本發(fā)明涉及一種履帶機(jī)器人。

背景技術(shù)：

由于履帶機(jī)器人地形適應(yīng)性強(qiáng)、越障能力強(qiáng)、負(fù)重能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在運(yùn)輸、巡檢、消防等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。負(fù)重狀態(tài)下履帶機(jī)器人行走在高低不平路面以及越過(guò)障礙物時(shí)，由于負(fù)重物體高度等因素導(dǎo)致履帶機(jī)器人重心發(fā)生變化，最終導(dǎo)致履帶機(jī)器人的履帶機(jī)器人行走單元壓力過(guò)大甚至側(cè)翻。并且一般的機(jī)器人在平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人本身的高度是不能改變的，因此，履帶機(jī)器人用作搬運(yùn)貨物的機(jī)器人時(shí)，當(dāng)需要放置貨物的位置要比機(jī)器人本身的高度時(shí)，此時(shí)機(jī)器人很難起到這個(gè)作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在復(fù)雜工作環(huán)境中越障時(shí)始終保持載貨底盤平衡，防止履帶機(jī)器人側(cè)翻，同時(shí)有效提高履帶機(jī)器人載貨時(shí)托舉高度的可橫縱向行走的履帶機(jī)器人。為此，現(xiàn)提出如下技術(shù)方案：

一種履帶機(jī)器人，所述履帶機(jī)器人從上到下依次設(shè)有電源及控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤以及足式行走單元，所述足式行走單元包括四個(gè)相同結(jié)構(gòu)的液壓腿，分別設(shè)在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤的四個(gè)直角頂部，所述液壓腿包括轉(zhuǎn)盤、支撐板一、支撐板二、液壓臂、液壓支架以及液壓桿；轉(zhuǎn)盤通過(guò)方形槽對(duì)稱連接支撐板一和支撐板二，液壓臂通過(guò)螺孔設(shè)在支撐板一和支撐板二之間，液壓臂通過(guò)液壓方式連接液壓支架，液壓支架通過(guò)液壓方式連接液壓桿。

對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述履帶機(jī)器人還包括包括履帶行走單元，所述履帶行走單元包括左履帶行走系統(tǒng)、右履帶行走系統(tǒng)，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤設(shè)在左履帶行走系統(tǒng)與右履帶行走系統(tǒng)之間，所述左履帶行走系統(tǒng)和右履帶行走系統(tǒng)均包括由主動(dòng)輪，兩個(gè)負(fù)重輪，履帶車架，托帶輪，履帶以及誘導(dǎo)輪，所述兩個(gè)負(fù)重輪前后并行設(shè)在履帶車架底部且所述負(fù)重輪的底部與履帶緊貼，所述主動(dòng)輪設(shè)在履帶車架前端并與履帶緊貼，所述拖帶輪安裝在履帶支架頂部并將履帶托起，所述誘導(dǎo)輪安裝在履帶支架前端并與履帶緊貼。

對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電源及控制系統(tǒng)包括電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、平臺(tái)穩(wěn)定回路以及全姿態(tài)慣性測(cè)量單元，所述電源系統(tǒng)包括蓄電池和超級(jí)電容，全姿態(tài)慣性測(cè)量單元的輸出端連接到平臺(tái)穩(wěn)定回路的輸入端，平臺(tái)穩(wěn)定回路的輸出端連接到控制系統(tǒng)，電源系統(tǒng)為控制系統(tǒng)供電以及履帶行走單元供電。

對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述前、后輔助腿包括活動(dòng)端與固定端，所述固定端通過(guò)與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤轉(zhuǎn)動(dòng)連接并且沿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤垂直平面旋轉(zhuǎn)0-360°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，所述活動(dòng)端與地面接觸。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明所述的具有履帶運(yùn)動(dòng)和足式行走功能的履帶機(jī)器人，傳統(tǒng)的履帶機(jī)器人行走不能橫向移動(dòng)，在履帶式行走系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入了液壓足式行走系統(tǒng)，不僅可以橫縱向移動(dòng)，還可大大提高在凹凸地面的行走的穩(wěn)定性，降低履帶機(jī)器人側(cè)翻概率；尤其是在遇到障礙物或高低不平的路面，其可通過(guò)足式行走，使底盤保持水平；履帶運(yùn)動(dòng)和足式行走功能的履帶機(jī)器人具有地形適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)。

