴件（45），所述旋转杆组被活动窄轨轮（46）套合顺同步轮支架的移槽（47）移动，所述同步轮通过同步带与执行器电机连接，推扩连轴件前推在变长的同时，垂直同步轮、立式轮开始呈八字形张开，原本活动窄轨轮的大小小于或等于驱动轮的大小变得扩大，这时候再启动固定轮组，带动活动窄轨轮进行转动，活动窄轨轮会利用自身的轮道和轮道边沿的拨桨拨动砂石进入坑道内，同时中间的万向轮也会进行前进移动，一旦拨动的砂石能够进行垫住住驱动轮的移动了，机器人就会从两个同时坑道的路中移动出来了；

步骤4，信息采集摄像头启动，进行录像，录像经过自身插取得CDMS卡进行网络传输给控制中心，机器人的装置仓盒后尾还设置有弹簧测量轮，绕弹簧测量轮设置感应器，弹簧测量轮拖安装在机器人的车尾，在启动中先由检测人员手动卡扣入铁轨，随机器人前进，在铁轨的工字结构中进行滚动前进；弹簧测量轮上设置有永磁铁，永磁铁片的间隔道中设置有弹性传感器，弹性传感器记录震动数据，将震动数据传递给数据中间，传递的震动幅度数据波动越小，说明铁轨越正常，没有变形，如果震动幅度数据波动越大，说明铁轨已经变形，需要进行维护。

作为优选所述弹簧测量轮感应器的信号采集/处理程序的流程是:弹性感应器定制的标准数据溢出触发A/D电信号转换一》A/D中断标志位发出1个Adflag = 1信号一》电流值信号发出，控制器记录一个波动信号，A/D转换操作一》将A/D转换结果存入变量中一送发给电流调节器一》霍尔位置信号检测一》换相程序一》记录周期计数器time_ cnt+1一Time_ cnt}200，一》（记录完成）否一》速度更新标志=1；一》（记录完成）是一》慢周期标志位flag_san = 1一》里程更新标志=1，一》（记录里程距离）是一》结束;一》否一》进度更新程序一》退回一》倒车复检。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。