单履带的轮‑履复合式的可被动自适应的机器人移动平台制造技术

本发明专利技术涉及单履带的轮‑履复合式的可被动自适应的机器人移动平台，包括轮‑履复合模块、车体模块和尾轮模块；其特征在于所述的轮‑履复合模块安装在所述的车体模块的外侧，并将车体模块完全包围在内部，所述的尾轮模块安装在车体模块后部；所述车体模块包括履带驱动系统、车体盖板、履带轮支撑轴和两个主动轮驱动系统，履带驱动系统和两个主动轮驱动系统均安装在车体盖板内，在车体盖板的前后两端的下部沿垂直于车体移动方向对称设有两个履带轮支撑轴；两个主动轮驱动系统分别驱动左右两侧的主动轮；履带驱动系统负责驱动履带轮转动。该平台对障碍物具有被动自适应能力，可在轮式、履带式和轮‑履混合式三种运动模式之间切换。

Mobile robot platform wheel tracked single track can be passive adaptive

Mobile robot platform wheel tracked the invention relates to a single track can be passive adaptive, including wheel track module, vehicle module and tail wheel module; which is characterized in that the outer wheel track the module is installed in the vehicle module, and the Che Timo block completely surrounded inside, the tail wheel module is installed in the rear of the vehicle body module; module includes a track drive system, vehicle cover, crawler wheel supporting shaft and the two wheel drive system, track drive system and two wheel drive system are installed on the cover body, perpendicular to the direction of the mobile body is provided with two symmetrical track wheel at both ends of the lower supporting shaft along the front and rear body cover; a driving wheel two wheel drive system are respectively driven on both sides; track drive system for driving track wheel rotation. The platform has a passive adaptive ability of obstacle, you can switch between the wheel and crawler and wheel. Three kinds of hybrid motion mode.

