[0001] 本发明涉及一种全地形履带式移动机器人，属于移动机器人领域。

[0002] 传统的三角履带触底压强较小，适用用于松软地形但是其越野能力不足。而倒梯形履带触地压强更大，容易陷入松软地形，其越野能力建立在履带轮体积和表面积比障碍物更大的情况，当遇到障碍物的体积较大时，传统的履带式移动机器人无法保证能够越过障碍物。并且无论是传统的三角履带还是倒梯形履带当面对复杂地形时，非常容易发生悬空，卡顿，等情况，当地形起伏较大时，履带无法适应地面的复杂幅度，履带不能够保证与地形有足够的接触面积从而提供足够的牵引力，导致履带陷于复杂地形中难以前进，甚至容易出现机体悬空或侧倾，若操作不当则容易发生侧翻和倾覆。因此，传统的履带式移动机器人在越野能力方面仍然有较大缺陷，而为了弥补履带式移动机器人在特殊场合应用不足的问题，有必要提供新的履带式移动机器人。

[0037] 下面结合附图和实施例，对发明作进一步的说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

[0038] 实施例1：如图1‑20所示，一种全地形履带式移动机器人，包括底盘300，所述底盘300上安装多组履带轮100、动力切换装置140、动力装置、独立悬挂系统200；其中，独立悬挂系统200与底盘300连接，动力装置通过动力切换装置140与履带轮100配合，动力装置输出动力至动力切换装置，通过动力切换装置实现履带轮100在第一运动方式、第二运动方式之间切换；其中，第一运动方式为履带轮100转动运动，第二运动方式为履带轮100移动运动。

[0039] 进一步地，参照图8‑图10、图15，所述三角履带轮100包括履带110、驱动轮121、从动轮一122、从动轮二123、连杆124、承重轮126、外支撑架131、内支撑架132、支撑轴133；其中，三组从动轮一122、从动轮二123围绕驱动轮121呈三角设置，且位于中间的从动轮一122分别与驱动轮121、从动轮二123啮合，外支撑架131、内支撑架132的三个角分别通过一根支撑轴133来支撑，对于每根支撑轴133从一端往另一端依次安装外支撑架131、第一个承重轮126、第一根连杆124、从动轮二123、第二根连杆124、第二个承重轮126、内支撑架132，从动轮一122与从动轮二123之间由带轴承的连杆124来支撑，可以提高由驱动轮121、从动轮一
122、从动轮二123构成的齿轮组的刚性，承重轮126与履带110内圈啮合，所述履带外表面有突起以提升摩擦力；承重轮126的直径大于从动轮二123。

[0040] 应用上述技术方案可知，所述驱动轮121、从动轮一122、从动轮二123均为锥齿轮，提高了所述行星轮系承受轴向载荷的能力；进一步地，通过围绕驱动轮121设置从动轮一122、从动轮二123，并配合承重轮126的直径大于从动轮二123的设计，可以具备如下效果：
一方面，使得承重轮126能够与履带110啮合且从动轮二123不会与履带110接触；另一方面，使得承重轮126与永磁体摩擦盘144之间能够留出空间让永磁体摩擦盘144可以沿轴向运动，进而实现永磁体摩擦盘144可以切换与驱动轮121或者与铁芯摩擦片142贴合。

[0041] 进一步地，参照图11‑图16，所述动力切换装置140包括从一端往另一端依次布置的电磁线圈141、铁芯摩擦片142、弹簧阻尼器143、永磁体摩擦盘144；其中，电磁线圈141和铁芯摩擦片142通过过盈配合固定，电磁线圈141另一侧与履带轮100中的外支撑架131为刚性连接，永磁体摩擦盘144和铁芯摩擦片142之间有弹簧阻尼器143，永磁体摩擦盘144与动力装置中的花键伸缩轴152通过通过过盈配合固定连接，通过电磁线圈141通/断电控制铁芯摩擦片142与永磁体摩擦盘144之间吸合/分离。

[0042] 应用动力切换装置140可知，当电磁线圈141断电时，永磁体摩擦盘144和铁芯摩擦片142之间的弹簧阻尼器143将永磁体摩擦盘144和铁芯摩擦片142分离，并把永磁体摩擦盘144压在履带轮的驱动轮121上，实现永磁体摩擦盘144与驱动轮121贴合，如图15所示，进而当驱动舵机400提供动力时，可以通过万向传动轴151、花键伸缩轴152经动力切换装置传递到给驱动轮121，驱动轮121及其轮系均采用锥齿轮，因此能承受弹簧阻尼器143产生的轴向载荷，进而可以实现驱动轮121带动从动轮一122转动，从动轮一122传动给从动轮二123，从动轮二123通过履带轮支撑轴133带动承重轮126转动，承重轮126带动履带110，从而驱动整个履带机器人移动。当电磁线圈141通电时，实现永磁体摩擦盘144吸附到铁芯摩擦片142上，如图16所示，进而实现驱动舵机400提供的动力通过万向传动轴151和花键伸缩轴152传递到给履带轮外支撑架131，从而带动整个三角履带轮100可以转动。进一步地，所述电磁线圈141包括电磁线圈本体145、电磁线圈盖体147、线圈146，线圈146套在电磁线圈本体145的凸柱上，电磁线圈盖体147与电磁线圈本体145可拆卸连接，使得通电导线可以不随电磁线圈本体转动，导线因此不会缠绕；其中，电磁线圈本体145截面呈T形。电磁线圈本体145、电磁线圈盖体147整体的中心有一孔，铁芯摩擦片142的柱状铁芯与孔相配合。

