越障腳輪組件及包括該越障腳輪組件的移動(dòng)式裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)式裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及用于移動(dòng)式裝置的越障腳輪組件以及包括該越障腳輪組件的移動(dòng)式裝置，所述移動(dòng)式裝置可以是移動(dòng)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]輪式移動(dòng)機(jī)器人，特別是差分輪驅(qū)動(dòng)型移動(dòng)機(jī)器人要保證移動(dòng)穩(wěn)定性需要腳輪支持。特別是對(duì)于自身本體較高的移動(dòng)機(jī)器人，腳輪可擴(kuò)大支撐平面，降低機(jī)器人本體設(shè)計(jì)階段重心配置設(shè)計(jì)的難度。但移動(dòng)機(jī)器人實(shí)際作業(yè)時(shí)，其所在的平面復(fù)雜多樣，傳統(tǒng)腳輪設(shè)計(jì)對(duì)于輪式移動(dòng)機(jī)器人將大大降低其越障能力，帶來這種結(jié)果的主要原因在于傳統(tǒng)腳輪，例如固定式腳輪或萬向腳輪在越障時(shí)實(shí)際上成為機(jī)械阻礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種越障腳輪組件，其可以克服傳統(tǒng)腳輪所帶來的上述問題，有利于其所承載的物體，特別是輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的越障腳輪組件的技術(shù)方案為:一種越障腳輪組件，包括腳輪，腳輪連接臂，在腳輪連接臂的兩端分別設(shè)置有第一樞軸和第二樞軸，第一樞軸用于連接外接裝置，腳輪圍繞第二樞軸樞轉(zhuǎn)，腳輪連接臂上設(shè)置有彈簧，彈簧的一端連接在腳輪連接臂上，彈簧的另一端用于連接至外接裝置。
[0005]本發(fā)明的越障腳輪組件可以用于外接裝置中，用于輔助外接裝置越過障礙物。
[0006]本發(fā)明還提供一種移動(dòng)式裝置，該移動(dòng)式裝置包括上述的越障腳輪組件。
[0007]優(yōu)選地，所述移動(dòng)式裝置還包括驅(qū)動(dòng)輪，所述驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)移動(dòng)式裝置運(yùn)動(dòng)，沿所述驅(qū)動(dòng)輪的前進(jìn)方向，所述越障腳輪組件設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)輪的前側(cè)，所述越障腳輪組件和所述驅(qū)動(dòng)輪均位于所述移動(dòng)式裝置的底端；當(dāng)所述移動(dòng)式裝置位于水平的作業(yè)面上時(shí)，在所述驅(qū)動(dòng)輪與所述作業(yè)面保持接觸的情況下，所述彈簧設(shè)置為:當(dāng)彈簧處于初始張緊狀態(tài)時(shí)，所述腳輪的最下側(cè)端部與驅(qū)動(dòng)輪的最下側(cè)端部平齊或者略高于驅(qū)動(dòng)輪的最下側(cè)端部，從而所述腳輪不與所述作業(yè)面產(chǎn)生干涉，當(dāng)所述移動(dòng)式裝置在前進(jìn)途中，遇到障礙物時(shí)，所述腳輪最先接觸到障礙物，隨后所述腳輪連接臂克服彈簧的彈力繞第一樞軸相對(duì)于前進(jìn)方向向后轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，移動(dòng)式裝置在驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)下仍然向前運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)腳輪也向前運(yùn)動(dòng)并越過障礙物，在所述腳輪越過障礙物之后，彈簧在其儲(chǔ)存的彈力的作用下回復(fù)到初始張緊狀態(tài)，腳輪回復(fù)到初始位置。
