專利名稱：具有可動臂件的機器人履帶車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小型無人駕駛的地面機器人車輛，更具體地，本發(fā)明涉及 具有至少一個可動臂件的機器人履帶車。
背景技術(shù)：
機器人學(xué)是活躍的研究領(lǐng)域，已研制出許多不同類型的機器人車輛用 于各種任務(wù)。例如，無人駕駛的飛行器已非常成功地用于軍事空中偵察。 然而，無人駕駛的地面車輛獲得較少成功，這部分地是由于在地面環(huán)境中 運動顯著地比在空中環(huán)境中運動困難。
無人駕駛地面車輛當(dāng)試圖實現(xiàn)機動性時會面臨許多挑戰(zhàn)。地形的變化 很廣泛，例如包括+碌和易變的材料、障礙物、植被、有限寬度或高度的 開口、臺階等。優(yōu)化用于在一種環(huán)境中運行的車輛可能在另一種環(huán)境中運 行不佳。
還有一些與車輛的尺寸有關(guān)的折衷方案。大型車輛可以更好地處理某 些障礙物，例如臺階、落差、間隙等。另一方面，大型車輛不能容易地通 過狹窄的通道或者在管道內(nèi)部行進，且更容易被植物阻擋。大型車輛還往 往更容易被看到，并因此不太希望用于獨立的監(jiān)視應(yīng)用。相比之下，盡管小型車輛更獨立，但越過障礙變成更大的行駛問題。各種各樣的機動性構(gòu)造已經(jīng)適合于通過困難的地形。這些選擇方案包 括腿、車輪和履帶。有腿的機器人可能是靈活的，但采用復(fù)雜的控制機構(gòu) 來移動和達到穩(wěn)定性。輪式車輛可以提供高度機動性，但提供有限的附著 作用并需要寬度以便得到穩(wěn)定性。履帶式車輛是已知的，且通常構(gòu)造成坦克構(gòu)型。盡管履帶式車輛在某 些環(huán)境中可以提供高度穩(wěn)定性，但履帶式車輛在車輛很小的情況下通常提 供有限的可操縱性。此外，已知的履帶式車輛不能適應(yīng)在寬范圍內(nèi)變化的 障礙，尤其是當(dāng)?shù)匦为M窄并且道路彎曲時。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明包括一種機器人履帶車，該履帶車幫助克服現(xiàn)有技術(shù)中固有的 問題和不足。機器人履帶車包括至少一個機架單元，該機架單元具有可旋 轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機架單元的連續(xù)履帶，該連續(xù)履帶的至少一個表面露出以便能 與表面接合，從而推進機架單元。至少一個臂件設(shè)置在機架單元上。該臂 件可相對于機架單元運動。


從下文結(jié)合附圖的描述和所附權(quán)利要求中可以更清楚地看到本發(fā)明。 應(yīng)當(dāng)理解，這些附圖僅描述了本發(fā)明的示例性實施例，它們不應(yīng)當(dāng)裙3人為 是對本發(fā)明的范圍的限制?？梢匀菀椎卣J識到，文中一般性地描述以及在 附圖中示出的本發(fā)明的部件可布置成或設(shè)計成各種不同的構(gòu)造。但是下面將通過附圖更加詳細和具體地描述和解釋本發(fā)明，其中圖1示出按照本發(fā)明示例性實施例的機器人履帶車的透視圖； 圖2示出圖1的機器人履帶車的示意圖；圖3示出按照本發(fā)明另一示例性實施例的機器人履帶車的透視圖； 圖4示出按照本發(fā)明另一示例性實施例的機器人履帶車的透視圖； 圖5示出圖4的機器人履帶車的示意圖；圖6示出按照本發(fā)明實施例的處于跨越間隙的列車構(gòu)型的機器人履帶 車的透視圖7示出按照本發(fā)明實施例的處于坦克構(gòu)型的機器人履帶車的透視
圖8示出按照本發(fā)明實施例的處于外部爬升構(gòu)型的機器人履帶車的透 視圖9 (a)和9 (b)示出按照本發(fā)明實施例的處于不同的內(nèi)部爬升構(gòu)型 的機器人履帶車的透視圖10 (a)和10 (b)示出按照本發(fā)明實施例的處于另外的不同的內(nèi)部 爬升構(gòu)型的機器人履帶車的透視圖11 (a) -11 (g)示出按照本發(fā)明實施例的爬升一組梯級的機器人履 帶車的運動順序的側(cè)視圖；以及
圖12示出按照本發(fā)明又一可選實施例的機器人履帶車。
具體實施例方式