[0043] 进一步地，所述永磁体摩擦盘144为双向摩擦盘，用钕铁硼磁体增加磁性和吸附距离。

[0044] 进一步地，参照图8、图17，所述动力装置包括驱动舵机400、万向传动轴151、花键伸缩轴152；其中，所述花键伸缩轴152的一端连接动力切换装置140中的永磁体摩擦盘144，花键伸缩轴152的另一端通过销轴连接万向传动轴151一端，万向传动轴151另一端通过销轴连接驱动舵机400的输出轴。

[0045] 进一步地，参照图8、17，所述独立悬挂系统200包括弹簧减震器210、轴承座230、悬挂连接板240、减震器支撑架250、减震器支撑座260；其中，轴承座230与动力装置中的花键伸缩轴152通过轴承连接，轴承座230的上端及下端左右两侧分别连接一个弹簧减震器210一端，位于轴承座230上端的弹簧减震器210另一端与安装在减震器支撑座260上部的减震器支撑架250连接，位于轴承座230下端左右两侧的两个弹簧减震器210另一端连接在减震器支撑座260侧面；减震器支撑座260内装有驱动舵机400和舵机电调410，舵机电调410用于控制驱动舵机400；所述悬挂连接板240为上下两块，两块悬挂连接板240基于万向传动轴151呈上下平行布置，悬挂连接板240两端分别与轴承座230、减震器支撑座260铰接，起到提高悬挂系统的刚性的支撑作用，万向传动轴151呈倾斜布置，如此可以提高机身高度，提升所述移动机器人的地形通过性。

[0046] 进一步地，参照图1‑图7，所述底盘300包括支撑板310、弧形滑轨311、阶梯滚轴313、连接桥320、主支撑轴322；其中，前/后支撑板310与连接桥320以主支撑轴322为轴心旋转；前支撑板310、后支撑板310相对安装且两者相靠近的一端中间位置装有一弧形滑轨
311，通过两根阶梯滚轴313穿过前后支撑板310的弧形滑轨311实现前支撑板310、后支撑板
310的连接及相对转动，主支撑轴322两端与前后两根连接桥320中间的轴承配合，轴承两侧分别由轴承座和卡簧进行轴向固定。

[0047] 应用上述技术方案可知，前后支撑板和和前后连接桥可以同时绕主支撑轴为中心旋转角度，使得底盘300的前后部分可以相互转动，当机器人越过一侧较高障碍时，不会失去平衡而侧翻，进一步提升了所述全地形机器人的越野性能。

[0048] 进一步地，可以设置所述支撑板310之上固定有激光雷达支撑架510，激光雷达500和RGB‑D摄像头700安装在所述激光雷达支撑架510之上，在另一块支撑板310上装有面向相反方向的RGB‑D摄像头700。RGB‑D摄像头700和激光雷达500采集机器人的实时地形障碍信息，通过视觉SLAM技术，建立实时地形地图，机器人控制系统通过读取实时地图数据，动态调整四个履带轮与地形接触的角度，从而保证四个履带轮始终与地形接触提供动力，保证所述全地形移动机器人的地形通过能力。

[0049] 具体地，参照图18‑20所示，在正常工况下，履带轮100内的动力切换装置140中的弹簧阻尼器143，将永磁体摩擦盘144按压在驱动轮121之上，由舵机400输出的动力经由万向传动轴151到花键伸缩轴152传递给永磁体摩擦盘144再传递给与永磁体摩擦盘接触的驱动轮121，驱动轮121将动力经从动轮一122传递到从动轮二123，从动轮二123再经由履带轮支撑轴133传递到承重轮126最后传递给与承重轮126相啮合的履带110，带动所述履带机器人正常移动。当履带机器人的激光雷达500和RGB_D摄像头700探测到障碍物时，主控模块600将控制电源800给动力切换装置140的电磁线圈141通电，电磁线圈141将永磁体摩擦盘
144吸附到铁芯摩擦片上142，由舵机400输出的动力将经由同样的方式传输到永磁体摩擦盘144，此时与永磁体摩擦盘144相接触的是铁芯摩擦片142，由于铁芯摩擦片142与电磁线圈141是过盈配合连接，电磁线圈141和支撑架131也是过盈配合连接，因此永磁体摩擦盘
144的动力可以传递给履带轮的支撑架131，从而，整个三角履带轮100可以调整其角度贴合障碍物，再将动力传输给履带110攀爬障碍物；或者，直接通过三角履带轮100的转动越过障碍物。底盘300的后支撑板310之上还装有一机械臂900，如若遇到机器人的履带陷入沟壑等地形中被卡住无法移动的状况时，可使用机械臂900对地面或障碍物施加一个力，从而借助其反作用力帮助机器人脱困。此外，可在机械臂的末端执行器上安装夹爪，当机器人遇到需要抓取的目标或可移动的障碍物时，可以将机身转动至相应角度，根据RGB‑D摄像头700检测到的障碍物或目标物位姿，使用机械臂对其进行抓取或移动。

[0050] 应用上述技术方案可知，本发明提出了一种可三百六十度调节三角履带轮角度的履带式移动机器人，相比于传统的三角履带和倒梯形履带，具有更小的地面压力和更强的越野能力。具体而言，传统的履带式移动机器人在面对复杂地形时无法保证履带始终与障碍物相接触，容易出现悬空或无法有效触地的情况，从而导致越野性能下降；而本发明的履带机器人通过调节四个三角履带的角度和使用底盘旋转的技术方案，保证在任意时刻履带均能以最大面积接触障碍物，极大地提高了越野能力；进一步地，前后支撑板可以旋转的结构可以保护机体不会发生侧翻。因此，本发明的履带机器人比传统履带式移动机器人更适用于松软或复杂地形，具有更广泛的应用前景。

[0051] 上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。