CN101913386B - 用于复杂环境的运载移动平台 - Google Patents

Abstract

一种机械技术领域的用于复杂环境的运载移动平台，包括：三组履带式移动模块、车厢和活动载物平台，其中：车厢包括相互销接的前车厢和后车厢，第一和第二组履带式移动模块分别销接于前车厢和后车厢底部，第三组履带式移动模块与前车厢销接，并且其销接轴与前车厢和后车厢之间的销接轴保持同轴，活动载物平台的前端和后端分别与前车厢和后车厢一维滑动连接。本发明能够运载大体积(长度2米以内)大质量(质量1吨以内)物资或者装备上下大坡度楼梯或斜坡(坡度45度以内)，能够上下较窄楼梯，具有简易结构、容易实现的特征，能够实际应用于救援等领域。

Description

用于复杂环境的运载移动平台

技术领域

本发明涉及的是一种机械技术领域的装置，具体是一种用于复杂环境的运载移动平台。

背景技术

在楼梯特征众多的楼宇、地铁等复杂环境中，一旦发生火灾等危险情况，电力设施多数不能正常使用，由于烟雾等的影响空间可视度极低，专用通道的使用也具有很大的瓶颈效应，因此救援装备的第一时间输送一直是影响救助效率的主要问题之一。楼宇、地铁等环境中楼梯广泛存在，并且有很多是40度左右较陡的坡度，救援设备或物资没有办法通过楼梯快速搬送，具有上下楼梯能力的特种移动平台往往也不具备上下大陡坡楼梯的能力，因此，或者提升救援装备等本身上下大陡坡楼梯的能力，或者借助能够上下大陡坡楼梯的运载移动平台将救援装备等快速运送到目标位置成为解决问题的关键。

经对现有技术的文献检索发现，广濑茂男等人在1992年IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and System(IROS，IEEE/RSJ智能机器人及系统国际会议)论文集上发表文章《The TAQT carrier：A practical terrain-adaptive quadru-track carrier robot》(TAQT运载车：一种实用的地形适应型四履带式运载车机器人)，提出一种新型履带式运载车概念及实物样机。其中使用了四组履带式移动模块分别布置在运载车的四个角落，每个移动模块相对运载车主体采用转动轴连接具有被动调整能力来适应地形的变化，以此力求减轻运载车在上下楼梯拐点处的运动突变和冲击，从而实现上下楼梯的能力。此外，载物台使用了通过同步带和带轮来实现的远心机构来主动调整所载物体的重心位置并保持其始终处于水平姿态。通过这一调整能够保证在楼梯爬行的期间所载物体始终处于水平状态且位于运载车重力投影面积内，即保证了运载车和所载物体在爬楼梯时的安全。由此实现了载物上下大陡坡楼梯等的功能。该论文报告的最大爬楼梯角度为不超过40度。

但是，该TAQT运载车在结构及功能上都具有一定的极限和不足，主要表现如下：四组履带式移动模块的结构限制了车体长度方向的尺寸不能太大，上述文章中报告的车体长度不大于1.3米；同时用来调整所载物体重心位置的远心机构同样限制了所载物体的大小和质量，长度不大于1米，在爬坡时质量不大于80公斤。即TAQT无法安全搬运大体积大质量的物体。此外，由于TAQT结构的限制，通过简单的结构放大也无法实现对大体积大质量物体的搬运。然而，更多的装置或者物资都超过1米尺寸或者80公斤的质量，因此，TAQT不能够适用，需要另外设计并寻找解决方案。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于复杂环境的运载移动平台，能够运载大体积(长度2米以内)大质量(质量1吨以内)物资或者装备上下大坡度楼梯或斜坡(坡度45度以内)，能够上下较窄楼梯，具有简易结构、容易实现的特征，能够实际应用于救援等领域。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：三组履带式移动模块、车厢和活动载物平台，其中：车厢包括相互销接的前车厢和后车厢，第一和第二组履带式移动模块分别销接于前车厢和后车厢底部，第三组履带式移动模块与前车厢销接，并且其销接轴与前车厢和后车厢之间的销接轴保持同轴，活动载物平台的前端和后端分别与前车厢和后车厢一维滑动连接。

所述的履带式移动模块包括两个对称设置的履带驱动轮组，该履带驱动轮组包括：驱动机构、履带、两个履带轮和支架，其中：两个履带轮分别设置于支架的前后方并与驱动机构相连接，履带套接于履带轮之间。

所述的前车厢底部设有四个第一轴瓦，后车厢底部设有两个第二轴瓦，其中：前车厢的前部两个第一轴瓦分别与第一组履带式移动模块的两个履带驱动轮组相销接，后车厢的两个第二轴瓦分别与第二组履带式移动模块的两个履带驱动轮组相销接，前车厢的后部的两个第一轴瓦分别与第三组履带式移动模块的两个履带驱动轮组相销接，并且其销接轴与前车厢和后车厢之间的销接轴同轴。