下文對本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述參考了附圖，該附圖形成描 述的一部分，在該附圖中作為示例示出了本發(fā)明可實施的示例性實施例。 盡管這些示例性實施例被充分詳細地描述以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤?本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解可實現(xiàn)其他實施例且可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍 的情況下對本發(fā)明作各種改變。因此，下文對本發(fā)明的實施例的更詳細的 描述并不用于限制所要求的本發(fā)明的范圍，而僅僅為了進行舉例說明且不 限制對本發(fā)明的特點和特征的描述，以提出執(zhí)行本發(fā)明的最佳方式，并足
以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。從而，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán) 利要求來限定。
下文對本發(fā)明的詳細描述和示例實施例可結(jié)合附圖來更好地理解，其 中本發(fā)明的元件和特征由附圖標(biāo)記標(biāo)識。
參見圖1,圖1示出的是按照本發(fā)明的第一示例性實施例的機器人履 帶車的例圖。具體而言，圖1將機器人履帶車10示出為包括一機架單元12,該機架單元12具有連續(xù)履帶14。如果需要，機架中可包括一個以上 的連續(xù)履帶。連續(xù)履帶的至少一個表面16露出，以便能與表面接合，從而 推進機架單元。至少兩個鉸接臂件18a、 18b附裝到機架單元的相對側(cè)上。 鉸接臂件可在至少一維(one dimension)中相互獨立地運動。例如， 接臂件可以安裝在一共同的軸線20上，從而提供沿方向22的旋轉(zhuǎn)運動。 因此M接臂件可在平行于機架單元的側(cè)面的平面中運動。換句話說，鉸接臂件可在與機架單元的連續(xù)履帶的旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面中運動。機架單 元可以基本上被包圍在由連續(xù)履帶的內(nèi)表面限定的周邊的內(nèi)部，從而有助 于保持小的外形。當(dāng)然，應(yīng)該理解，機架的一些部分可以沿橫向延伸，以 連接到機器人履帶車的接頭或其它部件上?？梢允褂勉q接臂件的各種其它 的布置，這將在下文說明。鉸接臂件可以用來幫助推進機器人履帶車10。鉸接臂件可以旋轉(zhuǎn)到一 例如伸出機架單元前端的位置，以例如幫助將機架單元的前端抬過障礙物。 鉸接臂件還可以旋轉(zhuǎn)到收起位置(例如，如虛線18，所示)，其中它們基本 上包含在由連續(xù)履帶的內(nèi)表面11限定的周邊內(nèi)。因此，當(dāng)臂件收起時，得到小的輪廓，從而增加了機器人履帶車通過 狹窄的通道、通過植被障礙、并保持難以覺察的外觀的能力。下面進一步 詳細說明各種其它的運動模式。如圖2示意性示出，機器人履帶車10可以包括聯(lián)接到連續(xù)履帶14的 履帶驅(qū)動單元24,及分別聯(lián)接到鉸接臂件18a、 18b的一個或多個臂件驅(qū) 動單元26a、 26b。履帶驅(qū)動單元可以控制連續(xù)履帶的運動，從而例如控制 運動的方向(正向或向后)和速度。臂件驅(qū)動單元可以控制鉸接臂件的運 動。機器人履帶車的推進可以包括連續(xù)履帶和鉸接臂件的協(xié)調(diào)運動，這將 在下文進一步詳細說明。按照本發(fā)明的另一實施例，如圖3所示，機器人履帶車還可以包括多 個機架單元。機器人履帶車30包括以列車狀布置按串聯(lián)構(gòu)造聯(lián)接的多個機 架單元12a、 12b、 12c。如上所述，各機架單元包括一連續(xù)履帶14a、 14b、 14c。各機架單元通過接頭32聯(lián)接。例如，接頭可以是被動式或驅(qū)動式接10頭。下面進一步詳細討論驅(qū)動式接頭。機架14中的一個或多個可以包括至少一個鉸接臂件18。例如， 一個 有臂件的機架單元可具有一鉸接臂件，而其它機架沒有臂件。作為另一例 子，各機架單元可以具有一個或多個臂件。作為又一例子，列車(構(gòu)型) 中的第 一個和最后一個機架單元可以具有臂件，而中間的單元沒有臂件。 