一种步履复合式移动机器人行走系统的改良结构技术方案

本发明专利技术涉及一种行走机器人行走系统的改良结构，一种步履复合式移动机器人行走系统的改良结构，在“H”型底盘上配置两侧对称的平衡摇臂悬架，工作平台置于平衡摇臂悬架的三个固定点上；由直线行驶驱动电机(54)和转向行驶驱动电机(76)驱动的驱动转向总成配置于所述平衡摇臂悬架位于“H”型底盘外桥壳横杆上，平衡摇臂悬架的四条支腿配置具有能调整姿态的关节履带总成。本发明专利技术对复杂环路面有很强适应性，并有灵活的姿态调控和稳定的姿态保持能力。具有自动适应高低不平复杂地面的附着仿形能力，减少因路面不平对车体的扰动；增加了移动工作平台的负重能力，而且具有爬楼梯和障碍物跨越能力；四轮驱动的方式增加了车辆越野能力，可实现原地转弯，机动性强。

Improved structure for walking system of walking compound mobile robot

The invention relates to an improved structure of walking robot walking system, an improved structure of a walking compound mobile robot walking system, a symmetrical balanced rocker suspension on a \H\ chassis, and a working platform placed on three fixed points of a balanced rocker suspension; driving a motor (54) and a steering line by a straight line. Driving drive motor (76) driven steering assembly is arranged on the balance rocker suspension in the \H\ chassis outer axle housing bar. The four leg of the balanced rocker suspension is equipped with an adjustable joint track assembly. The invention has strong adaptability to the complex loop surface, and has flexible attitude control and stable posture maintenance ability. It can automatically adapt to the adhesion and imitation ability of the uneven and complex ground, reduce the disturbance to the car body because of the uneven pavement, increase the load bearing capacity of the mobile working platform, and have the ability to climb stairs and obstacles; the four wheel drive can increase the vehicle's cross-country ability, and can realize the original turning and strong mobility.

【技术实现步骤摘要】
一种步履复合式移动机器人行走系统的改良结构
本专利技术涉及一种行走机器人行走系统的改良结构，尤其是涉及步履复合式移动机器人的一种行走系统的改良结构。
技术介绍
移动机器人是机器人领域的发展热点，近年来发展迅猛。不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、反恐、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。移动机器人面临的环境特点是复杂未知和多变的。目前，这类机器人主要有轮式、腿式和履带式三种移动机构。这三种机构各有所长，也各有所短。轮式速度快，但地形适应能力差；腿式灵活机动，但速度慢且不易控制；履带式越障能力强，但能耗大且转向困难。本专利技术是在研究一种具有复合移动机构的移动机器人时根据实际要求而提出的。特别针对地面路况高低不平时，在转弯、变速时如何既能有较好的动作功能、效率，又保持机器人有平稳的运行状态，有利提高机器人的整体运行质量。这类机器人具有平衡摇臂悬架和步履复合行走装置，行走系统采用平衡摇臂底盘和四个关节履带摆臂的配置方案，通过对关节履带四个摆臂的协调控制使其具有较强的越障能力，它具有较强的复杂环境姿态调控能力和地形适应能力。现有技术的此类机器人尚存在如下三方面的不足，需要改进和改善。