一種越障機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人，特別涉及一種越障機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]移動越障機器人所處環(huán)境大多為復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境，如通過上下坡段和樓梯等復(fù)雜路況，因此需要越障機器人具備高機動性、強大的環(huán)境感知能力和快速的反應(yīng)能力。
[0003]目前主要的越障方式有:輪式、腿式、履帶式。其中輪式的效率最高，但適應(yīng)能力最差;而腿式的適應(yīng)能力最強，但效率最差;履帶式的雖然有良好的爬坡性能和一定的越障能力，但效率比較低，靈活機動性差。
[0004]因此，急需開發(fā)一種不僅適應(yīng)能力強、效率高、靈活機動性好，而且能夠越過各種復(fù)雜路況的路段，平衡性好的越障機器人。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服【背景技術(shù)】的不足，本發(fā)明提供一種越障機器人。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種越障機器人，包括機架和設(shè)置在機架上的行走系統(tǒng)、運載平衡系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，所述行走系統(tǒng)包括對稱設(shè)置在機架外側(cè)的前腳和對稱設(shè)置在機架外側(cè)的后腳，所述前腳包括第一腳、第二腳，二者鉸接構(gòu)成一個夾角，所述第二腳與機架活接，以及通過第二傳動機構(gòu)與第一腳構(gòu)成二者沿鉸接端相向旋轉(zhuǎn)來促使機架前進或后退的聯(lián)動配合;所述運載平衡系統(tǒng)，用于將信號反饋至控制系統(tǒng);所述控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動行走系統(tǒng)工作的驅(qū)動組件、傳感組件、控制組件，所述控制組件與驅(qū)動組件、傳感組件電連接。
[0007]所述驅(qū)動組件包括設(shè)置在第二腳上的第一伺服電機;所述第二腳上設(shè)有第一傳動機構(gòu)，其包括主動輪和第一曲形齒條，所述主動輪套接在第一伺服電機的輸出部，并與第一曲形齒條相嚙合，所述第一曲形齒條固定在機架或其他部件上;所述第二傳動機構(gòu)包括設(shè)置在第二腳上的第二曲形齒條和設(shè)置在第一腳上的第三曲形齒條，二者構(gòu)成嚙合配合。
[0008]所述第二腳和第一腳上均設(shè)有上肢和下肢，所述第一伺服電機設(shè)置在上肢上，所述上肢內(nèi)設(shè)有開口向下的容腔，所述下肢沿軸向嵌置在容腔中，所述下肢與上肢構(gòu)成滑移配合。
[0009]所述上肢上設(shè)有第二伺服電機和絲桿，第二伺服電機通過絲桿帶動下肢沿軸向運動。
[0010]所述下肢上遠離上肢的該端設(shè)有用于與地面接觸的支撐組件。
[0011]所述下肢上設(shè)有沿水平方向開口的卡槽，所述支撐組件置于卡槽上，二者固定連接。
[0012]所述支撐組件包括支撐件、萬向輪和連接件，所述連接件置于卡槽上，連接件的一端設(shè)有橫面，所述萬向輪固定在橫面上，連接件的另一端設(shè)有開口向下的U型槽，所述支撐件鉸接于U型槽。
[0013]所述前腳的上肢設(shè)有第一伺服電機的該端外套設(shè)外蓋，所述外蓋的水平面上設(shè)有轉(zhuǎn)向組件。
[0014]所述轉(zhuǎn)向組件包括與水平面平行的平板、連接軸、第三伺服電機、第一轉(zhuǎn)向輪、第二轉(zhuǎn)向輪和對稱設(shè)置且相互平行的兩個連桿，所述連接軸一端與外蓋的水平面連接，另一端穿過平板與第一轉(zhuǎn)向輪連接，所述第三伺服電機固定在平板上，第三伺服電機的輸出部穿過平板，與第二轉(zhuǎn)向輪連接，所述第一轉(zhuǎn)向輪和第二轉(zhuǎn)向輪位于平板的同一面，所述連桿的一端固定在第一轉(zhuǎn)向輪上，另一端固定在第二轉(zhuǎn)向輪上。
[0015]設(shè)有垂直于水平面的軸承，所述軸承套接在連接軸上，且置于外蓋和平板之間。