鉸接臂件可以在不同的位置處連接到機架上，包括例如，靠近前部、靠近 后部、及靠近中間。 一個特別有用的實施例是，鉸接臂件靠近機架單元的 一端(例如，前端)，而接頭32連接在機架單元的另一端(例如，后端) 附近。盡管示出了三個機架單元，但可以用另 一些接頭將更多的機架單元聯(lián) 接在一起形成更長的列車。利用兩個或多個串聯(lián)聯(lián)接的機架單元可以得到 改善的機動性和靈活性，這將在下文進一步詳細說明。按照本發(fā)明的另一實施例，在圖4中示出一種特殊的示例性機器人履 帶車。機器人履帶車在圖4中示出。機器人履帶車40包括第一機架單元 12a和第二機架單元12b，如上所述，各機架單元具有連續(xù)履帶14a、 14b。 鉸接臂件18a、 18b、 18c、 18d在各機架單元上設(shè)置成對置的對。第一機架 單元和第二機架單元通過驅(qū)動式聯(lián)接件34聯(lián)接。驅(qū)動式聯(lián)接件提供繞至少 一個軸線的可控的彎曲。例如，如圖中所示，驅(qū)動式聯(lián)接件可以包括提供 繞七個不同的軸線彎曲的接頭。這些接頭包括提供繞偏轉(zhuǎn)軸線42的彎曲的 兩個接頭，提供繞俯仰軸線44的彎曲的兩個接頭，提供繞滾動軸線46的 旋轉(zhuǎn)的兩個接頭，以及一個附加的彎曲接頭48。接頭的這種特定的布置在 機器人履帶車可以采取的姿勢方面提供了相當(dāng)大的柔性。例如，引用在此 作為參考的、共同所有并均處于審理中的、于2006年11月13日提交的標(biāo) 題為"Serpentine Robotic Crawler"(蛇形機器人履帶車)的美國臨時專 利申請No. 60/858,917描述了通過接頭的該特定布置可實現(xiàn)的各種姿勢和 運動方式。如圖5中示意性示出，機器人履帶車40包括分別聯(lián)接到連續(xù)履帶14a、 14b的履帶驅(qū)動單元24a、 24b。還包括臂件驅(qū)動單元26a、 26b。各個臂件驅(qū)動單元26a、 26b分別控制一對臂件18a、 18b和18c、 18d;不過可供選 擇地，也可以為每個臂件提供單獨的驅(qū)動單元。驅(qū)動控制系統(tǒng)36聯(lián)接到驅(qū) 動單元，以協(xié)調(diào)連續(xù)履帶和臂件的運動，從而提供機器人履帶車的推進。 驅(qū)動式聯(lián)接件34也可以聯(lián)接到驅(qū)動控制系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)機器人履帶車的運動 和姿勢。
機器人履帶車可采用各種運動模式和姿勢?，F(xiàn)在參照圖4中所示的構(gòu) 型提供一些示例，不過應(yīng)該認識到，本文所公開的其它構(gòu)型也能應(yīng)用一部 分或全部下述運動^莫式。
第一姿勢在文中稱之為"列車"構(gòu)型，其中第一機架12a和第二機架 12b成一行設(shè)置，如圖6所示。各機架可以是，但不是必須排成直線。列 車構(gòu)型提供小的輪廓，從而允許通過狹窄的通道和開口 (例如，隧道60)。 通過驅(qū)動連續(xù)履帶14a、 14b使得它們沿相同的相應(yīng)方向運動，機器人履帶 車可以沿向前或向后的方向運動?？蛇x地，可以驅(qū)動一個連續(xù)履帶，而另 一個連續(xù)履帶以被動的方式離開。
臂件18可以展開，以伸出機架的端部，從而接觸表面并為機器人履帶 車40提供附加的長度，例如如圖6所示。增加的長度還提供附加的穩(wěn)定性。 這提高了機器人履帶車越過間隙和孔(例如，峽谷62)的能力。
機器人履帶車10的轉(zhuǎn)動可以用各種方法完成。在一種模式中，可以操 縱驅(qū)動式聯(lián)接臂34，以在第一機架12a和第二機架12b之間形成一角度。 在另一種模式中， 一個或多個臂件18可以伸出以插入表面，從而提供一個 (或多個)離心阻力點，當(dāng)驅(qū)動連續(xù)履帶14時，才幾架繞上述離心阻力點產(chǎn) 生轉(zhuǎn)矩。在另一模式中，可協(xié)調(diào)驅(qū)動式聯(lián)接臂、臂件和履帶的操作，以執(zhí) 行轉(zhuǎn)動。
