專利名稱：一種新型被動(dòng)自適應(yīng)六輪全地形移動(dòng)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種移動(dòng)機(jī)器人，具體是ー種能夠被動(dòng)自適應(yīng)各種復(fù)雜地形具有較強(qiáng)越障能力的六輪移動(dòng)機(jī)器人，屬于機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，例如星球探測(cè)、極地考察、救援工作等，使越障機(jī)器人的研究越來越得到重視。研究越障機(jī)器人的主要目標(biāo)就是用最小的能源消耗、最簡(jiǎn)單的控制方法達(dá)到機(jī)器人的最高越障性能。很多移動(dòng)機(jī)器人，具有一定越障能力，但是這些移動(dòng)機(jī)器人一般說來很難越過超過輪徑的垂直臺(tái)階，或是越障能力較強(qiáng)，但需要主動(dòng)越障，不能自動(dòng)越障，需要完成對(duì)障礙的辨識(shí)、判斷、決策等，這樣對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)要求較高，而且在復(fù)雜路況時(shí)行走效率較低。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利公開號(hào)為200520075351. 5，實(shí)用新型專利名稱為自主越障機(jī)器人的復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該專利包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速傳動(dòng)裝置和運(yùn)動(dòng)部件及其智能控制系統(tǒng)；其中的運(yùn)動(dòng)部位為對(duì)稱布置于車體兩側(cè)的履帶輪，每ー履帶輪由行走輪、輔助輪旋轉(zhuǎn)臂、履帶、履帶支撐機(jī)構(gòu)組成，行走輪和輔助輪分別安裝在旋轉(zhuǎn)臂的兩側(cè)，履帶包履在行走輪和輔助輪外；每ー對(duì)左、右履帶輪的旋轉(zhuǎn)臂由ー個(gè)旋轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每ー側(cè)前、后履帶輪的行走輪由ー個(gè)行走輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；行走輪、旋轉(zhuǎn)臂分別固定在其傳動(dòng)軸上，可以隨軸做360度旋轉(zhuǎn)。該實(shí)用新型專利可采用輪式、腿式、履帶式等多種移動(dòng)方式在各種復(fù)雜路面上行駛，并且各種移動(dòng)方式之間可以直接轉(zhuǎn)換，前傾或后傾還具有組恢復(fù)功能。此自主越障機(jī)器人越障能力較強(qiáng)，但越障時(shí)需辨別臺(tái)階等障礙物，然后控制系統(tǒng)控制前后或左右履帶輪作ー些的運(yùn)動(dòng)，才能越過障礙，越障效率較低，控制系統(tǒng)復(fù)雜，能耗高，轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)靠左右履帶差速實(shí)現(xiàn)，履帶與地面有相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，對(duì)履帶磨損嚴(yán)重，在載荷較大或高速轉(zhuǎn)向時(shí)會(huì)出現(xiàn)脫帶等現(xiàn)象，值得ー提的是在履帶側(cè)面存在障礙而且需要轉(zhuǎn)向，該機(jī)器人無法實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。經(jīng)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利公開號(hào)為200810139146. 9，發(fā)明專利名稱為蝦形六輪移動(dòng)機(jī)器人，該專利提供了 一種蝦形六輪移動(dòng)機(jī)器人，能夠越過輪子直徑1. 5-2倍的垂直臺(tái)階，而且負(fù)載能力較強(qiáng)，機(jī)械效率高，能夠作轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)。該專利包括頭部、腹部、側(cè)翼和尾部四個(gè)部分，其連接方式為頭部與腹部鉸接，左右兩個(gè)側(cè)翼分別鉸接于腹部，尾部與腹部鉸接。此蝦形六輪移動(dòng)機(jī)器人越障能力較強(qiáng)，機(jī)械效率高，能耗低，能夠作轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，但其轉(zhuǎn)向未嚴(yán)格按照多輪轉(zhuǎn)向理論實(shí)現(xiàn)，這樣會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向誤差、而且無論行進(jìn)間轉(zhuǎn)向還是原地轉(zhuǎn)向都會(huì)對(duì)車輪造成很大沖擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使車輪及聯(lián)軸器損壞，而且機(jī)器人尾部為鉸接，機(jī)器人在越障時(shí)，重心后移，僅靠ー個(gè)小小的扭簧承受很大的車體向后傾斜カ是很不科學(xué)的，此外該機(jī)器人各排車輪質(zhì)量分配不均，第一排和最后一排質(zhì)量配比小，這樣會(huì)降低其越障能力，值得ー提的是該機(jī)器人未對(duì)各排車輪的間距及質(zhì)量進(jìn)行合理分配，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)爬樓梯等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出ー種新型被動(dòng)自適應(yīng)六輪全地形移動(dòng)機(jī)器人
，采用的技術(shù)方案是
