一种基于OS轮的轮足一体化特种六足机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110901784A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911175506.5(22)申请日2019.11.26(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人朱晓庆王明超李鹏陈璐余鹏程刘鹏飞陈晓谭晨硕别桐(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.B62D57/024(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于OS轮的轮足一体化特种六足机器人(57)摘要本发明公开了一种基于OS轮的轮足一体化特种六足机器人，由机器人本体、视觉系统、定位模块、控制模块、综合检测模块、电源模块、存储模块构成。采用的OS型转轮可以大大提高其越障能力，机身分为三段，它们中的每一个都通过一个球形铰链连接到其他节段，该铰链由三个两自由度的电机驱动。车身分割设计使机器人更灵活，可应用于各种复杂场景。此外，本发明还配备了不同的传感器，可以有效地进行报警、识别车牌等工作。本发明综合考虑轮式与足形机器人的优缺点，使其不仅具备足形机器人穿越不同地形的能力，还具备较快的移动速度，本发明对环境适应性强、穿越障碍物效率高、平地速度快、功能多样、易拆分更换、维护成本低、可人工操作等优点。CN110901784ACN110901784A权利要求书1/2页1.一种基于OS轮的轮足一体化特种六足机器人，其特征在于：包括机器人本体(1)、机器人的足部(2)、外置金属保护架(3)、定位模块(4)、摄像头(5)、麦克风(6)、Wi-Fi模块(7)以及综合检测模块(8)；机器人本体(1)由主体框架、控制器(101)、电机驱动器(102)、电机(103)及电源模块(104)构成六足结构；控制器(101)、电机驱动器(102)、电机(103)及电源模块(104)安装在主体框架上；机器人的足部(2)与所述的机器人本体(1)轴向固定连接，外置金属保护架(3)与机器人本体(1)上部固定连接；定位模块(4)固定在所述的机器人本体(1)上面，定位模块(4)包括gps系统(401)和GY953AHRS惯性传感器(402)，gps系统(401)和GY953AHRS惯性传感器(402)能够随时向移动设备发送位置信息和运动状态，还能够规划完成巡逻任务的路线；摄像头(5)用以监控周围环境，安装在机身前部，麦克风传感器安装在机器人的顶部，并由一个圆柱体支撑；Wi-Fi模块(7)内嵌于机器人本体(1)，移动设备能够对机器人进行控制；移动设备还通过Wi-Fi模块提供巡逻、监控和报警功能；合检测模块(8)包括RS485红外温度传感器(801)、四个QT50ULBQ6超声波传感器(802)和ArthylyMQ-2离子烟雾传感器(803)；红外温度传感器(801)和ArthylyMQ-2离子感烟传感器(803)安装在机身表面，便于检测外部温度和烟雾浓度的变化；当外界温度或烟雾浓度变化时，六足机器人通过Wi-Fi模块(7)通知并报警；超声波传感器(802)安装在机器人周围；定位模块(4)、摄像头(5)、麦克风(6)、Wi-Fi模块(7)以及综合检测模块(8)分别与控制器(101)相连，电源模块(104)向控制器(101)、电机驱动器(102)、电机(103)供电。2.根据权利要求1所述的一种基于OS轮的轮足一体化特种六足机器人，其特征在于：每个足部由一个大轮轴、一组轮叶、一个主动齿轮、两个从动小齿轮，两个从动大齿轮组成；大轮轴中间有一个小马达，马达轴与主动齿轮通过连接件固定连接，用于轮叶的收缩和伸展；主动齿轮与从动小齿轮、从动大齿轮与从动小齿轮、轮叶之间为啮合连接；轮叶的收缩和伸展更有利于机器人跨越不同的障碍物；在平地时，足部为O轮，当遇到障碍物时，小马达控制主动齿轮顺时针转动，带动左侧的从动小齿轮逆时针转动，右侧的从动小齿轮顺时针转动，左侧的从动小齿轮又带动左侧的从动大齿轮顺时针转动，从而带动轮叶向左伸展；同理，右侧的轮叶向右伸展，转变为S轮；当跨过障碍物时，小马达控制主动齿轮逆时针转动，所有齿轮反向转动，两侧的轮叶收缩为O轮。3.根据权利要求1所述的一种基于OS轮的轮足一体化特种六足机器人，其特征还在于，当六足机器人发现一个无法通过的障碍物时，六足机器人会通过轮速差来转动并绕过障碍物：轮的一侧以先前的速度旋转，另一侧则减速以实现转动；避开这些无法逾越的障碍，保持身体完整；当检测到易跨越的障碍物时，六足机器人的车轮会提前变为S形，机身关节上的电机起辅助作用，使机身更适合穿越障碍物和地形；过障碍物后，这些轮子又变回O形；每个轮的轮叶中间还有一个小马达，用于轮叶的收缩和伸展；轮叶的收缩和伸展有利于机器人跨越不同障碍