移动机器人及其履带式底盘和重心自平衡装置及方法制造方法及图纸

一种移动机器人及其履带式底盘和重心自平衡装置及方法，该移动机器人包括履带式底盘，该履带式底盘包括重心自平衡装置，该重心自平衡装置包括：横向滑动机构；纵向滑动机构，与横向滑动机构连接并可沿横向滑动机构移动；配重块，与所述纵向滑动机构连接，并沿所述纵向滑轨移动；传感器，安装在所述履带式底盘的车体内，用于实时采集所述履带式底盘的车体姿态；以及控制器，安装在所述履带式底盘的车体内，并分别与所述传感器、横向滑动机构和纵向滑动机构连接，基于所述传感器采集的信号，实时驱动所述横向滑动机构和/或所述纵向滑动机构的电机，以调整所述配重块的位置。本发明专利技术还公开了该履带式底盘的重心自平衡方法。公开了该履带式底盘的重心自平衡方法。公开了该履带式底盘的重心自平衡方法。

【技术实现步骤摘要】
移动机器人及其履带式底盘和重心自平衡装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种移动机器人，特别是一种移动机器人及其履带式底盘和重心自平衡装置及方法。

技术介绍

[0002]履带底盘具有土壤单位面积压力小、土壤附着性能好以及不易打滑等优点，被广泛应用于移动机器人领域。传统的履带式底盘具有较好的通过性能，但在复杂行驶环境当中，在通过性、稳定性和越障性三个方面仍存在较大的提升空间。现有技术中主要通过改变履带式底盘的悬挂结构形式来提升复杂环境中的适应性，如在履带底盘两侧增加辅助越障摆臂等，这些方法虽然能够有效提高履带式底盘的越障能力，但同时会显著增加底盘结构复杂程度，维护成本相对较高，使用经济性相对较差。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种移动机器人及其履带式底盘和重心自平衡装置及方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种履带式底盘的重心自平衡装置，其中，包括：
[0005]横向滑动机构，安装在履带式底盘的车体内，包括横向滑轨、横向滑动电机和横向丝杠，所述横向丝杠与所述横向滑动电机连接，并与所述横向滑轨平行设置；
[0006]纵向滑动机构，包括纵向滑轨、纵向滑动电机和纵向丝杠，所述纵向丝杠与所述纵向滑动电机连接，并与所述纵向滑轨平行设置，所述纵向滑轨与所述横向滑轨连接，且所述纵向滑轨与所述横向滑轨互相垂直，所述纵向滑动机构可沿所述横向滑轨整体横向移动；
[0007]配重块，与所述纵向滑动机构连接，并沿所述纵向滑轨移动；
[0008]传感器，安装在所述履带式底盘的车体内，用于实时采集所述履带式底盘的车体姿态；以及
[0009]控制器，安装在所述履带式底盘的车体内，并分别与所述传感器、横向滑动电机和纵向滑动电机连接，基于所述传感器采集的信号，实时驱动所述横向滑动电机和/或所述纵向滑动电机，以调整所述配重块的位置。
[0010]上述的履带式底盘的重心自平衡装置，其中，所述横向滑轨包括前后平行设置的第一横轨和第二横轨，所述第一横轨和第二横轨分别通过螺栓安装于所述履带式底盘的车体前部和后部，所述横向丝杠通过轴承座安装于所述履带式底盘的车体中部，所述横向滑动电机通过法兰安装所述履带式底盘的车体外侧，所述横向滑动电机的电机轴与所述横向丝杠直连，并驱动所述横向丝杠旋转。
[0011]上述的履带式底盘的重心自平衡装置，其中，所述纵向丝杠通过轴承座安装于所述纵向滑轨上，所述纵向滑动电机通过法兰安装于所述纵向滑轨一侧，所述纵向滑动电机的电机轴与所述纵向丝杠直连，并驱动所述纵向丝杠旋转。
[0012]上述的履带式底盘的重心自平衡装置，其中，所述纵向滑轨设置有底部滑块和丝杠轴套，所述纵向滑轨通过所述底部滑块与所述横向滑轨连接，并通过所述丝杠轴套与所述横向丝杠连接，所述纵向滑轨可沿所述横向滑轨滑动。
[0013]上述的履带式底盘的重心自平衡装置，其中，所述配重块包括配重本体、配重滑槽和配重丝杠轴套，所述配重块通过所述配重滑槽与所述纵向滑轨连接，并通过所述配重丝杠轴套与所述纵向丝杠连接，以沿所述纵向滑轨滑动。
[0014]上述的履带式底盘的重心自平衡装置，其中，所述配重滑槽和配重丝杠轴套设置在所述配重本体底部。
[0015]为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种履带式底盘的重心自平衡方法，其中，采用上述的重心自平衡装置控制车体重心平衡，包括如下步骤：
[0016]S100、通过安装在履带式底盘的车体上的传感器实时检测车体姿态，并将检测到的车体姿态信号传送至控制器；
[0017]S200、控制器根据所述车体姿态信号判断所述履带式底盘的车体是否倾斜，若判断结果为是，则进一步判断是车体左右倾斜或车体前后倾斜；以及
[0018]S300、若车体为左右倾斜，则控制器实时驱动横向滑动电机调整所述配重块的位置以调节车体重心；若车体为前后倾斜，则控制器实时驱动纵向滑动电机调整所述配重块的位置以调节车体重心。
