一种适应复杂地形多功能越障装置

摘要

本发明涉及一种适应复杂地形多功能越障装置，前端支腿固定在主支架前端，主支架后端固定后端支腿，主支架的左右两侧分别连接侧面支架，侧面支架的两侧分别固定侧面支腿；前端支腿的前端轮轴心设置前端摆动气缸，前端摆动气缸固定在第一前端杆上，第一前端杆铰接第二前端杆后固定在主支架上，第一前端杆上和第二前端杆的端部铰接前端支撑气缸；后端支腿的后端支撑气缸铰接在主支架的后端，后端支撑气缸铰接第一后端杆，第一后端杆上铰接第二后端杆，第二后端杆铰接在主支架上，第一后端杆的端部固定后端摆动气缸，后端摆动气缸连接后端轮的轴心。本发明能适应复杂地形、功能多样、组合模式多样、负载大、运动自由度多。

权利要求

1.一种适应复杂地形多功能越障装置，其特征在于，包括：

前端支腿(1)，所述前端支腿(1)固定在主支架(3)前端，所述主支架(3)后端固定后端支腿(2)，所述主支架(3)的左右两侧分别连接侧面支架(4)，所述侧面支架(4)的两侧分别固定侧面支腿(5)；

所述前端支腿(1)的前端轮(6)轴心设置前端摆动气缸(7)，所述前端摆动气缸(7)固定在第一前端杆(8)上，所述第一前端杆(8)铰接第二前端杆(10)后固定在主支架(3)上，所述第一前端杆(8)上和第二前端杆(10)的端部铰接前端支撑气缸(9)；

所述后端支腿(2)的后端支撑气缸(11)铰接在主支架(3)的后端，所述后端支撑气缸(11)铰接第一后端杆(12)，所述第一后端杆(12)上铰接第二后端杆(13)，所述第二后端杆(13)铰接在主支架(3)上，所述第一后端杆(12)的端部固定后端摆动气缸(14)，所述后端摆动气缸(14)连接后端轮(15)的轴心；

所述侧面支腿(5)设有多个连接板(28)，所述连接板(28)通过多个气缸(29)固定在第一连接带(30)和第二连接带(31)上，所述第一连接带(30)和第二连接带(31)分别套有两个转动轮(32)，所述转动轮(32)分别固定在第一连接板(34)，第二连接板(35)上，所述第一连接板(34)和第二连接板(35)之间通过第一连接轴(36)和第二连接轴(37)固定，所述第一连接板(34)上固定侧面轮(33)，所述侧面轮(33)上设置侧面轮驱动气缸(38)，所述转动轮(32)设置转动气缸(39)。

2.根据权利要求1所述的一种适应复杂地形多功能越障装置，其特征在于，所述主支架(3)的横向设置第一支架杆(16)，第二支架杆(17)，第五支架杆(20)，第六支架杆(21)，所述第一支架杆(16)，第二支架杆(17)，第五支架杆(20)和第六支架杆(21)的两端分别固定第三支架杆(18)，第四支架杆(19)，所述第一支架杆(16)上固定前端支撑气缸(9)，第二前端杆(10)，所述第五支架杆(20)铰接后端支撑气缸(11)，所述第六支架杆(21)上铰接第二后端杆(13)。

3.根据权利要求1所述的一种适应复杂地形多功能越障装置，其特征在于，所述侧面支架(4)通过侧端摆动气缸(22)连接主支架(3)，所述侧端摆动气缸(22)固定在侧面支架(4)的第一侧边连杆(23)上，所述第一侧边连杆(23)连接第二侧边连杆(24)和第三侧边连杆(25)，所述第二侧边连杆(24)和第三侧边连杆(25)的两端分别连接第四侧边连杆(26)，第五侧边连杆(27)，所述第四侧边连杆(26)和第五侧边连杆(27)分别连接侧面支腿(5)。

