[0001] 本发明属于移动机器人底盘制造技术领域，尤其涉及一种轮履复合式移动机器人底盘。

[0002] 现代农用机器人技术飞速发展，并已处于实用化阶段，为应对更加复杂路面情况，对移动行走机构的革新日趋加深。如，面对泥坑、碎石或阶梯时，此时就要求农业机器人具备可靠越障和平稳运动的能力，以达到高效准确地完成农业任务的目的。目前，常见农用底盘行走机构主要有轮式、腿式、履带式以及复合式。其中，普通轮式结构简单、能耗低、寿命长、移动速度快，但越障碍能力差，轮式调平底盘可以缓解轮式移动过程中的平衡问题；腿式底盘有较强的机动性能及主动隔振性能，但速度低、控制复杂；履带几何形状不可变的普通履带式底盘因其越野性能好，爬坡、越障、跨沟等能力较强，对地形适应性较强，而得到广泛应用，但是，其转弯的灵活性较差、由于履带式结构是面接触摩擦，将极大地增加能耗，续航能力要求较高，对其运动能力产生极大受限，将严重影响作业效果。

[0003] 为解决以上问题，相关研究人员就移动机器人底盘移动机构在复杂地形行进越障性能优化这一方向，提出了一系列方案。2013年，浙江理工大学在公开号为CN 103264382 A的专利文献中公开了一种具有径向伸缩车轮的轮臂混合式越障机器人，该机器人轮履复合式结构通过螺纹传动装置推动轮辐推杆径向运动改变轮辐径向伸缩，形成钩爪结构，实现轮‑臂机构的转换，进而增强机器人的越障能力，但轮‑臂机构转换后，轮体不在呈连续的圆周，机器人行进的过程中将产生较大的颠簸，不利于机器人的行进。2019年，专利公告号为CN 210618270 U的专利文献中公开了一种基于四轮全自动的独立悬架农用机器人底盘。此机器人行走机构由单独转向控制的四轮组成，四轮可独立转向的八驱底盘结构。从而实现适应田间环境自由转向的功能，保证了移动越障转向的灵活性，但该轮缺少一定刚度，结构的紧固性较低，这就使得轮体对动力要求增加，进而无法满足自身在一定负载的情况下仍然保持高效率运行，并且无法保证平衡因地形、车体受力以及机械本体运动等因素引起车体姿态变化，不具备车体底盘的平稳性。2021年，专利公告号为CN 113120112 A中公开了一种服务机器人全地形自适应移动装置，该移动装置采用变形轮加装变形辐条，该辐条通过弹片完成张开与闭合运动，从而实现根据地形在轮式和腿式移动之间变换，但同样无法保证在越障行进时的平稳性，依旧会发生颠簸，影响整体使用寿命。

[0004] 综上，可见复合式行走机构可结合多种运动机构的优点，具有更强的复杂地形适应性，能更好地适应外部复杂环境，但是，现阶段常见的多地形复合式结构大都是在常规轮、腿、履带这三种结构的基础上添加变形机构以及控制系统，结构复杂，成本较高，并且尚未具备车体搭载平台自动调平系统，控制繁琐。因此，设计一种具备动态调平搭载平台作业的农用移动机器人底盘，具有重要的现实意义与实用价值。

[0036] 以下结合附图对本发明优选实施例作详细说明。

[0037] 如图1所示，本优选实施例一种轮履复合式移动机器人底盘，包括机架4，机架4内侧设置切换所述轮履复合式移动机器人底盘移动模式的移动模式切换机构1，机架4两侧设置驱动所述轮履复合式移动机器人底盘行走的履带式行走机构2，机架4上方设置调平所述轮履复合式移动机器人底盘搭载平台的搭载平台调平机构3。

[0038] 如图2所示，移动模式切换组件1包括越野车轮11、摆杆12、推杆13、固定杆14、缸体15，越野车轮11安装于摆杆12上，摆杆12一端与固定杆14下方轴孔连接，摆杆12另一端与推杆13铰接，固定杆14安装于机架4下方，缸体15与推杆13嵌套配合，缸体15一端与机架4的限位孔铰接，使得缸体15与推杆13伸缩滑动时，摆杆12能够绕着与固定杆14铰接处的轴孔进行转动，进而实现轮式或者履带式移动模式切换。

[0039] 机架4包括底盘外壳41、预置接头42、控制柜43，预置接头42与底盘外壳41内部连接，底盘外壳41内部设置控制柜43，中央控制系统5安装于控制柜43内，预置接头42可以外加犁头、除草装置、施肥装置等。

[0040] 如图3所示，履带式行走组件2包括通用履带组件、悬挂减震组件25，通用履带组件包括辅助轮24，辅助轮23四个为一组，分两组安装在悬挂减震机构25末端，辅助轮23贴紧与地面接触部分的履带21内侧面。通用履带组件还包括履带21、主驱动轮22、次驱动轮24，主驱动轮22、次驱动轮24与履带21张紧连接。主驱动轮22通过法兰盘与机器人底盘后驱电机轴紧固连接，次驱动轮24安装于机器人底盘前端轴上。

[0041] 如图4所示，悬挂减震组件25包括摆动辐杆251、底盘支撑轴255，摆动辐杆251与底盘支撑轴255相连接。悬挂减震组件25还包括转动连杆252、弹性伸缩连杆253、减震弹簧254，弹性伸缩连杆253与摆动辐杆251通过减震弹簧254连接，摆动辐杆251与转动连杆252通过减震弹簧254连接，转动连杆的252一端连接辅助轮24。

