本发明专利技术涉及一种爬行机器人轮部装置，具体涉及一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置。本发明专利技术为解决现有技术中爬行机器人在山地侦察环境中爬坡困难、缺乏减震和姿态控制的问题。本发明专利技术所述爬行机器人轮部装置包括：组合轮，传动系统，减震系统，机身和控制系统。组合轮包含轮I、轮II、轮III、三角轮系支撑架、履带和L型支架，三个相同带直齿的轮子成正三角分布在三角轮系支撑架中，履带与三个轮子同时啮合，减震系统包含减震器、支架I和支架II，所述控制系统以主控芯片STM32F103C8T6为主，并与步进电机驱动芯片TB6600和六轴传感器ATK‑MPU6050控制连接。本发明专利技术的轮部装置具有爬坡能力强、减震性能良好和姿态可控制的特点，能在多斜坡和有落差的山地环境中工作。该装置用于山地侦查领域。
【技术实现步骤摘要】
一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置
本专利技术涉及一种爬行机器人轮部装置，特别是涉及一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置。
技术介绍
山地由于地质构造、地层岩性以及气候降雨等自然因素共同作用下，山体周围容易形成滑坡。滑坡的地方和周围相邻区域的地貌形态为山地地貌，整个山地被植物覆盖，而侦查人员不容易靠近，并且周围土地地质疏松，在雨季极其容易发生滑坡，给侦查人员带来困扰，强行进入山地侦查容易发生危险事故，并且山地多为小山丘、岩石等地质构造，侦查人员长时间处于该环境中侦查容易消耗过多体力，并且侦查途中需要经常的进行上坡和下坡动作，如果坡度太大还有跌倒的危险。而现有的技术中很难发现同时具有爬坡能力强、减震性能良好和姿态可控制的山地侦查爬行机器人，由于山地高低不平的复杂地理环境，爬行机器人需要经常翻越高坡，当机器人的轮部从高点滑落到低点时，由于机器人缺乏减震系统和姿态控制，机器人无法吸收来自机身下落的震动与冲击，容易造成机器人电路设备的损坏，而且也无法调整机体下落时的加速度和角速度的变化，机身在下落时位姿的急剧变化容易造成机器人侧翻，对机器人零部件造成损坏或失效，长此以往增加机器人的维修成本，因此，现有的山地侦查爬行机器人无法在山地环境中有效的完成侦查工作。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的山地侦查爬行机器人在山地环境中存在爬坡困难、缺乏减震和姿态控制的问题，从而提供了一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述机器人轮部装置包括组合轮、传动系统、减震系统、机身和控制系统，组合轮包含轮I、轮II、轮III、三角轮系支撑架、履带和L型支架，三个相同带直齿的轮子成正三角分布在三角轮系支撑架中，履带与三个轮子同时啮合，传动系统包含步进电机、减速器、传动轴I、传动轴II和万向联轴器，减震系统包含减震器、支架I和支架II，机身水平放置，控制系统固定安装在机身上，控制系统以主控芯片STM32F103C8T6为主，并与步进电机驱动芯片TB6600和六轴传感器ATK-MPU6050控制连接。本专利技术的控制过程如下：本专利技术轮部装置的控制系统包括步进电机的控制和机身姿态的控制，所述步进电机的控制是由主控芯片STM32F103C8T6的PA2、PA3引脚与步进电机驱动芯片TB6600的DIR-、PUL-引脚控制连接，所述步进电机驱动芯片TB6600的DIR-引脚控制步进电机的正、反转，所述主控芯片STM32F103C8T6与步进电机驱动芯片TB6600采用共阳极接法，VCC引脚分别与步进电机驱动芯片TB6600的DIR+、PUL+引脚控制连接，所述步进电机驱动芯片TB6600的A+、A-、B+、B-引脚分别与步进电机的绕组MOTOR1+、MOTOR1-、MOTOR2+、MOTOR2-控制连接，所述主控芯片STM32F103C8T6的PB9、PB8、VCC、GND引脚分别与六轴传感器ATK-MPU6050的SDA、SCL、VCC、GND引脚控制连接；由于山地高低不平的复杂地理环境，爬行机器人需要经常爬坡，当山地侦查爬行机器人轮部刚接触到坡底时，主控芯片STM32F103C8T6控制步进电机驱动芯片TB6600降低步进电机的转速，提高步进电机的扭矩，步进电机的转动通过传动轴和减速器传递带动三角轮系支撑架转动120度，三角轮系支撑架向前转动带动履带向前转动爬坡，六轴传感器ATK-MPU6050获取机器人的X、Y、Z轴的倾角，通过读取六轴传感器ATK-MPU6050的六个数据（三轴加速度值、三轴角速度值）经过姿态融合后就可以得到俯仰角、偏航角和翻滚角，主控芯片STM32F103C8T6通过六轴传感器ATK-MPU6050反馈的俯仰角、偏航角和翻滚角进行卡尔曼滤波算法和PID算法实时的控制机器人的加速度和角速度，使机器人平稳的完成爬坡动作。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术具有组合轮，传动系统，减震系统，机身和控制系统。组合轮采用三角轮系履带结构、减震系统和姿态控制，具有爬坡能力强、减震性能良好和姿态可控制的特点，能在多斜坡和有落差的山地环境中工作。