【技术实现步骤摘要】
单履带的轮-履复合式的可被动自适应的机器人移动平台
本专利技术涉及机器人移动平台
，具体为一种单履带的轮-履复合式的可被动自适应的机器人移动平台。
技术介绍
现有的被动自适应机器人就其机构类型而言，常见的有轮式、履带式和轮-履复合式三类。美国的火星探路者号机器人是典型的轮式被动自适应机器人，火星探路者号机器人能够在粗糙、崎岖、陡峭的复杂地形上运动，但是只适应地形变化连续的情况，无法翻越阶梯；Crawler系列机器人是典型的履带式被动自适应机器人，Crawler系列机器人可以通过较小的障碍物，但是无法越过大的障碍物，而且纯履带传动能耗大；专利号为ZL2010102195152的中国专利公开一种具有自适应能力的轮-履复合变形移动机器人，该机器人是典型的轮-履复合自适应机器人，该机器人在平坦的地面采用前端轮式，后端履带式的运动模式，这使得两者速度控制不易于同步，而且没有发挥轮式所具有的速度快、机动灵活性好、转弯性能好的特点。现有的被动自适应机器人就其履带类型而言，大多都是运用的单节双履带的形式。单节双履带式机器人履带分布在车体的两侧，稳定性和越障能力好，而且不易倾翻，但无形之中加大了机器人的结构尺寸，使得无法通过狭窄的通道和转弯处；双节双履带机器人一般很难实现被动自适应，所以一般都是通过传感器来获取外界信息，通过复杂的控制来实现主动适应；单节单履带机器人能够在很小的通道中运动，但是无法实现转弯，在左右高低不平的路况很容易翻车；多节单履带机器人同样无法实现转弯，而且节数越多，结构越复杂，运动控制与协调难以实现。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种单履带轮-履复合自适应机器人移动平台。该平台对障碍物具有被动自适应能力，可在轮式、履带式和轮-履混合式三种运动模式之间切换，能够通过狭小过道与拐角，当车轮悬空情况下，可以通过比履带更窄的通道，并越过障碍。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种单履带的轮-履复合式的可被动自适应的机器人移动平台，包括轮-履复合模块、车体模块和尾轮模块；其特征在于所述的轮-履复合模块安装在所述的车体模块的外侧，并将车体模块完全包围在内部，所述的尾轮模块安装在车体模块后部；所述车体模块包括履带驱动系统、车体盖板、履带轮支撑轴和两个主动轮驱动系统，履带驱动系统和两个主动轮驱动系统均安装在车体盖板内，在车体盖板的前后两端的下部沿垂直于车体移动方向对称设有两个履带轮支撑轴；两个主动轮驱动系统分别驱动左右两侧的主动轮；履带驱动系统负责驱动履带轮转动；所述轮-履复合模块包括履带与履带轮、同步带与同步带轮、两组连杆机构、连杆连接轴、两个从动轮系统、主动轮、从动轴、连杆复位弹簧、弹簧柱以及限位支架；所述主动轮左右对称设置在所述的车体模块的外侧，且主动轮与主动轮驱动系统的两端连接；每个连杆机构包括上连杆、中连杆和下连杆，所述上连杆平行于车体移动方向，上连杆的后端与主动轴连接；上连杆的前端连接中连杆的上端，中连杆的下端连接下连杆的前端，下连杆的后端与位于前方的履带轮支撑轴连接；两组连杆机构左右对称设置在履带内部两侧，两个上连杆与中连杆的连接处由从动轴相连，两个中连杆与下连杆的连接处由连杆连接轴相连，上连杆和下连杆各有一端与所述车体模块彼此铰接，上连杆、中连杆、下连杆以及车体模块形成四连杆机构；在四连杆机构的铰接处的外侧均安装有一个履带轮，共十个履带轮，十个履带轮支撑履带；同步带平行安装在两组连杆机构中间，在履带驱动系统的输出轴和从动轴上分别安装一个同步带轮，两个同步带轮通过同步带连接；在两个上连杆上，且位于两个同步带轮之间，沿垂直于车体移动方向安装有两个限位支架；两个从动轮系统左右对称安装，每个从动轮系统包括从动轮支架、从动轮和从动轮轴，从动轮支架的上端固定安装在上连杆的中部外侧上，从动轮支架的下部通过从动轮轴连接有从动轮，在从动轮支架和所述车体模块上分别安装有一根弹簧柱，两根弹簧柱通过连杆复位弹簧连接在一起。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术当遇到较大的障碍物时，外界的约束力作为一种使移动平台结构变形的驱动力，使得被动变形后的移动平台能够更好的适应环境。2.本专利技术使用的是单履带结构，而且车体模块在履带的内侧，因此相对双履带结构能够大幅减小结构尺寸，从而更易于通过狭窄的过道和转角处。3.本专利技术可以在越障过程中实现轮式、履带式、轮-履混合式三种运动模式的切换。在平坦地面上移动平台做轮式运动，因此可以发挥轮式运动速度快，效率高，转弯性能好，灵活性强的特点；在越障过程中，刚开始为轮-履混合运动，履带爬越障碍物，车轮提供向前的动力，相对于履带同时与障碍物和地面接触具有更强的越障动力，后来为履带式运动，使得越障过程具有更高的稳定性。4.本专利技术尾轮模块能够支撑车体脱离地面，使得车体重心上升，增强了移动平台的越障能力，可以越过比自身更高的障碍物。5.本专利技术可以在车轮悬空的情况下，车轮空转，履带与地面接触，由于车体模块在履带内侧，移动平台的其它机构不与地面接触，因此在履带式运动模式下能够通过比履带更窄的通道，并且越过障碍。附图说明图1为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台一种实施例的立体结构示意图；图2为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台一种实施例的无履带的立体结构示意图；图3为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台一种实施例的轮-履复合模块1的俯视图；图4为图3轮-履复合模块1的A-A的半剖视图；图5为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台一种实施例的车体模块2的立体结构示意图；图6为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台一种实施例的车体模块2的主视图；图7为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台一种实施例的尾轮模块3的立体结构示意图；图8为图7中A处局部放大图；图9为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台做轮式运动的示意图；图10为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台遇到障碍物后的变形示意图；图11为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台尾轮刚接触地面运动示意图；图12为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台尾轮支撑车体运动示意图；图13为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台从动轮复位后运动示意图；图14为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台越过障碍物后运动示意图；图15为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台在车轮悬空情况下立体示意图；图16为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台在车轮悬空情况下运动主视图；图17为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台在车轮悬空情况下遇到障碍物后的变形示意图；图18为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台在车轮悬空情况下从动轮复位后运动示意图；图19为本专利技术单履带轮-履复合自适应机器人移动平台在车轮悬空情况下越过障碍物后运动示意图；图中：1-轮-履复合模块，2-车体模块，3-尾轮模块，101-履带轮，102-从动轴，103-同步带轮，104-连杆连接轴，105-同步带，106-限位支架，107-从动轮支架，108-从动轮，109-从动轮法兰盘，110-从动轮轴，111-主动轮，112-履带，113-上连杆，114-中连杆，115-下连杆，11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单履带的轮‑履复合式的可被动自适应的机器人移动平台，包括轮‑履复合模块、车体模块和尾轮模块；其特征在于所述的轮‑履复合模块安装在所述的车体模块的外侧，并将车体模块完全包围在内部，所述的尾轮模块安装在车体模块后部；所述车体模块包括履带驱动系统、车体盖板、履带轮支撑轴和两个主动轮驱动系统，履带驱动系统和两个主动轮驱动系统均安装在车体盖板内，在车体盖板的前后两端的下部沿垂直于车体移动方向对称设有两个履带轮支撑轴；两个主动轮驱动系统分别驱动左右两侧的主动轮；履带驱动系统负责驱动履带轮转动；所述轮‑履复合模块包括履带与履带轮、同步带与同步带轮、两组连杆机构、连杆连接轴、两个从动轮系统、主动轮、从动轴、连杆复位弹簧、弹簧柱以及限位支架；所述主动轮左右对称设置在所述的车体模块的外侧，且主动轮与主动轮驱动系统的两端连接；每个连杆机构包括上连杆、中连杆和下连杆，所述上连杆平行于车体移动方向，上连杆的后端与主动轴连接；上连杆的前端连接中连杆的上端，中连杆的下端连接下连杆的前端，下连杆的后端与位于前方的履带轮支撑轴连接；两组连杆机构左右对称设置在履带内部两侧，两个上连杆与中连杆的连接处由从动轴相连，两个中连杆与下连杆的连接处由连杆连接轴相连，上连杆和下连杆各有一端与所述车体模块彼此铰接，上连杆、中连杆、下连杆以及车体模块形成四连杆机构；在四连杆机构的铰接处的外侧均安装有一个履带轮，共十个履带轮，十个履带轮支撑履带；同步带平行安装在两组连杆机构中间，在履带驱动系统的输出轴和从动轴上分别安装一个同步带轮，两个同步带轮通过同步带连接；在两个上连杆上，且位于两个同步带轮之间，沿垂直于车体移动方向安装有两个限位支架；两个从动轮系统左右对称安装，每个从动轮系统包括从动轮支架、从动轮和从动轮轴，从动轮支架的上端固定安装在上连杆的中部外侧上，从动轮支架的下部通过从动轮轴连接有从动轮，在从动轮支架和所述车体模块上分别安装有一根弹簧柱，两根弹簧柱通过连杆复位弹簧连接在一起。...