4.根据权利要求3所述的一种适应复杂地形多功能越障装置，其特征在于，所述第一侧边连杆(23)，第二侧边连杆(24)，第三侧边连杆(25)，第四侧边连杆(26)和第五侧边连杆(27)的连接处分别铰接。

5.根据权利要求1所述的一种适应复杂地形多功能越障装置，其特征在于，所述连接板(28)的数量为六个，一侧三个。

6.根据权利要求1所述的一种适应复杂地形多功能越障装置，其特征在于，所述气缸(29)的数量为六个，一端分别固定在连接板(28)，另一端三个固定在第一连接带(30)上，三个固定在第二连接带(31)上。

7.根据权利要求1所述的一种适应复杂地形多功能越障装置，其特征在于，所述第二连接板(35)固定在侧面支架(4)上。

8.根据权利要求1所述的一种适应复杂地形多功能越障装置，其特征在于，所述第一连接带(30)和第二连接带(31)分别啮合在转动轮(32)上。

说明书

一种适应复杂地形多功能越障装置

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人设备技术领域，特别是一种能适应复杂地形、功能多样、组合模式多样、负载大、运动自由度多的适应复杂地形多功能越障装置。适应复杂地形多功能越障装置。

背景技术

[0002] 智能移动机器人，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。

[0003] 申请号201510509427.9，授权公告号CN105084209B公开了一种轮式起重机用辅助小车，包括多个轮胎、设置于多个轮胎上的支撑结构、设置于支撑结构上的变幅副臂连接部和辅助转向部，其中辅助转向部具有使辅助小车能够转向的转向状态和使辅助小车转向锁死的转向锁死状态。

[0004] 申请号201720542341.0，授权公告号CN206717838U，公开了一种叠层紧凑型双轮驱动智能小车，包括车体，车体分为四层板式结构，自上向下依次为云台板、顶层板、中层板和底层板，所述四层板式结构通过铜柱固定连接。

[0005] 轮式机器人具有结构简单、便于制造和维修、成本较低的优点，中国专利CN105084209A、CN206717838U、CN204955959U、CN204955963U、CN206416844U、CN206927134U对不同场合的需要分别开发了轮式机器人小车。但是轮式机器人具有自由度有限、不能够越障、复杂地形不能够运动的缺点。

[0006] 需要一种能适应复杂地形、功能多样、组合模式多样、负载大、运动自由度多的适应复杂地形多功能越障装置。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供一种能适应复杂地形、功能多样、组合模式多样、负载大、运动自由度多的适应复杂地形多功能越障装置。

[0008] 一种适应复杂地形多功能越障装置，包括：

[0009] 前端支腿，所述前端支腿固定在主支架前端，所述主支架后端固定后端支腿，所述主支架的左右两侧分别连接侧面支架，所述侧面支架的两侧分别固定侧面支腿；

[0010] 所述前端支腿的前端轮轴心设置前端摆动气缸，所述前端摆动气缸固定在第一前端杆上，所述第一前端杆铰接第二前端杆后固定在主支架上，所述第一前端杆上和第二前端杆的端部铰接前端支撑气缸；

[0011] 所述后端支腿的后端支撑气缸铰接在主支架的后端，所述后端支撑气缸铰接第一后端杆，所述第一后端杆上铰接第二后端杆，所述第二后端杆铰接在主支架上，所述第一后端杆的端部固定后端摆动气缸，所述后端摆动气缸连接后端轮的轴心。

[0012] 所述主支架的横向设置第一支架杆，第二支架杆，第五支架杆，第六支架杆，所述第一支架杆，第二支架杆，第五支架杆和第六支架杆的两端分别固定第三支架杆，第四支架杆，所述第一支架杆上固定前端支撑气缸，第二前端杆，所述第五支架杆铰接后端支撑气缸，所述第六支架杆上铰接第二后端杆。

