专利名称：坡道试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动机器人越障性能测试领域，特别涉及一种坡道试验装置。
背景技术：
机器人作为人类的新型生产工具，在减轻劳动强度、提高生产效率以及优化生产 模式等方面，显示了极大的优越性，机器人的出现，在一定程度上将人类从危险、恶劣和繁 重的工作环境中解放了出来。移动机器人可以在某些凹凸面上行走，可用于比较复杂的地形的工作，实用性强； 移动机器人能够越过诸如瓦砾、楼梯石块等障碍物；能够爬阶梯不高的台阶；移动机器人 可由人工遥控行驶，将传统需要由工作人员冒较大危险完成的任务交由履带式机器人完 成；机器人机动速度快，机动性强，而且贴地面行驶，高度低，隐蔽性好；履带式机器人则具 备机动性能好、体型小、灵活性高、控制方便、智能和廉价等特点。移动机器人用途广，适用于野外和矿井下工作；移动机器人可以安装不同的载荷 或侦察装置，可执行侦察、执行报靶、充当移动靶标、爆破现场远程监控、危险环境的远程侦 查、爆炸物处理、坑道内目标搜寻、坑道搜救、防化、石油管道检测维修和管道布线等任务， 还可以进行深海探索以及井下救援工作等。对于从事野外活动的机器人，对其越野性能有一定的要求。越野机器人，不仅能够 为军用，还能为矿用，井下和野外多变的地形使其驱动成为一大问题。在车型机器人行动过 程中如果一个轮子失去足够的摩擦，就会高速空转。通常采用全驱能够解决此问题，可以离 开公路越野，但是通过能力，不同的布置设计结果不一样。首先，底盘要高，底盘的高度决定 于轮胎直径。从理论上讲，底盘的结构布置需要考虑三个指标接近角，离去角和通过半径。 接近角，就是汽车能行驶到多大角度的坡，由前轮和保险杠形成的角度决定。如果接近角太 小，坡度较大，那么轮子还没有上坡，保险杠就接触路面了。离去角相反，由后轮与车后沿决 定。如果离去角不足够大，那么汽车下坡后转平路时，后轮还没有到平路，车身就刮到路面， 后轮就悬空了，车就无法行驶了。两轮与车底部最低点(通常是传动轴)，三点划一个圆弧，就是通过半径。通过半 径的大小决定汽车能过多大的提型障碍。如果车的通过半径太大，那么当遇到比通过半径 小的障碍物时，机器人车的前轮落地前，车身或者传动轴会接触到障碍，严重时汽车会被架 起来，变成“翘翘板”，也无法行驶，此时后驱的传动轴会损坏。第四个指标是爬坡能力，爬坡能力主要由发动机扭矩决定，此外还与轮胎的质量、 坡面摩擦系数以及坡度大小有关系。前三个设计指标可以分别通过全驱动，或设计合理的接近角、离去角和通过半径 等方式来达到。但是第四个指标要通过选用合理功率的发动机来达到。如果选用的发动机 功率过大会导致机器人功率过大能量消耗过大，以及驱动不平稳等；如果选用的发动机功 率过小，就导致机器人驱动力过小，驱动能力不够，从而无法爬上较大的坡度。因此要选用 合适的发动机就需要对机器人进行大量爬坡实验，通过数据对比选用合适的发动机。在确定发动机之后，通过坡道试验还可以测量机器人的其他一些性能指标，对机器人进行全面 的分析，以达到完善机器人设计性能的目的。坡道试验台还可以作为模拟矿井下、野外的实 验场，用来测试机器人的越野能力，井下救援能力以及实用性的测试。目前有许多种坡道试验台用于机器人以及汽车的实验，用来测试机器人、汽车的 性能，对机器人的速度、加速度等进行测试评定，但是这些坡道试验台也存在以下缺陷1、设计结构过于复杂，不利于制造、使用以及维修；2、虽然能调节平台角度，但是无法确定角度的大小，导致测得的参数不够精确，无 法计算性能；3、由于结构复杂，实验平台的组装、拆卸都比较麻烦，耗时费力，而且放置时占据 太大的空间。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明的技术方案要解决的技术问题首先是简化用于测试机器人性能的坡道试 验台的结构，使其便于制造、使用和维修；其次是使试验台能够精确调节坡道角度，提高测 量参数的精度；再次是使试验台便于组装和拆卸。