[发明专利]一种风动力雪地漫游机器人

说明书

一种风动力雪地漫游机器人，属于机器人辅助工作技术领域。本发明解决了现有的雪地漫游机器人能耗高以及路面适应性差的问题。它包括机架、转向机构、风动力驱动模块及四组悬架；其中四组所述悬架两两相对安装在机架的两侧，每组所述悬架均包括固装在机架上的主架体及铰接在主架体底端的雪橇板，通过传感器，自动改变风帆的角度，实现自动控制，并保证风帆角度始终处于风能利用的最优状态。采用四块雪橇与地面接触，阻力小，接触面积大，不易陷入雪中，拥有更好的路面适应性和通过性。转向机构可以改变前方雪橇的方向进行转向，还可以实现犁式刹车。机构简单，能量损坏小，易于控制。

技术领域

本发明涉及一种风动力雪地漫游机器人，属于机器人辅助工作技术领域。

背景技术

目前人类在雪地上的运输设备主要分为畜力型和机械动力型。蓄力型操作灵活，但速度慢，耐力差，不能长期在恶劣环境下开展工作，且饲养成本高。机械动力型动力强，速度快，但需要对其提供能源。目前主要的能量供给方案为化石能源、电能、太阳能等，可能存在环境污染，能量供应不足等问题。

雪地漫游机器人可用于极地科考领域。地球两极蕴含丰富的自然资源，对其开展科学考察具有重大意义。但两极地区自然环境恶劣，科研人员难以长期驻留，极地机器人可以帮助科研人员实现长期无人自主探测。极地能源匮乏，燃料运输困难。利用风能等清洁能源对于极地机器人是一种可行的方式。

人类对于风帆的应用和研究主要在帆船上，对于风帆的空气动力学特性研究已经比较成熟。现代风帆控制理论可以让机器人在一定范围内实现任意方向的运动，甚至可以在完全逆风的情况下实现顶风航行。现有采用风能驱动的雪地漫游机器人，大多是采用风力发电，将风能转化为电能后使用，能量使用效率低下。

申请号为201711148932.0的发明专利申请公开了一种太阳能风帆雪橇机器人，该机器人采用风能和太阳能驱动，依靠风能推动雪橇移动，依靠太阳能供电。采用硬质风帆，直接驱动桅杆转轴转动，采用2块雪橇，直接连接在机架上，路面适应性差。

申请号为201910806345.9的发明专利申请公开了一种履带雪橇复合行走极地机器人，通过四条独立的变位履带实现越障，通过风帆实现在平坦的雪地滑行。但是，因其履带数量较多，驱动结构较复杂，能耗较大，且该申请中仅对风力驱动提出概念，并未设计其具体的控制方法，并且其同样是采用2块雪橇直接连接在机架上，路面适应性差。

发明内容

本发明是为了解决现有的雪地漫游机器人能耗高以及路面适应性差的问题，进而提供了一种风动力雪地漫游机器人。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种风动力雪地漫游机器人，它包括机架、转向机构、风动力驱动模块及四组悬架；其中四组所述悬架两两相对安装在机架的两侧，每组所述悬架均包括固装在机架上的主架体及铰接在主架体底端的雪橇板；

所述转向机构位于机架的前部，转向机构包括电动推杆、连接板、转向舵机、齿轮、齿条及两个转向连杆，其中所述转向舵机固装在连接板上，电动推杆的固定端安装在机架上，电动推杆的自由端与连接板固接，且转向舵机直连齿轮，所述齿轮与齿条啮合，两个转向连杆的一端分别通过万向节连接在齿条的左右两端，且两个转向连杆的另一端分别通过万向节连接至机架前部的两个主架体，所述连接板通过电动推杆实现在机架上的前后滑动；

所述风动力驱动模块包括桅杆、风帆、连接绳及定滑轮组，所述桅杆安装在机架上部，风帆一侧套装在桅杆上，另一侧底端固装连接绳的一端，连接绳的另一端穿过定滑轮组缠绕在手轮上，所述手轮通过手轮伺服电机及减速器驱动；

所述机架包括机架主体以及安装在机架主体上的电控箱、风向传感器、风速传感器及电池，电控箱与电池电连接，电动推杆、转向舵机、风向传感器、风速传感器及手轮伺服电机均与电控箱信号连接。