一种多形态全地形搜救机器人

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种多形态全地形搜救机器人。

背景技术：

在搜救过程中面对各种复杂的地形，例如平整的地面，坑洼不平的地面，崎岖陡峭的地面等，由于搜救工作的紧迫性，如何使机器人在不同地形路面都能以最佳效率运动，是考验搜救机器人综合通过性能的一个重要指标，也是其必备的能力之一。

目前，国内外许多生产厂家和科研机构对搜救机器人进行了大量的实验研究，大部分仍为履式或轮式等单一结构形式，在现有技术中虽然改进的履式机器人越障能力得到很好的增强，但受到自身机械结构的限制，它们在平整地面的运动性能却不如轮式机器人，而且对于非常陡峭的山地履式机器人也不能很好的通过。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多形态全地形搜救机器人，具有履带行走、滚轮行走和腿式行走等三种典型的运动形态，能够适应多种地形，并在多地形上都能发挥较佳的运动性能。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种多形态全地形搜救机器人，包括机器人本体，所述机器人本体为左右对称结构，所述机器人本体包括机架主体、以及设于机架主体左右两侧的第一关节组件、履带传动组件、第二关节组件、腿轮组件和y形支架；

所述机架主体的顶端固定连接有法兰盘，所述机架主体左右两侧的顶部分别固定连接有电磁铁组件；

所述履带传动组件通过第一关节组件与机架主体连接，所述y形支架的分叉端通过第二关节组件与履带传动组件连接，所述y形支架的另一端与腿轮组件连接。

本发明中通过第一关节组件、履带传动组件、第二关节组件、腿轮组件和y形支架相互配合作用，从而使得该机器人具有履带行走形态、滚轮行走形态和腿式行走形态，可根据不同地形，通过各电机改变其行走形态以达到在不同地形下的最佳运动性能。

优选地，所述第一关节组件包括第一电机、第一滚动轴承、第一挡圈、第一从动履带轮、第二滚动轴承、第二从动履带轮、垫圈、第一螺母、第一套筒、履带支架、第一平键和第三滚动轴承；

所述第一电机固定安装于机架主体上，所述第一电机的轴通过第一滚动轴承与机架主体连接，所述第一电机的轴的前端部套接有第一套筒，所述第一套筒的前端设有第一螺母，所述第一从动履带轮通过第二滚动轴承与第一套筒连接，所述第二从动履带轮通过第三滚动轴承与第一电机的轴连接；所述第一螺母与第二滚动轴承之间紧密设有垫圈，所述第三滚动轴承的左右两侧分别设有第一挡圈，所述第一电机的轴通过第一平键与履带支架连接。

优选地，所述履带传动组件包括第二电机、主动履带轮、圆锥销、第四滚动轴承、支承轮、支承轮轴、托带轮、托带轮轴和履带；

所述第二电机固定安装于y形支架上，所述第二电机的轴通过第四滚动轴承与y形支架连接，所述主动履带轮通过圆锥销与第二电机的轴连接，所述支承轮通过支承轮轴与履带支架连接，所述托带轮通过托带轮轴与履带支架连接，所述履带由主动履带轮牵引运动，所述履带的两侧安装有护板。

优选地，所述第二关节组件包括第三电机、第一齿轮、第二齿轮、第二套筒、第三套筒、第二平键、第三平键、第二挡圈、第五滚动轴承、光轴、第六滚动轴承和第三从动履带轮；

所述第三电机固定安装于履带支架上，所述第三电机的轴通过第二平键与第一齿轮连接，所述第一齿轮与第二齿轮相啮合，所述第二齿轮与履带支架之间设置有第二套筒，所述第二齿轮与第三从动履带轮之间设置有第三套筒，所述第三从动履带轮通过第五滚动轴承与光轴连接，所述光轴通过第三平键与第二齿轮连接，所述光轴的一端通过第六滚动轴承与履带支架连接，所述光轴的另一端与y形支架连接。

优选地，所述腿轮组件包括第四电机、推杆电机、第七滚动轴承、第三挡圈、腿轮、轮盖、推盘、连杆、伸缩块、连杆小轴、第四平键和第二螺母；

所述第四电机固定安装于y形支架上，所述第四电机的轴的一端通过第七滚动轴承与y形支架连接，所述第四电机的轴的另一端与第二螺母连接，所述第四电机的轴通过第四平键与腿轮连接，所述腿轮的端面与第四电机的轴的连接处设有第三挡圈，所述轮盖通过螺丝与腿轮连接，所述推杆电机固定安装于轮盖上，所述推杆电机的轴与推盘连接，所述推盘通过连杆与伸缩块连接，所述连杆通过连杆小轴与推盘连接，所述伸缩块置于轮盖与腿轮之间。

