專利名稱：新型多功能變結構探測機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于探測設備技術領域，特別是涉及一種新型多功能變結構探測機器人。
背景技術：
隨著機器人技術的不斷發(fā)展，各式各樣的探測車被廣泛應用于太空探索、城市搜 索救援、井下探測救援、路況探測以及排爆機器人等多個領域，可代替人類完成多種危險任 務。由于探測車所執(zhí)行任務的特殊性，其對環(huán)境和工況的變化要有很好的適應性。目前世 界上的探測車大都是基于固定構件數(shù)目而研制出來的，具有固定的自由度，故在工作過程 中其結構和功能不會發(fā)生變化，面對未知困難時(如執(zhí)行機構的姿態(tài)或方位需要調整、地形 突變、環(huán)境的惡劣變化以及運輸空間有限等，特別是環(huán)境的惡劣變化甚至會徹底損壞完成 任務所需的核心設備)，此類探測車適應能力變差。目前已經(jīng)開發(fā)出的探測車主要存在以下 四個問題(1)核心設備直接安裝于探測車車身，不利于設備整體姿態(tài)和空間位置的調整， 工作空間有限，容易受到障礙物的限制；(2)對于安裝在探測車上的重要設備，特別是大型 設備，缺乏足夠的保護措施；(3)目前已有探測車的行駛機構大多采用輪式結構，對復雜地 貌的適應能力差，采用足式步行結構的探測車運動速度慢，控制比較復雜；(4)功能多樣化 與龐大體形之間的矛盾，例如，搜索救援機器人因體形過大而不能進入搜救現(xiàn)場，火星探測 機器人的設計受限于發(fā)射或運載工具的空間幾何尺寸。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種結構簡單、空間利用率高、 功能更多、適應能力更強的新型多功能變結構探測機器人。本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是
一種新型多功能變結構探測機器人，包括車身，其特征在于所述車身上方設有空心機 架，車身的下方均布設有車輪，空心機架的前后兩端均設有變形組合構件；變形組合構件通 過轉動副R5連接四個爬行機構；所述每個爬行機構均連接有變形組合構件，所述變形組合 構件連接可折疊動平臺機構。本發(fā)明還可以采用如下技術措施
所述變形組合構件包括角板、連接板、三角板、中心板、三角板、連接板和角板，所述中 心板通過轉動副Rl鉸接于空心機架的端部，中心板的兩側通過轉動副(R2、R16)分別連接 三角板和三角板，三角板和三角板的外側分別通過轉動副(R3、R15)連接，連接板和連接 板，連接板和連接板的外側分別通過轉動副(R4、R14)連接角板和角板，角板的外側通過轉 動副R5連接爬行機構。所述爬行機構包括腳掌、小腿和大腿，腳掌與小腿通過轉動副R6連接，所述小腿 和大腿通過轉動副R7連接。所述變胞機構包括連接板、角板、連接板，連接板與角板通過轉動副R9連接，角板 與連接板通過轉動副RlO連接，連接板通過轉動副R8連接爬行機構。
所述可折疊動平臺機構包括折板、中心板、折板，所述折板與中心板通過轉動副 R12連接，折板與中心板通過轉動副R13連接，折板通過轉動副Rll連接變胞機構。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是由于本發(fā)明采用上述技術方案具有以下優(yōu)點 1.通過機構自身結構的變化就可以實現(xiàn)多種功能，與傳統(tǒng)機構相比，其機構利用率更
高、功能更多、適應能力更強，本發(fā)明探測機器人整體尺寸可通過機構的折疊或展開進行調 節(jié)，具有良好的通過性。探測機器人各個功能之間的轉變都是通過自身的結構特點和構件 連接關系的變化來實現(xiàn)的，屬于自重組自重構，不需要與外界進行交換，易于實現(xiàn)且機構利 用率高。2.車身上安裝的變胞機構可對動平臺上的執(zhí)行設備進行整體的姿態(tài)調整和位置 調整，使其擁有更大的工作空間和更強的任務完成能力，對執(zhí)行設備整體進行姿態(tài)調整和 位置調整，在增大其工作空間的同時，還有利于執(zhí)行機構繞開障礙物，從而可以完成某些本 不能完成的任務。3.可折疊動平臺機構可對安裝在動平臺上的重要設備實施隔離保護