[0013] 所述侧面支架通过侧端摆动气缸连接主支架，所述侧端摆动气缸固定在侧面支架的第一侧边连杆上，所述第一侧边连杆连接第二侧边连杆和第三侧边连杆，所述第二侧边连杆和第三侧边连杆的两端分别连接第四侧边连杆，第五侧边连杆，所述第四侧边连杆和第五侧边连杆分别连接侧面支腿。

[0014] 所述第一侧边连杆，第二侧边连杆，第三侧边连杆，第四侧边连杆和第五侧边连杆的连接处分别铰接。

[0015] 所述侧面支腿设有多个连接板，所述连接板通过多个气缸固定在第一连接带和第二连接带上，所述第一连接带和第二连接带分别套有两个转动轮，所述转动轮分别固定在第一连接板，第二连接板上，所述第一连接板和第二连接板之间通过第一连接轴和第二连接轴固定，所述第一连接板上固定侧面轮，所述侧面轮上设置侧面轮驱动气缸，所述转动轮设置转动气缸。

[0016] 所述连接板的数量为六个，一侧三个。

[0017] 所述气缸的数量为六个，一端分别固定在连接板，另一端三个固定在第一连接带上，三个固定在第二连接带上。

[0018] 所述第二连接板固定在侧面支架上。

[0019] 所述第一连接带和第二连接带分别啮合在转动轮上。

[0020] 本发明前端支腿固定在主支架前端，主支架后端固定后端支腿，主支架的左右两侧分别连接侧面支架，侧面支架的两侧分别固定侧面支腿；前端支腿的前端轮轴心设置前端摆动气缸，前端摆动气缸固定在第一前端杆上，第一前端杆铰接第二前端杆后固定在主支架上，第一前端杆上和第二前端杆的端部铰接前端支撑气缸；后端支腿的后端支撑气缸铰接在主支架的后端，后端支撑气缸铰接第一后端杆，第一后端杆上铰接第二后端杆，第二后端杆铰接在主支架上，第一后端杆的端部固定后端摆动气缸，后端摆动气缸连接后端轮的轴心。前端支腿固定在主支架前端，主支架后端固定后端支腿，主支架的左右两侧分别连接侧面支架，侧面支架的两侧分别固定侧面支腿。前端支腿的前端轮轴心设置前端摆动气缸，前端摆动气缸固定在第一前端杆上，通过控制前端摆动气缸驱动前端轮转动，进而实现前端轮前进或者后退。前端支撑气缸伸缩带动第一前端杆和第二前端杆相对转动，进而实现前端轮的前伸或者后缩。第一前端杆铰接第二前端杆后固定在主支架上，第一前端杆上和第二前端杆的端部铰接前端支撑气缸。后端支腿的后端支撑气缸铰接在主支架的后端，后端支撑气缸铰接第一后端杆，第一后端杆上铰接第二后端杆，第二后端杆铰接在主支架上，第一后端杆的端部固定后端摆动气缸，后端摆动气缸连接后端轮的轴心。控制后端支撑气缸伸缩，第一后端杆和第二后端杆相对转动，进而驱动后端轮前进或者后退，后端摆动气缸驱动后端轮转动，进而驱动后端轮前转或者后转。本发明能适应复杂地形、功能多样、组合模式多样、负载大、运动自由度多。