第二種姿勢在文中稱之為"坦克，，構(gòu)型，其中第一機架12a和第二機 架12b并排設(shè)置，如圖7所示。各機架可以是，但不是必須平行。例如當(dāng) 通過陵坡時，坦克構(gòu)型為機器人履帶車40提供橫向穩(wěn)定性。通過沿相同的 相應(yīng)方向驅(qū)動連續(xù)履帶14a、 14b,機器人履帶車可以沿向前和向后的方向 運動；通過沿相反的方向驅(qū)動連續(xù)履帶，機器人履帶車可以轉(zhuǎn)動。通常，移動處于坦克構(gòu)型的機器人履帶車可以包括給連續(xù)履帶施加不同的驅(qū)動速 度(包括沿相反方向)。應(yīng)該注意，相對于列車構(gòu)型， 一個連續(xù)履帶的方
向改變。在坦克構(gòu)型中，臂件18可以伸出與表面接觸，以提供附加的穩(wěn)定 性和/或附著作用。
機器人履帶車還可以構(gòu)造用于以外部爬升構(gòu)型爬升結(jié)構(gòu)的外部。如圖 8所示，機器人履帶車40包圍結(jié)構(gòu)70，使得連續(xù)履帶14的露出部分72、 74彼此朝向，并接觸所述結(jié)構(gòu)的相對的外表面76、 78。臂件18可以伸出 機架12的端部以接觸結(jié)構(gòu)的外表面，從而提供附加的穩(wěn)定性和/或附著作 用。例如，臂件可以幫助將機器人履帶車的中心保持在結(jié)構(gòu)上。
連續(xù)履帶可以被驅(qū)動，以沿所述結(jié)構(gòu)上下移動機器人履帶車。以這種 外部爬升構(gòu)型可以爬升許多不同的結(jié)構(gòu)幾何形狀，包括例如柱。
機器人履帶車還可以構(gòu)造用于爬升結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。圖9 (a)和9 (b)示 出兩種不同的內(nèi)部爬升構(gòu)型。在內(nèi)部爬升構(gòu)型中，機器人履帶車40構(gòu)造成 使得連續(xù)履帶的露出部分72、 74彼此背離，并與結(jié)構(gòu)70的相對的內(nèi)表面 80、 82接觸。臂件可以伸出機架的端部，以便接觸結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面。臂件可 以伸出機架端部，以接觸所述結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面。臂件可^L置成接觸與它們對 應(yīng)的連續(xù)履帶相同的內(nèi)表面，如圖9 (a)和9 (b)所示?；蛘?，臂件可以 設(shè)置成接觸相對的內(nèi)表面，如圖10 (a)的可供選擇的姿勢所示。作為又 一種可供選擇的方案，如圖10 (b)所示，連續(xù)履帶可朝向相同的方向與 一個內(nèi)表面80接觸，而臂件可以接觸相對的內(nèi)表面82。在各種姿勢中， 臂件可以幫助增加連續(xù)履帶和內(nèi)表面之間的力，從而增加連續(xù)履帶的附著 作用。內(nèi)部爬升構(gòu)型可用于爬升管道、煙自、墻壁內(nèi)部等。
機器人履帶車可進行各種不同的扭鉸運動。例如，圖11 (a) -11 (i) 提供示出機器人履帶車40爬升一組梯級86的例圖的順序的側(cè)視圖。如果 機器人履帶車不是已經(jīng)處于列車構(gòu)型，則該機器人履帶車采用列車構(gòu)型， 如圖11 U)所示。然后，機器人履帶車將臂件旋轉(zhuǎn)到一位置，其中前部 臂件伸到第一機架的前方，如圖11 (b)所示。然后，前部臂件進一步旋 轉(zhuǎn)，以將第一機架的前部M到懸離第一梯級，如圖11 (c)所示。后部臂件可以旋轉(zhuǎn)以接觸機器人履帶車后面的表面，以提供附加的穩(wěn)定性和/ 或附著作用。然后，可以向前驅(qū)動履帶，以將機器人履帶車向前移上第一 梯級，如圖11 (d)所示。為了爬升下一梯級，前部臂件重復(fù)旋轉(zhuǎn)工序。
后部臂件也可以用來幫助升起第二機架，如圖ll(e)-ll(g)所示。通常， 臂件旋轉(zhuǎn)，其中，臂件的末端當(dāng)高于機架單元時朝行進方向旋轉(zhuǎn)，而當(dāng)?shù)?于機架單元時朝與行進方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。這種運動幫助臂件懸離障礙 物，獲得附著作用，并將機架單元提起并越過障礙物。因此，如果臂件驅(qū) 動單元具有足夠的力矩來提起機架單元的重量，則是有幫助的?；蛘撸?qū) 動式聯(lián)接件34可以提供足夠的力矩來提起第一機架單元的機架，同時由第 二機架單元支承。應(yīng)該認識到，機器人履帶車可使用與爬升一組梯級類似 的運動，以進入墻壁中的孔。根據(jù)要通過的梯級(或其它障礙物)的尺寸， 扭鉸運動的各種其它的組合可以證明是有幫助的。在本發(fā)明的實施例中可 以應(yīng)用的其它運動模式在上述標(biāo)題為"蛇形機器人履帶車，，的申請中已有 說明。
