能夠適應核電站等復雜非結構化環境的輪履復合型機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種能夠適應核電站等復雜非結構化環境的輪履復合型機器人，屬于工業用移動機器人【技術領域】。它的基本結構由一個三角形車體、兩條主履帶、兩個擺臂及擺臂履帶組成；所述兩條主履帶由兩個前輪電機分別驅動，分別纏繞在車體兩側的三個輪子上，呈三角形；所述擺臂，其軸同時為車體后輪軸，兩個擺臂軸分別由兩個低速大轉矩自鎖電機獨立驅動；所述擺臂履帶纏繞在車體后輪及擺臂輪上，并以車體后輪為驅動輪。本實用新型優點：簡化了對機器人的控制，結構簡單易于實現。具有很強的爬坡、越障、上下樓梯能力以及運動穩定性。可以廣泛的應用于復雜地形、空間探測、排爆救援等場合。
【專利說明】能夠適應核電站等復雜非結構化環境的輪履復合型機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及移動機器人領域，尤其是能適應復雜非結構化的巡檢機器人。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展，巡檢機器人正在逐步應用于生活的不同領域，如空間探測、排爆救援、事故檢測等。而履帶機器人因其獨特的穩定性和越障能力備受關注。目前典型的履帶式巡檢機器人可分為固定式履帶機器人和可變形式履帶機器人。固定式履帶機器人結構、控制簡單，但其越障能力差。可變形式履帶機器人可分為四履帶雙擺臂和六履帶四擺臂機器人，傳統的四履帶雙擺臂機器人越障和靈活性一般，不適用于對越障能力要求高的場合。六履帶四擺臂機器人越障能力強，機動靈活性高，但結構、控制復雜，能效轉換率低。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于解決上述現有技術存在的問題，提供一種能夠適應核電站等復雜非結構化環境的輪履復合型機器人，該巡檢機器人的車體采用三角形結構，結構簡單，提高了機器人的越障能力，降低了控制難度。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:
[0005]它的基本結構由一個三角形車體、兩條主履帶、兩個擺臂及擺臂履帶組成；所述兩條主履帶由兩個前輪電機分別驅動，分別纏繞在車體兩側的三個輪子上，呈三角形；所述擺臂，其軸同時為車體后輪軸，兩個擺臂軸分別由兩個低速大轉矩電機獨立驅動；所述擺臂履帶纏繞在車體后輪及擺臂后輪上，并以車體后輪為驅動輪。
[0006]具體為:
[0007]能夠適應核電站等復雜非結構化環境的輪履復合型機器人，包括兩個三角形車體、兩條主履帶、兩條擺臂履帶、兩個前輪電機、兩個擺臂驅動電機、兩個前輪、兩個擺臂輪、兩個驅動輪、車體底板、兩個擺臂和兩個擺臂后輪；兩個三角形車體通過底板緊固連接；兩個前輪、兩個驅動輪、兩個擺臂輪、分別位于兩個三角形車體側面的三個角上；兩個驅動輪分別由兩個前輪電機驅動；兩條主履帶分別纏繞在前輪、驅動輪和擺臂輪上，組成主履帶裝置；擺臂與擺臂輪使用同一根軸，擺臂與擺臂軸連接固定，擺臂軸由擺臂電機驅動；兩條擺臂履帶分別纏繞在擺臂輪和擺臂后輪上組成后擺臂履帶裝置，擺臂輪由主履帶驅動，擺臂履帶由擺臂輪驅動；主履帶裝置和后擺臂履帶裝置通過擺臂輪連接，組成完整的履帶裝置。
[0008]工作時，所述主履帶與水平面夾角為銳角。
[0009]所述擺臂驅動電機為低速大轉矩自鎖的擺臂驅動電機。
[0010]本實用新型的車體采用三角形設計，與傳統的巡檢機器人相比有以下優點:機器人的三角形車體可以使機器人在遇到具有一定高度的障礙時直接越過障礙，簡化了對機器人的控制，結構簡單易于實現。兩條獨立驅動的后擺臂裝置能夠輔助機器人運動，提高穩定性。所述實用新型具有較強的爬坡、越障、上下樓梯能力以及運動穩定性。可以廣泛的應用于復雜地形、空間探測、排爆救援等場合。該機器人能適應于核電站或其他設備繁多、結構復雜且未結構化的環境。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的整體結構示意圖；