中国技术专利号：201520666955.0，名称：变形履带悬架及具有其的机器人移动平台。该技术涉及的悬架结构有六杆构成，由中间联接架、变形履带单元、变形驱动组件等组成，通过连杆的运动带动履带轮转动，同时调节离地间隙。但是，该技术结构较为复杂，且无法在平衡摇臂结构的底盘上使用，而且也没有较好的减震效果。另外传统的履带车辆单功率转向机构存在很多明显的缺点：车辆仅有几个固定的转向半径,按非规定的转向半径转向时要靠摩擦元件的滑磨来实现,难以得到稳定准确的转向半径，且剧烈滑磨会带来发热和磨损,使传动效率降低、转向不平稳和不可靠,特别是在较大功率的转向工作状态下,会存在较大的功率损失导致常常需降速转向，急需改变。而且不平路面会影响履带总成的接地性能，同时，地面上的障碍物也会对履带式机器人移动平台产生一定的冲击载荷，影响移动机器人移动平台的正常工作。传统的关节履带为刚性连接，无法吸收地面障碍物产生的冲击载荷。并且当刚性连接的关节履带遇到凹凸不平的路面时，仿地形能力较差。当通过地面较高凸块时，刚性关节履带有可能会出现履带悬空的状态。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的不足，提供一种步履复合式移动机器人行走系统的改良机构，在减震和保持平衡的摇臂悬架可主动调节离地间隙，改变以摩擦方式实现转变的转向机构，提高关节履带遇到凹凸不平的路面时的仿地形能力。本专利技术的目的由以下技术方案实现。一种步履复合式移动机器人行走系统的改良结构，其特征在于：在“H”型传动方式的底盘上配置左右两侧对称的平衡摇臂悬架，工作平台置于平衡摇臂悬架的三个固定点上；由直线行驶驱动电机和转向行驶驱动电机驱动的驱动转向总成配置于所述平衡摇臂悬架位于“H”型底盘外桥壳横杆上，所述平衡摇臂悬架的四条支腿配置具有能调整姿态关节履带总成；所述平衡摇臂悬架包括两侧配置的支撑平衡架；所述支撑平衡架由平行于行走方向的板状外摇臂和内摇臂间隔配置构成，在两所述摇臂之间经支腿旋转轴转动固定一对呈八字状斜向下的支腿；在两摇臂之间的上方平行行走方向配置电动推杆，在电动推杆的两端分别对称配置有上、下两支点的角平分支架，角平分支架的上支点转动连接在电动推杆的一端及筒状的减震弹簧的上端，角平分支架的下支点固定连接角平分齿轮，并列配置的一对角平分齿轮相互啮合，由角平分齿轮轴转动装配在内、外摇臂上；减震弹簧的下端转动连接在支腿的中上部位置；所述内摇臂向后方伸出杆状臂，左、右两根内摇臂的杆状臂端部分别铰接竖直的竖拉杆，左、右两根竖拉杆的下端由一根横向的平衡臂铰接相连接，平衡臂的中央位置为一与工作平台的铰接固定点；两个所述支撑平衡架的内摇臂中央部位，由横向的外桥轴壳两端经回转支承可绕外桥轴壳转动连接，在所述外桥轴壳上两侧位置设置两个工作平台的固定点；所述驱动转向总成：转向机构壳体有左端输出轴和右端输出轴：在转向机构壳体内自左至右相继配置对称式锥齿轮差速器、第一行星排和第二行星排，且左端输出轴、右端输出轴、对称式锥齿轮差速器两半轴齿轮及第一行星排和第二行星排的太阳轮轴均位于同一轴线；驱动电机轴上的第一齿轮啮合传动固定在差速器壳上的主减速器从动齿轮；左端输出轴连接第一半轴齿轮，右端输出轴连接第二半轴齿轮及第二行星排的第二太阳轮；第一行星排的第一太阳轮与差速器壳固定连接，第一行星排的第二行星轮与第二行星排的第三行星轮通过双联行星架平行配置；第一行星排的第二行星轮啮合传动于第一太阳轮和内圈是齿的第二齿圈间；第二行星排的第三行星轮啮合传动于第二太阳轮和内圈是齿的第一齿圈间；第一行星排的大圆柱齿轮与第二齿圈)的非齿面同轴固定连接；转向电机输出轴上的第二齿轮与大圆柱齿轮啮合传动；第二行星排外圈的第一齿圈固定在转向机构壳体内壁。所述调整姿态关节履带总成：在大轮旋转轴上套置一端有链盘的驱动空心轴，驱动空心轴驱动大轮旋转，拨动履带运行，带动小轮旋转；在大轮旋转轴和驱动空心轴之间，套置一端有链盘的姿态调整空心轴，三轴同轴线可相互转动；姿态调整空心轴的插入端经扭矩减震机构连接杆形摆臂，摆臂的另一端转动连接小轮支撑旋转轴；所述摆臂的长度方向与大轮旋转轴和小轮支撑旋转轴的连线一致；所述扭矩减震机构为：在姿态调整空心轴的插入端垂直固定扭转减震主动盘，两片扭转减震从动盘分别配置、夹持在所述扭转减震主动盘的两侧，在扭转减震主动盘上沿周向装置若干弹簧，在两侧扭转减震从动盘的相应位置开设相应尺寸的弹簧孔，所述弹簧嵌入所述弹簧孔，使得扭转减震主动盘上弹簧的弹力可以传递给扭转减震从动盘上的弹簧孔；两片扭转减震从动盘与扭转减震主动盘围绕大轮旋转轴可有弹性地往复转动；两侧的扭转减震从动盘由垂直于盘面的螺栓连接，在扭转减震主动盘的相应位置开设腰形长孔，保证连接扭转减震从动盘的螺栓)位于腰形长孔内往复转动不受阻碍；所述摆臂的一端固定在外侧的扭转减震从动盘轴孔位置。采用本技术方案平衡摇臂悬架：包括车辆及移动机器人的工作平台能配置在两侧为支撑平衡架为主的摇臂式悬架内，三个点形成一个平稳的连接面。摇臂式悬架在一对可控制、改变夹角的支腿支撑下可变化离地高度，以适应两侧地面不同高度的路况。相互啮合的一对角平分齿轮可以严格保证电动推杆形成的小平台始终不发生前后左右的位移，能平稳运行、行走。