本发明还可以通过在机架主体的法兰盘上加装各种机械手或者生命探测装置，以满足不同搜救工作的需要。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过第一关节组件的第一电机、履带传动组件的第二电机、第二关节组件的第三电机、以及腿轮组件的第四电机和推杆电机之间的相互配合运动，可以使得该搜救机器人呈现履带行走形态、滚轮行走形态和腿式行走形态，以达到在不同地形下的最佳运动性能，满足复杂搜救场景的需要。

2、本发明当环境为平坦的地形时，机器人转换成滚轮行走形态，发挥轮式运动的特点；当环境为坑洼不平的地形时，机器人转换成履带行走形态，发挥履带式运动的特点；当环境为崎岖陡峭的地形时，机器人转换成腿式行走形态，发挥足式运动的特点。

附图说明

图1为本发明为履带行走形态的结构示意图；

图2为本发明为滚轮行走形态的结构示意图；

图3为本发明为腿式行走形态的结构示意图；

图4为图3中a部放大示意图；

图5为图4的部视图；

图6为图3中b部放大示意图；

图7为图6的部视图；

图8为图3中c部放大示意图；

图9为图8的部视图；

图10为本发明中履带传动组件的前视图；

图11为本发明中履带传动组件的后视图；

图12为本发明加装机械手后的结构示意图。

图中：1-机架主体、110-法兰盘、120-电磁铁组件、20-第一关节组件、201-第一电机、202-第一滚动轴承、203-第一挡圈、204-第一从动履带轮、205-第二滚动轴承、206-第二从动履带轮、207-垫圈、208-第一螺母、209-第一套筒、210-履带支架、211-第一平键、212-第三滚动轴承、30-履带传动组件、301-第二电机、302-主动履带轮、303-圆锥销、304-第四滚动轴承、305-支承轮、306-支承轮轴、307-托带轮、308-托带轮轴、309-履带、310-护板、40-第二关节组件、401-第三电机、402-第一齿轮、403-第二齿轮、404-第二套筒、405-第三套筒、406-第二平键、407-第三平键、408-第二挡圈、409-第五滚动轴承、410-光轴、411-第六滚动轴承、412-第三从动履带轮、50-腿轮组件、501-第四电机、502-推杆电机、503-第七滚动轴承、504-第三挡圈、505-腿轮、506-轮盖、507-推盘、508-连杆、509-伸缩块、510-连杆小轴、511-第四平键、512-第二螺母、60-y形支架。

具体实施方式

下面结合附图将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1，一种多形态全地形搜救机器人，包括机器人本体，所述机器人本体为左右对称结构，所述机器人本体包括机架主体10、以及设于机架主体10左右两侧的第一关节组件20、履带传动组件30、第二关节组件40、腿轮组件50和y形支架60；

所述机架主体10的顶端固定连接有法兰盘110，所述机架主体10左右两侧的顶部分别固定连接有电磁铁组件120；

所述履带传动组件30通过第一关节组件20与机架主体10连接，所述y形支架60的分叉端通过第二关节组件40与履带传动组件30连接，所述y形支架60的另一端与腿轮组件50连接。

本实施例中，通过第一关节组件20、履带传动组件30、第二关节组件40、腿轮组件50和y形支架60相互配合作用，从而使得该机器人具有履带行走形态、滚轮行走形态和腿式行走形态，可根据不同地形，通过各电机改变其行走形态以达到在不同地形下的最佳运动性能。

参照图2、图4和图5，具体的，所述第一关节组件20包括第一电机201、第一滚动轴承202、第一挡圈203、第一从动履带轮204、第二滚动轴承205、第二从动履带轮206、垫圈207、第一螺母208、第一套筒209、履带支架210、第一平键211和第三滚动轴承212。

其中，所述第一电机201固定安装于机架主体10上，所述第一电机201的轴通过第一滚动轴承202与机架主体10连接，所述第一电机201的轴的前端部套接有第一套筒209，所述第一套筒209的前端设有第一螺母208，所述第一从动履带轮204通过第二滚动轴承205与第一套筒209连接，所述第二从动履带轮206通过第三滚动轴承212与第一电机201的轴连接；所述第一螺母208与第二滚动轴承205之间紧密设有垫圈207，所述第三滚动轴承212的左右两侧分别设有第一挡圈203，所述第一电机201的轴通过第一平键211与履带支架210连接。

参照图1、图10和图11，具体的，所述履带传动组件30包括第二电机301、主动履带轮302、圆锥销303、第四滚动轴承304、支承轮305、支承轮轴306、托带轮307、托带轮轴308和履带309。

