一種履帶可變形機器人移動平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人移動平臺技術領域，具體為一種履帶可變形機器人移動平臺。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)有的機器人移動機構研究中，輪式移動機器人的靈活機動性較好，但是其主要應用于平整地面環(huán)境中；腿式移動機器人能夠通過較為復雜的地面環(huán)境，但其效率低下，控制算法復雜;履帶式機器人的應用研究廣泛，兼具了效率和障礙物通過性能，普通的履帶機器人大多為關節(jié)擺臂式結構，通過調節(jié)關節(jié)擺臂的角度，主動地適應環(huán)境變化。而這類機器人很大程度上依賴于傳感器所反饋的環(huán)境信息以及主動的控制調節(jié)。而被動自適應履帶機器人能將環(huán)境中的約束力作為一種有效的輸出，使履帶外形輪廓被動地發(fā)生改變，從而更好的適應環(huán)境，減少了機器人對傳感系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的依賴性，并提高行走效率，成為履帶機器人的一個重要研究方向。
[0003]現(xiàn)有的被動自適應履帶機器人研究有:專利號為ZL2013101764130的中國專利公開了一種被動自適應履帶可變形移動機器人平臺，該機器人平臺采用欠驅動的平面六桿機構作為支撐履帶的機構，能通過高于履帶的障礙，但其變形不大，平整路面速度較低，且輔助擺臂模塊在實際應用中達不到太大效果;專利號為ZL2010102195152的中國專利公開了一種具有自適應能力的輪-履復合變形移動機器人，該機器人具有輪-履兩種運動模式，但其在輪式運動時，履帶作為虛擬輪仍接觸地面，且要保持和主動輪相同的線速度，容易產生履帶與地面的摩擦。
【發(fā)明內容】
[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種履帶可變形機器人移動平臺。該移動平臺基于曲柄滑塊結構，具有被動自適應能力，且具有輪、履兩種運動模式，能根據(jù)環(huán)境中障礙物的尺寸被動地改變履帶的外形，并能在變形的同時自主地實現(xiàn)輪、履兩種運動模式的切換，在確保復雜地形適應能力的前提下，增強了平整路面的通過效率，避免了履帶與地面的摩擦。
[0005]本發(fā)明解決所述技術問題采用的技術方案是:提供一種履帶可變形機器人移動平臺，包括機器人本體和兩個輪-履復合模塊，兩個輪-履復合模塊左右對稱布置在機器人本體的兩側；
[0006]所述機器人本體包括箱體板、電源、電機驅動器和兩個反向安裝的驅動系統(tǒng)，電源、電機驅動器和兩個驅動系統(tǒng)均安裝在箱體板內，兩個驅動系統(tǒng)驅動相應的輪-履復合模塊運動；
[0007]其特征在于所述輪-履復合模塊包括履帶、履帶驅動輪、同步帶輪、從動車輪架、傳動軸、主軸、第三齒輪、彈簧、主動車輪、從動車輪、主動車輪架、滑塊機構、第二齒輪、第四齒輪、主動車輪軸、兩個前支撐架和兩個后支撐架及四個履帶支撐輪;兩個前支撐架通過連接架連接，兩個后支撐架通過連接架連接；
[0008]所述兩個前支撐架均為L形框架，在前支撐架的L形框架的長邊頂點上設有履帶驅動輪安裝孔，通過該履帶驅動輪安裝孔與履帶驅動輪連接，L形框架的短邊處從上往下依次設有主軸安裝孔和前傳動軸安裝孔，其中位于外側的前支撐架下方還設有主動車輪軸安裝孔，所述主軸通過軸承安裝在前支撐架和機器人本體的相應安裝孔上，主軸一端伸入機器人本體內，并裝有第二齒輪，該第二齒輪與相應驅動系統(tǒng)上的第一齒輪相互嚙合;在兩個前支撐架之間的主軸上安裝有第三齒輪;所述主動車輪軸一端與主動車輪固定連接，另一端通過軸承依次安裝于主動車輪架和外側的前支撐架上的主動車輪軸安裝孔上，在主動車輪架和前支撐架之間的主動車輪軸上設有同步帶輪;所述主動車輪架通過連接架與外側的前支撐架固定連接；
[0009]在后支撐架上從左至右依次設有履帶支撐輪安裝孔、后傳動軸安裝孔和滑塊軸安裝孔;所述傳動軸通過軸承安裝在兩個前支撐架、兩個后支撐架和主動車輪架的相應安裝孔上，在兩個后支撐架之間的傳動軸上安裝有第四齒輪和一個同步帶輪，該同步帶輪經(jīng)同步帶與履帶驅動輪相連接，第四齒輪與主軸上的第三齒輪相互嚙合;在外側的后支撐架與主動車輪架之間的傳動軸上設有一個同步帶輪，該同步帶輪經(jīng)同步帶與主動車輪軸上的同步帶輪相連接；
[0010]四個履帶支撐輪中的三個并排安裝在機器人本體的箱體板上，位于移動平臺的下部，另一個通過履帶支撐輪安裝孔安裝在后支撐架的上端，四個履帶支撐輪和一個履帶驅動輪分布在同一個平面上，履帶環(huán)繞安裝在四個履帶支撐輪和一個履帶驅動輪上;所述從動車輪架通過螺釘安裝在后支撐架上，從動車輪架下部安裝有從動車輪；