4.便于運輸和儲存由于運載工具或儲存工具的幾何尺寸限制，特別是在航空航天領 域，在運輸過程中應盡可能的減小探測車的尺寸。本發(fā)明探測機器人轉變?yōu)檎郫B保護機構 時，不僅可以在運輸過程中對安裝在動平臺上的重要設備實施隔離保護，而且此時機構所 占空間面積最小，在實施保護功能的同時，還便于運輸和儲存。5.本發(fā)明兼有輪式行駛機構和足式爬行機構的優(yōu)點，實現(xiàn)了優(yōu)勢互補，在較為平 坦的路面上行進時，采用輪式行駛，具有穩(wěn)定高速的優(yōu)點；當路面崎嶇或需要攀高、爬樓梯 時，則采用爬行機構予以實現(xiàn)，二者之間的相互轉換實現(xiàn)了兩種移動方式的優(yōu)勢互補。6.通過探測機器人的寬窄變化、高低變化以及輪式和爬行機構的變換，可以有很 多種變形方式。綜上所述本發(fā)明所具備的變結構和多功能特性使其可以很好的適應周圍環(huán)境以 及工況的變化，執(zhí)行機構工作空間大，任務完成能力強，通過適當改進可應用于不同領域。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖2是本發(fā)明的平面展開狀態(tài)結構示意圖； 圖3是本發(fā)明的折疊保護狀態(tài)結構示意圖； 圖4是本發(fā)明的爬行移動狀態(tài)結構示意圖。圖中1.車身 1-1.空心機架；2.車輪；3.變形組合構件 3a.角板 3b.連接板3c.三角板3d.中心板3c丨三角板北丨連接板3a丨角板；4.爬行機 構4a.腳掌4b.小腿4c.大腿；5.變形組合構件5a.連接板5b.角板5c.連接 板；6.可折疊動平臺機構6a.折板6b.中心板6c.折板；禮——禮6均為轉動副。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合 附圖詳細說明如下
請參閱圖1至圖4，一種新型多功能變結構探測機器人，包括車身1，所述車身1上方設有空心機架1-1，車身1的下方均布設有車輪2，空心機架1-1的前后兩端均設有變形組合 構件3 ；變形組合構件3通過轉動副R5連接四個爬行機構4 ；所述每個爬行機構4均連接有 變形組合構件5，所述變形組合構件5連接可折疊動平臺機構6。所述變形組合構件3包括角板3a、連接板北、三角板3c、中心板3d、三角板3c ‘、 連接板北丨和角板3a丨，所述中心板3d通過轉動副Rl鉸接于空心機架的端部，中心板 3d的兩側通過轉動副(R2、R16)分別連接三角板3c和三角板3c ‘，三角板3c和三角板 3c ‘的外側分別通過轉動副(R3、R15)連接，連接板北和連接板北‘，連接板北和連接 板北‘的外側分別通過轉動副(R4、R14)連接角板3a和角板3a ‘，角板3a的外側通過 轉動副R5連接爬行機構。所述爬行機構4包括腳掌4a、小腿4b和大腿如，腳掌如與小腿4b通過轉動副R6 連接，所述小腿4b和大腿如通過轉動副R7連接。所述變形組合構件5包括連接板fe、角板恥、連接板5c，連接板fe與角板恥通過 轉動副R9連接，角板恥與連接板5c通過轉動副RlO連接，連接板fe通過轉動副R8連接 爬行機構
所述可折疊動平臺機構6包括折板6a、中心板6b、折板6c，所述折板6a與中心板6b通 過轉動副R12連接，折板6c與中心板6b通過轉動副R13連接，折板6a通過轉動副Rll連 接變胞機構。上述結構中，轉動副、、、的轉動軸線始終相交于一點，轉動副、、、的轉動軸線始終 相交于一點。本發(fā)明可通過一系列機構的變化，具有平臺導向功能(如圖1所示)、折疊保護功能 (如圖3所示)、輪式移動功能(如圖1和圖3所示)和爬行移動功能(如圖4所示)，并對應完 成各個功能階段的任務目標。探測機器人通常處于平臺導向功能和輪式移動功能狀態(tài)，面 臨未知困難時(如地形突變、環(huán)境的惡劣變化以及運輸空間有限等)，可通過自身結構變化 實現(xiàn)折疊保護功能或爬行移動功能，具體實施過程如下