[0021] 本发明的有益效果是：

[0022] 1.本发明利用直线气缸与带组合，实现皮带多自由度并联平台与轮式的自由切换；

[0023] 2.本发明利用直线运动气缸可以组合四轮、六轮、皮带多自由度并联平台、越障等多种模式组合，可以适应各种复杂地形的运动。

附图说明

[0024] 图1为本发明主视向立体图；

[0025] 图2为本发明俯视向立体图；

[0026] 图3为本发明侧面支架和侧面支腿的立体图；

[0027] 图4为本发明侧面支腿的主视向立体图；

[0028] 图5为本发明侧面支腿的后视向立体图；

[0029] 图中：1、前端支腿，2、后端支腿，3、主支架，4、侧面支架，5、侧面支腿，6、前端轮，7、前端摆动气缸，8、第一前端杆，9、前端支撑气缸，10、第二前端杆，11、后端支撑气缸，12、第一后端杆，13、第二后端杆，14、后端摆动气缸，15、后端轮，16、第一支架杆，17、第二支架杆，18、第三支架杆，19、第四支架杆，20、第五支架杆，21、第六支架杆，22、侧端摆动气缸，23、第一侧边连杆，24、第二侧边连杆，25、第三侧边连杆，26、第四侧边连杆，27、第五侧边连杆，
28、连接板，29、气缸，30、第一连接带，31、第二连接带，32、转动轮，33、侧面轮，34、第一连接板，35、第二连接板，36、第一连接轴，37、第二连接轴，38、侧面轮驱动气缸，39、转动气缸。

具体实施方式

[0030] 以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。

[0031] 一种适应复杂地形多功能越障装置，包括：前端支腿1，前端支腿1固定在主支架3前端，主支架3后端固定后端支腿2，主支架3的左右两侧分别连接侧面支架4，侧面支架4的两侧分别固定侧面支腿5；前端支腿1的前端轮6轴心设置前端摆动气缸7，前端摆动气缸7固定在第一前端杆8上，第一前端杆8铰接第二前端杆10后固定在主支架3上，第一前端杆8上和第二前端杆10的端部铰接前端支撑气缸9；后端支腿2的后端支撑气缸11铰接在主支架3的后端，后端支撑气缸11铰接第一后端杆12，第一后端杆12上铰接第二后端杆13，第二后端杆13铰接在主支架3上，第一后端杆12的端部固定后端摆动气缸14，后端摆动气缸14连接后端轮15的轴心。

[0032] 主支架3的横向设置第一支架杆16，第二支架杆17，第五支架杆20，第六支架杆21，第一支架杆16，第二支架杆17，第五支架杆20和第六支架杆21的两端分别固定第三支架杆18，第四支架杆19，第一支架杆16上固定前端支撑气缸9，第二前端杆10，第五支架杆20铰接后端支撑气缸11，第六支架杆21上铰接第二后端杆13。

[0033] 侧面支架4通过侧端摆动气缸22连接主支架3，侧端摆动气缸22固定在侧面支架4的第一侧边连杆23上，第一侧边连杆23连接第二侧边连杆24和第三侧边连杆25，第二侧边连杆24和第三侧边连杆25的两端分别连接第四侧边连杆26，第五侧边连杆27，第四侧边连杆26和第五侧边连杆27分别连接侧面支腿5。第一侧边连杆23，第二侧边连杆24，第三侧边连杆25，第四侧边连杆26和第五侧边连杆27的连接处分别铰接。

[0034] 侧面支腿5设有多个连接板28，连接板28通过多个气缸29固定在第一连接带30和第二连接带31上，第一连接带30和第二连接带31分别套有两个转动轮32，转动轮32分别固定在第一连接板34，第二连接板35上，第一连接板34和第二连接板35之间通过第一连接轴36和第二连接轴37固定，第一连接板34上固定侧面轮33，侧面轮33上设置侧面轮驱动气缸
38，转动轮32设置转动气缸39。连接板28的数量为六个，一侧三个。气缸29的数量为六个，一端分别固定在连接板28，另一端三个固定在第一连接带30上，三个固定在第二连接带31上。
第二连接板35固定在侧面支架4上。