[0008]本文中所提到的干涉，是指腳輪與作業(yè)面不會(huì)相互產(chǎn)生影響，包括但不限于指所述腳輪不與所述作業(yè)面接觸，或者腳輪雖然與所述作業(yè)面接觸，但是不會(huì)受到作業(yè)面的阻礙，不會(huì)為移動(dòng)式裝置向前運(yùn)動(dòng)提供阻力。通常，彈簧在初始張緊狀態(tài)下，腳輪的最低點(diǎn)略高于作業(yè)面或者與作業(yè)面平齊，不會(huì)影響移動(dòng)式裝置的運(yùn)動(dòng)。彈簧的初始張緊狀態(tài)是指，彈簧安裝在腳輪與移動(dòng)式裝置上之后，在移動(dòng)式裝置正常擱置于作業(yè)面上沒有進(jìn)行任何運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧所達(dá)到的狀態(tài)。彈簧的初始張緊狀態(tài)是一種弱張緊狀態(tài)。彈簧弱張緊，有利于克服移動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)過程中腳輪受到的地面摩擦力不會(huì)使腳輪連接臂意外后轉(zhuǎn)。
[0009]沿移動(dòng)式裝置的驅(qū)動(dòng)輪的前進(jìn)方向，將越障腳輪組件設(shè)置在驅(qū)動(dòng)輪的前側(cè)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)移動(dòng)式裝置向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果在向前的作業(yè)面，通常為路面上遇到障礙物時(shí)，越障腳輪組件的腳輪會(huì)最先接觸障礙物，在障礙物的作用力下，腳輪向后并向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，腳輪上連接的彈簧對(duì)腳輪施加向前牽引的力量，驅(qū)動(dòng)輪持續(xù)向前驅(qū)動(dòng)并使移動(dòng)式裝置繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，在腳輪沒有越過障礙物之前，腳輪繼續(xù)向后并向上運(yùn)動(dòng)，彈簧對(duì)腳輪的向前牽引力持續(xù)增加，并且隨后拉動(dòng)腳輪越過障礙物。當(dāng)腳輪越過障礙物之后，其在彈簧的儲(chǔ)存的彈力作用下，向前并向下運(yùn)動(dòng)，從而回復(fù)到彈簧的初始弱張緊狀態(tài)。
[0010]優(yōu)選地，所述移動(dòng)式裝置是移動(dòng)機(jī)器人。
[0011]優(yōu)選地，在所述越障腳輪組件上還設(shè)置有向移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)傳遞信息的傳感器，所述傳感器傳感腳輪連接臂的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)腳輪連接臂繞第一樞軸樞轉(zhuǎn)時(shí)，向所述控制系統(tǒng)傳遞信息。
[0012]當(dāng)腳輪連接臂發(fā)生樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以推論得知，腳輪遇到障礙物，此時(shí)，通過傳感器將腳輪遇到障礙物的信息傳遞至控制系統(tǒng)，可以通知控制系統(tǒng)做出相應(yīng)的處理，例如減速，增大驅(qū)動(dòng)輪的輸出扭矩，以更大的驅(qū)動(dòng)力通過障礙物，這樣有利于移動(dòng)式裝置平穩(wěn)通過障礙物繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。
[0013]優(yōu)選地，所述移動(dòng)機(jī)器人還包括后置腳輪，所述后置腳輪的最底端與所述作業(yè)面接觸并輔助驅(qū)動(dòng)輪使移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。
[0014]設(shè)置后置腳輪有助于使移動(dòng)機(jī)器人更平穩(wěn)地在作業(yè)面上運(yùn)動(dòng)。
[0015]優(yōu)選地，所述彈簧的力的作用方向與所述移動(dòng)式裝置的前進(jìn)和后退方向平行。
[0016]優(yōu)選地，在所述彈簧處于初始張緊狀態(tài)，腳輪位于初始位置時(shí)，腳輪連接臂相對(duì)于水平面和移動(dòng)式裝置的前進(jìn)方向呈豎直或前伸狀態(tài)。