盡管上述討論一般集中在鉸接臂件的較簡單的構(gòu)型上，但也可以使用 更復(fù)雜的構(gòu)型。例如，鉸接臂件可以包括多個鉸接接頭。例如，與驅(qū)動式 聯(lián)接件中所用的接頭相類似的接頭也可以用在鉸接臂件中。各種不同的配 件，如工具、攝f4^等也可以固定到鉸接臂件上。例如，圖12示出按照本 發(fā)明另一實施例的機器人履帶車50。機器人履帶車包括機架12a、 12b，各 機架具有履帶14a、 14b。聯(lián)接到機架上的是接合臂件，所述接合臂件具有 通過接頭56a、 56b連接在一起的下段52a、 52b和上段54a、 54b。各個接 合臂件包括攝像機60a、 60b。固定到各個臂件的末端上的是鋸齒狀刀刃 62a、 62b。
接合臂件可以用于多種用途。 一種用途是支承攝像機60a、 60b。下段 52a、 52b可以旋轉(zhuǎn)，以升高或降低攝^4幾(例如，以增加高度從而提供更 好的視野，或者降低高度從而提供更低的輪廓)。上段54a、 54b可以旋轉(zhuǎn)， 以例如幫助推進，如上所述。鋸齒狀刀刃60a、 60b可在例如如上所述爬梯 級時幫助提供附著作用。
14攝像機可以用來幫助導(dǎo)航。例如，前部攝像機60a可主要用于掃描環(huán) 境，而后部攝像機60b可用于觀察機器人履帶車的姿勢，以進行控制。
當(dāng)然，各種其它的工具也可以固定到臂件的端部上，上述工具包括例 如燈、夾具、鉗子、操縱裝置、切削刀、鉆頭、材料取樣器、傳感器等。 各種傳感器，包括例如，雷達、激光雷達、溫度傳感器、化學(xué)傳感器、力 傳感器、運動檢測器、揚聲器、天線等，都可以使用。
在另一個實施例中，可以使用提供兩個自由度的運動的臂件。第一自 由度可以是例如如上所述在與固定到機架上的位置相切的平面中的旋轉(zhuǎn)運 動。第二自由度可以是與上述平面垂直的橫向運動。例如，可以使用具有 接頭的臂件或者具有可控的順應(yīng)性的結(jié)構(gòu)來提供橫向運動?？煽氐捻槕?yīng)性 可以通過在臂件上提供彈簧偏壓得到，其中彈簧常數(shù)可在工作期間通過致 動器改變。
通過橫向移動臂件可實現(xiàn)各種不同的附加運動模式。例如，臂件可以 向內(nèi)偏轉(zhuǎn)并伸到機器人履帶車的前面，以形成尖的布置。這種姿勢可以幫 助機器人履帶車通過障礙物如繁茂的植被。
作為另一個例子，例如當(dāng)以外部爬升構(gòu)型扣壓在凸形外表面上時，臂 件可以朝彼此向內(nèi)偏轉(zhuǎn)，以提高附著作用。例如當(dāng)以內(nèi)部爬升構(gòu)型在凹形 彎曲內(nèi)表面上提供附著作用時，臂件也可以向外偏轉(zhuǎn)。作為還有另一個例 子，臂件可以向外偏轉(zhuǎn)以形成外伸件，從而為機器人履帶車提供附加的穩(wěn) 定性。
在某種程度上概括并重申，按照本發(fā)明實施例的機器人履帶車可在各 種應(yīng)用和環(huán)境中使用。例如，但不作為限制，應(yīng)用可以包括搜索和救援、 軍事活動和工業(yè)操作。機器人履帶車可有助于避免需要將人暴露于危險的 環(huán)境中，例如不穩(wěn)定的建筑物、軍事沖突情況、和化學(xué)、生物或核污染的 環(huán)境中。機器人履帶車的構(gòu)造柔性提供多種運動模式。例如，以坦克構(gòu)型 運動可以提供高度穩(wěn)定性。以列車構(gòu)型運動可以穿過狹窄的通道或管道， 并能跨過間隙。也可以爬升結(jié)構(gòu)的外部(如柱子)，以及爬升結(jié)構(gòu)的內(nèi)部 (如煙囪)。還示出了爬梯級的情況。在上文中結(jié)合具體的示例性實施例詳細描述了本發(fā)明。但是，應(yīng)當(dāng)理 解，可在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下進行各種修 改和變型。詳細的描述和附圖應(yīng)僅被認為是說明性的，而不是限制性的， 如果存在任何這樣的修改和變型，那么它們都將落入在此描述的本發(fā)明的 范圍內(nèi)。
