件，V型桿3包括兩根擺臂6,擺臂6相交的一端為V型端7。越 障機構(gòu)2以V型桿3為中心，行進機構(gòu)、第一連桿4、第二連桿5、彈性支撐回復件分別對稱 設(shè)置在V型桿3兩側(cè)。V型桿3的開口朝上，V型端7與機架1相連，第一連桿4與V型桿 3的一端相連，行進機構(gòu)設(shè)置在第一連桿4的底端，第二連桿5的兩端分別與第一連桿4、機 架1相連，彈性支撐回復件的兩端分別與擺臂6、第二連桿5相連。以第一連桿4與V型桿 3的連接點為第一端點8,以第一連桿4與第二連桿5的連接點為第二端點9,以第二連桿5 與機架1相連的連接點為第三端點10,以第一端點8與V型端7連線間的中點為第一中點， 以第二端點9與第三端點10連線間的中點為第二中點，彈性支撐回復件與V型桿3的連接 點位于第一中點與V型端7之間，彈性支撐回復件與第二連桿5之間的連接點位于第二端 點9與第二中點之間；第三端點10之間構(gòu)成的平面與水平面平行時，第二連桿5與水平面 之間的夾角為銳角且第二端點9位于第三端點10上方。V型端7與同側(cè)的第三端點10間 呈等邊三角形分布，四個第三端點10之間構(gòu)成的平面與水平面平行時，第一連桿4與擺臂 6的夾角為鈍角。
[0056] 本實施例中，彈性支撐回復件采用拉簧11，V型端7與機架1之間、第一連桿4與 V型桿3之間、第一連桿4與第二連桿5之間、第二連桿5與機架1之間分別采用平面軸承 相連。
[0057] 行進機構(gòu)包括Mecanum驅(qū)動輪14、用于驅(qū)動Mecanum驅(qū)動輪14的驅(qū)動電機15、用 于控制驅(qū)動電機15的控制系統(tǒng)，Mecanum驅(qū)動輪14與第一連桿4的底端相連。Mecanum驅(qū) 動輪14的小輪的旋轉(zhuǎn)軸線與其大輪的旋轉(zhuǎn)軸線成±45°夾角。本實施例中，四個Mecanum 驅(qū)動輪14的中心點呈矩形分布，單個Mecanum驅(qū)動輪14的小輪與距離最近的兩個Mecanum 驅(qū)動輪14的小輪相互垂直，即Mecanum驅(qū)動輪14的小輪形成的逆雅可比矩陣滿秩。
[0058] 本實施例中，附加裝置可采用攝像頭、超聲避障裝置、溫度探測器、濕度探測器。
[0059] 二實物驗證
[0060] 1.按實施例1將本發(fā)明制作成實物，將實物記為樣機。其中，四個Mecanum輪的 直徑為150mm，并且小輪的旋轉(zhuǎn)軸線與大輪子的旋轉(zhuǎn)軸線成±45度。車體同一側(cè)的雙曲 柄、彈簧耦合的高架連桿機構(gòu)通過V型桿3相互耦合，并且側(cè)面越障機構(gòu)2各桿之間以及 與車體之間的連接都是通過轉(zhuǎn)動副約束。M-robot機器人的總體尺寸為長X寬X高= 850mmX500mmX450mm。其中，拉簧11的長度優(yōu)選為130mm，第二連桿5與拉簧11的連接 點到第二端點9的長度為132mm，第一連桿4與拉簧11的連接點到第一端點8的長度為 140mm，第一端點8到第二端點9的長度為165mm，第二端點9到Mecanum驅(qū)動輪14中心軸 的長度為250mm;樣機水平靜置時，拉簧11與豎直方向的夾角為34°。
[0061] 2對樣機進行平面內(nèi)全方位移動理論分析
[0062] 2.IMecanum輪系統(tǒng)運動解析
[0063] 不失一般性（參見王一治，錢晉武，常德功.不平地面上Mecanum輪全方位系統(tǒng) 運動學通用模型[J].機械工程學報，2009, 09 (45):77-81.;王一治.適于樓宇環(huán)境的全方 位移動技術(shù)研宄[D].上海大學博士學位論文，2009.;賈官帥.基于Mecanum輪全方位移動 平臺的理論和應(yīng)用研宄[D].浙江大學碩士學位論文，2012.)，以任意Mecanum輪上任意小 輪i作為三維模型。該三維模型如圖6所示。
[0064] 圖7、8中，oxy為固聯(lián)于機架的坐標系；o'x'y'是固聯(lián)于Mecanum輪輪轂中心〇' 的坐標系；（lixliy 0i)表示〇'X'y'對0Xy的位姿；IVai分別表示輪i輪轂半徑及輥子 偏置角表示輪i著地輥子中心速度矢量；0i表示輪i的安裝角度i表示輪i的旋轉(zhuǎn) 速度。
[0065] 設(shè)（vxvy ?)T表示點〇在oxy中廣義速度；(v'ixv'iy ? ' )T表示點〇'在 o'x'y'中廣義速度；(vixviy ?i)T表示點〇'在oxy中廣義速度。
[0066] 根據(jù)圖7有
【主權(quán)項】