(二)技术方案为此，本发明提供了一种坡道试验装置，包括底座，包括两条平行放置的支撑杆，所述支撑杆之间设置有数条固定杆，所述支撑 杆的两端设置有滑槽；平面坡道和升降杆，所述平面坡道平行于所述底面所在的平面，所述升降杆的两 端固定在所述平面坡道和底面上，所述升降杆垂直于底面所在的平面；相同的两个斜面坡道，两个所述斜面坡道的各一条边a和b，分别与所述平面坡道 的两条平行边铰接连接，两个所述斜面坡道的各另一条边c和d通过滑块与所述滑槽相连 接，其中&与c平行，b与d平行。其中，所述升降杆上标有用于调节高度的刻度。所述底座和升降杆的材料密度大于所述平面坡道和斜面坡道的材料密度。所述升降杆与所述平面坡道通过螺钉相连接，且连接点位于所述平面坡道每条边 的中心点。所述支撑杆与固定杆通过螺钉相连接，所述固定杆垂直于支撑杆。所述斜面坡道的宽度和平面坡道的宽度相同。(三)有益效果本发明提供的技术方案具有如下有益效果首先本发明结构简单，易于制作、使 用、维修和组装拆卸；其次由于底座的质量大于坡道的质量，降低了重心，提高了坡道试验 装置的稳定性；然后平面坡道的高度和斜面坡道与地面的角度精确可调，有利于精确测试 机器人的性能。
图1是本发明实施例的坡道试验装置的立体图2是本发明实施例的坡道试验装置的剖面图。其中，11 支撑杆；13 固定杆；14 滑槽；2 平面坡道；3 升降杆；4 斜面坡道； 41 滑块。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图1所示，是本发明实施例的坡道试验装置的立体图，本实施例包括底座，平面 坡道2、数个升降杆3和两个相同的斜面坡道4。其中底座包括两条平行放置的支撑杆11， 两条支撑杆11之间设置有数条固定杆13，支撑杆11的两端设置有滑槽14 ；平面坡道2的 每条边上都固定有升降杆3，升降杆3的另一端与底座固定连接，升降杆3垂直于底座和平 面坡道2的平面；两个斜面坡道4的各一条边a和b，分别与平面坡道2的两条平行边铰接 连接，两个斜面坡道4的各另一条边c和d通过滑块41与底座1的滑槽14相连接，其中a 和c平行，b和d平行。其中，斜面坡道4的宽度和平面坡道2的宽度相同，使得连接起来的平面坡道2和 斜面坡道4组成一条整齐的道路；以供机器人小车性能测试实验。升降杆3为可伸缩调节高 度的杆，其上面标有精确刻度，能够精确调节平面坡道2的高度，斜面坡道4与地面的角度。 当调节升降杆3的高度后，平面坡道2的高度随之上升或下降，带动斜面坡道4的移动，与 斜面坡道4相连接的滑块41在滑槽14中移动，使得斜面坡道4与地面的夹角增加或减小， 当平面坡道2的高度固定，滑块41的位置也就固定了，然后用销透过支撑杆和滑块41上的 孔将滑块41固定，也即将斜面坡道4固定。升降杆3也可以为底座1的一部分。升降杆3 与平面坡道2的连接点可以位于平面坡道2的每条边的中心点，升降杆3与支撑杆11以及 固定杆13的连接点也可以为支撑杆11的中心点，固定杆13的中心点，以达到更稳定的支 撑作用。本实施例中的底座和升降杆的材料选用钢架结构，平面坡道和斜面坡道的材料选 用木质结构，底座和升降杆的材料密度大于平面坡道和斜面坡道的材料密度，保证底座和 升降杆的重量大于坡道的重量，降低自身的重心，同时也增强了本发明装置的稳定性；另一 方面坡道采用木质结构，木质结构对于机器人小车性能测试能够提供很好的摩擦力以及减 振能力。本实施例的平面坡道和/或斜面坡道上可加装各种传感器，用于机器人各项参数 的测试。应用灵活、广泛。下面对本发明坡道试验装置的测试性能做一些测验，如图2所示，是本发明实施 例的坡道试验装置的剖面图；本实施例的实验用机器人小车近似取长方体，其中长b = 54cm,宽a = 50cm。坡道试验装置的斜面坡道AE的长度取3. 5倍小车的长度即3. 5b。则据图2 可知FC = AE*sin α = 3. 5b*sin α，AC = AD+EF = AE*cos α +EF = 3. 5b*cos α +0. 5b。平台各部分的数据计算带入上式得平台各部分设计尺寸如下表所示
