一种履带式爬楼机器人机构,包括车体和对称分布于车体两侧的两个完全相同的履带式行走机构;履带式行走机构包括内轮、外轮、连接两个车轮的轮轴,轮轴上设有连杆机构;内轮和外轮通过弹性履带包裹;连杆机构包括主动杆、两根完全相同的连杆、两根完全相同的从动杆和两个支撑轮;平地运动状态下,连杆机构收缩,履带紧贴内轮和外轮;爬楼运动状态下,连杆机构转动,主动杆的V字型结构的两条边分别与两根连杆呈两条直线,两根从动杆运动呈一条直线;从动杆端部的支撑轮从内部将履带支撑开。本发明利用履带结构以及连杆式传动机构的灵活性,通过改变履带形状,达到了通过楼梯和障碍物的目的,且整体结构简单,成本低廉。
1.一种履带式爬楼机器人机构,包括车体,其特征在于,包括对称分布于车体两侧的两个完全相同的履带式行走机构;所述履带式行走机构包括内轮(1-1)、外轮(1-2)、连接两个车轮的轮轴(1-3),轮轴(1-3)上设有连杆机构;内轮(1-1)和外轮(1-2)通过弹性履带(3)包裹;所述连杆机构包括主动杆(2-1)、两根完全相同的连杆(2-2)、两根完全相同的从动杆(2-3)和两个支撑轮(4);主动杆(2-1)为V字型结构,V字型结构顶端设有套孔结构,该套孔结构套在轮轴(1-3)上,V字型结构的尾端分别与一根连杆(2-2)的一端铰接;两根连杆(2-2)的另一端分别铰接在两根从动杆(2-3)相对应的位置上;两根从动杆(2-3)的一端铰接于点O,另一端端部分别球铰连接有支撑轮(4);平地运动状态下,连杆机构收缩,弹性履带(3)紧贴内轮(1-1)和外轮(1-2);爬楼运动状态下,连杆机构转动,主动杆(2-1)的V字型结构的两条边分别与两根连杆(2-2)呈两条直线,两根从动杆(2-3)运动呈一条直线;从动杆端部的支撑轮(4)从内部将弹性履带(3)支撑开。
2.如权利要求1所述的一种履带式爬楼机器人机构,其特征在于,所述弹性履带(3)为金属弯板链连接的橡胶履带。
3.如权利要求1所述的一种履带式爬楼机器人机构,其特征在于,车体内部包括控制系统。
4.如权利要求1所述的一种履带式爬楼机器人机构,其特征在于,所述车体外侧布置有距离传感器(6),通过距离传感器(6)感应障碍物距离,控制系统根据该距离信息对比设定距离做出调整。
5.如权利要求1所述的一种履带式爬楼机器人机构,其特征在于,包括一组电机;其中,一个电机控制两个履带式行走机构的轮轴(1-3);另两个电机分别控制一个履带式行走机构的连杆机构。技术领域
本发明涉及履带式爬楼机器人,具体涉及一种履带式爬楼机器人机构。
背景技术
目前的机器人主要的移动方式有三种,分别是轮式、腿式和履带式。随着机器人技术的发展,对其功能的要求日益增加,现有技术中的很多机器人都是在平坦的路面上行走,不能很好的适应地面的变化,尤其是针对爬楼梯设计的机器人还不多见。腿式机器人能够满足某些特殊的性能要求,但是腿式结构自由度高,结构复杂,需要的传感器数量巨大,控制程序复杂不易变通,同时成本很高,使得此类机器人在应用中受到很大的限制。如何针对现有技术设计一种结构简单、易于控制且成本低廉的爬楼梯机器人,成为了现有技术需要解决的重要问题。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术的不足,本发明提供一种履带式爬楼机器人机构,利用履带结构以及连杆式传动机构的灵活性,通过改变履带形状使得机器人能够轻易通过障碍物,达到爬楼梯的效果,解决了现有技术的不足。技术方案:一种履带式爬楼机器人机构,包括车体,其特征在于,包括对称分布于车体两侧的两个完全相同的履带式行走机构;所述履带式行走机构包括内轮、外轮、连接两个车轮的轮轴,轮轴上设有连杆机构;内轮和外轮通过弹性履带包裹;所述连杆机构包括主动杆、两根完全相同的连杆、两根完全相同的从动杆和两个支撑轮;主动杆为V字型结构,V字型结构顶端设有套孔结构,该套孔结构套在轮轴上,V字型结构的尾端分别与一根连杆的一端铰接;两根连杆的另一端分别铰接在两根从动杆相对应的位置上;两根从动杆的一端铰接于点O,另一端端部分别球铰连接有支撑轮;平地运动状态下,连杆机构收缩,履带紧贴内轮和外轮;爬楼运动状态下,连杆机构转动,主动杆的V字型结构的两条边分别与两根连杆呈两条直线,两根从动杆运动呈一条直线;从动杆端部的支撑轮从内部将履带支撑开。履带为金属弯板链连接的橡胶履带。