一种履腿结合地面机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种履腿结合地面机器人，包括多履带车体，所述车体单侧各设有两个车轮，所述车体的端部设有横臂，所述横臂的端部分别设有摆臂轮，所述车体端部的摆臂轮与其相配的电机连接，所述多条履带分别套接在摆臂轮与车轮之间以及两车轮之间，所述车体端部的横臂上设有支杆，所述支杆形成地面移动机器人的足腿，所述支杆与距离支杆最近的电机相连。由于本发明专利技术所述机器人平时足腿收回，贴在前后横臂内侧，机器人以履带方式运动，碰到履带难以翻越的障碍，可以伸出足腿，以爬行方式运动，增强了爬坡能力；本发明专利技术利用了多履带结构，增加由支杆构成的足腿，相比标准腿结构简单的多，且爬行动作简单、机构易于实现，因此有效的减少了结构的复杂性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机器人，特别涉及一种履腿结合地面机器人。
技术介绍
地面移动机器人是上一世纪90年代提出的一种新型的机器人，由于其在军事侦察、反恐防暴、防核化及污染等危险与恶劣环境作业中广阔的应用前景，使其迅速成为一个重要的研究热点。 而地面移动机器人的越障能力是移动机器人的核心技术之一，如何提高机器人在复杂环境的越障能力，是人们追求的目标。尽管增加机械结构的功能，可以提高越障能力，但同时增加重量和体积，因此不符合地面移动机器人的设计要求。 目前，地面移动机器人的运动结构主要包括六履带结构、腿足式结构及足式结构。其中，六履带结构的地面移动机器人是目前较为普遍的结构形式，它通过改变履带角度适应地面形状，虽然具有较强的越障能力，可以对付一般的障碍物，但是在对付建筑垃圾、地震废墟、灾难煤矿废墟等复杂障碍，仍有不足之处，难以越过。腿足式地面移动机器人，具有优于履带机器人的越障能力，但其结构复杂，重量大，效率低，控制复杂，具有难以实用化的缺点。足式地面移动机器人类似变形金刚，其存在机构冗余太多，当一套运动系统工作时，其他运动系统闲置无用，相当于增加了机器人重量与体积，因此存在速度慢的缺点，由于受到技术水平的限制，目前还不实用。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种既解决爬坡越障难的问题又减少了结构的复杂性的履腿结合地面移动机器人。 为了实现上述目的本专利技术实施例采取的技术方案是一种履腿结合地面机器人，包括多履带车体，所述车体单侧各设有两个车轮，所述车体的端部设有横臂，所述横臂的端部分别设有摆臂轮，所述车体端部的摆臂轮与其相配的电机连接，所述多条履带分别套接在摆臂轮与车轮之间以及两车轮之间，所述车体端部的横臂上设有支杆，所述支杆形成地面移动机器人的足腿，所述支杆与距离支杆最近的电机相连。 具体的，所述车体为六履带车体，所述横臂分别设置在车体的前、后端，所述车体前端及后端的摆臂轮分别与各自的电机连接；所述车体的单侧各设有三组履带，三组履带分别是套接在所述车体前端的摆臂轮与所述车轮之间、所述两车轮之间以及所述车体后端的车轮与摆臂轮之间；所述车体前、后端的横臂上分别设有支杆，所述车体前端及后端的支杆分别形成地面移动机器人的前、后足腿，所述支杆通过销栓与距离支杆最近的电机相连。 本专利技术实施例的有益效果是相比现有技术，本专利技术在多履带的基础上增加了足腿结构，使得本专利技术同时具有多履带和腿足式的优点，解决爬坡越障难的问题；本专利技术利用了多履带结构，增加由支杆构成的足腿，比标准腿结构简单的多，爬行动作简单，机构易于实现，因此有效的减少了结构的复杂性。附图说明 图1是本专利技术实施例所述履腿结合地面移动机器人的立体结构示意图； 图2是图1中所述履腿结合地面移动机器人的足腿放下时的A向视图； 图2a是图1中所述履腿结合地面移动机器人收起足腿时的立体图； 图3-图10是图1中所述机器人爬行过程的示意图，分别为初始状态、抬前腿、落前腿、抬起车体、车体前移、车体落下、收后腿及恢复初始状态。 图中1支杆，1. 1前腿，1. 2后腿，2电机，3履带，4摆臂轮，5车轮，6车体，7横臂。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。 如图l-2所示，一种履腿结合地面机器人，包括六履带型车体6。本例中，采用六履带型车体，具体实施时，还可以选用二履带车体或二履带以上车体只要履带的数量为偶数即可，同时要相应的设置横臂、摆臂轮及支杆。 