轮式与履带式移动机器人地形适应性对比及未来应用前景分析,香港seo交易所
栏目：网络推广 发布时间：2025-01-02
1、本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种轮腿爬楼机器人。 背景技术： 2、如今机器人已经渗透到各行各业，广泛应用于军事、制造、医疗、服务等领域。然而 ... 轮式与履带式移动机器人地形适应性对比及未来应用前景分析
1、本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种轮腿爬楼机器人。
背景技术：
2、如今机器人已经渗透到各行各业，广泛应用于军事、制造、医疗、服务等领域。然而，目前常见的机器人只能在平稳、无障碍的情况下使用，往往无法顺利越过连续的障碍物。 、连续减速带等多层次障碍道路，更不用说楼梯等考验高通行能力的场合。
3、众所周知，履带式移动机器人因其地形适应性强而受到青睐。但在转弯时，履带的磨损以及履带开模困难等问题成为其应用的瓶颈。相比之下，轮式移动机器人克服了履带式的这些缺点，在满足一定地形适应性的前提下，可以充分发挥移动机器人运动灵活、控制简单等优点。但其对地形的适应能力不如履带式机器人。一般来说，轮式移动机器人对地形的适应性与轮子的数量成正比。但随着轮子数量的增加，也带来了机器人体积大、重量重等缺点。
4、因此，如何减少轮子的数量，并具有越障、爬楼梯的功能，同时还能够灵活移动、易于控制，成为该领域亟待解决的问题。
技术实现要素：
5、本发明的目的是为了有效解决背景技术中的问题，提出一种轮腿爬楼梯机器人。
6、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
7、一种轮腿爬楼机器人，包括中心架3和位于中心架3两侧的轮子1。每个轮子1通过悬臂2与中心架3连接，悬臂2连接车轮1的连接处设有第一驱动电机m1，形成第一转动副，悬臂2与中心架3的连接处设有第二驱动电机m2形成第二旋转对；
8、爬楼梯机器人还包括摆杆4和支撑杆5。摆杆4、支撑杆5和悬臂2一一对应。摆杆4的一端与其对应的悬臂2固定连接，另一端与其对应的悬臂2固定连接。其一端与其对应的支撑杆5连接，其一端设有第三驱动电机m3。摆杆4与支撑杆5的连接位置形成转动副3。
9、其中，第一驱动电机的定子固定在悬臂上，转子与轮轴固定。行走时，第一驱动电机驱动轮子，使机器人整体进行前进、后退、转弯等运动；当车轮固定时，第一驱动电机的转子受阻，定子旋转并带动悬臂摆动；
10、第二驱动电机的定子端固定在中心架上，转子端固定在悬臂上，使得悬臂与中心架之间可以通过电机轴线方向进行相对旋转；
11、第三驱动电机的输出轴固定有支撑杆。在第三驱动电机的作用下，支撑杆可绕第三驱动电机在摆杆上的固定位置摆动一定角度。
12、作为一种优选方案，中心架3绕第二旋转副的旋转半径小于车轮1的半径。
13、作为一种优选方案，支撑杆5为镰刀形结构，其手柄通过第三驱动电机m3与摆杆4连接。
14、作为优选方案，支撑杆5的刀头上设有防滑套51。
15、作为优选方案，两个摆杆4之间设有水平框架6。横架6保证两个摆杆之间的同步，保持整个车身的稳定性。
16、作为优选方案，横架6与摆杆4的连接位置位于摆杆4的中部。
17、作为一种优选方案，中心架3、悬臂2、摆杆4、横架6和支撑杆5绕第二驱动电机m2同方向、同角速度同步旋转。
18、作为一种优选方案，摆杆4远离悬臂2的一端设有手柄41，用于对机器人整体进行提握、推拉。
19、作为一种优选方案，中心架3上设置有控制器、电池31、激光雷达32和第一姿态传感器，悬臂2上设置有第二姿态传感器；
20、控制器分别连接第一驱动电机m1、第二驱动电机m2、第三驱动电机m3、电池31、激光雷达32、第一姿态传感器和第二姿态传感器。
21、其中电池为整个车辆提供能量供应和一定程度的配重，使车辆重心尽可能降低，保持行驶过程的稳定性；第一姿态传感器用于感测中心架的当前位置和姿态，并将当前位置和姿态信息传输至控制器，以确定此时中心架是否处于预期的设计水平位置。并通过控制第二驱动电机，保证悬臂旋转时，小车中心架在举升过程中始终保持水平位置，使小车中心架不存在侧翻或翻倒的风险;激光雷达用于感知当前的环境状况，可以用来判断当前汽车是否应该爬升或避开障碍物或继续爬升。另外，第二姿态传感器用于检测悬臂向上摆动时的位置角度，并用于控制摆杆的旋转。其末端的第三驱动电机可以调节支撑杆的旋转，以进一步支撑地面。调整支撑杆的摆动角度，以调整与地面的接触位置和支撑力。