减震弹簧减弱吸收了支腿行走中的震动。随着电动推杆的伸缩，两侧两个角平分支架的上支点在电动推杆的中央垂线两侧有始终对称的移动；随着地面的形状变化，一对支腿的下端在电动推杆的中央垂线两侧有对称或不对称的转动。采用本技术方案驱动转向总成：在工作过程中，双功率流动力差速转向机构有两路功率输入，一路来自直线行驶驱动电机，另一路来自转向行驶转向电机，两路功率流在动力差速转向机构处实现汇流。差速转向机构用转向行驶转向电机的功率输入来增加一侧输出轴的转速，同时减小另一侧输出轴的转速，从而引起两端输出轴的转速不同，使平衡摇臂底盘车辆转向。通过控制两路功率流的方向和大小就可以控制平衡摇臂底盘车辆转向的方向和转向的快慢。转向行驶驱动转向电机的旋转方向决定平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种步履复合式移动机器人行走系统的改良结构，其特征在于：在“H”型传动方式的底盘上配置左右两侧对称的平衡摇臂悬架(C)，工作平台(81)置于平衡摇臂悬架(C)的三个固定点上；由直线行驶驱动电机(54)和转向行驶驱动电机(76)驱动的驱动转向总成(B)配置于所述平衡摇臂悬架(C)位于“H”型底盘外桥壳横杆上，所述平衡摇臂悬架(C)的四条支腿配置具有能调整姿态关节履带总成(A)；所述平衡摇臂悬架(C)包括两侧配置的支撑平衡架；所述支撑平衡架由平行于行走方向的板状外摇臂(45)和内摇臂(36)间隔配置构成，在两所述摇臂之间经支腿旋转轴(42)转动固定一对呈八字状斜向下的支腿(38)；在两摇臂之间的上方平行行走方向配置电动推杆(43)，在电动推杆(43)的两端分别对称配置有上、下两支点的角平分支架(41)，角平分支架(41)的上支点转动连接在电动推杆(43)的一端及筒状的减震弹簧(37)的上端，角平分支架的下支点固定连接角平分齿轮(47)，并列配置的一对角平分齿轮(47)相互啮合，由角平分齿轮轴(46)转动装配在内、外摇臂上；减震弹簧(37)的下端转动连接在支腿的中上部位置；所述内摇臂向后方伸出杆状臂，左、右两根内摇臂(36)的杆状臂端部分别铰接竖直的竖拉杆(51)，左、右两根竖拉杆(51)的下端由一根横向的平衡臂(52)铰接相连接，平衡臂(52)的中央位置为一与工作平台的铰接固定点；两个所述支撑平衡架的内摇臂(36)中央部位，由横向的外桥轴壳(48)两端经回转支承(50)可绕外桥轴壳(48)转动连接，在所述外桥轴壳(48)上两侧位置设置两个工作平台的固定点；所述驱动转向总成(B)：转向机构壳体(62)有左端输出轴(58)和右端输出轴(70)：在转向机构壳体(62)内自左至右相继配置对称式锥齿轮差速器、第一行星排和第二行星排，且左端输出轴(58)、右端输出轴(70)、对称式锥齿轮差速器两半轴齿轮及第一行星排和第二行星排的太阳轮轴均位于同一轴线；驱动电机轴上的第一齿轮(53)啮合传动固定在差速器壳上的主减速器从动齿轮(60)；左端输出轴(58)连接第一半轴齿轮(57)，右端输出轴(70)连接第二半轴齿轮(72)及第二行星排的第二太阳轮(69)；第一行星排的第一太阳轮(68)与差速器壳(63)固定连接，第一行星排的第二行星轮(66)与第二行星排的第三行星轮(67)通过双联行星架平行配置；第一行星排的第二行星轮(66)啮合传动于第一太阳轮(68)和内圈是齿的第二齿圈(73)间；第二行星排的第三行星轮(67)啮合传动于第二太阳轮(69)和内圈是齿的第一齿圈(65)间；第一行星排的大圆柱齿轮(64)与第二齿圈(73)的非齿面同轴固定连接；转向电机输出轴上的第二齿轮(77)与大圆柱齿轮(64)啮合传动；第二行星排外圈的第一齿圈(65)固定在转向机构壳体(62)内壁；所述调整姿态关节履带总成(A)：在大轮旋转轴(17)上套置一端有链盘的驱动空心轴，驱动空心轴驱动大轮旋转，拨动履带运行，带动小轮旋转；在大轮旋转轴(17)和驱动空心轴之间，套置一端有链盘的姿态调整空心轴，三轴同轴线可相互转动；姿态调整空心轴的插入端经扭矩减震机构连接杆形摆臂(13)，摆臂(13)的另一端转动连接小轮(2)；所述摆臂(13)的长度方向与大轮(14)和小轮(2)的连线一致；所述扭矩减震机构为：在姿态调整空心轴的插入端垂直固定扭转减震主动盘(20)，两片扭转减震从动盘(21、23)分别配置、夹持在所述扭转减震主动盘的两侧，在扭转减震主动盘(20)上沿周向装置若干弹簧(22)，在两侧扭转减震从动盘(21、23)的相应位置开设相应尺寸的弹簧孔(a)，所述弹簧(22)嵌入所述弹簧孔(a)，使得扭转减震主动盘(20)上弹簧(22)的弹力可以传递给扭转减震从动盘(21、23)上的弹簧孔(a)；两片扭转减震从动盘(21、23)与扭转减震主动盘(20)围绕大轮旋转轴可有弹性地往复转动；两侧的扭转减震从动盘由垂直于盘面的螺栓(b)连接，在扭转减震主动盘(20)的相应位置开设腰形长孔，保证连接扭转减震从动盘(21、23)的螺栓(b)位于腰形长孔内往复转动不受阻碍；所述摆臂(13)的一端固定在外侧的扭转减震从动盘(21、23)轴孔位置。...

