CN201971077U - 一种机器人的复合式移动机构 - Google Patents

Abstract

一种机器人的复合式移动机构，机器人主体底部配置两根平行主轴，每根主轴配置一个主电机，每根主轴两端各装配一个十字形的支架，主轴轴线穿过支架中心，支架可随主轴旋转，支架的四个端部各安装一个滚轮电机，滚轮电机的输出轴轴线平行于主轴轴线，输出轴上装配滚轮，滚轮可随输出轴旋转，在机器人主体上配置红外测距传感器，红外测距传感器的检测高度高于主轴、低于支架顶端，红外测距传感器信号连接控制单元，滚轮电机上配置电流传感器，电流传感器信号连接控制单元，控制单元通过控制电路连接主电机和滚轮电机。本实用新型能够保证机器人在复杂的地表正常行走，使得机器人能够灵活应对各种障碍物，提高了机械结构的稳定性。

Description

一种机器人的复合式移动机构

技术领域

本实用新型涉及机器人的移动机构，尤其涉及一种越障移动结构。

背景技术

根据越障机器人移动机构的特点，机器人可分为轮式、足式、履带式、复合式等多种类型。

轮式越障机器人的特点是机动性好、结构简单、易于控制、能量消耗低，但其越野性能较差，通常只能越过高度小于车轮半径的障碍物，在复杂的环境下难以完成作业。机器人为了跨越较高障碍物，常用的方法是采取被动式的悬吊机构或多节式的车体以增加机器人的自由度，使机器人能够在行进过程中根据地形的变化调整姿态。

足式越障机器人的特点是灵活性好，能够适应复杂的地形条件。但是其结构较复杂，不易控制。

履带式越障机器人的特点是越野性能好，能够越过阶梯、壕沟等障碍。但其机构笨重，能量消耗大，且由于履带发生滑动时不容易检测，因此自身定位困难。

单一结构形式的机器人在性能和结构上存在各种缺陷，在实际应用中的效果不尽理想。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种越障性能好，结构简单，可靠性好的机器人复合式移动机构。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种机器人的复合式移动机构，其特征在于：

机器人主体底部配置两根平行主轴，每根主轴配置一个主电机，

每根主轴两端各装配一个十字形的支架，主轴轴线穿过支架中心，支架可随主轴旋转，

支架的四个端部各安装一个滚轮电机，滚轮电机的输出轴轴线平行于主轴轴线，输出轴上装配滚轮，滚轮可随输出轴旋转，

在机器人主体上配置红外测距传感器，红外测距传感器的检测高度高于主轴、低于支架顶端，红外测距传感器信号连接控制单元，

滚轮电机上配置电流传感器，电流传感器信号连接控制单元，

控制单元通过控制电路连接主电机和滚轮电机。

在控制原理上，分为三种情况：

一是在较为平坦的地表情况下，主电机不输出，主轴不旋转，由十字形支架两个向下端部上的滚轮电机驱动与地面接触的滚轮转动，机器人实现向前移动；

二是当红外测距传感器检测到前方有障碍物、即障碍物高度达到红外测距传感器检测高度时，说明障碍物高度超过了移动机构的跨越极限高度，此时红外测距传感器发给控制单元一个信号，控制单元控制滚轮电机反转，驱动滚轮反转实现后退，然后转弯避障后，继续前行；

三是当红外测距传感器没有检测到前方有障碍物，但是滚轮电机上的电流传感器检测到滚轮电机电路上电流量与正常工况下电流量有较大差异时，如：电流量是正常工况下电流量的1.3～1.5倍时，说明机器人位于前方的两个滚轮接触到可翻越的障碍物，无法继续行进，滚轮空转，此时电流传感器发给控制单元一个信号，控制单元控制滚轮电机停止输出、主电机启动带动主轴旋转，整个支架翻转，实现越障，当成功越障之后，控制单元控制主电机停止输出，滚轮电机启动、驱动与地面接触的滚轮转动，机器人继续前进。

如果红外测距传感器检测高度过高，会使支架在翻转后仍然无法成功越障，检测高度过低的话，机器人的越障能力会降低，因此一般红外测距传感器检测高度为支架高度的1/2～7/10，优选为支架高度的2/3。

