两种结构支撑了履带式机器人的多样化需求

两种结构支撑了履带式机器人的多样化需求

履带机器人的接地比压大, 在复杂地形环境中具有强大的通过能力, 可以进行运输、侦查、排爆、搜救等繁重或危险的工作。在一些应急救援等特殊环境下, 需要进一步提高履带机器人的通过能力及快速反应能力。显然, 单一移动模式的传统履带式机器人难以满足需求。因此, 在传统履带机器人基础上研制了更多类型的机器人。

自适应差动履带机器人

　　履带机器人在其前端增加两个履带式关节臂, 通过传感器识别障碍物并主动控制关节臂的摆动进行越障; 机器人通过增加履带关节、变形履带、复合连杆机构等改变机器人的移动方式进行越障, 提高了机器人的通过能力, 其越障方式的改变依靠主动控制或传感器感知。

　　履带机器人的通过能力以及反应速度, 提出一种多模式自适应差动履带机器人。通过差动轮系原理的应用, 采取欠驱动的方式, 实现机构部分对不同环境被动自适应切换多种移动、越障方式, 从而避免复杂的控制以及传感器的应用, 以减少越障过程控制机器人变形所需的时间, 提高了机器人的反应速度。对机器人越障过程进行分析, 计算其越障所需最大驱动扭矩, 并进行仿真及样机实验的验证。

位置可变履带机器人

所谓位置可变履带机器人，是指履带相对于车体的位置可以发生变化的履带式机器人。这种位置的改变既可以是一个自由度的，也可以是两个自由度的。有一种二自由度变位履带机器人，各履带能够绕车体的水平轴线和垂直轴线偏转，从而改变机器人的整体构形。

　　当A轴转动时，通过一对锥齿轮的啮合，将运动传递给驱动轮，从而带动履带运动;当B轴转动时，通过另一对锥齿轮的啮合，带动与履带架相连的曲柄，使履带绕主动轴轴线回转变位;当C轴传动时，履带连同其安装架一起绕C轴线相对于车体转动，改变其位置。A、B、C三轴由一台电动机带动，通过切换A、B、C三个离合器，使之实现不同的传动路线。

变位履带机器人集履带式机器人和全方位轮式机器人的优点于一身。当其履带沿一个自由度方向变位时，可用于攀爬阶梯和跨越沟渠;当其履带沿另一个自由度方向变位时，可实现车体的全方位行走方式。

所谓形状可变履带机器人，是指该机器人所用履带的构形可以根据地形条件和作业要求进行适当变化。该机器人的主体部分是两条形状可变的履带，分别由两个主电动机驱动。

　　当两条履带的速度相同时，机器人实现前进或后退移动;当两条履带的速度不同时，机器人实现转向运动。当主臂杆绕履带架上的轴旋转时，带动行星轮转动，从而实现履带的不同构形，以适应不同的运动和作业环境。

　　履带机器人主电动机带动驱动轮运动，使履带转动。主臂电动机通过与电动机同轴的小齿轮与齿轮1啮合，一方面带动主臂杆转动;另一方面通过齿轮2、齿轮3和齿轮4的啮合，带动链轮旋转;链轮通过链条进一步使安装行星轮的曲柄回转。因为齿轮1和4，齿轮2和3的齿数分别相同，因此齿轮1和齿轮4的转速一致，而方向相反。加上链条两端的链轮齿数相等，使得主臂电动机工作时，主臂杆转过的角度与曲柄的绝对转角大小相等、方向相反。