(2)本發(fā)明在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤的前后兩側(cè)分別設(shè)置了一個(gè)輔助腿，當(dāng)履帶機(jī)器人采用足式行走時(shí)，足式行走每次需抬起一個(gè)液壓腿，如左前腿抬起，右前腿，右后腿，左后腿著地，履帶機(jī)器人容易向左發(fā)生傾斜，前后兩個(gè)輔助腿在左前腿抬起時(shí)，旋轉(zhuǎn)至左側(cè)，并接觸地面，輔助支撐履帶機(jī)器人，保證機(jī)器人在行走過(guò)程中不會(huì)側(cè)翻。

(3)本發(fā)明所述的履帶機(jī)器人作為搬運(yùn)貨物的機(jī)器人時(shí)，因?yàn)槭褂玫氖亲闶叫凶邌卧?，?dāng)要求放置貨物的位置要高于機(jī)器人本身的高度時(shí)，可以使用足式行走單元來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，同時(shí)利用液壓機(jī)構(gòu)升高四個(gè)液壓腿的高度，整個(gè)履帶機(jī)器人的高度就可以升高，這樣也就可以有效提高履帶機(jī)器人載貨時(shí)托舉高度。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明所述的一種履帶機(jī)器人。

圖2本發(fā)明所述的一種履帶機(jī)器人的履帶行走單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3本發(fā)明所述的一種履帶機(jī)器人的足式行走單元及輔助腿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4本發(fā)明所述的一種履帶機(jī)器人足式行走單元的液壓腿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5本發(fā)明所述的一種履帶機(jī)器人電源及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖。

附圖標(biāo)記：履帶行走單元-1；基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤-2；電源及控制系統(tǒng)-3；足式行走單元-4；輔助腿-5；左履帶行走系統(tǒng)-11；右履帶行走系統(tǒng)-12；主動(dòng)輪-111；負(fù)重輪一-112；負(fù)重輪二-113；履帶車架-14；托帶輪-115；履帶-116；誘導(dǎo)輪-117；電源系統(tǒng)-31；全姿態(tài)慣性測(cè)量單元-32；平臺(tái)穩(wěn)定回路-33；控制系統(tǒng)-34；左前腿-41；右前腿-42；右后腿-43；左后腿-44；轉(zhuǎn)盤-411；方形槽-412；支撐板一-413；螺紋孔-414；支撐板二-415；液壓臂-416；液壓支架-417；液壓桿-418；輔助腿活動(dòng)端-51；輔助腿固定端-52。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如附圖1到附圖5所示的一種履帶機(jī)器人，所述機(jī)器人包括履帶行走單元1，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤2，電源及控制系統(tǒng)3，足式行走單元4，輔助腿5。

履帶機(jī)器人行走單元1由2個(gè)同樣的履帶行走系統(tǒng)構(gòu)成，分別為左履帶行走系統(tǒng)11和右履帶行走系統(tǒng)12；其中左履帶行走系統(tǒng)11和右履帶行走系統(tǒng)12均包括主動(dòng)輪111，負(fù)重輪112、113(其分別由2個(gè)左右對(duì)稱的輪子組成，負(fù)重輪共有4個(gè)輪子)，履帶車架114，托帶輪115(由左右對(duì)稱的2個(gè)組成)，履帶116，誘導(dǎo)輪117(由左右對(duì)稱的2個(gè)組成)。履帶車架114起到支撐履帶行走系統(tǒng)11的作用。履帶行走系統(tǒng)11的傳動(dòng)方式為，控制系統(tǒng)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪111旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)輪111與履帶116接觸，并通過(guò)履帶116帶動(dòng)負(fù)重輪112、113、托帶輪115，誘導(dǎo)輪117工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)行走。負(fù)重輪112、113的作用為支撐履帶行走系統(tǒng)11的重量，并將重量分布在履帶板上；托帶輪115通過(guò)支架安裝在履帶車架114上，其作用是用來(lái)將履帶116上部托起，防止履帶下垂過(guò)大，減小履帶在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的跳動(dòng)和側(cè)向擺動(dòng)；誘導(dǎo)輪117安裝在履帶車架114前部，主要用來(lái)引導(dǎo)履帶的行駛方向。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤2的作用為支撐蓄電池及控制系統(tǒng)3的重量，并連接履帶機(jī)器人行走單元1。