[0016]所述運載平衡系統(tǒng)包括用于檢測水平度的平衡儀，所述平衡儀包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)部的管道通路，所述管道通路包括一個口字型的第一管，在口字型第一管的每個角上設(shè)有垂直向上的第二管，所述第一管、第二管內(nèi)部中空，且相互連通，在第一管、第二管中設(shè)有液體，且在每個第二管中放置球，球浮在液體表面。
[0017]所述運載平衡系統(tǒng)包括用于探測球高度并與控制組件電連接的電子探測器，所述電子探測器設(shè)置在殼體的四個角上，與每個第二管相對應(yīng)。
[0018]所述傳感組件包括用于感測前腳或者后腳落地的力傳感器，所述力傳感器設(shè)置在第一伺服電機的輸出部。
[0019]所述控制組件包括觸摸屏和電路板，所述電路板分別與第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、電子探測器、力傳感器和觸摸屏電連接。
[0020]所述機架包括外殼，所述外殼套接在前腳和后腳上，用作移動平臺。
[0021 ]所述機架包括對稱設(shè)置的外殼，一個所述外殼套接在一邊的前腳和后腳上，兩個外殼之間設(shè)有座椅。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過控制系統(tǒng)來控制機器人工作，通過運載平衡系統(tǒng)來控制機器人的平衡性，通過傳動機構(gòu)，第二腳和第一腳在行走間相互轉(zhuǎn)化，第二腳與第一腳在直腳-斜腳的變換之間循環(huán)，從而跨越障礙物，適應(yīng)各種路面的行走。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的左側(cè)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是圖1中A處的放大圖。
[0025]圖3是圖1中B處的放大圖。
[0026]圖4是本發(fā)明左前腳上肢的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖5是本發(fā)明運載平衡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖6是本發(fā)明平衡儀內(nèi)部的管道通路示意圖。
[0029]圖7是本發(fā)明越障機器人用作輪椅的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖8是本發(fā)明越障機器人用作移動平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ] 1-前腳，11-第一腳，111-上肢，1111-外套，112-下肢，1121-卡槽，1122-蓋板，12-第二腳，13-第三腳，14-第四腳，2-后腳，3-機架，31-外殼，32-座椅，41-第一伺服電機，42-第二伺服電機，51-主動輪，52-第一曲形齒條，53-第二曲形齒條，54-第三曲形齒條，61-支撐件，62-萬向輪，63-連接件，631-橫面，632-U型槽，71_外蓋，72-平板，73-連接軸，74-第三伺服電機，75-第一轉(zhuǎn)向輪，76-第二轉(zhuǎn)向輪，77-連桿，78-軸承，81 -殼體，82-第一管，83-第二管，84-電子探測器，9-觸摸屏。
【具體實施方式】
[0032]本申請中前腳與后腳連接關(guān)系相同，以下描述均以機器人的左前腳為例，后腳不再贅述，其中轉(zhuǎn)向組件只有前腳有。
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明:
