小型轮/履变结构移动搜索侦察机器人制造技术

本实用新型专利技术为小型轮／履变结构移动搜索侦察机器人。主要由箱体、行走轮、电动机以及装有轮式与履带式移动相互转换的变换机构、弹性履带、行走装置（行走轮）、侦察装置、移动驱动机构、自锁机构与机器人箱体构成，机器人箱体后部装有万向轮，机器人箱体和侦察装置通过转动轴连接在一起。该机器人兼有轮式移动机器人快速移动和履带式移动机器人良好越障能力的特点，即在地面条件较好时，采用轮式运动，具有快速移动的性能；在地面条件状况较差时，如遇到障碍物，楼梯台阶或非硬质路面时，通过改变运动机构的运动形式，使其变为有良好的越障能力的履带式运动。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种采用轮式移动方式与履带式移动方式一体化的、移动 机构可重构的、用于未知环境搜索侦察的移动机器人，具体地说是一种轮/履变 结构的新型移动机器人。
技术介绍
移动机器人是一个集运动机构、环境感知、动态决策与规划、行为控制与 执行等多种技术于一体的综合系统。其中，以轮式移动机器人和履带式移动机 器人最具代表性。移动机器人作为一种移动载体，可以在家庭服务、物料搬运、 灾后搜救、军事侦察、扫雷排险、核化生污染等环境下执行任务。对于轮式移动机器人，它具有灵活、快速的移动特点，但是如果路面上存在 较大沟壑或者较大凸起，那么机器人将无法通过。对于履带式移动机器人，它 具有较强的越障能力，对路面环境的适应性好，但是移动速度相对较低。目前， 为了使机器人具有快速移动和越障能力， 一般的方法是在机器人即安装车轮， 又安装履带，这样会使机器人的结构变得庞大，而且也增加了机器人的自身重 量，在机器人携带同样容量电池的情况下，造成机器人的工作时间相对减少。 另外一种方法是将腿式移动机构安装车轮，但是这会造成机器人的结构变得较 复杂。移动机器人是一种移动载体，在其上还要安装执行任务操作的执行机构， 因此机器人的机构越简单，功能越强，则效果越好。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种小型轮/履变结构移动搜索侦察机器人，使 移动机器人既具有灵活快速移动的特点，又具有较强的路面适应能力，本专利技术利用负压吸附和反向推力作用的非线性复合吸附原理及其实现方法，nT提高爬 壁机器人吸附可靠、灵活移动和越障的能力。本技术主要由箱体、行走轮、电动机构成，其特征在于箱体上装有轮 式与履带式移动相互转换的变换机构、弹性履带、行走装置、侦察装置、移动 驱动机构、自锁机构、计算机本体控制系统、遥控控制系统与机器人本体，机 器人本体后部装有万向轮，将行走装置和侦察装置组合在一起，机器人箱体和侦察装置通过转动轴连接在一起，构成机器人。变换机构与箱体连接，内置于两片固联的同步转动行走轮之间，通过在箱体上装置曲柄连杆机构实现变换机构的收放完成机器人以轮式或履带式移动。 采用耐磨弹性材料制成的弹性履带紧箍在机器人的行走轮上，履带的内侧与外 侧均加工有齿，其中外侧的齿在机器人移动时与地面接触，内侧的齿与行走轮 的外齿啮合传递动力，履带的内侧还内置有弹性环。侦察装置包括在机器人后 部安装的摆杆，摆杆上安装有摄像装置和金属片。移动驱动机构中装有减速器， 电动机通过减速器将驱动力矩传给与机器人行走轮内啮合的齿轮。自锁机构是 执行轮/履变换动作的电动机中的制动装置。执行轮/履变换动作的电动机通过制 动装置的涡轮蜗杆机构连接轮/履变换机构。执行轮/履变换动作的电动机通过制 动装置的螺旋传动机构连接轮/履变换机构。 有益效果本技术的小型轮/履变结构移动搜索侦察机器人具有重量轻，体积小的 特点，便于单人携带，具有全地形适应能力和很强的越障能力。该机器人结构 简单、紧凑，将轮式移动方式和履带方式进行复合，从而使移动机构具有机构 可重构的特点。当机器人的移动路面条件较好时，机器人可以以车轮实现高速 移动。当机器人遭遇路面凸凹不平、台阶与楼梯、瓦砾遍布、路面松软、杂草 丛生、布满碎石以及灌木丛时，则机器人的移动机构变为履带移动方式，或者 以履带与车轮实时互相转换的方式进行移动。附图说明图1是本技术的机器人尾部摆杆平伸状态时的整体结构图。图2是本技术的机器人尾部摆杆抬起状态时整体结构图。 图3是本技术的机器人轮/履移动机构相互变换原理图。 