[0042] 进一步地，摆动辐杆251开设定位孔，摆动辐杆251安装于底盘支撑轴255上，减震弹簧254安装于摆动辐杆251左右两端预留的孔位，靠近次驱动轮的一侧安装一对镜像排列的减震弹簧254，该处减震弹簧254通过弹性伸缩连杆253与摆动辐杆251相连接，摆动辐杆251另一侧仅需安装一个减震弹簧254。一对转动连杆252分别安装于两侧的减震弹簧254下部轴孔处，辅助轮23安装于转动连杆252两侧。

[0043] 如图5所示，悬挂减震组件25由四个转动副和一个移动副组成，摆动辐杆251中心转动副铰接于机架4上，减震弹簧254当做一个杆件，第一端与摆动辐杆251第一端铰接，第二端与转动连杆252铰接；摆动辐杆251第二端与转动连杆252铰接。当底盘在越障时，履带21向内凹陷，转动连杆252受挤压时，发生转动，在减震弹簧254的作用下，维持底盘整体稳定性，且进一步增大了履带与障碍物的接地比压，使得越障更加平稳。

[0044] 如图6所示，弹性伸缩连杆253包括伸缩杆2533、弹簧2532和伸缩套筒2531，伸缩套筒2531与摆动辐杆251铰接，弹簧2532安装在伸缩套筒2531内，伸缩杆2533一端与伸缩套筒2531连接，另一端与转动连杆252铰接。当履带21跨越障碍物至中部位置时，履带自适应变形，增大接地比压，增强越障能力。

[0045] 如图7所示，搭载平台自动调平机构3包括搭载平台31、底板32、导轨33、双轴倾角传感器38、剪叉式升降组件，搭载平台31四角设有球型套筒39，搭载平台31球铰接于下部剪叉式升降组件上，导轨33安装于底板32上，双轴倾角传感器38安装于搭载平台31下方正中位置；剪叉式升降组件包括剪叉式支撑杆34、滚轮35、移动块36、固定块37、丝杠30，固定块37安装于底板32上，固定块37设有通孔，轴承外圈固定于通孔内，轴承内圈固定于丝杠30上，丝杠30穿过固定块37通孔，移动块36设有螺纹孔与丝杠螺纹30连接，滚轮35安装于移动块36上，当步进电机驱动丝杠30旋转，从而带动移动块36在导轨33上前后移动，使得剪叉式支撑杆34进行转动，进而实现搭载平台31的任一端起降。

[0046] 如图8所示，剪叉式升降组件还包括球型支撑杆3A、压簧3B、支撑套筒3C，球型支撑杆3A球头端铰接于球型套筒39内，另一端嵌入支撑套筒3C内部，球型支撑杆3A与支撑套筒3C通过压簧3B连接。剪叉式升降组件上升时，推动球型支撑杆3A向上运动，在球型铰链的作用下，实现搭载平台一端的抬高，其他端维持不变，实现了搭载平台31二维平面双轴方向上的自主调平。

[0047] 如图9所示，在机器人越障时，搭载平台31二维平面沿X、Y双轴偏航与俯仰方向上自主调平。中央控制系统5由基础电路模块、无线通讯模块、传感器模块、双目视觉避障模块和激光雷达导航模块组成。

[0048] 基础电路模块包括上位机、基础稳压电路、电源和电机驱动器。基础稳压电路、电源和电机驱动器分别与上位机接电连接。

[0049] 无线通讯模块包括远程遥控器和接收器。远程遥控器用来发送指令，接受机与上位机相连，接收机与电机驱动器连接，用于接收远程遥控器的指令，从而实现远程操控机机器人底盘。

[0050] 传感器模块包括陀螺仪、传感器支架。陀螺仪与双轴倾角传感器38安装于传感器支架上，并且分别与上位机相连。当机器人底盘在复杂的农业地形环境中运作时，跨越洼地或者坡路，致使底盘整体倾斜，为维持搭载平台31上方作业装置的水平稳定，双轴倾角传感器38采集到搭载平台31二维平面双轴的倾斜角度数据，中央控制系统5计算处理后，经上位机发送指令给剪叉式升降组件，调节搭载平台31对应端高度，以补偿搭载平台31倾斜角度，实现搭载平台自动调平装置31实时调平的功能。

[0051] 双目视觉避障模块和激光雷达导航模块分别与上位机相连。

[0052] 如图10所示，中央控制系统5分两路对机器人底盘进行控制。

[0053] 第一路：双目视觉避障模块和激光雷达导航模块采集到工作环境的数据信息，并将信息传递给上位机，上位机根据激光雷达自主导航模块与双目相机采集的数据经语义分割后得到地形特征，再进行自主规划路径，实时调整导航工作路线，后上位机将命令传达直接给电机驱动器，实现机器人底盘的移动模式切换，即在较平坦的硬质路面采用轮式行走机构，反之由移动模式切换机构1转换为履带式行走机构2，并且控制机器人底盘的前进、后退以及转向。

[0054] 第二路：通过无线通讯模块对机器人底盘进行人为的实时工作接管，远程遥控器发送远程操作指令给上位机，上位机将指令进行处理后传递给接收机，接收机与电机驱动器连接，实现远程操控机器人底盘进行作业。

[0055] 上述的实施方式仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。