平臺導向功能向折疊保護功能轉化在圖1所示具有平臺導向功能的結構基礎上，首 先通過爬行機構的折疊，使動平臺的中心板6b與空心機架1-1重疊并固聯(lián)為一體，形成本 發(fā)明的平面展開狀態(tài)(如圖2所示)。在平面展開狀態(tài)下，將折板6a、折板6c分別向上翻轉 90°，然后將折板6a、折板6c兩側的爬行機構以及角板3a、連接板fe、角板恥作為一個整 體向內翻轉90°，形成保護腔。保護腔的兩端通過變形組合構件(3、5)的折疊形成如圖3 所示的密封結構，使得本發(fā)明具有保護功能。平臺導向功能向爬行移動功能轉化在圖1所示具有平臺導向功能的結構基礎 上，首先通過爬行機構的折疊，使動平臺的中心板6b與空心機架1-1重疊并固聯(lián)為一體，形 成本發(fā)明的平面展開狀態(tài)(如圖2所示)。在平面展開狀態(tài)下，斷開每個爬行機構4與變形 組合構件3之間的轉動副R5，并將爬行機構4沿地面方向伸展，從而支撐起整個車身和動平 臺，此時，該結構與一般爬行動物結構組成相似，具有實際的研究意義和應用價值。綜上所述本發(fā)明所具備的變結構和多功能特性使其可以很好的適應周圍環(huán)境以 及工況的變化，執(zhí)行機構工作空間大，任務完成能力強，通過適當改進可應用于不同領域。 另外本發(fā)明還具有結構簡單、空間利用率高、變形方便易于控制等優(yōu)點。以上所述僅為本發(fā)明的較佳施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內容所做的等效變化與修飾，均落入本發(fā)明的技術范圍。
權利要求
1.一種新型多功能變結構探測機器人，包括車身(1)，其特征在于所述車身(1)上方 設有空心機架(1-1 )，車身(1)的下方均布設有車輪(2)，空心機架(1-1)的前后兩端均設有 變形組合構件(3)；變形組合構件(3)通過轉動副R5連接四個爬行機構(4)；所述每個爬行 機構(4)均連接有變形組合構件(5)，所述變形組合構件(5)連接可折疊動平臺機構(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型多功能變結構探測機器人，其特征在于所述變形組合 構件包括角板(3a)、連接板(3b)、三角板(3c)、中心板(3d)、三角板(3c ‘)、連接板(3b ‘) 和角板(3a ‘)，所述中心板(3d)通過轉動副Rl鉸接于空心機架的端部，中心板(3d)的兩 側通過轉動副(R2、R16)分別連接三角板(3c)和三角板(3c丨)，三角板3c和三角板3c丨 的外側分別通過轉動副(R3、R15)連接連接板北和連接板北丨，連接板北和連接板北丨 的外側分別通過轉動副(R4、R14)連接角板3a和角板3a ‘，角板3a的外側通過轉動副R5 連接爬行機構。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型多功能變結構探測機器人，其特征在于所述爬行機構 (4)包括腳掌(4a)、小腿(4b)和大腿(4c)，腳掌(4a)與小腿(4b)通過轉動副R6連接，所述 小腿(4b)和大腿(4c)通過轉動副R7連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的新型多功能變結構探測機器人，其特征在于所述變形組合 構件(5)包括連接板(5a)、角板(5b)、連接板(5c)，連接板(5a)與角板(5b)通過轉動副R9 連接，角板(5b)與連接板(5c)通過轉動副RlO連接，連接板(5a)通過轉動副R8連接爬行 機構。
5.根據(jù)權利要求1所述的新型多功能變結構探測機器人，其特征在于所述可折疊動 平臺機構(6 )包括折板(6a)、中心板(6b )、折板(6c )，所述折板(6a)與中心板(6b )通過轉 動副R12連接，折板(6c)與中心板(6b)通過轉動副R13連接，折板(6a)通過轉動副Rll連 接變胞機構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型多功能變結構探測機器人，包括車身，其特征在于所述車身上方設有空心機架，車身的下方均布設有車輪，空心機架的前后兩端均設有變形組合構件；變形組合構件通過轉動副R5連接四個爬行機構；所述每個爬行機構均連接有變形組合構件，所述變形組合構件連接可折疊動平臺機構。綜上所述本發(fā)明所具備的變結構和多功能特性使其可以很好的適應周圍環(huán)境以及工況的變化，執(zhí)行機構工作空間大，任務完成能力強，通過適當改進可應用于不同領域。另外本發(fā)明還具有結構簡單、空間利用率高、變形方便易于控制等優(yōu)點。
文檔編號B62D57/028GK102107686SQ201110005849
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權日2011年1月12日
發(fā)明者暢博彥, 金國光 申請人:天津工業(yè)大學