进一步的，为利于控制单元提前预判，红外测距传感器检测距离一般优选为机器人行进方向前方的0.1～0.8m。

再进一步，为保证整个机器人在越障时平稳翻转，避免翻转速度过快，主轴与主电机通过减速齿轮组相连。

本实用新型的有益效果在于：

1、十字形跨越轮系能够保证机器人在复杂的地表正常行走，使得机器人能够灵活应对各种障碍物；

2、十字形跨越轮系上滚轮的驱动电机直接安装在支架的端部，该方式降低了十字形跨越轮系结构的复杂程度，提高了机械结构的稳定性；

3、采用轮-足相结合的移动方式，既具有轮式机动性好，结构简单，可靠性好、易于控制的优点，与足式相结合又弥补了轮式越障机器人越野性差的缺点。

附图说明

图1为十字形支架的装配示意图

图2为十字形支架与主轴的装配示意图

图3为复合式移动机构与机器人主体的装配示意图

图4～7为不同障碍高度时移动机构的动作示意图

图1～7中：1为滚轮，2为输出轴，3为滚轮电机，4为主电机，5为支架，6为主轴，7为减速齿轮组。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型机器人的复合式移动机构中，机器人主体底部配置两根平行主轴6，每根主轴6配置一个主电机4，主轴6与主电机4通过减速齿轮组7相连，每根主轴6两端各装配一个十字形的支架5，主轴6轴线穿过支架5中心，支架5可随主轴6旋转，

支架5的四个端部各安装一个滚轮电机3，滚轮电机3的输出轴2轴线平行于主轴6轴线，输出轴2上装配滚轮1，滚轮1可随输出轴2旋转，

在机器人主体上配置红外测距传感器，红外测距传感器的检测高度为支架5高度的2/3，红外测距传感器的检测距离为机器人行进方向前方的0.20m，红外测距传感器信号连接控制单元，

滚轮电机3上配置电流传感器，电流传感器信号连接控制单元，

控制单元通过控制电路连接主电机4和滚轮电机3。

在较为平坦的地表情况下，主电机4不输出，主轴6不旋转，由十字形支架5两个向下端部上的滚轮电机3驱动与地面接触的滚轮1转动，机器人实现向前移动，如图4所示；

当红外测距传感器没有监测到前方有障碍物，但是滚轮电机3上的电流传感器检测到滚轮电机3电流量与正常工况下电流量有较大差异时，如：电流量是正常工况下电流量的1.3～1.5倍时，说明机器人位于前方的两个滚轮1接触到可翻越的障碍物，无法继续行进，滚轮空转，此时电流传感器发给控制单元一个信号，控制单元控制滚轮电机3停止输出、主电机4启动带动主轴6旋转、整个支架翻转，实现越障，当成功越障之后，控制单元控制主电机4停止输出，滚轮电机3启动、驱动与地面接触的滚轮1转动，机器人继续前进，如图5～6所示；

当红外测距传感器检测到前方有障碍物、即障碍物高度达到红外测距传感器的检测高度时，说明障碍物高度超过了移动机构的跨越极限高度，此时红外测距传感器发给控制单元一个信号，控制单元控制滚轮电机3反转，驱动滚轮1反转实现后退，然后转弯避障后，继续前行，如图7所示。

Claims (5)

1.一种机器人的复合式移动机构，其特征在于：

机器人主体底部配置两根平行主轴(6)，每根主轴(6)配置一个主电机(4)，

每根主轴(6)两端各装配一个十字形的支架(5)，主轴(6)轴线穿过支架(5)中心，支架(5)可随主轴(6)旋转，

支架(5)的四个端部各安装一个滚轮电机(3)，滚轮电机(3)的输出轴(2)轴线平行于主轴(6)轴线，输出轴(2)上装配滚轮(1)，滚轮(1)可随输出轴(2)旋转，

在机器人主体上配置红外测距传感器，红外测距传感器的检测高度高于主轴(6)、低于支架(5)顶端，红外测距传感器信号连接控制单元，

滚轮电机(3)上配置电流传感器，电流传感器信号连接控制单元，

控制单元通过控制电路连接主电机(4)和滚轮电机(3)。

2.根据权利要求1所述的机器人复合式移动机构，其特征在于：所述红外测距传感器的检测高度为支架(5)高度的1/2～7/10。

3.根据权利要求2所述的机器人复合式移动机构，其特征在于：所述红外测距传感器的检测高度为支架(5)高度的2/3。

4.根据权利要求1所述的机器人复合式移动机构，其特征在于：所述红外测距传感器的检测距离为机器人行进方向前方的0.1～0.8m。

5.根据权利要求1所述的机器人复合式移动机构，其特征在于：所述主轴(6)与主电机(4)通过减速齿轮组(7)相连。 

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