[发明专利]一种轮‑履复合型无人移动平台及其运用

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术，具体涉及一种轮-履复合型无人移动平台及其运用。

背景技术

在城市废墟搜救和工程探险勘测、灾害侦察、消防巡逻、救险救援等复杂环境下事件的应对中，人员的伤亡十分严重，为实现不以牺牲人员的生命为代价执行高危任务的需求，开发一种结合轮式行走和履带越障功能的新型移动平台。

目前的无人移动平台存在的问题有，配备履带式行走方式的移动平台，虽然拥有很强地面通过性和环境生存力，却失去了机动灵活快速响应的特性，不足以应对状况凶险的救援现场。拥有轮式驱动的作战平台机动灵活，反映快速，但地面通过性和环境适应性较差。所以轮履复合行走方式是移动平台研究的热点与趋势。

国内比较有名的沈阳自动化研究所自行研制开发的 “灵蜥”系列化机器人，虽然是采用轮-履复合移动机构，但履带式行走方式配以直径很小的轮子时，最大直线运动速度仅为40m/min，且无法原地旋转，反映不够灵活；履带行走方式配以直径较大的轮子时，越障功能削弱，载重变小。还有一些其他轮履复合机器人，只是做到简单粗暴的结合，轮履并不能实现自由切换，实现纯轮、或纯履的滚动。国内外普遍通用一种三角履带总成是针对不同环境进行轮履更换，更换意味着临时改变车子构造，且要自备两种轮子，考虑到在无人作业平台的工作环境下，对其自主性要求较高，人为更换轮履方式不适用实际环境；还有一种基于变胞原理的轮-履复合式，根据环境和工况的变化及任务需求，进行自我重组和重构。如采用的以色列 Galileo 公司研制的轮履复合式底盘的Viper机器人。其底盘的履带变形机构可将履带收缩于轮体内或展开成三角履带状，从而使机器人具有轮式和履带式两种运动形态。但是这种变胞方式的复合可靠性难以保证，且内部结构较为复杂，控制困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮-履复合型无人移动平台及其运用，实现了轮、履的自由切换，做到纯轮、或纯履的滚动，而不是其中一种行走方式为主，另一种只起辅助作用或者只可短时启用的缺点；同时装有轮、履两种行走模块避免复杂环境下的人为更换；此外，这种复合方式切换简单，控制方便可靠。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种轮-履复合型无人移动平台，包括车体、两组履带轮机构、前桥、后桥，还包括四个轮履切换机构，两组履带轮机构对称设置在车体两侧，前桥设置在车体前端，后桥设置在车体后端，两组履带轮机构对称设置在车体两侧，且位于前桥和后桥之间，两个轮履切换机构设置在同一组履带轮机构的内壁两端，与前桥同侧的两个轮履切换机构分别与车体和前桥连接，与后桥同侧的两个轮履切换机构分别与车体和后桥连接。

所述轮履切换机构包括电缸、铰接件、第一连杆、第二连杆、第三连杆和底座，电缸水平放置，推杆端朝向车桥，另一端通过铰接件设置在车体上部，电缸的推杆顶端与第一连杆一端转动连接，第一连杆的另一端与底座转动连接，底座设置在车体下部，第一连杆中部有孔，与第二连杆一端转动连接，第二连杆另一端与第三连杆中部转动连接，所述转动连接处的第三连杆上设有限位块，第三连杆水平放置，朝向车体的一端与底座转动连接，朝向车桥的一端与车桥。

所述轮-履复合型无人移动平台的运用，行走方式由履带式向轮式切换时，此时电缸的推杆由缩回变为伸出，第一连杆的顶部由倾向车体变为竖直，电缸整体通过铰接件顺时针转动，第二连杆绕与第一连杆中间孔铰接处，逆时针旋转，即与第一连杆的铰接端向上升高，与第三连杆的铰接端向下降低，由于第二连杆的运动，推动第三连杆绕与底座的铰接处逆时针转动，连接车桥的一端自然将车轮放下，车轮着地后，电缸的推杆继续伸出，将车体和两组履带轮机构抬升，脱离地面，电缸的推杆继续伸出，直至第一连杆完全竖直，与第二连杆重合，同时第三连杆上有限位块抵住第二连杆，使得第二连杆一侧被限位块抵住，另一侧被电缸的推杆推住，两侧都不能转动；此时连杆机构为死点位置，实现自锁。

所述轮-履复合型无人移动平台的运用，行走方式由轮式向履带式切换时，此时电缸的推杆由伸出变为缩回，第一连杆的顶部由竖直变为倾向车体，连杆机构脱离死点位置，第二连杆离开竖直方向位置，结构改变，电缸整体通过铰接件逆时针转动，第二连杆绕与第一连杆中间孔铰接处，顺时针旋转，即与第一连杆铰接端向下降低，与第三连杆铰接端向上升高，第二连杆的运动，拉动第三连杆绕与底座的铰接处顺时针转动，连接车桥的一端自然将车轮抬起，履带轮机构着地后，电缸的推杆继续收缩，将车桥整体抬升，脱离地面，电缸的推杆继续收缩，直至完全缩回。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：