一種基于可變徑機構的越障自適應巡航機器人制造技術

本發明專利技術涉及一種基于可變徑機構的越障自適應巡航機器人，所述越障自適應巡航機器人至少包括：車身；至少一個滾動體，其用以驅動車身的移動，且其至少包括胎面與輻條，所述胎面被若干輻條分隔為分別與一輻條相對應的若干個胎面區段，所述滾動體上還設置有一第一驅動件與一徑向引導件，所述第一驅動件與所述徑向引導件相耦合而限定出分別與一輻條相對應的若干動態鎖定區域，以此，所述越障自適應巡航機器人可通過自適應調控各動態鎖定區域間的相對位置，改變所述滾動體的胎面區段間隔和/或所述車身的高度，完成越障。

【技術實現步驟摘要】
一種基于可變徑機構的越障自適應巡航機器人
本專利技術涉及機器人
，尤其涉及一種基于可變徑機構的越障自適應巡航機器人。
技術介紹
工業巡航機器人是當前火熱的研究話題，家庭環境相對于工業環境來說更加復雜，且部分家庭呈復式結構，如何使一臺家庭巡航機器人如何能實現家庭環境全地形行駛和爬樓越障的功能是一個值得深入研究探討的問題，其關鍵部分是如何選擇合適的運動機構，以及選擇什么形式的運動機構去實現所需要的功能。在現階段的研究中，能夠實現行駛和爬樓越障功能的機構主要有車輪式，履帶式，腿足式，復合式運動機構和變結構式。車輪式結構簡單，控制方便，但是遇到障礙和溝壑等特殊路面無法正常工作；履帶式機構在研究和應用中相對成熟，但是體積大，結構笨重，能量利用率低；腿足式在近年發展迅速，但是有復雜的機械結構和控制系統，目前有諸多難點需要解決；復合式提高了爬樓越障能力，但是在地形變化突兀時，能力大為消弱，且成本很高；變結構式可以巧妙利用機械結構來實現更強的適應性。滾動體也有部分科研人員進行研究，例如現有技術中《機械設計》2008年05期中由北京航空航天大學的孫剛等人所著的期刊論文《滾動體月球探測車及其越障能力分析》，其提出了一種車輪直徑可變的月球探測車，包括車輪、搖臂懸架系統和車體，每個車輪第一驅動件內裝配有一套行星齒輪傳動機構和兩個驅動電機，電機M1驅動車輪向前行駛，而電機M2則用來驅動車輪伸縮和張開，在平坦的路面上，車輪收縮如普通車輪一樣行走，此時電機M2不運轉，輪系中兩邊的齒輪均在電機M1驅動下同步運轉。當路面比較難于通過或在越障和爬坡時，車輪張開以提高車輛的通過能力，此時，電機M2驅動左側行星齒輪加速轉動。M2轉動產生的差速使連接在左側輪系外殼上的車輪輻桿張開，車輪輻桿的外端分別與車輪輪緣各部分相固定，在輻桿的帶動下，輪緣向外張開，車輪直徑變化范圍為200～390mm。當車輪收縮時，電機M2反向運轉。現有技術中如公開號為CN108349302A的專利文獻，提出了一種滾動體，該滾動體由中央第一驅動件和周邊帶構成，周邊帶由多個弧形區段形成，弧形區段中的每個弧形區段均聯接至所述第一驅動件，其特征在于，所述第一驅動件包括用于可縮回的徑向臂的滑動的徑向導引裝置，所述可縮回的徑向臂的遠端部固定至所述弧形區段中的一個弧形區段，相反的端部設置有連接構件，其中，活動板與所述第一驅動件同軸并且相對于所述第一驅動件旋轉，所述活動板具有彎曲的導引區域，所述連接構件中的每個連接構件與所述臂中的一個臂配合，以對對應的臂的近端部的線性且徑向的運動進行控制。然而，一方面，上述現有技術所提出的滾動體只能貼合于其研究領域所限定的特殊地形，與家庭環境不相配適；另一方面，現已有的家居機器人，其通常為貼地式結構，便于打掃地面衛生，同時導致其難以應付較大的障礙物；此外，現已有的家居機器人，只能應付單層樓的地面衛生打掃，無法滿足復式樓房的要求。此外，一方面由于對本領域技術人員的理解存在差異；另一方面由于專利技術人做出本專利技術時研究了大量文獻和專利，但篇幅所限并未詳細羅列所有的細節與內容，然而這絕非本專利技術不具備這些現有技術的特征，相反本專利技術已經具備現有技術的所有特征，而且申請人保留在
技術介紹
中增加相關現有技術之權利。
技術實現思路