[0019]上述的履带式底盘的重心自平衡方法，其中，所述控制器基于重心自动控制算法或手动遥控驱动所述横向滑动电机或所述纵向滑动电机旋转以调整所述配重块的位置改变车体重心。
[0020]为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种履带式底盘，其中，包括上述的重心自平衡装置。
[0021]为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种移动机器人，其中，包括上述的履带式底盘。
[0022]本专利技术的技术效果在于：
[0023]本专利技术能够在避免增加底盘结构复杂程度的同时，有效提高履带式底盘的通过性、稳定性和越障性，成本相对较低，维护相对简单。其履带式底盘重心自平衡装置可根据车体姿态实时调整配重块位置以改变车体重心，进而改善履带式底盘的复杂地形适应性。当履带底盘在平地行驶时，配重块位于初始位置，重心位于车体几何中心。当履带底盘需要爬上垂直障碍时，配重块往车体前部移动，重心前移防止车体翘头，同时可以增大履带与台阶接触位置的牵引力。当履带底盘需要爬坡时，配重块往车体前部移动，重心前移保证履带纵向接地比压基本一致，能够在避免车体翘头的同时，避免履带局部打滑，提高底盘行走牵引力。当履带底盘爬下垂直障碍时，配重块往车体后部移动，重心后移防止车头过早栽至平地，提高车体爬下垂直障碍的稳定性。当履带底盘下坡时，配重块往车体后部移动，重心后移保证履带接地比压基本一致，避免车体翘尾的同时，避免履带局部打滑，提高底盘行走牵引力。当履带底盘需要跨越壕沟时，配重块往车体后部移动，重心后移防止车头栽入壕沟，当履带前沿搭至壕沟后沿，配重块往车体前部移动，直到重心调整至壕沟后沿，重心前移防止车尾栽入壕沟，提高底盘越壕宽度。当履带底盘沿侧坡行走时，配重块沿车体上坡侧移动，重心侧移保证两侧接地比压一致，避免行驶打滑与侧翻。
[0024]以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一实施例的履带式底盘结构示意图；
[0026]图2为本专利技术一实施例的底盘俯视图；
[0027]图3为本专利技术一实施例的重心自平衡装置结构示意图；
[0028]图4为本专利技术一实施例的横向滑动机构示意图；
[0029]图5为本专利技术一实施例的纵向滑动机构示意图；
[0030]图6为本专利技术一实施例的纵向滑轨结构示意图；
[0031]图7为本专利技术一实施例的配重块结构示意图；
[0032]图8为本专利技术一实施例的重心自平衡方法流程图；
[0033]图9A
‑
9H为本专利技术在不同地形条件下的配重块位置示意图。
[0034]其中，附图标记
[0035]1履带式底盘
[0036]11车体
[0037]12电池
[0038]13底盘驱动电机
[0039]14电机减速器
[0040]2履带行走机构
[0041]3悬挂机构
[0042]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种履带式底盘的重心自平衡装置，其特征在于，包括：横向滑动机构，安装在履带式底盘的车体内，包括横向滑轨、横向滑动电机和横向丝杠，所述横向丝杠与所述横向滑动电机连接，并与所述横向滑轨平行设置；纵向滑动机构，包括纵向滑轨、纵向滑动电机和纵向丝杠，所述纵向丝杠与所述纵向滑动电机连接，并与所述纵向滑轨平行设置，所述纵向滑轨与所述横向滑轨连接，且所述纵向滑轨与所述横向滑轨互相垂直，所述纵向滑动机构可沿所述横向滑轨整体横向移动；配重块，与所述纵向滑动机构连接，并沿所述纵向滑轨移动；传感器，安装在所述履带式底盘的车体内，用于实时采集所述履带式底盘的车体姿态；以及控制器，安装在所述履带式底盘的车体内，并分别与所述传感器、横向滑动电机和纵向滑动电机连接，基于所述传感器采集的信号，实时驱动所述横向滑动电机和/或所述纵向滑动电机，以调整所述配重块的位置。2.如权利要求1所述的履带式底盘的重心自平衡装置，其特征在于，所述横向滑轨包括前后平行设置的第一横轨和第二横轨，所述第一横轨和第二横轨分别通过螺栓安装于所述履带式底盘的车体前部和后部，所述横向丝杠通过轴承座安装于所述履带式底盘的车体中部，所述横向滑动电机通过法兰安装所述履带式底盘的车体外侧，所述横向滑动电机的电机轴与所述横向丝杠直连，并驱动所述横向丝杠旋转。3.如权利要求2所述的履带式底盘的重心自平衡装置，其特征在于，所述纵向丝杠通过轴承座安装于所述纵向滑轨上，所述纵向滑动电机通过法兰安装于所述纵向滑轨一侧，所述纵向滑动电机的电机轴与所述纵向丝杠直连，并驱动所述纵向丝杠旋转。4.如权利要求3所述的履带式底盘的重心自平衡装置，其特征在于，所述纵向滑轨设置有底部滑块和丝杠轴套...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩振浩，朱立成，赵博，苑严伟，孙光辉，靳印浩，
申请(专利权)人：中国农业机械化科学研究院，
类型：发明
国别省市：