[0012]圖2為本實用新型的整體結構俯視圖；
[0013]圖3為本實用新型的主履帶裝置示意圖；
[0014]圖4為本實用新型的后擺臂履帶裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型進行詳細的描述。
實施例
[0016]參看圖1、2、3、4，這種能夠適應核電站等復雜非結構化環境的輪履復合型機器人，由兩個個三角形車體1、兩條主履帶2、兩條擺臂履帶3、兩個前輪電機4、兩個擺臂驅動電機
5、兩個前輪6、兩個擺臂輪7、兩個驅動輪8、車體底板9、兩個擺臂10和兩個擺臂后輪11組成。所述兩條主履帶2由兩個前輪電機4分別驅動，分別纏繞在三角形車體I兩側的位于車體三個角的前輪6、驅動輪8和擺臂輪7上，呈三角形組成主履帶裝置；所述兩條擺臂履帶3纏繞在擺臂輪7和擺臂后輪11上組成后擺臂履帶裝置，分別由兩個低速大轉矩自鎖的擺臂驅動電機5獨立驅動；所述主履帶裝置和后擺臂履帶裝置通過擺臂輪7連接，組成完整的履帶裝置，再與車體底板9緊固連接。
[0017]所述擺臂驅動電機為低速大轉矩自鎖的擺臂驅動電機；
[0018]所述主履帶2、擺臂履帶3采用工業雙面齒同步帶，質量輕強度高，相比金屬結構履帶和橡膠鏈結構履帶，減輕機器人重量提高機動性能，選用標準型號同步帶，方便替換，降低成本。
[0019]所述擺臂驅動電機5采用蝸輪蝸桿減速機構，滿足大減速比及自鎖的要求。
[0020]本實用新型能夠適應核電站等復雜非結構化環境的輪履復合型機器人在行駛過程中有二種模式。
[0021]在良好路況行駛時，后擺臂裝置升起，保證了較小的轉彎半徑，機器人由前輪電機4驅動，擺臂驅動電機5處于關閉狀態。前輪電機4帶動兩個前輪6轉動，同時前輪6帶動兩條主履帶2運行。在整個過程中兩個擺臂10都沒有轉動，由主履帶2為機器人前進提供動力。
[0022]在遇到小型障礙物時，后擺臂裝置升起，機器人由前輪電機4驅動，擺臂驅動電機5處于關閉狀態。前輪電機4帶動兩個前輪6轉動，同時前輪6帶動兩條主履帶2運行。由于機器人的三角形車體I結構設計(見圖3，主履帶與水平面夾角為銳角)，在主履帶2與障礙物接觸時能夠為機器人提供向上的摩擦力，可以使機器人越過障礙。在整個過程中兩個擺臂10都沒有轉動，由主履帶2為機器人前進提供動力。
[0023]在遇到大型障礙物如樓梯時，兩個擺臂10放至水平位置，增加機器人爬坡時與障礙物的接觸面積，機器人主履帶2通過兩個擺臂輪7帶動擺臂履帶3，主履帶2與擺臂履帶3速度同步。主履帶2前端三角形結構搭在樓梯邊沿，利用履帶履棱與樓梯之間作用力使機器人爬上樓梯，機器人爬坡時增加的接觸面積保證其重心水平投影總是在履帶與樓梯接觸點之間，具有更高的穩定性和速度上限。在整個過程中兩個擺臂10需要放至水平位置使擺臂履帶3與樓梯接觸，增大機器人于樓梯的接觸面積，能使機器人在行駛過程中更加穩定。
【權利要求】
1.能夠適應核電站等復雜非結構化環境的輪履復合型機器人，其特征在于包括兩個三角形車體、兩條主履帶、兩條擺臂履帶、兩個前輪電機、兩個擺臂驅動電機、兩個前輪、兩個擺臂輪、兩個驅動輪、車體底板、兩個擺臂和兩個擺臂后輪；兩個三角形車體通過底板緊固連接；兩個前輪、兩個驅動輪、兩個擺臂輪、分別位于兩個三角形車體側面的三個角上；兩個驅動輪分別由兩個前輪電機驅動；兩條主履帶分別纏繞在前輪、驅動輪和擺臂輪上，組成主履帶裝置；擺臂與擺臂輪使用同一根軸，擺臂與擺臂軸連接固定，擺臂軸由擺臂電機驅動；兩條擺臂履帶分別纏繞在擺臂輪和擺臂后輪上組成后擺臂履帶裝置，擺臂輪由主履帶驅動，擺臂履帶由擺臂輪驅動；主履帶裝置和后擺臂履帶裝置通過擺臂輪連接，組成完整的履帶裝置。
2.如權利要求1所述的輪履復合型機器人，其特征在于所述主履帶與水平面夾角為銳角。
3.如權利要求1所述的輪履復合型機器人，其特征在于所述擺臂驅動電機為低速大轉矩自鎖的擺臂驅動電機。
【文檔編號】B62D55/075GK203806022SQ201420081848
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】胡凌燕, 劉小平, 彭昊 申請人:南昌大學