如圖1和圖7所示，一種越障機器人，包括機架3和設(shè)置在機架3上的行走系統(tǒng)、運載平衡系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，所述行走系統(tǒng)包括對稱設(shè)置在機架3外側(cè)的前腳I和對稱設(shè)置在機架3外側(cè)的后腳2，所述前腳I包括第一腳11、第二腳12，二者鉸接構(gòu)成一個夾角，所述第二腳12與機架3活接，該第二腳12還通過第一傳動機構(gòu)與其他部件構(gòu)成聯(lián)動配合，以及通過第二傳動機構(gòu)與第一腳11構(gòu)成二者沿鉸接端相向旋轉(zhuǎn)來促使機架3前進或后退的聯(lián)動配合;所述后腳2包括第三腳13、第四腳14，二者鉸接構(gòu)成一個夾角，所述第三腳13通過第一傳動機構(gòu)與機架3構(gòu)成聯(lián)動配合，以及通過第二傳動機構(gòu)與第四腳14構(gòu)成二者沿鉸接端相向旋轉(zhuǎn)來促使機架3前進或后退的聯(lián)動配合;所述運載平衡系統(tǒng)，用于將信號反饋至控制系統(tǒng);所述控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動行走系統(tǒng)工作的驅(qū)動組件、傳感組件、控制組件，所述控制組件與驅(qū)動組件、傳感組件電連接，通過控制系統(tǒng)來控制機器人工作，通過運載平衡系統(tǒng)來控制機器人的平衡性，通過第一傳動機構(gòu)和第二傳動機構(gòu)，第二腳12和第一腳11在行走間相互轉(zhuǎn)化，第二腳12與第一腳11在直腳-斜腳的變換之間循環(huán)，從而跨越障礙物，適應(yīng)各種路面的行走。
[0034]如圖1和圖4所示，所述驅(qū)動組件包括設(shè)置在第二腳12上的第一伺服電機41;所述第一傳動機構(gòu)包括主動輪51和第一曲形齒條52，所述主動輪51套接在第一伺服電機41的輸出部，并與第一曲形齒條52相嚙合，所述第一曲形齒條52固定在機架3或其他部件上;所述第二傳動機構(gòu)包括設(shè)置在第二腳12上的第二曲形齒條53和設(shè)置在第一腳11上的第三曲形齒條54，二者構(gòu)成嚙合配合，嚙合配合能更好的讓第一腳11和第二腳12之間的轉(zhuǎn)換，一個伺服電機控制2只腳的動作，整個機器人8只腳，只需要4個伺服電機控制，比現(xiàn)有的一個伺服電機控制I只腳的，要省一半的成本。
[0035]第一傳動機構(gòu)和第二傳動機構(gòu)決定第二腳12和第一腳11的旋轉(zhuǎn)角度，從而決定第一腳11和第二腳12之間的這個夾角的大小。
[0036]如圖1所示，所述第二腳12和第一腳11上均設(shè)有上肢111和下肢112，所述第一伺服電機41設(shè)置在上肢111上，所述上肢111內(nèi)設(shè)有開口向下的容腔，所述下肢112沿軸向嵌置在容腔中，所述下肢112與上肢111構(gòu)成滑移配合，通過軸向的滑移，可以適應(yīng)性地伸長或者縮短第二腳12、第一腳11，從而保證機器人在行走中其中心高度不會升降，即更加穩(wěn)定。
[0037]進一步的，考慮到結(jié)構(gòu)的連接方便性，在上肢111設(shè)有第一伺服電機41的該端，且在設(shè)有第一傳動機構(gòu)的該側(cè)上設(shè)有一個外套1111，第二曲形齒條53固定在外套1111上，由于第二曲形齒條53需要與第三曲形齒條54嚙合，由于第二腳12與第三曲形齒條54之間的距離太遠，用外套1111來縮短距離，然后將將第二曲形齒條53固定在外套1111上，可以得到最佳的間距，得到最小的扭矩。
[0038]如圖1所示，所述上肢111上設(shè)有第二伺服電機42和絲桿，第二伺服電機42通過絲桿帶動下肢112沿軸向運動，以此來實現(xiàn)自動控制下肢112的伸縮，由于機器人一共有4個下肢112，所以采用自動控制可以相互配合的更好，獲得更好的協(xié)調(diào)性。
[0039]如圖1和圖3所示，所述下肢112上遠離上肢111的該端設(shè)有用于與地面接觸的支撐組件，保證下肢112落地在不平的平面上時，支撐組件可以調(diào)節(jié)落地的穩(wěn)定性。
[0040]如圖1和圖3所示，所述下肢112上設(shè)有沿水平方向開口的卡槽1121，所述支撐組件沿下肢112的軸向卡嵌在卡槽1121上，外面還設(shè)有蓋板1122，螺栓穿過卡槽1121、支撐組件，緊固在蓋板1122上，從而保證支撐組件在卡槽1121內(nèi)不滑移。
[0041 ]如圖1和圖3所示，所述支撐組件包括支撐件61、萬向輪62和連接件63，所述連接件61置于卡槽1121上，連接件63的一端設(shè)有橫面631，所述萬向輪62固定在橫面631上，連接件63的另一端設(shè)有開口向下的U