一種輪式移動機器人平臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種輪式移動機器人平臺，該平臺包括機體、支撐架、車輪和控制系統，其特征在于所述機體通過螺栓與其下方的支撐架剛性連接；所述支撐架的數量至少為3個，均勻安裝在機體的下表面，支撐架包括支撐架基座、移動單元和直線運動單元，所述支撐架基座上端與機體下表面相連，支撐架基座為空心柱體，移動單元和直線運動單元均位于支撐架基座內部，支撐架基座、移動單元和直線運動單元三者的軸線相互平行，且與機體的平面垂直，所述移動單元為與支撐架基座相配合的滑動部件，支撐架基座與移動單元構成移動副，移動副依靠直線運動單元驅動，移動單元下端與對稱布置于移動單元下方的車輪相連；所述車輪為電機驅動車輪。
【專利說明】一種輪式移動機器人平臺

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人技術，具體為一種輪式移動機器人平臺。

【背景技術】
[0002]機器人技術的迅猛發展大大推動了機器人在各個領域的應用，尤其是在一些特殊環境下，機器人已經成為不可或缺的設備。移動機器人平臺作為移動機器人最基本單元，用于搭載控制系統、檢測系統和機械手等部件抵達作業現場執行具體的作業任務，其性能優劣直接影響著機器人的整體性能。
[0003]輪式移動機器人平臺具有高速高效的優點，但因其地形適應性較差，應用受到了一定的局限。為了提高移動平臺在復雜地形上的通過性能，目前已開發了多種輪履、腿履、輪腿復合式移動平臺。例如，《新型探測車復合式移動系統結構設計及運動分析》(尚偉燕等，機械科學與技術，第28卷第7期2009年7月)、《輪履復合式軍用地面探測車運動學建模及分析》(尚偉燕等，航空動力學報，第24卷第10期2009年10月)所涉及的輪履復合式移動平臺；《腿履復合機器人自主越障分析與動作規劃》(王偉東等，哈爾濱工業大學學報，第41卷第5期2009年5月)采用的腿履復合式移動平臺；《翻滾型輪腿式移動機器人》(劉方湖等，上海交通大學學報，第32卷第5期2001年10月)、專利文獻“一種輪腿復合式移動機器人平臺(CN 202098476U)”所涉及的輪腿復合式移動平臺。
[0004]盡管現今已開發出多種性能相對優越的機器人移動平臺，但仍存在兩個關鍵問題亟待解決。其一，現有的具有高通過性能的移動平臺(如復合式移動平臺)結構復雜、控制繁瑣、效率低下。其二，現有的移動平臺在通過復雜地形(如階梯路面)時很難保證機體平臺始終保持水平。
實用新型內容
[0005]針對現有技術的不足，本實用新型要解決的技術問題是:提供一種輪式移動機器人平臺。該平臺具有高通過性能且在行進過程中機體可基本保持水平，能滿足野外復雜環境下工作的多種需求，可實現爬坡、越障、在非平整地形上平穩前進等功能。在實現所述功能要求的前提下，本實用新型具有結構簡單、控制方便、耗能較低等特點。
[0006]本實用新型解決所述技術問題所采用的技術方案是:設計一種輪式移動機器人平臺，該平臺包括機體、支撐架、車輪和控制系統，其特征在于所述機體通過螺栓與其下方的支撐架剛性連接；
[0007]所述支撐架的數量至少為3個，均勻安裝在機體的下表面，支撐架包括支撐架基座、移動單元和直線運動單元，所述支撐架基座上端與機體下表面相連，支撐架基座為空心柱體，移動單元和直線運動單元均位于支撐架基座內部，支撐架基座、移動單元和直線運動單元三者的軸線相互平行，且與機體的平面垂直，所述移動單元為與支撐架基座相配合的滑動部件，支撐架基座與移動單元構成移動副，移動副依靠直線運動單元驅動，移動單元下端與對稱布置于移動單元下方的車輪相連；所述車輪為電機驅動車輪。
[0008]與現有技術相比，本實用新型采用直線運動單元驅動移動副運動，可根據地形動態調整車輪距地面的高度，克服了輪式移動機器人平臺地形適應性差的缺點，具有較強的通過性能，能滿足野外復雜環境下工作的多種需求，可實現爬坡、越障、在非平整地形下平穩前進等；采用多個支撐架，使每組車輪可獨立調整車輪距機體的高度，進而使機體平臺在通過復雜地形(如階梯路面)時可基本保持水平。本實用新型采用輪式驅動方式，具有結構簡單，控制方便，耗能較低，可靠性高，實用性強等優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型輪式移動機器人平臺一種實施例的總體主視結構示意圖；
[0010]圖2為本實用新型輪式移動機器人平臺一種實施例的總體左視結構示意圖；
[0011]圖3為本實用新型輪式移動機器人平臺一種實施例的越障狀態示意圖；
[0012]圖中，1.機體、2.支撐架、3.車輪、21.支撐架基座、22.移動單元、23.直線運動單
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【具體實施方式】
[0013]下面結合實施例及其附圖詳細敘述本實用新型。實施例是以本實用新型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。但本實用新型申請的權利要求保護范圍不限于下述的實施例描述。
[0014]本實用新型設計的輪式移動機器人平臺(以下簡稱平臺，參見圖1-3)包括機體1、支撐架2、車輪3和控制系統，其中，機體I通過螺栓與其下方的支撐架2實現剛性連接；