[0011]所述滑塊機構包括滑塊軸、滑塊和滑槽，所述滑槽通過螺釘固定在機器人本體的箱體板上，所述滑塊軸通過軸承安裝在兩個后支撐架的相應滑塊軸安裝孔上，滑塊軸靠近滑槽的一端安裝有滑塊，滑塊伸入滑槽中并可在滑槽內左右移動;所述彈簧一端與滑塊軸相連，另一端與機器人本體的箱體板相連。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]1.本發(fā)明具有被動自適應能力:輪-履復合模塊中的曲柄滑塊結構能夠根據(jù)具體障礙物的尺寸產生變形，從而使履帶外輪廓的形狀改變，且履帶長度的變化可控制在一定的微小范圍內；能夠實現(xiàn)樓梯、斜坡、溝槽等復雜環(huán)境的平穩(wěn)高效行走，并能跨越高于自身的障礙物。
[0014]2.本發(fā)明具有輪-履兩種運動模式，可以被動的實現(xiàn)兩種模式的轉換，具有很強的自主地形適應能力，其不需要復雜的控制算法得以實現(xiàn);在平整路面，主動車輪和從動車輪接觸地面，機器人移動平臺以輪式運動，避免出現(xiàn)履帶作為虛擬輪仍接觸地面，與地面產生摩擦這樣的問題，輪、履兩種運動共用一個驅動系統(tǒng)但卻可實現(xiàn)不同線速度，提高了輪式運動速度。
[0015]3.本發(fā)明的曲柄滑塊結構中，滑塊的結構由傳統(tǒng)的矩形改為圓柱形，從而使滑塊與滑槽由面接觸變?yōu)榫€接觸，即用高副代替低副，在簡化結構的同時減小了摩擦，使履帶的變形更容易實現(xiàn);滑槽兩端裝有半圓橡膠墊圈，同時具有限位和減緩沖擊的作用，使移動平臺兩種運動模式切換更穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明履帶可變形機器人移動平臺一種實施例的立體結構示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明履帶可變形機器人移動平臺一種實施例的機器人本體1的內部結構示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明履帶可變形機器人移動平臺一種實施例的輪-履復合模塊2的主視結構示意圖；
[0019]圖4為圖3輪-履復合模塊2中位于外側的前支撐架205的立體結構示意圖；
[0020]圖5為圖3輪-履復合模塊2中后支撐架204的立體結構示意圖；
[0021 ]圖6為圖3輪-履復合模塊2中傳動機構的連接示意圖；
[0022]圖7為圖3輪-履復合模塊2中滑塊機構215的分解示意圖；
[0023]圖8為本發(fā)明履帶可變形機器人移動平臺一種實施例的做履帶運動的示意圖；
[0024]圖9為本發(fā)明履帶可變形機器人移動平臺滑塊左限位示意圖；
[0025]圖10為本發(fā)明履帶可變形機器人移動平臺滑塊右限位示意圖；
[0026]圖中，1-機器人本體，101-箱體板，102-電機安裝架，103-第一齒輪，104-電機驅動器，105-電源，106-伺服電機，107-減速器;2-輪-履復合模塊，201-履帶，202-履帶支撐輪，203-履帶驅動輪，204-后支撐架，205-前支撐架，206-同步帶輪，207-從動車輪架，208-傳動軸，209-主軸，210-第三齒輪，211-彈簧，212-主動車輪，213-從動車輪，214-主動車輪架，216-第二齒輪，217-第四齒輪，218-主動車輪軸;215-滑塊機構，2151-滑塊軸，2152-滑塊，2153-滑槽，2154-半圓橡膠墊圈；2041-履帶支撐輪安裝孔，2042-后傳動軸安裝孔，2043-滑塊軸安裝孔;2051-履帶驅動輪安裝孔，2052-主軸安裝孔，2053-前傳動軸安裝孔，2054-主動車輪軸安裝孔。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例及其附圖對本發(fā)明做進一步描述。實施例是以本發(fā)明所述技術方案為前提進行的具體實施，給出了詳細的實施方式和過程，但并不以此作為對本申請權利要求保護范圍的限定。
[0028]本發(fā)明履帶可變形機器人移動平臺(簡稱移動平臺，參見圖1-10)包括機器人本體1和兩個輪-履復合模塊2，兩個輪-履復合模塊2左右對稱布置在機器人本體1的兩側；
[0029]所述機器人本體1(參見圖2)包括箱體板101、電源105、電機驅動器104和兩個反向安裝的驅動系統(tǒng)，電源105、電機驅動器104和兩個驅動系統(tǒng)均安裝在箱體板101內，兩個驅動系統(tǒng)驅動相應的輪-履復合模塊2運動;每個驅動系統(tǒng)包括伺服電機106、減速器107、電機安裝架102和第一齒輪103，所述伺服電機106輸出軸與減速器107的輸入端相連接，并通過電機安裝架102安裝在箱體板101內，第一齒輪103安裝在減速器107的輸出端上；
[0030]所述輪-履復合模塊2(參見圖3-7)包括履帶201、履帶驅動輪203、同步帶輪206、從動車輪架207、傳動軸208、主軸209、第三齒輪210、彈簧211、主動車輪212、從動車輪213、主動車輪架214、滑塊機構215、第二齒輪216、第四齒輪217、主動車輪軸218、兩個前支撐架205和兩個后支撐架204及四個履帶支撐輪202;兩個前支撐架205通過連接架連接，兩個后支撐架204通過連接架連接；
[0031]所述兩個前支撐架205(參見圖4)均為L形框架，在前支撐架205的L形框架的長邊頂點上設有履帶驅動