其中，所述第二电机301固定安装于y形支架60上，所述第二电机301的轴通过第四滚动轴承304与y形支架60连接，所述主动履带轮302通过圆锥销303与第二电机301的轴连接，所述支承轮305通过支承轮轴306与履带支架210连接，所述托带轮307通过托带轮轴308与履带支架210连接，所述履带309由主动履带轮302牵引运动，且履带309由支承轮305与托带轮307共同支撑；所述履带309的两侧安装有护板310，对履带传动组件30起保护作用。

参照图2、图6和图7，具体的，所述第二关节组件40包括第三电机401、第一齿轮402、第二齿轮403、第二套筒404、第三套筒405、第二平键406、第三平键407、第二挡圈408、第五滚动轴承409、光轴410、第六滚动轴承411和第三从动履带轮412。

其中，所述第三电机401固定安装于履带支架210上，所述第三电机401的轴通过第二平键406与第一齿轮402连接，所述第一齿轮402与第二齿轮403相啮合，所述第二齿轮403与履带支架210之间设置有第二套筒404，所述第二齿轮403与第三从动履带轮412之间设置有第三套筒405，所述第三从动履带轮412通过第五滚动轴承409与光轴410连接，所述光轴410通过第三平键407与第二齿轮403连接，所述光轴410的一端通过第六滚动轴承411与履带支架210连接，所述光轴410的另一端与y形支架60连接。

参照图2、图8和图9，具体的，所述腿轮组件包括第四电机501、推杆电机502、第七滚动轴承503、第三挡圈504、腿轮505、轮盖506、推盘507、连杆508、伸缩块509、连杆小轴510、第四平键511和第二螺母512。

所述第四电机501固定安装于y形支架60上，所述第四电机501的轴的一端通过第七滚动轴承503与y形支架60连接，所述第四电机501的轴的另一端与第二螺母512连接，所述第四电机501的轴通过第四平键511与腿轮505连接，所述腿轮505的端面与第四电机501的轴的连接处设有第三挡圈504，所述轮盖506通过螺丝与腿轮505连接，所述推杆电机502固定安装于轮盖506上，所述推杆电机502的轴与推盘507连接，所述推盘507通过连杆508与伸缩块509连接，所述连杆508通过连杆小轴510与推盘507连接，所述伸缩块509置于轮盖506与腿轮505之间。

本实施例中，由第一电机201转动带动履带支架210转动，从而带动履带传动组件30转动。由第二电机301转动带动主动履带轮302转动，从而带动履带309转动。由第三电机401转动带动第一齿轮402转动，进一步地带动第二齿轮404转动，从而带动光轴410转动，最后使y形支架60转动。由第四电机501直接驱动腿轮505的转动。由推杆电机502的运动带动推盘507的运动，从而带动连杆508的摆动，进一步带动伸缩块509沿腿轮505直径方向的运动。其中，机器人处于履带行走形态和滚轮行走形态时，伸缩块509缩在腿轮505里面；机器人处于腿式行走形态时，伸缩块509伸在腿轮505外面。

参照图1，当机器人为履带行走形态时，通过第一关节组件20与第二关节组件40的转动，使履带传动组件30呈水平状态，此时机器人在第二电机301的驱动下通过履带309运动。为了增强机器人在坑洼不平的地面上的稳定性，此形态下，其腿轮组件50与电磁铁组件120相接触，此时电磁铁组件120通电产生很强的磁力，牢牢吸住腿轮组件50，使机器人呈现稳固的三角形形态。

参照图2，当机器人为滚轮行走形态时，通过第一关节组件20与第二关节组件40的转动，使机器人呈现直立s形态，此时机器人在第四电机501的驱动下实现轮式运动，在平坦的地面上能够发挥轮式速度的优势。

参照图3，当机器人为腿式行走形态时，通过第一关节组件20与第二关节组件40的转动，使机器人呈现笔直站立形态，此时机器人在第一电机201与第一电机201的配合作用下实现交叉足行走。同时，可以针对崎岖陡峭的地形，通过推杆电机502带动伸缩块509伸出，从而增加腿轮505的抓地力，使机器人具有很好的爬坡能力。

参照图12，另外，本实施例还可以通过在机架主体10的法兰盘110上加装各种机械手或者生命探测装置，以满足不同搜救工作的需要。

需要说明的是，本实施例中涉及的各电机、履带、以及各种机械手或者生命探测装置等均与现有技术无本质区别，且也并非本申请重点保护的技术方案，因此其结构和工作原理在这里不再详细阐述。

本发明中披露的说明和实践，对于本技术领域的普通技术人员来说，都是易于思考和理解的，且在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的修改或改进，也应视为本发明的保护范围。