ー種被動(dòng)自適應(yīng)六輪全地形移動(dòng)機(jī)器人，包括左前平行四邊形搖臂、右前平行四邊形搖臂、后平行四邊形搖臂及主車體。左、右前平行四邊形搖臂分設(shè)在主車體的兩側(cè)，井分別與主車體前部固定的左、右L形支撐板絞接，后平行四邊形搖臂與主車體后部固定的后L形支撐板絞接。左前平行四邊形搖臂、右前平行四邊形搖臂及后平行四邊形搖臂的底部均裝設(shè)有前輪和后輪。左前平行四邊形搖臂和右前平行四邊形搖臂具有相同的結(jié)構(gòu)，均包括上橫肋、下橫肋、前上臂、前下臂、后臂、前輪及后輪。上橫肋和下橫肋前端分別與前上臂鉸接，上橫肋和下橫肋后端分別與后臂鉸接，左前平行四邊形搖臂的上橫肋和下橫肋分別鉸接在主車體的左L形支撐板上。右前平行四邊形搖臂的上橫肋和下橫肋分別鉸接在主車體的右L形支撐板上。左、右前平行四邊形搖臂的前上臂分別通過轉(zhuǎn)向電機(jī)支架固定有一轉(zhuǎn)向電機(jī)，每個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)分別連接有一金屬舵盤，每個(gè)金屬舵盤分別對(duì)應(yīng)固定在左、右前平行四邊形搖臂的前下臂上。左、右前平行四邊形搖臂的前下臂上分別固定有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架，每ー個(gè)第ー驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架上固定有第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，姆個(gè)第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別通過聯(lián)軸器連接有一前輪；左、右前平行四邊形搖臂的后臂上分別固定有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架，每ー個(gè)第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架上固定有第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，姆ー個(gè)第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別通過電機(jī)聯(lián)軸器連接有一后輪。 后平行四邊形搖臂包括上橫肋、下橫肋、前上臂、前下臂、后上臂、后下臂、前輪及后輪。上橫肋和下橫肋前端分別與前上臂鉸接，上橫肋和下橫肋后端分別與后上臂鉸接，后平行四邊形搖臂的上橫肋和下橫肋分別鉸接在主車體的后L形支撐板上。后平行四邊形搖臂的前上臂通過轉(zhuǎn)向電機(jī)支架固定有一轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)上連接有一金屬舵盤，金屬舵盤固定在后平行四邊形搖臂的前下臂上。后平行四邊形搖臂的前下臂上固定有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架上固定有第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接有一前輪；后平行四邊形搖臂的后上臂通過轉(zhuǎn)向電機(jī)支架固定有一轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)上連接有一金屬舵盤，金屬舵盤固定在后平行四邊形搖臂的后下臂上。后平行四邊形搖臂的前下臂上固定有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架上固定有第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第ニ車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接有一后輪。主車體包括主車架和控制箱，控制箱固定在主車架上面。本發(fā)明使用時(shí)，需要機(jī)器人向前行走時(shí)，需將前后四個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)角度調(diào)至0度，此時(shí)所有的車輪方向都保持一致，只要同時(shí)驅(qū)動(dòng)六個(gè)車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，六個(gè)輪子會(huì)以相同的速度前迸；需要機(jī)器人向后行走時(shí)，需將前后四個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)角度調(diào)至0度，此時(shí)所有的車輪方向都保持一致，只要同時(shí)驅(qū)動(dòng)六個(gè)車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，六個(gè)輪子會(huì)以相同的速度后退。在遇到不超過車輪直徑2. 5倍的垂直障礙以及各種坑洼地形時(shí)機(jī)器人會(huì)自動(dòng)適應(yīng)路況而平穩(wěn)越過，值得ー提的是該機(jī)器人向前向后行進(jìn)具有相同的越障能力以及可連續(xù)的上樓梯(要求輪地之間的摩擦系數(shù)大于0. 6)和下樓梯。當(dāng)機(jī)器人需要原地旋轉(zhuǎn)時(shí)左前方轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)到45度位置、右前方轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)到-45度位置、后邊兩個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)都轉(zhuǎn)到90度位置，從車輪外側(cè)看所有車輪均沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)車輪的速度與該車輪到旋轉(zhuǎn)中心的距離成正比，機(jī)器人會(huì)原地逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；從車輪外側(cè)看所有車輪均沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)車輪的速度與該車輪到旋轉(zhuǎn)中心的距離成正比，機(jī)器人會(huì)原地順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)所有車輪方向與該車輪和第ニ排車輪連線延長(zhǎng)線上一點(diǎn)的連線垂直時(shí)，各個(gè)車輪均向前行駛，并且每個(gè)車輪的速度與該車輪到旋轉(zhuǎn)中心的距離成正比，機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)以任意旋轉(zhuǎn)半徑的行進(jìn)間轉(zhuǎn)向。