針對現有技術中所存在的以下缺陷：一方面，上述現有技術所提出的滾動體只能貼合于其所研究領域限定的特殊地形，與家庭環境不相配適；另一方面，現已有的家居機器人，其通常為貼地式結構，便于打掃地面衛生，同時導致其難以應付較大的障礙物；此外，現已有的家居機器人，只能應付單層樓的地面衛生打掃，無法滿足復式樓房的要求。即使是將可爬樓越障結構與現已有的家居掃地機器人直接相組裝結合，在實際使用時，面對不同復式樓房不同樓梯結構，越障困難且無法清掃到樓梯梯面。針對現有技術之不足，本專利技術提出了一種基于可變徑機構的越障自適應巡航機器人，本專利技術的目的在于克服現有技術中變結構式爬樓越障巡航機器人在理論上可行但實際制造時存在困難的缺點，來提供一種采用滾動體、可伸長車身以及特殊供電方法的適于家庭環境的巡航機器人，可以適用于復式樓房的地面及樓梯梯面清潔。該基于可變徑機構的越障自適應巡航機器人，所述越障自適應巡航機器人至少包括：車身；至少一個滾動體，其用以驅動車身的移動，且其至少包括胎面與輻條，所述胎面被若干輻條分隔為分別與一輻條相對應的若干個胎面區段，所述滾動體上還設置有一第一驅動件與一徑向引導件，所述第一驅動件與所述徑向引導件相耦合而限定出分別與一輻條相對應的若干動態鎖定區域，以此，所述越障自適應巡航機器人可通過自適應調控各動態鎖定區域間的相對位置，改變所述滾動體的胎面區段間隔和/或所述車身的高度，完成越障。本申請所提出的越障自適應巡航機器人，通過控制其輪徑的變化，滾動體可呈張開狀，能夠提高通過性，減少滾動阻力，增加驅動力；滾動體也可呈聚攏狀，能夠提高平順性和行駛速度。通過改變輪子等效半徑，可以調節車輛離地間隙。本申請所提出的越障自適應巡航機器人，通過調整其前后輪的等效半徑，可以對車身姿態進行調整，提高車輛的越障能力和抗側傾能力，并能為車載的清潔底盤提供穩定的工作平臺。本申請所提出的越障自適應巡航機器人，可基于可變徑機構完成越障及自適應巡航，該機器人通過控制輻條的伸出和縮回，即可快速實現車輪直徑的變化，以此適應突兀的地形變化，通過第二驅動件實現車身的伸長，以此實現爬樓功能，通過彈簧觸電與金屬環的接觸，實現電機供電。結構簡單，操作便捷。根據一種優選實施方式，所述徑向引導件可以是成角度地且可轉動地耦合在所述第一驅動件上，以使得所述越障自適應巡航機器人可通過改變所述徑向引導件與所述第一驅動件之間所形成的相對角度來調控所述動態鎖定區域的相對位置。針對車輪半徑的調節方式，現有技術中如公開號為CN110843414A的專利文獻所提出的變直徑輪、以及公開號為CN204249714U的專利文獻所提出的車輪直徑可變機構，均是通過直型導軌或直型伸縮桿來推出輻條或拉回輻條，此類直型引導結構導致輻條呈直線式來回運動，輻條可伸縮范圍小，可調節精度低，并且直型引導結構要求更大的驅動力。對此，本申請所提出的越障自適應巡航機器人，是通過設置動態鎖定區域來實現各輻條的伸縮及相對固定，且動態鎖定區域呈弧形結構，即受引導的輻條呈弧線式來回運動，不僅充分利用了有限空間，使得輻條的可伸縮范圍大大增加，并且本申請的動態鎖定區域可以無級調節，極大地增大了輻條運動的可調節精度，越障適應性強。并且弧形機構的動態鎖定區域所需的驅動力更小，有利于節省能耗。根據一種優選實施方式，所述第一驅動件與所述徑向引導件上分別設置有彼此間至多部分相貫通的兩開口槽，兩開口槽間相互貫通的部分為動態鎖定區域，以此在所述動態鎖定區域的相對位置隨所述相對角度的變化而變化，所述動態鎖定區域的容積空間不會隨之變化而始終適于限制所述輻條的相對運動。所述第一驅動件被配置為具有分別位于每兩個相鄰胎面區段之間的至少一個凸緣的非規整圓形結構。針對爬樓過程，現有技術中如公開號為CN110843414A的專利文獻所提出的變直本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于可變徑機構的越障自適應巡航機器人，所述越障自適應巡航機器人至少包括：/n車身；/n至少一個滾動體機構(6)，其用以驅動車身的移動，且其至少包括胎面與輻條(8)，所述胎面被若干輻條(8)分隔為分別與一輻條(8)相對應的若干個胎面區段(3)，/n其特征是，/n所述滾動體機構(6)上還設置有一第一驅動件(1)與一徑向引導件(11)，/n所述第一驅動件(1)與所述徑向引導件(11)相耦合而限定出分別與一輻條(8)相對應的若干動態鎖定區域(7)，以此，所述越障自適應巡航機器人可通過自適應調控各動態鎖定區域(7)間的相對位置，改變所述滾動體機構(6)的胎面區段(3)間隔和/或所述車身的高度，完成越障。/n

