[发明专利]一种直杆式翻滚机器人

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术领域，适用于星球探测，为一种直杆式翻滚机器人。

背景技术

目前，传统的移动机器人主要采用轮式、履带式和腿式三种运动方式。轮式机器人具有结构简单、速度高和能耗低的优点，但是不适合跨越像沟壑、台阶等障碍，越障能力差；履带式机器人在松软、不平坦地形等自然环境中有着较好的适应能力，缺点是重量大，摩擦阻力大，能耗高；腿式机器人具有较好的机动性，容易适应各种复杂地面环境，但是需要依靠腿交替支撑实现行走以及保持平衡，运动控制复杂。此外，传统的移动机器人对星球表面进行探测时，由于通讯时滞的存在，往往会因崎岖、复杂的地形以及不可通过的障碍物而导致机器人发生倾覆，从而丧失运动能力，致使探测任务失败。如：用于火星、月球探测的轮式机器人，可能在半自主行走过程中遇到不可预知障碍而发生倾覆；用于在软质土壤中探测的机器人可能会陷入其中而丧失运动能力。

直杆式翻滚机器人是一种具有新颖运动形式的移动机器人，依靠两侧直杆旋转调整自身重心以实现翻滚运动。它不存在传统的移动机器人难以解决的倾覆问题，具有较好环境适应能力和越障能力，因而有广阔的应用前景。目前，对翻滚式机器人，尤其是直杆式翻滚式机器人的研究尚不多见。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种直杆式翻滚机器人，不存在传统的移动机器人难以解决的倾覆问题，具有较好环境适应能力和越障能力，更适用于星球探测。

本发明的技术方案为：一种直杆式翻滚机器人，包括机身、翻转机构、传感单元、通信控制单元和电源模块，机身为左右对称结构，对称的两侧为机身两侧，翻转机构设置在机身两侧，传感单元、通信控制单元和电源模块设置在机身内，传感单元连接通信控制单元，通信控制单元的输出连接至翻转机构，电源模块向传感单元、通信控制单元和翻转机构供电，

所述机身包括机架和机盖，机架与机盖固定为一体，机架两侧设有两个结构相同、对称分布的固定架，用于固定翻转机构；

所述翻转机构分成左右对称、结构相同的两部分，分别由两个相同的驱动减速电机独立驱动；每部分包括：驱动减速电机、传动齿轮、传动轴和直杆旋转臂，驱动减速电机固定于机架内部的固定架上，两个驱动减速电机在机架内位置左右对称，驱动减速电机的输出轴通过传动齿轮带动传动轴，传动轴为阶梯轴，一端带有内螺纹孔，一端带有轴肩，传动轴带有轴肩一端与传动齿轮联动，并通过固定架固定轴肩位置，传动轴另一端连接至直杆旋转臂，直杆旋转臂与传动轴联动，直杆旋转臂的长度大于机身两侧长度的一半。

机身的左右对称为不规则多边形，所述多边为五边以上。

机身为上窄下宽结构，直杆旋转臂设置在下部两侧，传动齿轮为第一直齿圆锥齿轮和第二直齿圆锥齿轮，驱动减速电机的输出轴固定连接第一直齿圆锥齿轮，第一直齿圆锥齿轮与第二直齿圆锥齿轮啮合，传动轴带有轴肩一端与第二直齿圆锥齿轮套接。

传动轴与直杆旋转臂的连接处设有一组垫圈，加固连接。

本发明机器人采用翻滚运行形式，通俗的说，该机器人不存在正反面之分。在复杂环境中行走的腿式或是轮式等传统机器人，在越过沟壑或是障碍时候，可能发生倾覆或是倾侧，而无法继续运行，而本发明通过直杆旋转臂实现机身翻滚前进，只要一对直杆旋转臂能同方向旋转，即可带动机身移动，不存在倾覆或倾侧的问题。如图4所示的地形，如果是传统的轮式或是腿式机器人，很难爬上台阶，或在爬上的过程中需要小心调整姿势和重心，但是本发明机器不存在此类问题。本发明的有益效果主要表现在：

1)依靠直杆旋转臂的旋转和机身与地面的接触，调整机器人重心以实现翻滚运动；

2)本发明不存在传统移动机器人难以解决的倾覆问题；

3)相比同体积大小的传统移动机器人，有更好的环境适应能力和越障能力；

4)翻转结构简单，易于控制，并且便于模块化、小型化，可以搭载多种传感器，便于配合机动性能较好的大型机器人完成探测任务。

附图说明

图1是本发明的机器人外形图。

图2是本发明的机器人机构装配图。

图3是本发明的机器人系统结构框图。

图4是本发明实施例的直杆式翻滚机器人爬上台阶的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步详细说明。