[发明专利]一种履带式被动自适应机器人

权利要求书

1.一种履带式被动自适应机器人，包括车体模块、安装在车体模块上部的信息采集模块及安装在车体模块两侧的四个履带式车轮；其特征在于该机器人还包括安装在车体模块前后的两个减震模块，一个减震模块的两端连接两个履带式车轮；四个履带式车轮结构完全相同，围绕车体模块呈前后左右对称布置；

每个履带式车轮均包括履带、带轮结构和带传动体，所述带传动体一方面与车体模块连接，另一方面与带轮结构连接；在带轮结构外表面安装履带；

所述带轮结构包括六个传动齿轮、两个行星支撑架、四个中心轴、两个中心齿轮及两个行星齿轮，两个行星支撑架的中心及三个边缘位置分别通过四个中心轴相互连接在一起；位于中心的中心轴上，且靠近行星支撑架的内侧分别安装有一个中心齿轮；位于三个边缘位置的中心轴的两端，且靠近行星支撑架的内侧均安装有一个传动齿轮；每个中心轴上的两个传动齿轮为一组，共三组传动齿轮，其中一组传动齿轮与邻近的两个中心齿轮之间均安装有一个与二者均相互啮合的行星齿轮，每个行星齿轮均通过一个连接轴固定在相应位置的行星支撑架上；

所述带传动体包括传动带、小带轮、传动杆和大带轮，位于中心的中心轴靠近车体模块的一端依次穿出一个中心齿轮、对应的行星支撑架、传动杆与大带轮固定连接；传动杆的另一端连接小带轮的轴心，大带轮和小带轮通过传动杆固定二者之间的距离，在大带轮和小带轮外表面通过传动带连接；所述小带轮同时与车体模块内的一个驱动部分连接；所述大带轮通过位于中心的中心轴带动着中心齿轮运动；

每个减震模块均包括两个大减震臂、两个小减震臂和一个摇杆；所述摇杆的中心设置有用于与车体模块固定的支撑孔，在支撑孔两侧的摇杆上均设有大臂铰接孔和小臂铰接孔，大臂铰接孔位于小臂铰接孔的外侧，且两个大臂铰接孔和两个小臂铰接孔均以支撑孔为对称中心；所述小减震臂一端固定在车体模块上，另一端通过小臂铰接孔与摇杆连接；所述大减震臂一端通过大臂铰接孔与摇杆连接，另一端与相邻的履带式车轮的传动杆的中部连接；

所述大减震臂包括大下臂、大上臂、弹簧和活塞杆，所述大下臂的上部插接大上臂，在大上臂内安装活塞杆，活塞杆的下端穿出大上臂并深入到大下臂中，在大上臂和大下臂之间的空间内安装弹簧，大上臂能在大下臂内上下滑动；所述小减震臂和大减震臂的结构相同；

在平整的地面行走时，履带(11)随着一对驱动的传动齿轮(121)的转动而转动，另两对从动的传动齿轮(121)也跟着转动，由于摩擦力的作用下，使得履带的一面始终与地面接触，履带式车轮不会发生翻转，减少了履带式车轮的损害，保障机器人平稳地运动；

当机器人爬台阶障碍时，该障碍的高度高于最低的传动齿轮(121)的重心，且低于最高的传动齿轮(121)的重心时，由于摩擦力和力矩的作用下，使得履带同时与水平方向的一面和垂直方向的一面同时接触，履带发生翻转，使得前面的履带式车轮(1)越过台阶，减震模块(2)根据履带的受力大小和方向，大减震臂(21)和小减震臂(22)的伸缩变化作用，使得摇杆(23)将发生上下摆动，具有减震的作用，调节了机器人的平衡；

当地面凹凸不平时，悬架结构可以调整整体机器人的平稳状态，由于车体两侧的履带式车轮(1)不在一条水平线上，使得机器人振动，减震模块(2)起作用，根据力的大小和方向发生变化，大减震臂(21)和小减震臂(22)的伸缩变化作用，使得摇杆(23)将发生上下摆动，使得车体模块3能够保持大概与地面平行或者成较小角度，预防机器人倾斜而侧翻，平稳地向前运动，地面凹凸不平的高度低于最低的传动齿轮(121)的重心时，履带式车轮(1)以三角的一底平面与地面接触前行，由于履带式车轮(1)的履带(11)呈现的形状具有弧度，对于通过小障碍时，起到缓冲作用。

2.根据权利要求1所述的履带式被动自适应机器人，其特征在于所述车体模块包括车体和四个驱动部分，每个驱动部分驱动一个履带式车轮动作，驱动部分包括电机、减速器；所述电机的电机轴与减速器连接，且电机和减速器分别通过相应的支撑架安装在车体的内部固定板上，所述减速器的输出轴穿出车体并与带传动体的小带轮通过键连接在一起；所述车体与减速器的输出轴接触处安装有轴承。

3.根据权利要求2所述的履带式被动自适应机器人，其特征在于所述减速器由大齿轮、小齿轮、输出轴构成，小齿轮固定在电机的电机轴上，且与大齿轮相互啮合，大齿轮的中心连接输出轴，且大齿轮和输出轴之间通过轴承、轴承端盖连接，大齿轮通过相应的支撑架固定在车体内。

4.根据权利要求1所述的履带式被动自适应机器人，其特征在于所述信息采集模块包括工业摄像头、风速仪、天线和风向传感器，所述工业摄像头、风速仪和风向传感器均与天线连接，天线通过无线与外部控制计算机连接。