轮‑履复合式移动机器人.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CN107891918A(43)申请公布日2018.04.10(21)申请号201711307104.7(22)申请日2017.12.11(71)申请人青岛科技大学地址266000山东省青岛市崂山区松岭路99号(72)发明人王宪伦何臣侯振国秦然(74)专利代理机构青岛中天汇智知识产权代理有限公司37241代理人郝团代(51)Int.Cl.B62D55/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图5页(54)发明名称轮-履复合式移动机器人(57)摘要本发明为一种新型的轮-履复合式移动机器人，可用于野外侦查和特种作业，由两个前轮腿系统，机身，后轮腿系统，左右履腿系统四部分组成。三个车轮具有独立的驱动转向结构，使机器人移动更加灵活。两个独立的前轮腿系统中的腿机构使用平行四连杆结构，且装有扭转弹簧的特殊模式转换系统与机身相连，机器人在越障时，前轮腿系统可以随地形起伏在一定范围内被动上下摆动，对地形具有良好的适应性，保证车轮在越障时始终与地面间的良好接触，提高越障通过能力；同时，依靠模式转换系统，两个前轮腿系统可以由被动摆动转变为在一定范围内的主动摆动，可以用来辅助翻越障碍及调整车身的重心高低位置，提高其对竖直高台类障碍的翻越能力与移动稳定性。CN107891918ACN107891918A权利要求书1/2页1.轮-履复合式移动机器人系统采用对称结构，主要由两个前轮腿系统(1)、(2)，机身(3)，后轮腿系统(4)，左右履腿系统(5)、(6)四部分组成。共包含三个车轮，两个三角履带轮，三个车轮具有独立的驱动转向结构，使机器人移动更加灵活。两个独立的前轮腿系统(1)、(2)中的腿机构(7)使用平行四连杆结构，腿机构的一端连接车轮(8)，另一端通过位于机身内，且装有扭转弹簧的特殊模式转换系统与机身(3)相连，机器人在越障时，前轮腿系统(1)、(2)可以随地形起伏在一定范围内被动上下摆动，对地形具有良好的适应性，保证车轮(8)在越障时始终与地面间的良好接触，以传递充足动力，提高越障通过能力；同时，依靠模式转换系统(10)，两个前轮腿系统(1)(2)可以由被动摆动转变为在一定范围内的主动摆动，可以用来辅助翻越障碍及调整车身的重心高低位置，提高其对竖直高台类障碍的翻越能力与移动稳定性。后轮腿系统通过一个“L”型支架(49)将车轮与机身相连，“L”型支架(49)可以绕与机身的铰接点在一定范围内被动的摆动。左右履带轮系统分别由履带上支架(44)，履带下支架(45)，三角履带轮(12)组成。履带上支架(44)与机身内齿轮轴相连，齿轮轴有独立驱动电机，通过电机转动带动齿轮轴旋转，可以实现履带上支架(44)绕与机身连接点处的360度旋转；履带上支架(44)与履带下支架(45)之间通过装有扭转弹簧的结构相连接，使得履带下支架(45)可以相对履带上支架(44)在一定范围内被动的旋转。2.按照权利要求1所述的轮履复合式全地形移动机器人，其特征是：模式转换机构主要有轮腿驱动电机(21)，锥齿轮组(22)，直齿圆柱齿轮组(23)，压缩弹簧(24)，主齿轮轴(25)，牙嵌式轴套(26)、(27)，滑动键(28)，拨叉(29)，滚子(30)，圆柱凸轮轴(31)，凸轮轴齿轮组(32)，扭转弹簧(33)，凸轮轴驱动电机(34)，及滑动轴承、套筒等组成。扭转弹簧(33)的一端与机身固定，另一端与牙嵌式轴套(27)固定，牙嵌式轴套(26)、(27)之间通过端面的矩形凸起相互啮合在一起，装有滑动轴瓦的牙嵌式轴套(27)空套在主齿轮轴(25)上，因此牙嵌式齿轮套(27)可以沿主齿轮轴(25)的周向自由转动；牙嵌式轴套(26)通过三个滑动键(28)与主齿轮轴(25)连接，因此牙嵌式齿轮套(26)可以沿主齿轮轴(25)的轴向进行滑移，且为了装配方便，牙嵌式齿轮套(26)分为两个部分。直齿圆柱齿轮组(23)中具有较多齿数的齿轮套在牙嵌式轴套(26)上，之间以平键连接。拨叉(29)也套在牙嵌式轴套(26)上，且对轴套(26)上的齿轮起到轴向固定的作用。牙嵌式轴套(26)的末端通过压缩弹簧(24)与机身相连。主齿轮轴(25)的右端通过平键与螺栓跟前轮腿系统的前臂主杆杆件固连在一起。直齿圆柱齿轮组(23)的两个齿轮没有啮合在一起，牙嵌式轴套(26)、(27)在右端压缩弹簧(24)及圆柱凸轮(31)位置的限制下，其端面矩形齿想互紧密啮合。此时前轮腿系统受到的地面作用力将经由主齿轮轴(25)，滑动键(28)，牙嵌式轴套(26)、(27)传递给扭转弹簧，由扭转弹簧的形变产生的扭矩进行平衡。此时，前轮腿系统将能够根据地形实现被动的适应，进行上下灵活摆动及变形。当需要前轮腿系统主动输出扭矩，起到前轮腿系统攀爬或支撑辅助跃障作