一种适用于崎岖地形的轮腿式机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种机器人，尤其涉及一种适用于崎岖地形的轮腿式机器人，该机器人由机器人前轮部分、机器人躯干部分、机器人侧轮部分、机器人后轮部分、机器人视觉部分以及机械手部分组成，以躯干部分为主体，其他部分均设置在躯干部分上；采用这种结构的机器人可以方便机器人爬坡，同时方便其越过体积较大的障碍物，同时提高通过比较窄的通道时的越障效率。

A leg type robot for rough terrain

The utility model relates to a wheel legged robot robot, especially relates to a rough terrain, the robot is composed of robot, the robot body, the front part of the robot side wheel part, rear part of robot and robot vision and robot parts, the trunk is divided into the main body, other parts are arranged in the trunk part; by adopting the structure of the robot can facilitate robot climbing, and is convenient for the larger volume over the obstacle, and improve the efficiency through the narrow channel obstacle when.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于崎岖地形的轮腿式机器人
本技术涉及机器人
，具体涉及一种适用于崎岖地形的轮腿式机器人。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到了各个领域，机器人代表一个国家机械、电子等多行业的综合实力水平。移动机器人是机器人学的重要分支，移动机器人是一个集多功能为一体的综合系统，它包括环境分析、图像处理、路径规划、运动控制与执行等功能。由于单一的行走方式在地形等方面受到一定的限制，所以业界对复合式的移动机器人更加重视，特别是轮腿式机器人。轮腿式机器人具有较好的机动性、较高的工作效率，同时它还具有比较优越的地形适应能力和越障能力，因此被得到广泛的应用，且有些已经应用到了行星探测领域。目前，民用的崎岖地形轮腿式机器人还存在一些不足之处。当机器人尝试越过体积较大的障碍物时，速度比较缓慢而且比较容易发生颠覆现象。当机器人穿过比较窄的通道时，因无法有效的改变路径而使越障效率降低。传统的崎岖地形机器人通常采用充气式轮胎,在工作过程中比较容易发生故障，传统轮胎刚性大、柔性小，会给机器人越障带来一些不利影响。上述缺陷严重影响了轮腿式机器人的发展。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种适用于崎岖地形的轮腿式机器人，该机器人由机器人前轮部分、机器人躯干部分、机器人侧轮部分、机器人后轮部分、机器人视觉部分以及机械手部分组成，以躯干部分为主题，其他部分均设置在躯干部分上；采用这种结构的机器人可以方便机器人爬坡，同时方便其越过体积较大的障碍物，同时提高通过比较窄的通道时的越障效率。本技术的具体技术方案是：一种适用于崎岖地形的轮腿式机器人，该机器人由机器人前轮部分、机器人躯干部分、机器人侧轮部分、机器人后轮部分、机器人视觉部分以及机械手部分组成，以躯干部分为主体，其他部分均设置在躯干部分上，其中：所述机器人躯干部分与机器人前轮部分、机器人侧轮部分、机器人后轮部分均为铰接，与机器人视觉部分通过与躯干连接的支架固定连接；所述机器人躯干部分采用壳体结构，具有一定的负载能力。