经上述试验测试，本发明提供的用于移动机器人坡道性能测试实验的坡道试验装 置，具体来讲具有以下有益效果1、本发明采用的对称造型设计不仅使外观更美观，还起到了平衡受力的作用；同 时，机器人可以沿着斜面坡道自行完成上坡、平台制动、下坡等一系列动作，无需人工帮助 即可自动离开实验台，避免了人为因素对实验结果的干扰；2、本发明装置的底座材料的密度大于坡道材料的密度，底座采用钢架结构，平面 坡道和斜面坡道采用木质结构，保证底座重量大于坡道面的重量，降低了重心，提高了稳定 性；同时木质结构提供了很好的摩擦力以及减振能力；3、斜面坡道与底座采用滑块柱销连接，避免了斜面坡道与钢架底座受力时的相对 滑动，严格的保证了坡道角度的精度，最大程度减小了由于坡道精度造成的试验误差；4、本发明装置采用四个可调节高度的立柱对平面坡道进行稳定支撑，辅助滑块柱 销的级差定位，本发明结构简单，成本低廉，而可靠性高，便于制造、维修、更换及润滑零件、 组装与拆卸；利用空间更加合理。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型 也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种坡道试验装置，其特征在于，包括底座，包括两条平行放置的支撑杆，所述支撑杆之间设置有数条固定杆，所述支撑杆的两端设置有滑槽；平面坡道和升降杆，所述平面坡道平行于所述底面所在的平面，所述升降杆的两端固定在所述平面坡道和底面上，所述升降杆垂直于底面所在的平面；相同的两个斜面坡道，两个所述斜面坡道的各一条边a和b，分别与所述平面坡道的两条平行边铰接连接，两个所述斜面坡道的各另一条边c和d通过滑块与所述滑槽相连接，其中a与c平行，b与d平行。
2.如权利要求1所述的坡道试验装置，其特征在于，所述升降杆上标有用于调节高度 的刻度。
3.如权利要求1所述的坡道试验装置，其特征在于，所述底座和升降杆的材料密度大 于所述平面坡道和斜面坡道的材料密度。
4.如权利要求1所述的坡道试验装置，其特征在于，所述升降杆与所述平面坡道通过 螺钉相连接，且连接点位于所述平面坡道每条边的中心点。
5.如权利要求1所述的坡道试验装置，其特征在于，所述支撑杆与固定杆通过螺钉相 连接，所述固定杆垂直于支撑杆。
6.如权利要求1所述的坡道试验装置，其特征在于，所述斜面坡道的宽度和平面坡道 的宽度相同。全文摘要
本发明公开了一种坡道试验装置，包括底座，包括两条平行放置的支撑杆，所述支撑杆之间设置有数条固定杆，所述支撑杆的两端设置有滑槽；平面坡道和升降杆，所述平面坡道平行于所述底面所在的平面，所述升降杆的两端固定在所述平面坡道和底面上，所述升降杆垂直于底面所在的平面；相同的两个斜面坡道，两个所述斜面坡道的各一条边a和b，分别与所述平面坡道的两条平行边铰接连接，两个所述斜面坡道的各另一条边c和d通过滑块与所述滑槽相连接，其中a与c平行，b与d平行。本发明结构简单，易于制作、使用、维修和组装拆卸；其次稳定性好；然后平面坡道的高度和斜面坡道与地面的角度精确可调，有利于精确测试机器人的性能。
文档编号G01M99/00GK101900643SQ20101022741
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者付蕾, 吉晓东, 崔亚斌, 张岳龙, 张霜玉, 房涛涛, 朱红秀 申请人:中国矿业大学(北京)