附图说明图1是本专利技术的整体结构主视图，图2是图1的俯视图，图3是本专利技术整体的结构示意图，图4是本专利技术控制系统主控芯片STM32F103C8T6的电路原理图，图5是本专利技术步进电机驱动芯片TB6600的电路原理图，图6是本专利技术六轴传感器ATK-MPU6050芯片的电路原理图，图7是本专利技术控制系统示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式所述一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置包括组合轮1、传动系统2、减震系统3、机身4和控制系统5，组合轮1包含轮I11、轮II12、轮III13、三角轮系支撑架14、履带15和L型支架16，三个相同带直齿的轮子成正三角分布在三角轮系支撑架14中，履带15与三个轮子同时啮合，传动系统2包含步进电机21、减速器22、传动轴I23、传动轴II25和万向联轴器24，减震系统3包含减震器31、支架I32和支架II33，机身4水平放置，控制系统5固定安装在机身4上，控制系统5由STM32F103C8T6芯片作为主芯片，并与步进电机驱动芯片TB6600和六轴传感器ATK-MPU6050控制连接。本实施方式中步进电机21为现有技术，生产厂家为东方马达株式会社，型号为PK256-02A。本实施方式中控制系统5的主控芯片为现有技术，生产厂家为意法半导体公司，型号为STM32F103C8T6。本实施方式中控制系统5的步进电机驱动芯片为现有技术，生产厂家为TELESKY公司，型号为TB6600。本实施方式中控制系统5的六轴传感器芯片为现有技术，生产厂家为正点原子公司，型号为ATK-MPU6050。本实施方式中万向联轴器24为现有技术，生产厂家为Toolmate公司，型号为H783623。具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述组合轮1包含轮I11、轮II12、轮III13、三角轮系支撑架14、履带15和L型支架16，轮I11、轮II12和轮III13通过销轴固定在三角轮系支撑架14末端，履带15与三个轮子同时啮合，三角轮系支撑架14与L型支架16固定连接，L型支架16与机身4固定连接，其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述传动系统2包括步进电机21、减速器22、传动轴I23、传动轴II25和万向联轴器24，步进电机21和减速器22固定连接，减速器22与传动轴I23固定连接，传动轴I23与传动轴II25通过万向联轴器24固定连接，传动轴II25与三角轮系支撑架14固定连接，传动轴II25与L型支架16转动连接，其它与具体实施方式一相同。本实施方式中步进电机21为现有技术，生产厂家为东方马达株式会社，型号为PK256-02A。本实施方式中万向联轴器24为现有技术，生产厂家为Toolmate公司，型号为H783623。具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述减震系统3包含减震器31、支架I32和支架II33，减震器31通过销轴分别与L型支架16和支架I32固定连接，支架I32与支架II33通过销轴固定连接，支架II33与减速器22外壳固定连接，其它本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置，其特征在于：所述一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置包括组合轮（1）、传动系统（2）、减震系统（3）、机身（4）和控制系统（5），组合轮（1）包含轮I（11）、轮II（12）、轮III（13）、三角轮系支撑架（14）、履带（15）和L型支架（16），三个相同带直齿的轮子成正三角分布在三角轮系支撑架（14）中，履带（15）与三个轮子同时啮合，传动系统（2）包含步进电机（21）、减速器（22）、传动轴I（23）、传动轴II（25）和万向联轴器（24），减震系统（3）包含减震器（31）、支架I（32）和支架II（33），机身（4）水平放置，控制系统（5）固定安装在机身（4）上，控制系统（5）由STM32F103芯片作为主芯片与步进电机驱动芯片TB6600和六轴传感器ATK‑MPU6050控制连接。
【技术特征摘要】
1.一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置，其特征在于：所述一种面向山地侦查的爬行机器人轮部装置包括组合轮（1）、传动系统（2）、减震系统（3）、机身（4）和控制系统（5），组合轮（1）包含轮I（11）、轮II（12）、轮III（13）、三角轮系支撑架（14）、履带（15）和L型支架（16），三个相同带直齿的轮子成正三角分布在三角轮系支撑架（14）中，履带（15）与三个轮子同时啮合，传动系统（2）包含步进电机（21）、减速器（22）、传动轴I（23）、传动轴II（25）和万向联轴器（24），减震系统（3）包含减震器（31）、支架I（32）和支架II（33），机身（4）水平放置，控制系统（5）固定安装在机身（4）上，控制系统（5）由STM32F103芯片作为主芯片与步进电机驱动芯片TB6600和六轴传感器ATK-MPU6050控制连接。2.根据权利要求1所述组合轮（1）包含轮I（11）、轮II（12）、轮III（13）、三角轮系支撑架（14）、履带（15）和L型支架（16），轮I（11）、轮II（12）和轮III（13）通过销轴固定在三角轮系支撑架（14）末端，履带（15）与三个轮子同时啮合，三角轮系支撑架（14）与L型支架（16）固定连接，L型支架（16）与机身（4）固定连接。3.根据权利要求1所述传动系统（2）包括步进电机（21）、减速器（22）、传动轴I（23）、传动轴II（25）和万向联...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，黎晓强，刘然，张元，张鹏，宋春宵，罗鹏，刘孟琦，翟士鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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