更具體地，盡管在此已經(jīng)描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是本發(fā)明 并不局限于這些實施例，而是包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)前面的詳細描述可 認識到的經(jīng)過修改、省略、(例如各個實施例之間的)組合、適應(yīng)性改變 和/或替換的任何和全部實施例。權(quán)利要求中的限定可根據(jù)權(quán)利要求中使用 的語言而進行廣泛的解釋，且不限于在前述詳細描述中或在實施該申請期
間描述的示例，這些示例應(yīng),皮i人為是非排他性的。例如，在本發(fā)明中，術(shù) 語"優(yōu)選地"不是排他性的，這里它的意思是"優(yōu)選地，但是并不限于"。
限于權(quán)利要求中提出的順序。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅由所附權(quán)利要求 及其合法等同物來確定，而不是由上文給出的說明和示例來確定。
權(quán)利要求
1.一種機器人履帶車，包括多個機架單元，各機架單元具有可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機架單元上的連續(xù)履帶，其中連續(xù)履帶的至少一個表面露出，以便能與一表面接合，從而推進機架單元；至少一個驅(qū)動式聯(lián)接件，該至少一個驅(qū)動式聯(lián)接件以串聯(lián)構(gòu)型聯(lián)接機架單元，其中，驅(qū)動式聯(lián)接件具有至少一個驅(qū)動式接頭，該驅(qū)動式接頭構(gòu)造用于提供繞至少一個軸線的可控的彎曲；以及至少一個臂件，該至少一個臂件設(shè)置在形成有臂件的機架單元的多個機架單元中的一個上，并可相對于有臂件的機架單元在至少一維中運動。
2. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，各機架單元基 本上包含在由它們的對應(yīng)的連續(xù)履帶的內(nèi)表面限定的周邊內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂件 構(gòu)造成使得能夠運動到收起位置，在該收起位置，該至少一個臂件基本上 包含在由對應(yīng)的連續(xù)履帶的內(nèi)表面限定的周邊內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，有臂件的機架 單元包括聯(lián)接到連續(xù)履帶的第一驅(qū)動單元； 聯(lián)接到至少一個臂件的第二驅(qū)動單元；以及 驅(qū)動控制系統(tǒng)，該驅(qū)動控制系統(tǒng)聯(lián)接到第一和第二驅(qū)動單元，并構(gòu)造 用于使連續(xù)履帶和至少一個臂件的運動相協(xié)調(diào)，以推進機器人履帶車。
5. 如權(quán)利要求4所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個驅(qū)動 式聯(lián)接件聯(lián)接到驅(qū)動控制系統(tǒng)，以協(xié)調(diào)機器人履帶車的運動和姿勢。
6. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個驅(qū)動 式聯(lián)接件具有足夠的力矩以^^能提升至少一個機架單元，同時由至少一個 其余的機架單元支承。
7. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂件可以繞該臂件與有臂件的機架單元的連接點旋轉(zhuǎn)。
8. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂件 可在一與有臂件的機架單元的連續(xù)履帶的旋轉(zhuǎn)軸線基本垂直的兩維平面中 運動。
9. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂件 具有多個驅(qū)動式接頭。
10. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂件 還包括固定于其末端處的工具。
11. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂件 聯(lián)接到一驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元具有足夠的力矩，以便能提起有臂件的機 架單元。
12. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂件聯(lián)接在有臂件的機架單元的前端附近，至少一個驅(qū)動式聯(lián)接件聯(lián)接在有臂 件的機架單元的后端附近。
13. 如權(quán)利要求12所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂 件可運動，以伸出有臂件的機架單元的前端。
14. 如權(quán)利要求12所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂 件可運動到一基本位于由有臂件的機架單元的連續(xù)履帶所限定的周邊內(nèi)的 位置。
15. 如權(quán)利要求12所述的機器人履帶車，其特征在于，至少一個臂 件具有可控的柔順性。
16. 如權(quán)利要求l所述的機器人履帶車，其特征在于，多個機架單元 中的每個都具有至少一個設(shè)置于其上的臂件，該臂件可運動。
17. —種機器人履帶車，包括機架單元，該機架單元僅具有單個可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機架上的連續(xù)履帶， 其中，連續(xù)履帶的至少一個表面露出，以便能與一表面接合，從而推進機 架單元；以及^沒置在機架單元相對側(cè)上的至少兩個鉸接臂件，該至少兩個鉸接臂件可在至少一維中相互獨立地運動。
18. 如權(quán)利要求17所述的機器人履帶車，其特征在于，還包括第二 機架單元，該第二機架單元通過接頭聯(lián)接到第一機架單元，其中，第二機 架單元具有設(shè)置在第二機架單元的相對側(cè)上的至少兩個第二鉸接臂件，該 至少兩個第二鉸接臂件可在至少 一維中相互獨立地運動。
19. 如權(quán)利要求17所述的機器人履帶車，其特征在于，還包括 聯(lián)接到連續(xù)履帶的第 一驅(qū)動單元；分別聯(lián)接到鉸接臂件上的至少兩個第二驅(qū)動單元； 驅(qū)動控制系統(tǒng)，該驅(qū)動控制系統(tǒng)聯(lián)接到第一驅(qū)動單元和至少兩個第二 驅(qū)動單元，并構(gòu)造用于協(xié)調(diào)各驅(qū)動單元，以推進機器人履帶車。
20. 如權(quán)利要求17所述的機器人履帶車，其特征在于，至少兩個臂 件可繞一共用軸線轉(zhuǎn)動，以提供在兩個平行平面中的運動。
21. 如權(quán)利要求20所述的機器人履帶車，其特征在于，兩個平行平 面與連續(xù)履帶的運動方向平行。
22. 如權(quán)利要求17所述的機器人履帶車，其特征在于，至少兩個臂 件各具有多個驅(qū)動式接頭。
23. 如權(quán)利要求17所述的機器人履帶車，其特征在于，至少兩個臂 件具有足夠的力矩，以便能M機架單元。
24. —種在一表面上操縱機器人履帶車的方法，包括下列步驟 (a)提供第一機架和第二機架，各機架具有連續(xù)履帶，連續(xù)履帶具有用于與所述表面接合的露出區(qū)域，其中至少一個連續(xù)履帶聯(lián)接到驅(qū)動源， 以提供連續(xù)履帶的旋轉(zhuǎn)；(b )提供至少兩個鉸接臂件，臂件連接到第一機架和第二機架的每個 上，各臂件可相對于彼此和相對于它們對應(yīng)的機架在至少一維中獨立地運動；(c) 提供聯(lián)接在第一機架和第二機架之間的驅(qū)動式多自由度聯(lián)接臂；以及(d) 協(xié)調(diào)連續(xù)履帶的旋轉(zhuǎn)、鉸接臂件的運動、及多自由度聯(lián)接臂的致動，以控制機器人履帶車在所述表面上的姿勢和運動。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將第一 機架和第二機架設(shè)置成坦克構(gòu)型，其中第一機架和第二機架并排且基本平 行。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將鉸接 臂件設(shè)置成朝相同的方向伸出第一機架和第二機架的端部，以接觸所id^ 面，由此為機器人履帶車提供附加的穩(wěn)定性和/或附著作用。
27. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將第一 機架和笫二機架設(shè)置成列車構(gòu)型，其中第一機架和第二機架首尾相連地排成一行。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將鉸接 臂件設(shè)置成伸出第一機架和第二機架的端部，以接觸所述表面，由此為機 器人履帶車提供附加的穩(wěn)定性和/或附著作用。
29. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將第一 機架和第二機架設(shè)置成外部爬升構(gòu)型，其中第 一機架和第二機架設(shè)置成使 得連續(xù)履帶的露出部分彼此面對，并與要爬升的結(jié)構(gòu)的相對的外表面接觸。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將鉸接 臂件設(shè)置成伸出第一機架和第二機架的端部，以接觸結(jié)構(gòu)的外表面，由此 為機器人履帶車提供附加的穩(wěn)定性和/或附著作用。
31. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將第一 機架和第二機架設(shè)置成內(nèi)部爬升構(gòu)型，其中第 一機架和第二機架設(shè)置成^f吏 得連續(xù)履帶的露出部分彼此背離，且與要爬升的結(jié)構(gòu)的相對的內(nèi)表面接觸。
32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將各機 架單元上的鉸接臂件設(shè)置在一位置，以與對應(yīng)的連續(xù)履帶的露出部分接觸 所述結(jié)構(gòu)的相同的內(nèi)表面，由此為機器人履帶車提供附加的穩(wěn)定性和/或附 著作用。
33. 如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括將各機 架單元上的鉸接臂件設(shè)置在一位置，以與對應(yīng)的連續(xù)履帶的露出部分接觸所述結(jié)構(gòu)的相對的內(nèi)表面，由此為機器人履帶車提供附加的穩(wěn)定性和/或附 著作用。
34. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括 將鉸接臂件設(shè)置成朝向前的方向伸出第 一機架和第二機架中的 一個的端部；以及使鉸接臂件向內(nèi)偏轉(zhuǎn)以形成尖的構(gòu)型。
35. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括 將鉸接臂件向內(nèi)偏轉(zhuǎn)以與凸形表面接觸，由此為機器人履帶車提供附加的穩(wěn)定性和/或附著作用。
36. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，步驟(d)包括 將鉸接臂件向外偏轉(zhuǎn)以與凹形表面接觸，由此為機器人履帶車提供附加的穩(wěn)定性和/或附著作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機器人履帶車，該履帶車能實現(xiàn)多種運動模式。在一個實施例中，機器人履帶車(10)包括至少一個機架單元(10)，該機架單元具有可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接于其上的連續(xù)履帶(14)。至少一個鉸接臂件(18a，18b)設(shè)置在至少一個機架單元上，臂件相對于機架單元可在至少一維中運動。鉸接臂件有助于提高機器人履帶車在各種環(huán)境中的機動性。
文檔編號B62D57/00GK101583530SQ200780049738
公開日2009年11月18日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月13日
發(fā)明者S·C·雅各布森 申請人:雷神薩科斯公司