橡胶接触地面,避免过大的冲击噪声,又增强了与地面的接触摩擦。金属链作为连接块增强了履带的耐用性。车体内部包括控制系统。控制系统能够根据周围环境及时给出控制型号,增强机器人的自动性能。车体外侧布置有距离传感器,通过距离传感器感应障碍物距离,控制系统根据该距离信息对比设定距离做出调整。包括一组电机;其中,一个电机控制两个履带式行走机构的轮轴;另两个电机分别控制一个履带式行走机构的连杆机构。电机分别控制轮轴和连杆机构,使得连杆机构可以按需要收缩和伸展,能够方便的适应平地和楼梯等不同路段的需求。有益效果:1、本发明利用履带结构以及连杆式传动机构的灵活性,通过改变履带形状,达到了通过楼梯和障碍物的目的。2、传动式的履带机构比腿式机器人结构精简,传感器数量少,控制过程简单,制作起来更方便,增强了方案的可行性。
附图说明
图1本发明在爬楼梯状态下结构示意图图2连杆机构收缩状态结构示意图图3连杆机构伸展状态结构示意图图4整体结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。如图1所示,如图1、图2、图3和图4所示,一种履带式爬楼机器人机构,包括车体,其特征在于,包括对称分布于车体两侧的两个完全相同的履带式行走机构;履带式行走机构包括内轮1-1、外轮1-2、连接两个车轮的轮轴1-3,轮轴1-3上设有连杆机构;内轮1-1和外轮1-2完全相同,通过弹性履带3包裹;两个履带式行走机构中,靠近车体一侧的车轮为内轮1-1,远离车体的车轮为外轮1-2.履带式行走机构中的连杆机构为传动式结构,包括主动杆2-1、两根完全相同的连杆2-2、两根完全相同的从动杆2-3和两个支撑轮4。主动杆2-1为V字型结构,V字型结构顶端设有套孔结构,该套孔结构套在轮轴1-3上,V字型结构的尾端分别与一根连杆2-2的一端铰接;两根连杆2-2的另一端分别铰接在两根从动杆2-3相对应的位置上;两根从动杆2-3的一端铰接于点O,另一端端部分别球铰连接有支撑轮4;如图4所示,本发明车体内部包括一组电机;其中,一个轮轴控制电机5-1控制两个履带式行走机构的轮轴1-3;另两个连杆控制电机5-2分别控制一个履带式行走机构的连杆机构。平地运动状态下,连杆机构收缩在内轮1-1和外轮1-2直径范围以内,如图2所示,履带3紧贴合内轮1-1和外轮1-2,使得车轮和履带在正常的转动状态下运动。爬楼运动状态下,连杆控制电机5-2带动主动杆2-1转动,主动杆2-1带动连杆2-2运动,连杆2-2带动从动杆2-3转动,主动杆2-1的V字型结构的两条边分别与两根连杆2-2呈两条直线,两根从动杆2-3运动呈一条直线;如图3所示,从动杆2-3端部的支撑轮4从内部将履带3支撑开,履带形成一个三角形。此时,如图1所示,车体可以通过履带的传动轻易移动,爬上楼梯或通过障碍物,当通过障碍物后,连杆控制电机5-2再次带动连杆结构收缩,履带恢复贴合状态,呈现如图2的形状。从动杆2-3端部的支撑轮4,可以减小从动杆2-3与履带3之间的摩擦,使得履带3不易磨损,延长了实用寿命;通过球铰连接的支撑轮4可以灵活的运动,加快了从动杆2-3支撑开履带3的时间,提高了整个履带式行走机构的灵活性。履带3为金属弯板链连接的橡胶履带,类似于坦克使用的了履带。橡胶接触地面,避免过大的冲击噪声,又增强了与地面的接触摩擦,金属链作为连接块增强了履带的耐用性。车体内部包括控制系统,该控制系统包括用于控制的单片机、传感器、电机以及电源。其中单片机模块主要由AT89S51单片机、时钟电路、复位电路组成。电源则为各个部分提供工作电源。本实例的软件设计部分主要由两大部分组成:即主程序的编写与调试,基于VB软件开发的串行通信控制软件的设计与调试。电机的选择主要根据机器人机构整体的重量及爬楼梯过程中需要的动力选择合适的电机,本实例选择12伏直流电机。传动的部分根据车体及电机的尺寸进行相应的强度计算,选择合适的传动系统。连杆机构选择金属材料,能够承受支撑开履带3带来的压力。如图4所示,车体外侧布置有距离传感器6,通过距离传感器6感应障碍物或楼梯与车体的距离,将距离信息发送给控制系统,控制系统将该距离信息与系统设定的距离进行比对,比对后控制系统根据需求给电机发出指令,命令连杆控制电机5-2的运动时间,从而控制机器人机构通过障碍物或爬上楼梯。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。