[0015]所述支撐架2的數量至少為3個，均勻安裝在機體I的下表面，支撐架2包括支撐架基座21、移動單元22和直線運動單元23，所述支撐架基座21上端與機體I下表面相連，支撐架基座21為空心柱體，移動單元22和直線運動單元23均位于支撐架基座21內部，支撐架基座21、移動單元22和直線運動單元23三者的軸線平行且與機體I的平面垂直，所述移動單元22為與支撐架基座21相配合的滑動部件，支撐架基座21與移動單元22構成移動副，移動副依靠直線運動單元23驅動，移動單元22下端與對稱布置于移動單元22下方的車輪3相連，所述車輪3為電機驅動車輪。
[0016]本實用新型的進一步特征在于所述支撐架的數量3-8個，且均勻安裝在機體的下表面。
[0017]本實用新型輪式移動機器人平臺的工作原理和過程是:當平臺在平坦地形上行走時，調整各支撐架2，使機體I與地面平行。平臺通過安裝在其下方的車輪3實現前進、后退和差速轉彎。當平臺在非平整地形上行走時，在控制系統的控制下，實時調整各支撐架2，在保證平臺穩定性的前提下使車輪3在遇到障礙時及時抬起，障礙過后及時落下(參見圖3)，以達到機體I以水平姿態高效通過崎嶇地形的目的。
[0018]本實用新型中支撐架2的數量與平臺的大小有關，通過支撐架2調整車輪3距機體I的高度，實現復雜非結構環境中平臺的高效行走；車輪3為主動運動的機構，如電機驅動車輪，每兩個車輪為一組，固定于移動單元22的下端，車輪3依靠其內置的電機驅動，可拖動平臺移動。本實用新型中通過控制系統實時調整各支撐架2，從而保證機體I始終處于水平，其中控制系統適用于現有技術。本實用新型中的直線運動單元23可采用滾珠絲杠、皮帶傳動、皮帶驅動、氣動等形式，且直線運動單元23的類型適用于現有技術。
[0019]需要補充說明的是，本實用新型所述的“前、后；左、右；上、下”等方位詞是為了描述清楚，只具有相對意義。一般情況下，以平臺向前行進的方向為前，并作為其他方位詞的基準。
[0020]實施例1
[0021]本實施例中支撐架2的數量為3個，直線運動單元23采用滾珠絲杠型直線運動單元，支撐架基座21為空心圓柱體，內部為空腔，直線運動單元23安裝在支撐架基座21的空腔內，移動單元22為與支撐架基座21相配合的滑動部件，支撐架基座21與移動單元22構成移動副，支撐架基座21、移動單元22和直線運動單元23三者的軸線平行且與機體I的平面垂直。移動副依靠直線運動單元23驅動，每個移動單元22下端對稱布置于2個車輪3，車輪3為電機驅動車輪。
[0022]實施例2
[0023]本實施例中支撐架2的數量為5個，直線運動單元23采用皮帶驅動型直線運動單元，支撐架基座21為空心正四棱柱體，內部為空腔，直線運動單元23安裝在支撐架基座21的空腔內，移動單元22為與支撐架基座21相配合的滑動部件，支撐架基座21與移動單元22構成移動副，支撐架基座21、移動單元22和直線運動單元23三者的軸線平行且與機體I的平面垂直。移動副依靠直線運動單元23驅動，每個移動單元22下端對稱布置于2個車輪3。車輪3為主動運動的機構，并依靠其內置的電機驅動，可拖動平臺移動，進而實現平臺的前進、后退和差速轉彎。
[0024]實施例3
[0025]本實施例中支撐架2的數量為8個，直線運動單元23采用氣動型直線運動單元，支撐架基座21為空心棱柱體，內部為空腔，直線運動單元23安裝在支撐架基座21的空腔內，移動單元22為與支撐架基座21相配合的滑動部件，支撐架基座21與移動單元22構成移動副，支撐架基座21、移動單元22和直線運動單元23三者的軸線平行且與機體I的平面垂直。移動副依靠直線運動單元23驅動，每個移動單元22下端對稱布置于2個車輪3。車輪3具有機械運動的主動性，并依靠其內置的電機驅動，可拖動平臺移動，進而實現平臺的前進、后退和差速轉彎。當平臺在非平整地形上行走時，在控制系統的控制下，實時調整各支撐架2，在保證平臺穩定性的前提下使車輪3在遇到障礙時及時抬起，障礙過后及時落下(參見圖3)，以達到機體I以水平姿態高效通過崎嶇地形的目的。
[0026]本實用新型未述及之處適用于現有技術。
【權利要求】
1.一種輪式移動機器人平臺，該平臺包括機體、支撐架、車輪和控制系統，其特征在于所述機體通過螺栓與其下方的支撐架剛性連接； 所述支撐架的數量至少為3個，均勻安裝在機體的下表面，支撐架包括支撐架基座、移動單元和直線運動單元，所述支撐架基座上端與機體下表面相連，支撐架基座為空心柱體，移動單元和直線運動單元均位于支撐架基座內部，支撐架基座、移動單元和直線運動單元三者的軸線相互平行，且與機體的平面垂直，所述移動單元為與支撐架基座相配合的滑動部件，支撐架基座與移動單元構成移動副，移動副依靠直線運動單元驅動，移動單元下端與對稱布置于移動單元下方的車輪相連；所述車輪為電機驅動車輪。
2.根據權利要求1所述的輪式移動機器人平臺，其特征在于所述支撐架的數量3-8個，且均勻安裝在機體的下表面。
【文檔編號】B62D57/02GK203996530SQ201420447649
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月9日 優先權日:2014年8月9日
【發明者】張小俊, 李滿宏, 張建華, 孫凌宇, 張明路 申請人:河北工業大學