兩種結(jié)構(gòu)支撐了履帶式機(jī)器人的多樣化需求

兩種結(jié)構(gòu)支撐了履帶式機(jī)器人的多樣化需求

履帶機(jī)器人的接地比壓大, 在復(fù)雜地形環(huán)境中具有強(qiáng)大的通過(guò)能力, 可以進(jìn)行運(yùn)輸、偵查、排爆、搜救等繁重或危險(xiǎn)的工作。在一些應(yīng)急救援等特殊環(huán)境下, 需要進(jìn)一步提高履帶機(jī)器人的通過(guò)能力及快速反應(yīng)能力。顯然, 單一移動(dòng)模式的傳統(tǒng)履帶式機(jī)器人難以滿足需求。因此, 在傳統(tǒng)履帶機(jī)器人基礎(chǔ)上研制了更多類(lèi)型的機(jī)器人。

自適應(yīng)差動(dòng)履帶機(jī)器人

　　履帶機(jī)器人在其前端增加兩個(gè)履帶式關(guān)節(jié)臂, 通過(guò)傳感器識(shí)別障礙物并主動(dòng)控制關(guān)節(jié)臂的擺動(dòng)進(jìn)行越障; 機(jī)器人通過(guò)增加履帶關(guān)節(jié)、變形履帶、復(fù)合連桿機(jī)構(gòu)等改變機(jī)器人的移動(dòng)方式進(jìn)行越障, 提高了機(jī)器人的通過(guò)能力, 其越障方式的改變依靠主動(dòng)控制或傳感器感知。

　　履帶機(jī)器人的通過(guò)能力以及反應(yīng)速度, 提出一種多模式自適應(yīng)差動(dòng)履帶機(jī)器人。通過(guò)差動(dòng)輪系原理的應(yīng)用, 采取欠驅(qū)動(dòng)的方式, 實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)部分對(duì)不同環(huán)境被動(dòng)自適應(yīng)切換多種移動(dòng)、越障方式, 從而避免復(fù)雜的控制以及傳感器的應(yīng)用, 以減少越障過(guò)程控制機(jī)器人變形所需的時(shí)間, 提高了機(jī)器人的反應(yīng)速度。對(duì)機(jī)器人越障過(guò)程進(jìn)行分析, 計(jì)算其越障所需最大驅(qū)動(dòng)扭矩, 并進(jìn)行仿真及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。

位置可變履帶機(jī)器人

所謂位置可變履帶機(jī)器人，是指履帶相對(duì)于車(chē)體的位置可以發(fā)生變化的履帶式機(jī)器人。這種位置的改變既可以是一個(gè)自由度的，也可以是兩個(gè)自由度的。有一種二自由度變位履帶機(jī)器人，各履帶能夠繞車(chē)體的水平軸線和垂直軸線偏轉(zhuǎn)，從而改變機(jī)器人的整體構(gòu)形。

　　當(dāng)A軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)一對(duì)錐齒輪的嚙合，將運(yùn)動(dòng)傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，從而帶動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng);當(dāng)B軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)另一對(duì)錐齒輪的嚙合，帶動(dòng)與履帶架相連的曲柄，使履帶繞主動(dòng)軸軸線回轉(zhuǎn)變位;當(dāng)C軸傳動(dòng)時(shí)，履帶連同其安裝架一起繞C軸線相對(duì)于車(chē)體轉(zhuǎn)動(dòng)，改變其位置。A、B、C三軸由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，通過(guò)切換A、B、C三個(gè)離合器，使之實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)路線。

變位履帶機(jī)器人集履帶式機(jī)器人和全方位輪式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)于一身。當(dāng)其履帶沿一個(gè)自由度方向變位時(shí)，可用于攀爬階梯和跨越溝渠;當(dāng)其履帶沿另一個(gè)自由度方向變位時(shí)，可實(shí)現(xiàn)車(chē)體的全方位行走方式。

所謂形狀可變履帶機(jī)器人，是指該機(jī)器人所用履帶的構(gòu)形可以根據(jù)地形條件和作業(yè)要求進(jìn)行適當(dāng)變化。該機(jī)器人的主體部分是兩條形狀可變的履帶，分別由兩個(gè)主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

　　當(dāng)兩條履帶的速度相同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退移動(dòng);當(dāng)兩條履帶的速度不同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主臂桿繞履帶架上的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)履帶的不同構(gòu)形，以適應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)和作業(yè)環(huán)境。

　　履帶機(jī)器人主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，使履帶轉(zhuǎn)動(dòng)。主臂電動(dòng)機(jī)通過(guò)與電動(dòng)機(jī)同軸的小齒輪與齒輪1嚙合，一方面帶動(dòng)主臂桿轉(zhuǎn)動(dòng);另一方面通過(guò)齒輪2、齒輪3和齒輪4的嚙合，帶動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn);鏈輪通過(guò)鏈條進(jìn)一步使安裝行星輪的曲柄回轉(zhuǎn)。因?yàn)辇X輪1和4，齒輪2和3的齒數(shù)分別相同，因此齒輪1和齒輪4的轉(zhuǎn)速一致，而方向相反。加上鏈條兩端的鏈輪齒數(shù)相等，使得主臂電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，主臂桿轉(zhuǎn)過(guò)的角度與曲柄的絕對(duì)轉(zhuǎn)角大小相等、方向相反。