【技术特征摘要】
1.一种单履带的轮-履复合式的可被动自适应的机器人移动平台，包括轮-履复合模块、车体模块和尾轮模块；其特征在于所述的轮-履复合模块安装在所述的车体模块的外侧，并将车体模块完全包围在内部，所述的尾轮模块安装在车体模块后部；所述车体模块包括履带驱动系统、车体盖板、履带轮支撑轴和两个主动轮驱动系统，履带驱动系统和两个主动轮驱动系统均安装在车体盖板内，在车体盖板的前后两端的下部沿垂直于车体移动方向对称设有两个履带轮支撑轴；两个主动轮驱动系统分别驱动左右两侧的主动轮；履带驱动系统负责驱动履带轮转动；所述轮-履复合模块包括履带与履带轮、同步带与同步带轮、两组连杆机构、连杆连接轴、两个从动轮系统、主动轮、从动轴、连杆复位弹簧、弹簧柱以及限位支架；所述主动轮左右对称设置在所述的车体模块的外侧，且主动轮与主动轮驱动系统的两端连接；每个连杆机构包括上连杆、中连杆和下连杆，所述上连杆平行于车体移动方向，上连杆的后端与主动轴连接；上连杆的前端连接中连杆的上端，中连杆的下端连接下连杆的前端，下连杆的后端与位于前方的履带轮支撑轴连接；两组连杆机构左右对称设置在履带内部两侧，两个上连杆与中连杆的连接处由从动轴相连，两个中连杆与下连杆的连接处由连杆连接轴相连，上连杆和下连杆各有一端与所述车体模块彼此铰接，上连杆、中连杆、下连杆以及车体模块形成四连杆机构；在四连杆机构的铰接处的外侧均安装有一个履带轮，共十个履带轮，十个履带轮支撑履带；同步带平行安装在两组连杆机构中间，在履带驱动系统的输出轴和从动轴上分别安装一个同步带轮，两个同步带轮通过同步带连接；在两个上连杆上，且位于两个同步带轮之间，沿垂直于车体移动方向安装有两个限位支架；两个从动轮系统左右对称安装，每个从动轮系统包括从动轮支架、从动轮和从动轮轴，从动轮支架的上端固定安装在上连杆的中部外侧上，从动轮支架的下部通过从动轮轴连接有从动轮，在从动轮支架和所述车体模块上分别安装有一根弹簧柱，两根弹簧柱通过连杆复位弹簧连接在一起...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明路，李敏，田颖，郭鹏，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12