所述的前车厢上部设有两套相同结构的提升单元，包括丝杠驱动电机、丝杠、螺母滑块和第一导向轴，其中：丝杠驱动电机与丝杠连接，丝杠和第一导向轴平行，螺母滑块与丝杠啮合连接并且与第一导向轴滑动连接，活动载物平台的前端转动连接于前车厢的提升单元的螺母滑块上，依靠丝杠驱动电机实现活动载物平台沿第一导向轴的一维滑动连接。

所述的提升单元具体固定安装在前车厢的左右两侧。

所述的丝杠与前车厢的底平面成45度。

所述的后车厢上部设有两套相同结构的滑动单元，包括第二导向轴、两个轴座和滑块，其中：第二导向轴固定安装在两个轴座之间，滑块与第二导向轴滑动连接，活动载物平台后端转动连接于后车厢的滑动单元的滑块上，沿第二导向轴滑动。

所述的滑动单元具体固定安装在后车厢的左右两侧。

所述的活动载物平台包括：载物主体、前连接轴和后连接轴，其中：前连接轴固定在载物主体前端两侧并与前车厢转动连接，后连接轴固定载物主体后端两侧并与后车厢转动连接，该载物台可以提供如长2米的大平面承载长度不超过2米质量不超过1吨的被搬运物资。

三组履带式移动模块的共六套履带驱动轮组具有独立动力驱动，实现运载移动平台在平地、斜坡以及楼梯等地面环境的行走，其前进后退通过履带同速同方向转动实现，其左转右转通过履带差速实现，与常规履带式移动平台的行走原理类似。在上下斜坡楼梯时，依靠履带式移动模块、前车厢、后车厢三者之间存在的多个可自由转动的销轴对地形进行被动适应发生角度改变，从而实现斜坡或楼梯的升降。

由于活动载物平台与前车厢和后车厢的连接具有四点支撑的特点，在升降楼梯时，通过主动控制前车厢的提升单元的丝杠转动使得活动载物平台相对提升单元发生上下移动，同时活动载物平台相对后车厢的滑动单元发生被动移动，由此使得活动载物平台携带搬运物资相对地面发生角度和位置等的姿态调整，实现在上下不超过45度的大角度楼梯的时候，所载物资的倾斜角不超过20度并且重心始终位于运载移动平台的投影面内，也就是始终保持所载物资不发生滑落或者翻落等危险。

本发明结构紧凑，同时可适用于上下狭窄楼梯等环境，运载移动平台的宽度与所载物资的宽度之比可以实现不小于1∶0.8，例如运载宽度为1.2米的物资，使用本发明的运载移动平台，可以实现在1.5米宽的楼梯上下。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：实现运载不超过2米长1吨重的大体积大质量物资上下不超过45度的大倾斜角度斜坡或楼梯，模块化设计履带式移动模块，结构紧凑，运载移动平台与所载物资宽度之比不小于1∶0.8，实现了相对狭窄楼梯的大宽度物资的搬运。

附图说明

图1为本发明运载移动平台的整体结构示意图。

图2为本发明运载移动平台的宽度方向侧视图。

图3为下大角度楼梯第一阶段示意图。

图4为下大角度楼梯第二阶段示意图。

图5为本发明运载移动平台在大角度楼梯上移动时的侧视图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1、2所示，本实施例包括：三组履带式移动模块1、相互销接的前车厢2和后车厢3以及活动载物平台4，其中：两组履带式移动模块1分别销接于前车厢2和后车厢3底部，另外一组履带式移动模块1与前车厢2销接，并且其销接轴与前车厢2和后车厢3之间的销接轴保持同轴，活动载物平台4的前端和后端分别与前车厢2和后车厢3一维滑动连接。

所述的履带式移动模块1包括两个对称设置的履带驱动轮组5，该履带驱动轮组5包括：驱动机构6、履带7、两个履带轮8和支架9，其中：两个履带轮8分别设置于支架9的前后方并与驱动机构6相连接，履带7套接于履带轮8之间。

所述的驱动机构6为常用的电动机或者油压马达等。

所述的前车厢2底部设有四个第一轴瓦10，后车厢3底部设有两个第二轴瓦11，其中：前车厢2的前部两个第一轴瓦10分别与两个履带驱动轮组5相销接，后车厢3的两个第二轴瓦11分别与其他两个履带驱动轮组5相销接，前车厢2的后部的两个第一轴瓦11分别与另外两个履带驱动轮组5相销接，并且其销接轴与前车厢2和后车厢3之间的销接轴同轴。

所述的前车厢2上部设有两套相同结构的提升单元12，该提升单元12具体固定安装在前车厢2的左右两侧，包括丝杠驱动电机13、丝杠14、螺母滑块15和第一导向轴16，其中：丝杠驱动电机13与丝杠14连接，丝杠14和第一导向轴16平行，螺母滑块15与丝杠14啮合连接并且与第一导向轴16滑动连接，丝杠14与前车厢2的底平面成45度角度，活动载物平台4的前端转动连接于前车厢2的提升单元12的螺母滑块15上，依靠丝杠驱动电机13实现活动载物平台4沿第一导向轴16的一维滑动连接。