所述机器人躯干部分，由躯干壳体、前轮连接块、侧轮连接块、后轮连接块、底部摄像头、机械臂底座支架组成，其中机械臂底座支架设置在躯干壳体内，所述机械臂底座支架内设置有GPS接收器和处理器；所述处理器固定在机器人躯干部分的壳体内，进一步的设置在机械臂底座支架内，为微型PC机或单片机(如包含存储模块的STM-32单片机)，用于控制电机、摄像头以及机械臂工作、计算从摄像头中得到的图像数据并分析处理，进一步控制车轮和机械臂；所述机器人前轮部分，由横向曲柄连杆、转向电机、驱动电机、V型支撑架、U型支撑架、车轮、摄像头、避震支撑器构成，更为具体的：横向曲柄连杆a与横向曲柄连杆b一端与V型支撑架通过螺栓连接组成转动副，另一端与躯干部分前轮连接块通过螺栓连接组成转动副，避震支撑器两端固定在横向曲柄连杆a和b中间部位的曲柄连杆联结套筒上。摄像头a通过螺栓固定在V型支撑架下部前端。转向电机a通过螺纹联接与U型支撑架固定，转向电机a的输出轴穿过V型支撑架与U型支撑架a固定。驱动电机a通过螺纹联接与U型支撑架固定，驱动电机a的输出轴穿过U型支撑架与车轮a固定；所述机器人侧轮部分，由横向曲柄连杆、腿部车轮连接杆、驱动电机、车轮构成，更为具体的：横向曲柄连杆c中部与躯干壳体侧翼的侧轮联结块固定组成转动副。横向曲柄连杆c两端与腿部车轮联结杆通过螺栓组成转动副。驱动电机b通过螺栓联接与腿部车轮联结杆固定，驱动电机b的输出轴穿过腿部车轮联结杆下端与车轮b固定；所述机器人后轮部分，由圆弧支撑架、U型支撑架、转向电机、驱动电机、液压支撑杆、车轮、摄像头构成，更为具体的：圆弧支撑架与液压支撑杆的一端与躯干部分后轮联结块通过螺栓连接组成转动副，液压支撑杆的另一端与圆弧支撑架圆弧部分末端通过螺栓连接组成转动副。摄像头b通过螺栓固定在圆弧支撑架平板部分前端。转向电机b通过螺纹联接与圆弧支撑架固定，转向电机b的输出轴穿过圆弧支撑架与U型支撑架b固定。驱动电机b通过螺纹联接与U型支撑架b固定，驱动电机b的输出轴穿过U型支撑架b与车轮c固定；所述机器人视觉部分，由两个光学相机、一个红外热像仪、支架构成，更为具体的：视觉部分主体与支架固定连接组成转动副，并通过支架与躯干部分连接，可以圆周转动。左摄像头和右摄像头与主体组成转动副，可以上下转动，左右摄像头组成双目视觉系统。红外热像仪设置在主体顶端并与主体组成转动副可以圆周转动，辅助双目视觉系统获取图像数据所述机器人机械手部分，由机械臂底部传动机构、摄像头、伺服电机、机械臂、机械手组成，更为具体的：伺服电机a通过螺纹联接与机械臂底座支架固定，伺服电机a的输出轴穿过机械臂底座支架与同步带轮固定，同步带转盘通过螺栓连接安装到机械臂底座支架上，同步带轮与伺服电机a通过键连接实现伺服电机a驱动同步带转盘。机械臂a通过工业铝型材专用的四个T型螺栓安装到大U型连接件a上，伺服电机b通过螺栓连接安装到大U型连接件a一侧的螺柱上，另一侧装有带座轴承a,套筒与伺服电机b之间通过键连接，套筒与小U型连接件的前端套筒通过二者中部螺纹孔内的紧定螺钉实现周向固定,小U型连接件上安装机械臂b，伺服电机b实现同步驱动机械臂b的功能,同样的方式实现机械臂b机械臂c之间的连接与传动，机械臂c末端装有机械手爪，摄像头c安装在摄像头支架上，摄像头支架安装在机械臂c上边组成滑动副；所述电机均采用伺服电机，伺服电机电机均与伺服电机驱动器连接，伺服电机驱动器与处理器连接；所述的所有摄像头、GPS接收器以及机器人视觉部分分别与处理器电连接；所述所有车轮均采用蜂巢轮胎，可防爆胎、防刺且免充气，使用方便，越障能力强；具体使用时摄像头、红外热像仪将获取的图像信息传递给处理器。GPS接收机获取机器人实时的GPS信息并通过CAN总线传递给处理器。