如图1-2所示，车体6单侧各设有两个车轮5，车体6的前、后端分别设有横臂7。横臂7的端部分别设有摆臂轮4。车体6前端及后端的摆臂轮4分别与其相配的电机2连接。车体6的单侧各设有三组履带3。三组履带3分别是套接在车体6前端的摆臂轮4与车轮5之间、两车轮5之间以及车体6后端的车轮5与摆臂轮4之间。车体6前后端的横臂7上分别设有两平行的支杆1。车体6前端及后端中成对的支杆形成了地面移动机器人的支杆1。支杆1通过销栓与距离支杆1最近的电机2相连。 由于四足即前、后两组支杆利用了原来的六履带结构已有的自由度与长度，因而，只需要在车体6前后端的摆臂轮4处增加两个固定在横臂7上的电机2，再将两组足腿通过销栓与电机2进行链接，由电机2带动足腿即两平行支杆1进行转动，就形成简单的四足爬行机构。故本专利技术充分了利用原有的结构，在不大幅度增加体积重量与复杂程度的基础上，通过简单增加几个小结构，就行形成一种新的运动方式，解决了现有地面移动机器人爬坡越障难的问题、同时还简化了结构。 本专利技术上述结构形成的运动方案为六履带-四足式结构，包括履带式运动和腿足关节式运动两种运动形式。履带运动时，可以调节履带与地面的角度。如平地展开前后履带，利于越沟，减小对地压强。有台、坡时，抬起前履带，进行爬坡，且前、后足腿1用于支撑。下坡时可以下压前横臂使前腿1. 1伸出，支撑地面并减小冲击。先摆下足腿，使其着地，再逐渐将腿伸直或弯曲，使得车体6部分得到缓慢落地下坡。 如图2a所示，本专利技术平时足腿收回，以六履带方式运动。当出现六履带方式不能越过的障碍时，伸出足腿，以爬行方式越障，如图3所示的本专利技术初始状态。当有比较大的障碍，例如废墟堆，六履带方式难以越过，可以伸出四个支杆，采用四条支杆爬行的方式移动，可以越过崎岖的地区，爬上较高的台阶。如图3-10是本专利技术的爬行过程，分别经过初始状态(参见图3)-抬前腿1. 1 (参见图4)-落前腿1. 1 (参见图5)-抬起车体6 (参见图6)-车体6前移(参见图7)-车体6落下(参见图8)-收后腿1.2(参见图9)至恢复初始状态(参见图10)。 本专利技术，增加的四支杆充分利用了六履带的原有的自由度、长度与结构，通过增加简单的机构实现了复杂的爬行功能；增加的四支杆与六履带的原有车体形成了对称的简单多自由度爬行机构，能实现蠕动式爬行动作，而机构比较简单，实用性强；增加的四支杆平时可以收回，不影响六履带的原有车体运动，四支杆爬行运动时，可以越过十分复杂的障碍，只要前、后支杆够得着的地方，就可以爬上去；四支杆爬行运动时，动作序列是固定循环的，控制十分简单，比独立四足运动控制的传感、控制简单很多。 本专利技术所述车体具有六履带的标准结构，有大障碍时可以采用爬行方式运动，增强了越障能力，平时四个支杆通过电机带动收回，折叠在前、后臂内侧，以六履带运动，有过不去的障碍时，再爬行。此方案同时具有多履带和腿足式的优点，利用了多履带结构，增加四个支杆，比标准腿式结构简单的多，爬行动作简单，机构易于实现。 以上所述的实施例，只是本专利技术较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本专利技术技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种履腿结合地面机器人，包括多履带车体，其特征在于：所述车体单侧各设有两个车轮，所述车体的端部设有横臂，所述横臂的端部分别设有摆臂轮，所述车体端部的摆臂轮与其相配的电机连接，所述多条履带分别套接在摆臂轮与车轮之间以及两车轮之间，所述车体端部的横臂上设有支杆，所述支杆形成地面移动机器人的足腿，所述支杆与距离支杆最近的电机相连。

【技术特征摘要】
一种履腿结合地面机器人，包括多履带车体，其特征在于所述车体单侧各设有两个车轮，所述车体的端部设有横臂，所述横臂的端部分别设有摆臂轮，所述车体端部的摆臂轮与其相配的电机连接，所述多条履带分别套接在摆臂轮与车轮之间以及两车轮之间，所述车体端部的横臂上设有支杆，所述支杆形成地面移动机器人的足腿，所述支杆与距离支杆最近的电机相连。2. 根据权利要求1所述的一种履腿结合地面机器人，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峻峣，高学山，徐坤，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]