图4是本技术的新型弹性履带构成图。图中l-内轮、2-外轮、3-弹性履带、4-曲柄连杆形式的轮/履变换机构、5-齿轮、6-金属片、7-侦察摄像头、8-尾部摆杆、9-机器人箱体、10-摆杆转动轴、 11-曲柄连杆形式的轮/履变换机构的摆杆、12-机座、13-曲柄连杆形式的轮/履变 换机构的连杆、14-曲柄连杆形式的轮/履变换机构的曲柄、15-弹性履带的定位 弹性环、16-弹性履带内侧的齿、17-弹性履带外侧的齿。具体实施方式下面通过附图对本技术的实施方式的进行说明结合附图1和图2说明本技术的轮/履变结构原理。该机器人兼有轮式 移动机器人快速移动和履带式移动机器人良好越障能力的特点，即在地面条件较好时，采用轮式运动，具有快速移动的性能；在地面条件状况较差时，如遇到障碍物，楼梯台阶或非硬质路面时，通过改变运动机构的运动形式，使其变 为有良好的越障能力的履带式运动。通过机器人本体上两套对称布置的轮/履变换机构4的张开带动各自的内外皆有齿的特制弹性履带3就可以将机器人的移 动方式从轮式移动状态转换为履带移动状态，反之，通过轮/履变换机构4的收 回，机器人的移动方式从履带移动状态转换为轮式移动状态。两套轮/履变换机 构4通过安放控制系统的箱体9连接。轮/履变换机构4内藏于内轮1和外轮2 之间，微电机连接的齿轮5与内轮1、外轮2上的内齿轮相啮合，从而驱动机器 人移动。尾部摆杆8上安装侦察用的摄像头7和具有弹性的金属片6，控制尾部 摆杆8可以使其绕轴10摆动，尾部摆杆8除具有支撑侦察摄像头7之外，还与 金属片6 —起具有对机器人越障起杠杆的作用，对机器人的姿态起到平衡的作 用。结合附图3说明本技术的轮/履移动机构相互变换的原理。摆杆11、 连杆13、曲柄14和机座12构成可以联动的两套曲柄连杆机构。当曲柄14转动 时，摆杆11在连杆13的带动下发生摆动。当摆杆11张开时，通过摆杆11上小 轮来撑开弹性履带，此时机器人的移动机构为履带。而摆杆11收回时，则弹性 履带会随之收縮，此时机器人的移动机构为车轮。机器人的这种轮/履移动机构 是采用运动机构的结构变换来实现的，两种结构之间是一种重构的关系，不是 将两种运动机构进行简单的叠加来实现的，因此在机器人机构的创新方面具有 特色。结合附图4说明本技术的新型弹性履带的构成。新型履带主要是采用 弹性橡胶材料制成，履带的内外侧有齿，内侧的齿16参与传动啮合，外侧的齿 17主要用于移动防滑，履带的内部有定位弹性环15。对该履带的具体描述如下。 当机器人以轮式移动方式移动时，履带能够紧箍在外桶轮上，当机器人以履带 式移动方式移动时，在变换机构的带动下，履带能够自然地撑开。履带不但要 能够传递运动，还会被频繁地拉伸，以便能够适应路况经常变化的作业场所。 由于机器人经常作业在人所不能直接进入的复杂环境或条件恶劣的环境，所以 对诸如抗高温，耐磨损，抗腐蚀和抗老化等使用性能有着更高的要求。因此， 履带应具有高的弹性回复性能和高的抗拉伸疲劳强度。为达到上述性能，履带 研制应选用耐磨且抗疲劳的弹性材料，在技术方面，于履带内侧安装一弹性圈 以增强履带的弹性回复性，使履带不致因频繁的拉伸而造成内径变大，导致履带不能紧紧地箍在外桶轮上，产生运动失效，而且该弹性环还起到运动定位的 作用。在结构方面，新型履带的内侧设计有传递驱动力矩的齿，同时履带外侧 也有增加机器人移动机构抗打滑能力的齿。实施方式l:结合附图1和附图2，使用本技术中的轮/履变结构移动原 理及其方法的移动机器人应包括的结构特征有带有齿的内轮l，带有齿的外轮2，新型弹性履带3，轮/履变换机构4，与移动驱动电机连接的齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型轮／履变结构移动搜索侦察机器人，主要由箱体、行走轮、电动机构成，其特征在于：装有轮式与履带式移动相互转换的变换机构、弹性履带、行走轮、侦察装置、移动驱动机构、自锁机构与机器人箱体，机器人箱体后部装有万向轮，机器人箱体和侦察装置通过转动轴连接在一起，构成机器人。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高学山，李科杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：实用新型
国别省市：11[]