1. 一種新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，包括機架（I)、設(shè)置在機架（I)兩 側(cè)的越障機構(gòu)（2)，所述越障機構(gòu)（2)包括V型桿（3)、能帶動越障機構(gòu)（2)相對接觸面運動 的行進機構(gòu)、第一連桿（4)、第二連桿（5)、彈性支撐回復件，所述行進機構(gòu)、第一連桿（4)、 第二連桿（5)、彈性支撐回復件分別為一組，所述行進機構(gòu)、第一連桿（4)、第二連桿（5)、彈 性支撐回復件分別對稱設(shè)置在V型桿（3)兩側(cè)，所述V型桿（3)包括兩根擺臂（6)，所述擺 臂（6)相交的一端為V型端（7)，所述V型端（7)與機架（1)相連，所述V型桿（3)的開口朝 上，所述第一連桿（4)與V型桿（3)的一端相連，所述行進機構(gòu)設(shè)置在第一連桿（4)的底端， 所述第二連桿（5)的兩端分別與第一連桿（4)、機架（1)相連，所述彈性支撐回復件的兩端 分別與擺臂（6)、第二連桿（5)相連； 以第一連桿（4)與V型桿（3)的連接點為第一端點（8)，以第一連桿（4)與第二連桿（5) 的連接點為第二端點（9)，以第二連桿（5)與機架（1)相連的連接點為第三端點（10)，以第 一端點（8)與V型端（7)連線間的中點為第一中點，以第二端點（9)與第三端點（10)連線 間的中點為第二中點，所述彈性支撐回復件與V型桿（3)的連接點位于第一中點與V型端 (7)之間，所述彈性支撐回復件與第二連桿（5)之間的連接點位于第二端點（9)與第二中點 之間；所述第三端點（10)之間構(gòu)成的平面與水平面平行時，第二連桿（5)與水平面之間的 夾角為銳角且第二端點（9)位于第三端點（10)上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，所述V型端（7)與 機架（1)之間、第一連桿（4)與V型桿（3 )之間、第一連桿（4)與第二連桿（5 )之間、第二連 桿（5)與機架（1)之間分別采用平面軸承相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，所述彈性支撐 回復件為拉簧（11);或所述彈性支撐回復件包括支撐桿、設(shè)置在支撐桿上的壓簧。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，所述機 架（1)包括底板（12)、設(shè)置在底板（12)兩側(cè)的側(cè)板（13)，所述越障機構(gòu)（2)與側(cè)板（13)相 連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，V型端（7)與同側(cè) 的第三端點（10)間呈等腰三角形分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，所述行 進機構(gòu)包括驅(qū)動輪、用于使驅(qū)動輪工作的動力裝置，所述驅(qū)動輪與第一連桿（4)的底端相 連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，所述驅(qū)動輪為 Mecanum驅(qū)動輪（14)，所述動力裝置包括用于驅(qū)動Mecanum驅(qū)動輪（14)的驅(qū)動電機（15)、 用于控制驅(qū)動電機（15)的控制系統(tǒng)，所述Mecanum驅(qū)動輪（14)與第一連桿（4)的底端相 連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，所述Mecanum驅(qū)動 輪（14)的小輪的旋轉(zhuǎn)軸線與其大輪的旋轉(zhuǎn)軸線成45°夾角。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，其特征在于，所述Mecanum 驅(qū)動輪（14)為四個且對稱設(shè)置在機架（1)兩側(cè)，機架（1)的單側(cè)設(shè)置兩個Mecanum驅(qū)動輪 (14)，四個Mecanum驅(qū)動輪（14)的中心點呈矩形分布，單個Mecanum驅(qū)動輪（14)的小輪與 距離最近的兩個Mecanum驅(qū)動輪（14)的小輪相互垂直。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型樓宇環(huán)境下的作業(yè)機器人，目的在于針對客運中心、物流倉儲基地、大型會議中心、住宅小區(qū)等樓宇環(huán)境的特點，提供一種適應(yīng)樓宇環(huán)境下的越障機器人，尤其是全方位移動越障機器人。本發(fā)明的越障機器人通過雙曲柄與彈簧耦合組成的越障結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)很好的陡坡越障功能，能夠高效地的被動適應(yīng)跨越的障礙物的高度，實現(xiàn)機器人越障能力的最大化，越過驅(qū)動輪半徑3~4倍的障礙物，具有較強的越障能力。同時，本發(fā)明還提供基于該結(jié)構(gòu)的全方位移動越障機器人，通過對驅(qū)動輪及其布局的優(yōu)化設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位越障。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護方便，可靠性強，能夠滿足樓宇環(huán)境下作業(yè)的需求，適應(yīng)性強，適用范圍廣，具有較好的市場應(yīng)用前景。
【IPC分類】B62D61-00
【公開號】CN104843103
【申請?zhí)枴緾N201510272175
【發(fā)明人】臧紅彬, 陶俊杰, 周穎玥
【申請人】西南科技大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月26日