【技術特征摘要】
20200424 CN 20201034152951.一種基于可變徑機構的越障自適應巡航機器人，所述越障自適應巡航機器人至少包括：
車身；
至少一個滾動體機構(6)，其用以驅動車身的移動，且其至少包括胎面與輻條(8)，所述胎面被若干輻條(8)分隔為分別與一輻條(8)相對應的若干個胎面區段(3)，
其特征是，
所述滾動體機構(6)上還設置有一第一驅動件(1)與一徑向引導件(11)，
所述第一驅動件(1)與所述徑向引導件(11)相耦合而限定出分別與一輻條(8)相對應的若干動態鎖定區域(7)，以此，所述越障自適應巡航機器人可通過自適應調控各動態鎖定區域(7)間的相對位置，改變所述滾動體機構(6)的胎面區段(3)間隔和/或所述車身的高度，完成越障。


2.根據權利要求1所述的越障自適應巡航機器人，其特征是，所述徑向引導件(11)可以是成角度地且可轉動地耦合在所述第一驅動件(1)上，以使得所述越障自適應巡航機器人可通過改變所述徑向引導件(11)與所述第一驅動件(1)之間所形成的相對角度來調控所述動態鎖定區域(7)的相對位置。


3.根據權利要求1～2任一項所述的越障自適應巡航機器人，其特征是，所述第一驅動件(1)與所述徑向引導件(11)上分別設置有彼此間至多部分相貫通的兩開口槽，兩開口槽間相互貫通的部分為動態鎖定區域(7)，以此在所述動態鎖定區域(7)的相對位置隨所述相對角度的變化而變化，所述動態鎖定區域(7)的容積空間不會隨之變化而始終適于限制所述輻條(8)的相對運動。


4.根據權利要求1～3任一項所述的越障自適應巡航機器人，其特征是，所述車身至少包括前車身(10)、后車身(9)以及兩端分別連接在所述前車身(10)與所述后車身(9)上的第二驅動件，所述越障自適應巡航機器人可通過自適應調控所述第二驅動件的伸縮，改變分別位于前后車身(9)上的滾動體機構(6)之間的軸距，兼具穩定性與轉向靈活性。


5.根據權利要求1～4任一項所述的越障自適應巡航機器人，其特征是，所述越障自適應巡航機器人還包括設于車身端部上的第一雙探測設備，所述第一雙探測設備可響應于所述車身的重心發生變化而獲取其在第一時刻所檢測到的第一距離數據與第二距離數據，以及其在第二時刻所檢測到的第三距離數據與第四距離數據，并對所述第一至第四距離數據進行處理得出至少關于樓梯類型的第一信息。


6.根據權利要求1～5任一項所述的越障自適應巡航機器人，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱立紅，郭雨竹，孫欣，卞配付，李雄，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34