[0035] 前端支腿1固定在主支架3前端，主支架3后端固定后端支腿2，主支架3的左右两侧分别连接侧面支架4，侧面支架4的两侧分别固定侧面支腿5。前端支腿1的前端轮6轴心设置前端摆动气缸7，前端摆动气缸7固定在第一前端杆8上，通过控制前端摆动气缸7驱动前端轮6转动，进而实现前端轮6前进或者后退。前端支撑气缸9伸缩带动第一前端杆8和第二前端杆10相对转动，进而实现前端轮6的前伸或者后缩。第一前端杆8铰接第二前端杆10后固定在主支架3上，第一前端杆8上和第二前端杆10的端部铰接前端支撑气缸9。后端支腿2的后端支撑气缸11铰接在主支架3的后端，后端支撑气缸11铰接第一后端杆12，第一后端杆12上铰接第二后端杆13，第二后端杆13铰接在主支架3上，第一后端杆12的端部固定后端摆动气缸14，后端摆动气缸14连接后端轮15的轴心。控制后端支撑气缸11伸缩，第一后端杆12和第二后端杆13相对转动，进而驱动后端轮15前进或者后退，后端摆动气缸14驱动后端轮15转动，进而驱动后端轮15前转或者后转。

[0036] 主支架3的横向设置第一支架杆16，第二支架杆17，第五支架杆20，第六支架杆21，第一支架杆16，第二支架杆17，第五支架杆20和第六支架杆21的两端分别固定第三支架杆18，第四支架杆19，第一支架杆16上固定前端支撑气缸9，第二前端杆10，第五支架杆20铰接后端支撑气缸11，第六支架杆21上铰接第二后端杆13，稳固支撑。侧面支架4通过侧端摆动气缸22连接主支架3，侧端摆动气缸22固定在侧面支架4的第一侧边连杆23上，第一侧边连杆23连接第二侧边连杆24和第三侧边连杆25，第二侧边连杆24和第三侧边连杆25的两端分别连接第四侧边连杆26，第五侧边连杆27，第四侧边连杆26和第五侧边连杆27分别连接侧面支腿5，实现稳固支撑。第一侧边连杆23，第二侧边连杆24，第三侧边连杆25，第四侧边连杆26和第五侧边连杆27的连接处分别铰接，具有缓冲功能。左端侧端摆动气缸22的缸体与第四支架杆19固定连接，左端侧端摆动气缸22的转动杆与第一侧边连杆23固定连接。

[0037] 侧面支腿5设有多个连接板28，连接板28通过多个气缸29固定在第一连接带30和第二连接带31上，第一连接带30和第二连接带31分别套有两个转动轮32，转动轮32分别固定在第一连接板34，第二连接板35上，第一连接板34和第二连接板35之间通过第一连接轴36和第二连接轴37固定，第一连接板34上固定侧面轮33，侧面轮33上设置侧面轮驱动气缸
38，转动轮32设置转动气缸39。连接板28的数量为六个，一侧三个。气缸29的数量为六个，一端分别固定在连接板28，另一端三个固定在第一连接带30上，三个固定在第二连接带31上。
第二连接板35固定在侧面支架4上。第一连接带30和第二连接带31分别啮合在转动轮32上。

[0038] 通常情况下由侧面轮驱动气缸38驱动侧面轮33转动，进而带动整个装置前进或者后退。四个侧面支腿5，一个前端支腿1和一个后端支腿2构成六轮小车进行轮式运动。当地形复杂，不适应于轮式运动时，转动气缸39驱动转动轮32，进而带动第一连接带30和第二连接带31运动，进而调节连接板28和气缸29的位置，改变驱动模式，连接板28的高度高于驱动侧面轮33的高度。气缸29控制连接板28在三个方向的转动和三个方向的移动，连接板28循环与地面接触，进而实现越过障碍物。当需要越障时，前端支撑气缸9伸缩，第二前端杆10带动前端轮7抬起或者落下。后端支撑气缸11伸缩带动，第一后端轮抬起或者落下。实现越障，可以为轮式工作模式或者转动带带动六个六自由度并联平台转动的模式。

[0039] 通过控制各摆动气缸的转动和直线气缸的直线运动，实现复杂地形多功能越障装置的多种工况与组合控制，可以实现多个方向的复杂地形运动和越障，并且可以实现精确的轨迹控制，拥有其他复杂地形多功能越障装置无法比拟的优势。

[0040] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。