[0017]本發(fā)明提出了一種關(guān)節(jié)式腳輪設(shè)計(jì)，平整地面行駛時(shí)小幅離地并可提供觸地支撐；在越障時(shí)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的彈性牽引與反應(yīng)行程自動(dòng)保證對(duì)臺(tái)階或坑洼的規(guī)避，提高了整機(jī)地面通過性。本發(fā)明的本質(zhì)是無源驅(qū)動(dòng)，并且支持臺(tái)階地面識(shí)別，可作為信號(hào)輸入作為機(jī)器人控制策略調(diào)整的依據(jù)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)式裝置很容易支持低矮障礙、臺(tái)階的識(shí)別，這類場景是當(dāng)前設(shè)計(jì)移動(dòng)機(jī)器人需要克服的一個(gè)難點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將從接下來的僅以非限制性示例的目的給出的并表示在附圖中的本發(fā)明的特定實(shí)施例的說明變得更加清楚明顯，在附圖中:
[0020]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的越障腳輪組件，其中左側(cè)的腳輪沒有受到阻礙，其擱置在水平面上，右側(cè)的腳輪受到了障礙物的阻擋向后運(yùn)動(dòng)；
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)式裝置的示意圖；
[0022]圖3，圖4也是根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)式裝置的示意圖，其中圖3中的腳輪沒有受到阻擋，圖4中的腳輪受到障礙物的阻擋；
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)式裝置的前視圖；
[0024]圖6是沿圖5中的A-A線剖開的剖視圖；
[0025]圖7是圖6中的B部分的放大視圖。
[0026]附圖標(biāo)記說明
[0027]1 腳輪
[0028]2 腳輪連接臂
[0029]3 第一樞軸
[0030]4 第二樞軸
[0031]5 彈簧
[0032]6 驅(qū)動(dòng)輪
[0033]7 后置腳輪
[0034]8 障礙物
[0035]9 作業(yè)面
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合圖1至圖7詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的越障腳輪組件和移動(dòng)式裝置。
[0037]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的越障腳輪組件，包括腳輪1，腳輪連接臂2，在腳輪連接臂2的兩端分別設(shè)置有第一樞軸3和第二樞軸4，第一樞軸3用于連接外接裝置，腳輪1圍繞第二樞軸4樞轉(zhuǎn)，腳輪連接臂2上設(shè)置有彈簧5，彈簧5的一端連接在腳輪連接臂2上，彈簧的另一端用于連接至外接裝置。圖1中所標(biāo)注的Fs為彈簧的彈力方向。
[0038]本發(fā)明的越障腳輪組件可以用于外接裝置中，用于輔助外接裝置越過障礙物。該外接裝置例如為將在下文詳細(xì)描述的移動(dòng)式裝置。
[0039]圖2，圖3和圖4均是移動(dòng)式裝置的示意圖。圖3中的腳輪處于初始狀態(tài)，即，沒有受到外物阻礙的狀態(tài)，圖4中的腳輪受到障礙物8的阻礙。
[0040]圖3和圖4中所示出的移動(dòng)式裝置還包括驅(qū)動(dòng)輪6，所述驅(qū)動(dòng)輪6驅(qū)動(dòng)移動(dòng)式裝置運(yùn)動(dòng)，沿所述驅(qū)動(dòng)輪6的前進(jìn)方向，在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)輪6的前進(jìn)方向?yàn)閳D3和圖4中的從右側(cè)向左側(cè)方向，所述越障腳輪組件設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)輪的前側(cè)，即，越障腳輪組件設(shè)置在驅(qū)動(dòng)輪6的左側(cè)。
[0041]所述越障腳輪組件和所述驅(qū)動(dòng)輪6均位于所述移動(dòng)式裝置的底端。當(dāng)所述移動(dòng)式裝置位于水平的作業(yè)面9上時(shí)，在所述驅(qū)動(dòng)輪6與所述作業(yè)面9保持接觸的情況下，越障腳輪組件的彈簧5設(shè)置為:當(dāng)彈簧5處