一种轮腿复合式移动机器人平台.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101850795A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101850795101850795A(43)申请公布日2010.10.06(21)申请号201010183335.3(22)申请日2010.05.26(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号(72)发明人张明路张小俊孙凌宇张建华谷德明陈国敏(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210代理人李济群(51)Int.Cl.B62D57/028(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种轮腿复合式移动机器人平台(57)摘要本发明公开一种轮腿复合式移动机器人平台，该机器人包括机架、前部轮腿系统和后部轮腿系统，前部轮腿系统包括前轴、三个前轮腿，前电机以及齿条和前传动系统；后部轮腿系统由摆腿系统和驱动系统两个子系统组成，安装于机架的后部；摆腿系统包括轴架、后轴、配轴，两个相同的轴套，四个相同的后轮腿和两台相同的第一组后电机以及后传动系统；驱动系统分成左右对称、结构相同的两部分，两部分分别由两台相同的第2组后电机独立驱动；每部分均包括复合轮、链条、皮带、小皮带轮和小链轮。本发明机器人平台采用轮腿复合式结构，结构简单，控制容易，在平整地面上采用轮式方法行进，能耗降低；在复杂地形下采用轮腿复合式方法行进，效率提高。CN108579ACN101850795ACCNN110185079501850796A权利要求书1/1页1.一种轮腿复合式移动机器人平台，该机器人平台包括机架、前部轮腿系统和后部轮腿系统；前部轮腿系统包括前轴、三个前轮腿，前电机以及齿条和前传动系统；所述前轴安装在机架的前部，前轴的两个轴端分别伸出机架的两个侧壁；所述三个前轮腿包括两个前边轮腿和一个支撑轮腿，两个前边轮腿对称安装在所述的两个轴端上，支撑轮腿与安装在滑槽内的齿条采用销连接，滑槽安装在机架的前端内，垂直于前轴，齿条垂直于地面，支撑轮腿可以相对于机架做上下垂直运动，同时在水平面内可以绕销做360°自由旋转；所述的前轴通过齿轮与齿条连接，使支撑轮腿与轮腿实现同步动作；前电机安装在机架的一个侧壁上，通过前传动系统与前轴驱动连接；后部轮腿系统由摆腿系统和驱动系统两个子系统组成，安装于机架的后部；摆腿系统包括轴架、后轴、配轴，两个相同的轴套，四个相同的后轮腿和两台相同的第一组后电机以及后传动系统；所述后轴和配轴安装在轴架上，后轴的两端分别活套安装有一个轴套；后轴和轴套之间通过配轴和后传动系统连接起来，实现同轴换向功能；两个轴套之间同速同向；所述四个轮腿每两个一组，按“人”字型排布，分别安装于后轴的两端及轴套的外端；一台后电机固定在轴架上，并通过后传动系统与后轴驱动连接，建立以轴架为基础的摆腿系统；另一台后电机通过齿轮与轴架连接，带动整个后部轮腿系统转动；驱动系统分成左右对称、结构相同的两部分，两部分分别由两台相同的第2组后电机独立驱动；每部分均包括复合轮、链条、皮带、小皮带轮和小链轮；复合轮包括三部分，前端是个链轮，中间是皮带轮，后端是齿轮，三部分固定在一起；所述第2组后电机分别通过后端的齿轮与复合轮啮合，带动复合轮转动，复合轮又通过皮带带动小皮带轮转动，同时还通过链条带动小链轮转动，小皮带轮和小链轮分别带动其对应的车轮运动。2.根据权利要求1所述的轮腿复合式移动机器人平台，其特征在于所述后轮腿在初始状态为45度的情况下，相关参数设计满足(1)式：R[sin(π/4+x)-sin(π/4)]≈r(k-1)x(1)(1)式中，R为轮腿长度，r为车轮半径，k为复合轮中的皮带轮与小皮带轮的半径比，x为单条腿摆动的角度。3.根据权利要求1或2所述的轮腿复合式移动机器人平台，其特征在于在所述后轮腿的链条上加装张紧装置，该张紧装置包括对称安装在导槽里的两个张紧链轮，两个张紧链轮通过弹簧拉紧在一起，并从外侧将有一定余量的链条夹紧，导槽安装在两侧轮腿的中部，张紧链轮在导槽里可以自由滑动。4.根据权利要求1或2所述的轮腿复合式移动机器人平台，其特征在于所述的后部轮腿设计有同轴换向机构，该机构的结构是：大齿轮固定在后轴上，并与小齿轮啮合，小齿轮与中齿轮固定在配轴上，中齿轮与固定在轴套上的内齿轮相啮合，大齿轮与内齿轮的转向相反，大齿轮与小齿轮的齿数比为3∶1，中齿轮与内齿轮的齿数比为1∶3。5.根据权利要求4所述的轮腿复合式移动机器人平台，其特征在于所述大齿轮、小齿轮、中齿轮、内齿轮的分度圆直径之比为3∶1∶2∶6；小齿轮的模数为1，齿数为20；大齿轮的模数为1，齿数为60；中齿轮的模数为2，齿数为20；内齿轮的模数为2，齿数为60。2CCNN110185079501850796A说明书1/5页一种轮腿复合式移动机器