當(dāng)機(jī)器人處于坑洼地面上或車身正下方及周圍存在垂直障礙時(shí)依然可以原地轉(zhuǎn)向和行進(jìn)間轉(zhuǎn)向。本發(fā)明的機(jī)器人能夠適應(yīng)水泥地、草地、沙地和泥濘路面，可以完成上下樓梯，過凹坑以及傾斜行進(jìn)等動(dòng)作，能夠越過車輪半徑5倍的臺(tái)階，而且負(fù)載能力較強(qiáng)，機(jī)械效率較高，耗能低，能夠嚴(yán)格按照多輪轉(zhuǎn)向理論實(shí)現(xiàn)機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向以及行進(jìn)間繞第二排車輪連線及其延長(zhǎng)線任意一點(diǎn)轉(zhuǎn)向，能夠在坑洼地面和任意方向存在障礙的地面上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，該機(jī)器人還對(duì)重心分配及車輪間距進(jìn)行了優(yōu)化，使其越障能力達(dá)到最大。


圖1本發(fā)明詳細(xì)結(jié)構(gòu)平面主視圖。圖2本發(fā)明詳細(xì)結(jié)構(gòu)平面俯視圖。圖3本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
ー種被動(dòng)自適應(yīng)六輪全地形移動(dòng)機(jī)器人，包括左前平行四邊形搖臂1、右前平行四邊形搖臂2、后平行四邊形搖臂3及主車體4。左、右前平行四邊形搖臂1、2分設(shè)在主車體4的兩側(cè)，并分別與主車體4前部固定的左、右L形支撐板5、6絞接，后平行四邊形搖臂3與主車體4后部固定的后L形支撐板7絞接。左前平行四邊形搖臂1、右前平行四邊形搖臂2具有相同的結(jié)構(gòu)，均包括上橫肋8、下橫肋9、前上臂10、前下臂11、后臂12，上橫肋8和下橫肋9前端分別與上臂10鉸接,上橫肋8和下橫肋9后端分別與后臂12鉸接，左前平行四邊形搖臂I的上橫肋8和下橫肋9分別鉸接在主車體4的左L形支撐板5上。右前平行四邊形搖臂2的上橫肋8和下橫肋9分別鉸接在主車體4的右L形支撐板6上。左、右前平行四邊形搖臂1、2的前上臂10分別與一轉(zhuǎn)向電機(jī)支架19固定聯(lián)接，轉(zhuǎn)向電機(jī)支架19與轉(zhuǎn)向電機(jī)20固定聯(lián)接，轉(zhuǎn)向電機(jī)20與金屬舵盤21固定聯(lián)接，金屬舵盤21固定聯(lián)接在前下臂11上，前下臂11與第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架22固定聯(lián)接，第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架22與第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)23固定聯(lián)接，第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)23通過電機(jī)聯(lián)軸器24與一前輪25相連接；后臂12與第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架26固定聯(lián)接，第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架26與第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)27固定聯(lián)接，第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)27通過電機(jī)聯(lián)軸器24與后輪28相連接。后平行四邊形搖臂3包括上橫肋8、下橫肋9、前上臂10、前下臂11、后上臂13、后下臂14，上橫肋8和下橫肋9前端分別與前上臂10鉸接，上橫肋8和下橫肋9后端分別與后上臂13鉸接，后平行四邊形搖臂3的上橫肋8和下橫肋9分別鉸接在主車體4的后L形支撐板7上。后平行四邊形搖臂3的前上臂10與一轉(zhuǎn)向電機(jī)支架19固定聯(lián)接，轉(zhuǎn)向電機(jī)支架19與轉(zhuǎn)向電機(jī)20固定聯(lián)接，轉(zhuǎn)向電機(jī)20與金屬舵盤21固定聯(lián)接，金屬舵盤21固定聯(lián)接在前下臂11上，前下臂11與第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架22固定聯(lián)接，第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架22與第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)23固定聯(lián)接,第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)23通過電機(jī)聯(lián)軸器24與一前輪25相連接；后上臂13與ー轉(zhuǎn)向電機(jī)支架19固定聯(lián)接，轉(zhuǎn)向電機(jī)支架19與轉(zhuǎn)向電機(jī)20固定聯(lián)接，轉(zhuǎn)向電機(jī)20與金屬舵盤21固定聯(lián)接，金屬舵盤21固定聯(lián)接在后下臂14上，后下臂14與第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架26固定聯(lián)接，第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架26與第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)27固定聯(lián)接，第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)27通過電機(jī)聯(lián)軸器24與ー后輪28相連接。主車體4包括主車架板15、前車架板16、后車架板17、控制箱18、左L形支撐板5、右L形支撐板6、后L形支撐板7。前車架板14固定在主車架板15的前部，后車架板17固定在主車架板15的后部。左、右L形支撐板5、6分別固定在前車架板16的兩側(cè)。后L形支撐板7固定在后車架板17上。主車體4上固定有一控制箱18。