所述的后车厢3上部设有两套相同结构的滑动单元17，该滑动单元17具体固定安装在后车厢3的左右两侧，包括第二导向轴18、两个轴座19和滑块20，其中：第二导向轴18固定安装在两个轴座19之间，滑块20与第二导向轴18滑动连接，活动载物平台4后端转动连接于后车厢3的滑动单元17的滑块上，沿第二导向轴18滑动。

所述的活动载物平台4包括：载物主体21、前连接轴22和后连接轴23，其中：前连接轴22固定在载物主体21前端两侧并与前车厢2转动连接，后连接轴23固定载物主体21后端两侧并与后车厢3转动连接。

六套履带驱动轮组5具有独立动力驱动，实现运载移动平台在平地、斜坡以及楼梯等地面环境的行走，其前进后退通过履带7同速同方向转动实现，其左转右转通过履带7差速实现，与常规履带式移动平台的行走原理类似。在上下斜坡楼梯时，依靠履带式移动模块1、前车厢2、后车厢3三者之间存在的多个可自由转动的销轴对地形进行被动适应发生角度改变，从而实现斜坡或楼梯的升降。

如图3、4、5所示，由于活动载物平台4与前车厢2和后车厢3的连接具有四点支撑的特点，在升降楼梯时，通过主动控制前车厢2的提升单元12的丝杠14转动使得活动载物平台4相对提升单元12发生上下移动，同时活动载物平台4相对后车厢3的滑动单元17发生被动移动，由此使得活动载物平台4携带搬运物资相对地面发生角度和位置等的姿态调整，实现在上下不超过45度的大角度楼梯25的时候，所载物资24的倾斜角不超过20度并且重心始终位于运载移动平台的投影面内，也就是始终保持所载物资不发生滑落或者翻落等危险。

如图2，本装置结构紧凑，同时可适用于上下狭窄楼梯等环境，运载移动平台的宽度与所载物资的宽度之比可以实现不小于1∶0.8，例如运载宽度为1.2米的物资，使用本装置的运载移动平台，可以实现在1.5米宽的楼梯上下。

Claims (8)

1.一种用于复杂环境的运载移动平台，包括：三组履带式移动模块、车厢和活动载物平台，其中：车厢包括相互销接的前车厢和后车厢，第一和第二组履带式移动模块分别销接于前车厢和后车厢底部，第三组履带式移动模块与前车厢销接，并且其销接轴与前车厢和后车厢之间的销接轴保持同轴，活动载物平台的前端和后端分别与前车厢和后车厢一维滑动连接，其特征在于：

所述的三组履带式移动模块均包括两个对称设置的履带驱动轮组，该履带驱动轮组包括：驱动机构、履带、两个履带轮和支架，其中：两个履带轮分别设置于支架的前后方并与驱动机构的输出轴相连接，履带套接于履带轮之间。

2.根据权利要求1所述的用于复杂环境的运载移动平台，其特征是，所述的前车厢底部设有四个第一轴瓦，后车厢底部设有两个第二轴瓦，其中：前车厢的前部两个第一轴瓦分别与第一组履带式移动模块的两个履带驱动轮组相销接，后车厢的两个第二轴瓦分别与第二组履带式移动模块的两个履带驱动轮组相销接，前车厢的后部的两个第一轴瓦分别与第三组履带式移动模块的两个履带驱动轮组相销接，并且其销接轴与前车厢和后车厢之间的销接轴同轴。

3.根据权利要求1所述的用于复杂环境的运载移动平台，其特征是，所述的前车厢上部设有两套相同结构的提升单元，包括丝杠驱动电机、丝杠、螺母滑块和第一导向轴，其中：丝杠驱动电机与丝杠连接，丝杠和第一导向轴平行，螺母滑块与丝杠啮合连接并且与第一导向轴滑动连接，活动载物平台的前端转动连接于前车厢的提升单元的螺母滑块上，依靠丝杠驱动电机实现活动载物平台沿第一导向轴的一维滑动连接。

4.根据权利要求3所述的用于复杂环境的运载移动平台，其特征是，所述的提升单元具体固定安装在前车厢的左右两侧。

5.根据权利要求3所述的用于复杂环境的运载移动平台，其特征是，所述的丝杠与前车厢的底平面成45度。

6.根据权利要求1所述的用于复杂环境的运载移动平台，其特征是，所述的后车厢上部设有两套相同结构的滑动单元，包括第二导向轴、两个轴座和滑块，其中：第二导向轴固定安装在两个轴座之间，滑块与第二导向轴滑动连接，活动载物平台后端转动连接于后车厢的滑动单元的滑块上，沿第二导向轴滑动。

7.根据权利要求6所述的用于复杂环境的运载移动平台，其特征是，所述的滑动单元具体固定安装在后车厢的左右两侧。

8.根据权利要求1所述的用于复杂环境的运载移动平台，其特征是，所述的活动载物平台包括：载物主体、前连接轴和后连接轴，其中：前连接轴固定在载物主体前端两侧并与前车厢转动连接，后连接轴固定载物主体后端两侧并与后车厢转动连接。

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