電源及控制系統(tǒng)3，電源系統(tǒng)31，全姿態(tài)慣性測(cè)量組合imu(32)，平臺(tái)穩(wěn)定回路33，控制系統(tǒng)34。

電源系統(tǒng)31采取超級(jí)電容器和蓄電池的雙電源系統(tǒng)，超級(jí)電容主要是短時(shí)間快速放電(啟動(dòng)，剎車，爬坡等)，超級(jí)電容器在用作履帶行走模塊的短時(shí)驅(qū)動(dòng)電源時(shí)，可以在履帶機(jī)器人啟動(dòng)和爬坡時(shí)快速提供大電流從而獲得大功率以提供強(qiáng)大的動(dòng)力；在正常行駛時(shí)由蓄電池快速充電；在剎車時(shí)快速存儲(chǔ)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)大電流，回收能量，從而減少履帶機(jī)器人對(duì)蓄電池大電流放電的限制，延長(zhǎng)蓄電池的循環(huán)使用壽命，提高履帶機(jī)器人的實(shí)用性。

全姿態(tài)慣性測(cè)量單元imu32，是測(cè)量物體三軸姿態(tài)角(或角速率)以及加速度的裝置。

平臺(tái)穩(wěn)定回路，是一套快速精密的伺服跟蹤系統(tǒng)，平臺(tái)穩(wěn)定回路保證了快速精確地跟蹤全姿態(tài)慣性測(cè)量單元imu32中提供的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤2在三維空間中的角速度和加速度，進(jìn)而跟蹤基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤2的姿態(tài)，并結(jié)合控制系統(tǒng)及足式行走單元4實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整。

控制系統(tǒng)34，控制履帶機(jī)器人行走單元1，控制足式行走單元4，通過(guò)全姿態(tài)慣性測(cè)量組合imu32的反饋控制如轉(zhuǎn)盤411旋轉(zhuǎn)角度，壓支架417，液壓桿418的伸縮量。通過(guò)控制使履帶機(jī)器人行走具有三種模式，一是只有履帶機(jī)器人行走單元1；而是只有足式行走單元4；三是有履帶機(jī)器人行走單元1和足式行走單元4混合，通過(guò)混合方式可在一定的行走環(huán)境下保持底盤平衡。

足式行走單元4由四個(gè)相同結(jié)構(gòu)的液壓腿組成，分別為左前腿41，右前腿42，右后腿43，左后腿44組成。

四個(gè)液壓腿均包括轉(zhuǎn)盤411，支撐板413、415，液壓臂416，液壓支架417以及液壓桿418。轉(zhuǎn)盤411通過(guò)方形槽412連接支撐板413、415，支撐板414、415通過(guò)螺紋孔414連接液壓臂416，液壓臂416通過(guò)液壓方式連接液壓支架417，液壓支架417通過(guò)液壓方式連接液壓桿418。

輔助腿5，包括與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤轉(zhuǎn)軸連接的固定端52和活動(dòng)端51，其中固定端可沿基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)底盤的垂直平面旋轉(zhuǎn)360度。輔助腿的主要功能是，當(dāng)采用足式行走時(shí)，足式行走每次需抬起一個(gè)液壓腿，如左前腿41抬起，右前腿42，右后腿43，左后腿44著地，履帶機(jī)器人容易向左發(fā)生傾斜，前后兩個(gè)輔助腿在左前腿41抬起時(shí)，活動(dòng)端51旋轉(zhuǎn)至左側(cè)，并接觸地面，輔助支撐履帶機(jī)器人，防止機(jī)器人發(fā)生側(cè)翻。并且所述的履帶機(jī)器人作為搬運(yùn)貨物的機(jī)器人時(shí)，因?yàn)槭褂玫氖亲闶叫凶邌卧?，?dāng)要求放置貨物的位置要高于機(jī)器人本身的高度時(shí)，可以使用足式行走單元來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，同時(shí)利用液壓機(jī)構(gòu)升高四個(gè)液壓腿的高度，整個(gè)履帶機(jī)器人的高度就可以升高，這樣也就可以有效提高履帶機(jī)器人載貨時(shí)托舉高度

履帶機(jī)器人的足式行走軌跡為平行四邊形，即足式行走單元4的四個(gè)液壓腿的支撐板需要兩兩平行。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。