处理器通过分析摄像头、红外热像仪得到的图像信息以及当前机器人的GPS数据，通过各伺服电机驱动器分别向相对应的前轮驱动电机、前轮转向电机、后轮驱动电机、后轮转向电机、侧轮驱动电机、机械臂关节伺服电机、机械手伺服电机发送不同的脉冲信号，根据各伺服电机的反馈信号实时的进行调整，从而控制整个机器人各个部分的协调工作，顺利通过障碍物、获取相关数据信息。综上所述，采用这种结构的崎岖地形轮腿式机器人可以方便机器人爬坡，同时方便其越过体积较大的障碍物，同时提高通过比较窄的通道时的越障效率；由于其携带了带摄像头的六自由度机械手，可以满足基本的样本采摘，样本局部特征图像采集等任务要求，除此之外机械手在机器人爬坡时可以起到辅助支撑作用，通过狭窄通道时可以起到转移障碍物的作用。附图说明图1为本技术所述崎岖地形轮腿式机器人控制系统示意图；图2为本技术所述崎岖地形轮腿式机器人整体结构示意图；图3和图4为本技术所述崎岖地形轮腿式机器人前轮部分结构示意图；图5和6为本技术所述崎岖地形轮腿式机器人躯干部分结构示意图；图7和8为本技术所述崎岖地形轮腿式机器人侧轮部分结构示意图；图9和10为本技术所述崎岖地形轮腿式机器人后轮部分结构示意图；图11和12为本技术所述崎岖地形轮腿式机器人机械手部分结构示意图；图13为本技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于崎岖地形的轮腿式机器人，其特征在于：该机器人由机器人前轮部分、机器人躯干部分、机器人侧轮部分、机器人后轮部分、机器人视觉部分以及机械手部分组成，以躯干部分为主体，其他部分均设置在躯干部分上，其中：所述机器人躯干部分与机器人前轮部分、机器人侧轮部分、机器人后轮部分均为铰接，与机器人视觉部分通过与躯干连接的支架固定连接；所述机器人躯干部分，由躯干壳体、前轮连接块、侧轮连接块、后轮连接块、底部摄像头、机械臂底座支架组成，其中机械臂底座支架设置在躯干壳体内，所述机械臂底座支架内设置有GPS接收器和处理器；所述所有车轮均采用蜂巢轮胎。

【技术特征摘要】
1.一种适用于崎岖地形的轮腿式机器人，其特征在于：该机器人由机器人前轮部分、机器人躯干部分、机器人侧轮部分、机器人后轮部分、机器人视觉部分以及机械手部分组成，以躯干部分为主体，其他部分均设置在躯干部分上，其中：所述机器人躯干部分与机器人前轮部分、机器人侧轮部分、机器人后轮部分均为铰接，与机器人视觉部分通过与躯干连接的支架固定连接；所述机器人躯干部分，由躯干壳体、前轮连接块、侧轮连接块、后轮连接块、底部摄像头、机械臂底座支架组成，其中机械臂底座支架设置在躯干壳体内，所述机械臂底座支架内设置有GPS接收器和处理器；所述所有车轮均采用蜂巢轮胎。2.根据权利要求1所述适用于崎岖地形的轮腿式机器人，其特征在于：所述机器人躯干部分采用壳体结构。3.根据权利要求1所述适用于崎岖地形的轮腿式机器人，其特征在于：所述机器人前轮部分具体结构为：横向曲柄连杆a与横向曲柄连杆b一端与V型支撑架通过螺栓连接组成转动副，另一端与躯干部分前轮连接块通过螺栓连接组成转动副，避震支撑器两端固定在横向曲柄连杆a和b中间部位的曲柄连杆联结套筒上；摄像头a通过螺栓固定在V型支撑架下部前端；转向电机a通过螺纹联接与U型支撑架固定，转向电机a的输出轴穿过V型支撑架与U型支撑架a固定；驱动电机a通过螺纹联接与U型支撑架固定，驱动电机a的输出轴穿过U型支撑架与车轮a固定。4.根据权利要求1所述适用于崎岖地形的轮腿式机器人，其特征在于：所述机器人侧轮部分具体结构为：横向曲柄连杆c中部与躯干壳体侧翼的侧轮联结块固定组成转动副；横向曲柄连杆c两端与腿部车轮联结杆通过螺栓组成转动副；驱动电机b通过螺栓联接与腿部车轮联结杆固定，驱动电机b的输出轴穿过腿部车轮联结杆下端与车轮b固定。5.根据权利要求1所述适用于崎岖地形的轮腿式机器人，其特征在于：所述机器人后轮部分体...

【专利技术属性】
技术研发人员：田富洋，曹东，闫银发，宋占华，李法德，董小宁，赵新强，陈为峰，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：新型
国别省市：山东,37