22、作为一种优选方案，中心架3上还设置有与控制器连接的探照灯37，用于照明环境；
23、中心架3上还设置有若干控制开关33，控制开关33与命令开关控制器连接。
24、中心架3上还设置有与控制器连接的显示屏36，用于显示当前检测环境和指令状态。
背景技术：
2、如今机器人已经渗透到各行各业，广泛应用于军事、制造、医疗、服务等领域。然而，目前常见的机器人只能在平稳、无障碍的情况下使用，往往无法顺利越过连续的障碍物。 、连续减速带等多层次障碍道路，更不用说楼梯等考验高通行能力的场合。
3、众所周知，履带式移动机器人因其地形适应性强而受到青睐。但在转弯时，履带的磨损以及履带开模困难等问题成为其应用的瓶颈。相比之下，轮式移动机器人克服了履带式的这些缺点，在满足一定地形适应性的前提下，可以充分发挥移动机器人运动灵活、控制简单等优点。但其对地形的适应能力不如履带式机器人。一般来说，轮式移动机器人对地形的适应性与轮子的数量成正比。但随着轮子数量的增加，也带来了机器人体积大、重量重等缺点。
4、因此，如何减少轮子的数量，并具有越障、爬楼梯的功能，同时还能够灵活移动、易于控制，成为该领域亟待解决的问题。
技术实现要素：
5、本发明的目的是为了有效解决背景技术中的问题，提出一种轮腿爬楼梯机器人。
6、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
7、一种轮腿爬楼机器人，包括中心架3和位于中心架3两侧的轮子1。每个轮子1通过悬臂2与中心架3连接，悬臂2连接车轮1的连接处设有第一驱动电机m1，形成第一转动副，悬臂2与中心架3的连接处设有第二驱动电机m2形成第二旋转对；
8、爬楼梯机器人还包括摆杆4和支撑杆5。摆杆4、支撑杆5和悬臂2一一对应。摆杆4的一端与其对应的悬臂2固定连接，另一端与其对应的悬臂2固定连接。其一端与其对应的支撑杆5连接，其一端设有第三驱动电机m3。摆杆4与支撑杆5的连接位置形成转动副3。
9、其中，第一驱动电机的定子固定在悬臂上，转子与轮轴固定。行走时，第一驱动电机驱动轮子，使机器人整体进行前进、后退、转弯等运动；当车轮固定时，第一驱动电机的转子受阻，定子旋转并带动悬臂摆动；
10、第二驱动电机的定子端固定在中心架上，转子端固定在悬臂上，使得悬臂与中心架之间可以通过电机轴线方向进行相对旋转；
11、第三驱动电机的输出轴固定有支撑杆。在第三驱动电机的作用下，支撑杆可绕第三驱动电机在摆杆上的固定位置摆动一定角度。
12、作为一种优选方案，中心架3绕第二旋转副的旋转半径小于车轮1的半径。
13、作为一种优选方案，支撑杆5为镰刀形结构，其手柄通过第三驱动电机m3与摆杆4连接。
14、作为优选方案，支撑杆5的刀头上设有防滑套51。
15、作为优选方案，两个摆杆4之间设有水平框架6。横架6保证两个摆杆之间的同步，保持整个车身的稳定性。
16、作为优选方案，横架6与摆杆4的连接位置位于摆杆4的中部。
17、作为一种优选方案，中心架3、悬臂2、摆杆4、横架6和支撑杆5绕第二驱动电机m2同方向、同角速度同步旋转。
18、作为一种优选方案，摆杆4远离悬臂2的一端设有手柄41，用于对机器人整体进行提握、推拉。
19、作为一种优选方案，中心架3上设置有控制器、电池31、激光雷达32和第一姿态传感器，悬臂2上设置有第二姿态传感器；
20、控制器分别连接第一驱动电机m1、第二驱动电机m2、第三驱动电机m3、电池31、激光雷达32、第一姿态传感器和第二姿态传感器。
21、其中电池为整个车辆提供能量供应和一定程度的配重，使车辆重心尽可能降低，保持行驶过程的稳定性；第一姿态传感器用于感测中心架的当前位置和姿态，并将当前位置和姿态信息传输至控制器，以确定此时中心架是否处于预期的设计水平位置。并通过控制第二驱动电机，保证悬臂旋转时，小车中心架在举升过程中始终保持水平位置，使小车中心架不存在侧翻或翻倒的风险;激光雷达用于感知当前的环境状况，可以用来判断当前汽车是否应该爬升或避开障碍物或继续爬升。另外，第二姿态传感器用于检测悬臂向上摆动时的位置角度，并用于控制摆杆的旋转。其末端的第三驱动电机可以调节支撑杆的旋转，以进一步支撑地面。调整支撑杆的摆动角度，以调整与地面的接触位置和支撑力。
22、作为一种优选方案，中心架3上还设置有与控制器连接的探照灯37，用于照明环境；
23、中心架3上还设置有若干控制开关33，控制开关33与命令开关控制器连接。
24、中心架3上还设置有与控制器连接的显示屏36，用于显示当前检测环境和指令状态。