[发明专利]机器人系统及其使用方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年1月13日提交的美国临时申请No.61/586,238的优先权，其全部内容通过引用而结合在本文中。

技术领域

本发明主要涉及机器人领域，更具体地涉及机器人领域中的一种新型且实用的机器人系统。

背景技术

存在基于地面的远程控制的机器人系统用于多种用途。无人地面车辆(UGV)，例如士兵UGV(SUGV)是小型的，远程控制的机器人系统经常用于军事使用目的。UGV能够提供远程监视图像和感应的信息。UGV在靠近控制下车士兵的区域是可以被遥控的，并且可以作为装载物与下车士兵一起被运输到操作区域。UGV在农村和城市地形中操作，并且常常需要爬楼梯，通过门道，在地下结构中操作，和穿过碎石或其它的障碍物。

国内警察(包括特种武器与战术小组)使用UGV用于国内警务，其包括执行“硬性清除”或当人们健康或生命可能处于危险时的其它高危行动。

远程控制(RC)车辆还用于平民娱乐，例如远程控制业余爱好者车辆和坦克。这种车辆对除竞赛或娱乐以外的目的而言常常是不够坚固的，并且很少具有完成除了移动以外的任务的工具或有效负载。

工业机器人被用于进入工业目的或科学研究的危险或狭窄区域。例如，远程控制的工业机器人能够被用于进入具有极端压力、温度、放射性辐射、高电压、有毒气体或缺少可吸入空气的区域中并且在此区域中工作。

上述所有机器人系统都期望改善的性能特性，例如更稳定的移动、自清洁轨道(track)、对地面增加的扭矩传递、可靠的控制和数据收集/传输以及用于运输的尺寸小的包装，尽管机器人在活动期间所占据的潜在较大区域。

发明内容

公开一种机器人系统和使用该机器人系统的方法。机器人系统可以具有被轨道传动轮驱动的一个或多个轨道。轨道滑轮可以通过马达驱动。机器人系统可以具有轨道引导件，轨道滑轮帽和挡板滑轮帽。机器人系统可以具有大于轨道内径的(即，可以进一步延伸的)侧板和轨道上的内块(inner nub)。

轨道可以在具有或没有加固电缆的情况下可以是柔性的。轨道可以被馈送给轨道传动轮。当碎屑被引入到轨道和传动轮之间的空间时，轨道可以弹性扩张并且/或滑轮可以弹性收缩。这样可以将较大的碎屑从轨道中挤出。较小的碎屑可以通过轨道被携带直到碎屑到达传动轮的顶部(或底部，取决于滑轮的方向)，从而使得碎屑从轨道和滑轮之间的空间掉出并且返回到环境。在较大的碎屑不能从轨道和滑轮之间被挤出的情况下，柔性滑轮可以形变并且使碎屑通过轨道和滑轮之间的空间，然后当碎屑到达滑轮的顶部(或底部，取决于滑轮的方向)时，倾卸或释放碎屑。

轨道和/或滑轮可以可替代的是辊或另外是辊。

例如当捕获的碎屑使得轨道扩张到在转入(turn in)碎屑时轨道将脱离滑轮的程度时，侧板和滑轮端帽可以横向地保持轨道。传动轮上的横向肋可以足够长以直接接合轨道，或通过碎屑的层接合轨道。轨道不会从滑轮或辊移除，例如即使在脏的、充满碎屑的环境中，在重负载的情况下执行零转弯半径转动时。可容许的轨道扩张的量(随着碎屑伸展)可以与在轨道绕传动轮和辊旋转时端帽和侧板延伸超过轨道的内径的程度有关，并且与传动轮肋相对于传动轮的外径的突出距离有关。

公开一种可以具有自清洁轨道驱动系统的机器人系统。该系统可以具有主体，和配置成移动该主体的轨道驱动系统。轨道驱动系统可以具有一个滑轮和轨道。滑轮可以被配置成当异物被引入滑轮和轨道之间时在内部轨道表面和外部滑轮表面之间形成至少一个凹坑(pocket)，并且其中该异物具有大于大约0.2cm的最大宽度。

滑轮可以具有第一径向肋、第二径向肋和外壁。外壁的第一长度可以横跨在第一径向肋和第二径向肋之间。外壁的第一长度可以被配置成当异物在第一长度和轨道之间时形变。

轨道的弹性模量从大约2,400至大约5,600。滑轮可以具有径向内部部分和径向外部部分。径向外部部分可以被配置成当力被施加于滑轮的外侧径向表面时，以比径向内部部分大的比率形变。

滑轮可以具有一个、两个或更多个支撑结构。支撑结构可以具有包含两个角状壁(angular wall)和两个径向壁的结构单元。滑轮可以具有旋转轴线和径向外部表面。支撑结构可以在滑轮的旋转轴线和径向外部表面之间。支撑结构的至少一部分可以被配置成当力被施加于滑轮的外侧时形变，例如在力所施加的滑轮的外侧上产生凹坑。支撑结构可以具有第一外部角状壁、第二角状壁和第三内部角状壁。第二角状壁可以径向超过第三内部角状壁。第二角状壁可以径向位于第一外部角状壁内。