權(quán)利要求
1.一種被動(dòng)自適應(yīng)六輪全地形移動(dòng)機(jī)器人，包括左前平行四邊形搖臂、右前平行四邊形搖臂、后平行四邊形搖臂及主車體，其特征在于所述的左、右前平行四邊形搖臂分設(shè)在主車體的兩側(cè)，并分別與主車體前部固定的左、右L形支撐板絞接，后平行四邊形搖臂與主車體后部固定的后L形支撐板絞接，左前平行四邊形搖臂、右前平行四邊形搖臂及后平行四邊形搖臂的底部均裝設(shè)有前輪和后輪； 左前平行四邊形搖臂和右前平行四邊形搖臂具有相同的結(jié)構(gòu)，均包括上橫肋、下橫肋、前上臂、前下臂、后臂、前輪及后輪，上橫肋和下橫肋前端分別與前上臂鉸接，上橫肋和下橫肋后端分別與后臂鉸接，左前平行四邊形搖臂的上橫肋和下橫肋分別鉸接在主車體的左L形支撐板上，右前平行四邊形搖臂的上橫肋和下橫肋分別鉸接在主車體的右L形支撐板上，左、右前平行四邊形搖臂的前上臂分別通過轉(zhuǎn)向電機(jī)支架固定有一轉(zhuǎn)向電機(jī)，每個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)分別連接有一金屬舵盤，每個(gè)金屬舵盤分別對(duì)應(yīng)固定在左、右前平行四邊形搖臂的前下臂上，左、右前平行四邊形搖臂的前下臂上分別固定有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架，每一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架上固定有第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每個(gè)第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別通過聯(lián)軸器連接有一前輪；左、右前平行四邊形搖臂的后臂上分別固定有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架，每一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架上固定有第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每一個(gè)第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別通過電機(jī)聯(lián)軸器連接有一后輪； 后平行四邊形搖臂包括上橫肋、下橫肋、前上臂、前下臂、后上臂、后下臂、前輪及后輪，上橫肋和下橫肋前端分別與前上臂鉸接，上橫肋和下橫肋后端分別與后上臂鉸接，后平行四邊形搖臂的上橫肋和下橫肋分別鉸接在主車體的后L形支撐板上，后平行四邊形搖臂的前上臂通過轉(zhuǎn)向電機(jī)支架固定有一轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)上連接有一金屬舵盤，金屬舵盤固定在后平行四邊形搖臂的前下臂上，后平行四邊形搖臂的前下臂上固定有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架上固定有第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第一車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接有一前輪；后平行四邊形搖臂的后上臂通過轉(zhuǎn)向電機(jī)支架固定有一轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)上連接有一金屬舵盤，金屬舵盤固定在后平行四邊形搖臂的后下臂上，后平行四邊形搖臂的前下臂上固定有第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)支架上固定有第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，第二車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過聯(lián)軸器連接有一后輪；主車體包括主車架和控制箱，控制箱固定在主車架上面。
全文摘要
本發(fā)明提出一種新型被動(dòng)自適應(yīng)六輪全地形移動(dòng)機(jī)器人，能夠適應(yīng)水泥地、草地、沙地和泥濘路面，可以完成上下樓梯，過凹坑以及傾斜行進(jìn)等動(dòng)作，能夠越過輪子半徑5倍的臺(tái)階，而且負(fù)載能力較強(qiáng)，機(jī)械效率較高，耗能低，能夠嚴(yán)格按照多輪轉(zhuǎn)向理論實(shí)現(xiàn)機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向以及行進(jìn)間繞第二排車輪連線及其延長(zhǎng)線任意一點(diǎn)轉(zhuǎn)向，能夠在坑洼地面和任意方向存在障礙的地面上實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，該機(jī)器人還對(duì)重心分配及車輪間距進(jìn)行了優(yōu)化，使其越障能力達(dá)到最大。本發(fā)明包括左、右前平行四邊形搖臂，后平行四邊形搖臂和主車體四個(gè)部分，其連接方式為兩個(gè)前平行四邊形搖臂分別與主車體前面的兩個(gè)L形支撐板鉸接，后平行四邊形搖臂與主車體后面的L形支撐板鉸接。
文檔編號(hào)B60G3/18GK103029539SQ201110301219
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者王福德, 李艷杰, 寇智慧 申請(qǐng)人:沈陽理工大學(xué)