【技术特征摘要】
1.一种步履复合式移动机器人行走系统的改良结构，其特征在于：在“H”型传动方式的底盘上配置左右两侧对称的平衡摇臂悬架(C)，工作平台(81)置于平衡摇臂悬架(C)的三个固定点上；由直线行驶驱动电机(54)和转向行驶驱动电机(76)驱动的驱动转向总成(B)配置于所述平衡摇臂悬架(C)位于“H”型底盘外桥壳横杆上，所述平衡摇臂悬架(C)的四条支腿配置具有能调整姿态关节履带总成(A)；所述平衡摇臂悬架(C)包括两侧配置的支撑平衡架；所述支撑平衡架由平行于行走方向的板状外摇臂(45)和内摇臂(36)间隔配置构成，在两所述摇臂之间经支腿旋转轴(42)转动固定一对呈八字状斜向下的支腿(38)；在两摇臂之间的上方平行行走方向配置电动推杆(43)，在电动推杆(43)的两端分别对称配置有上、下两支点的角平分支架(41)，角平分支架(41)的上支点转动连接在电动推杆(43)的一端及筒状的减震弹簧(37)的上端，角平分支架的下支点固定连接角平分齿轮(47)，并列配置的一对角平分齿轮(47)相互啮合，由角平分齿轮轴(46)转动装配在内、外摇臂上；减震弹簧(37)的下端转动连接在支腿的中上部位置；所述内摇臂向后方伸出杆状臂，左、右两根内摇臂(36)的杆状臂端部分别铰接竖直的竖拉杆(51)，左、右两根竖拉杆(51)的下端由一根横向的平衡臂(52)铰接相连接，平衡臂(52)的中央位置为一与工作平台的铰接固定点；两个所述支撑平衡架的内摇臂(36)中央部位，由横向的外桥轴壳(48)两端经回转支承(50)可绕外桥轴壳(48)转动连接，在所述外桥轴壳(48)上两侧位置设置两个工作平台的固定点；所述驱动转向总成(B)：转向机构壳体(62)有左端输出轴(58)和右端输出轴(70)：在转向机构壳体(62)内自左至右相继配置对称式锥齿轮差速器、第一行星排和第二行星排，且左端输出轴(58)、右端输出轴(70)、对称式锥齿轮差速器两半轴齿轮及第一行星排和第二行星排的太阳轮轴均位于同一轴线；驱动电机轴上的第一齿轮(53)啮合传动固定在差速器壳上的主减速器从动齿轮(60)；左端输出轴(58)连接第一半轴齿轮(57)，右端输出轴(70)连接第二半轴齿轮(72)及第二行星排的第二太阳轮(69)；第一行星排的第一太阳轮(68)与差速器壳(63)固定连接，第一行星排的第二行星轮(66)与第二行星排的第三行星轮(67)通过双联行星架平行配置；第一行星排的第二行星轮(66)啮合传动于第一太阳轮(68)和内圈是齿的第二齿圈(73)间；第二行星排的第三行星轮(67)啮合传动于第二太阳轮(69)和内圈是齿的第一齿圈(65)间；第一行星排的大圆柱齿轮(64)与第二齿圈(73)的非齿面同轴固定连接；转向电机输出轴上的第二齿轮(77)与大圆柱齿轮(64)啮合传动；第二行星排外圈的第一齿圈(65)固定在转向机构壳体(62)内壁；所述调整姿态关节履带总成(A)：在大轮旋转轴(17)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，黄川，曾文，刘本勇，张彬，
申请(专利权)人：北京履坦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11