CN101983889A - 履带压紧装置和履带式机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种履带压紧装置，包括：压紧轮安装机构；多个履带压紧轮，通过第一连接件与所述压紧轮安装机构连接；旋转关节，所述压紧轮安装机构可绕所述旋转关节旋转。本发明还提出了一种履带式机器人，具有所述的履带压紧装置。根据本发明的技术方案，可以实现一种履带压紧装置，能够实现实时被动伺服，且结构紧凑，能够拟合履带的变形，解决了机器人履带松弛的问题，可压紧履带，防止越障时，履带从移动机器人的履带轮上脱落，同时也减少了噪声。

Description

履带压紧装置和履带式机器人
技术领域
本发明涉及履带处理技术，尤其涉及履带压紧装置和履带式机器人。
背景技术
履带式移动机器人具有优异的越障和环境适应性能，不仅结构紧凑，运动执行机构的数量较少而且控制系统简单可靠，被广泛应用于灾后救援、事故援助、军事侦察、反恐等多个领域。
目前流行的履带式移动机器人有四履带移动机器人、六履带移动机器人、双履带移动机器人。双履带移动机器人在结构上比四履带和六履带机器人相对简单，可使机器人整体结构变得紧凑简洁，便于单人携带，实现轻量化，但是如果双履带机器人遇到较大障碍，在越障能力上就比四履带机器人有所下降，因此，如何保证双履带机器人既具有强的越障性能或者是强的地面环境适应性，又不能像四履带或六履带机器人那样结构复杂，则是一个技术难题。
本发明所涉及的双履带移动机器人拥有通过摆动关节联系的两个部分，当移动机器人越障时，前一部分会旋转一个角度，这样就解决了双履带移动机器人越障能力低这一技术难题。但是，当机器人的前后部分成一定角度时，机器人的履带会变松从而很容易从履带轮上脱落。
因此，需要一种履带压紧方式，来解决上述机器人履带松弛的问题，可压紧履带，防止越障时，履带从移动机器人的履带轮上脱落。
发明内容
鉴于以上，本发明的技术方案所要解决的技术问题在于提供一种履带压紧装置，来解决上述机器人履带松弛的问题，可压紧履带，防止越障时，履带从移动机器人的履带轮上脱落，减小噪声。
本发明提供了一种履带压紧装置，包括：压紧轮安装机构；多个履带压紧轮；通过第一连接件与所述压紧轮安装机构连接；旋转关节，所述压紧轮安装机构可绕所述旋转关节旋转。
在上述技术方案中，优选地，进一步包括活动支撑架和固定支撑架，所述压紧轮安装机构与所述活动支撑架固定连接，所述活动支撑架与所述固定支撑架通过所述旋转关节连接，所述压紧轮安装机构可随所述活动支撑架相对于所述固定支撑架旋转。
在上述技术方案中，优选地，所述活动支撑架通过销轴、固定螺母、固定螺钉与所述固定支撑架相连接，所述销轴为所述旋转关节，所述活动支撑架可绕所述销轴转动。
在上述技术方案中，优选地，所述第一连接件包括弹簧。
在上述技术方案中，优选地，所述第一连接件进一步包括弹簧调节螺母和压带螺杆，所述弹簧通过所述压带螺杆与所述弹簧调节螺母连接至所述压紧轮安装机构，
在上述技术方案中，优选地，所述弹簧调节螺母用于调节所述弹簧的初始压缩量。
在上述技术方案中，优选地，所述多个履带压紧轮通过第二连接件相连。
在上述技术方案中，优选地，所述第二连接件包括钢片。
在上述技术方案中，优选地，所述多个履带压紧轮包括多个轮用轴承。
本发明还提供了一种履带式机器人，具有以上所述的履带压紧装置。
通过上述技术方案，使得履带式机器人的履带可以紧密地缠在带轮上，防止打滑和脱落。压紧轮可以绕着旋转关节运动，每个压紧轮都有弹性且相互联系，这样压紧轮就可以根据履带形状伺服压紧履带，能够实现实时被动伺服，且结构紧凑，能够拟合履带的变形等。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置在正常情况下的原理示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置在发生转动情况下的原理示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置的前视图；
图5是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置的左视图；
图6根据本发明的一个实施例的将履带压紧装置连接于履带的示意图；
图7是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置的轴侧图；以及
图8是根据本发明的一个实施例的双履带移动机器人。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
图1是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置的示意图。
如图1所示，根据本发明的实施例的履带压紧装置包括：压紧轮安装机构22；多个履带压紧轮21，通过第一连接件与所述压紧轮安装机构22连接；旋转关节23，所述压紧轮安装机构22可绕所述旋转关节23旋转。
在上述技术方案中，优选地，进一步包括活动支撑架和固定支撑架，所述压紧轮安装机构与所述活动支撑架固定连接，所述活动支撑架与所述固定支撑架通过所述旋转关节连接，所述压紧轮安装机构可随所述活动支撑架相对于所述固定支撑架旋转。
在上述技术方案中，优选地，所述活动支撑架通过销轴、固定螺母、固定螺钉与所述固定支撑架相连接，所述销轴为所述旋转关节，所述活动支撑架可绕所述销轴转动。
在上述技术方案中，优选地，所述第一连接件包括弹簧。
在上述技术方案中，优选地，所述第一连接件进一步包括弹簧调节螺母和压带螺杆，所述弹簧通过所述压带螺杆与所述弹簧调节螺母连接至所述压紧轮安装机构，
在上述技术方案中，优选地，所述弹簧调节螺母用于调节所述弹簧的初始压缩量。
在上述技术方案中，优选地，所述多个履带压紧轮通过第二连接件相连。
在上述技术方案中，优选地，所述第二连接件包括钢片。
在上述技术方案中，优选地，所述多个履带压紧轮包括多个轮用轴承。
通过上述技术方案，使得履带式机器人的履带可以紧密地缠在带轮上，防止打滑和脱落。压紧轮可以绕着旋转关节运动，每个压紧轮都有弹性且相互联系，这样压紧轮就可以根据履带形状伺服压紧履带。
如图1所示，一个履带压紧装置上包括多个压紧轮21，图中为4个。每个压带轮21弹性连接在压带轮安装架22上，压带轮21安装时存在预紧力，以伺服压紧履带。压带轮安装架22可以绕着旋转关节23旋转，以适应本发明所涉及的双履带移动机器人前后两部分相对角度的变化。履带压紧装置应安装在双履带机器人前后两部分连接处附近。
如图6所示，本发明还提供了一种履带式机器人，具有以上所述的履带压紧装置。
这样，具有该履带式装置的机器人，可以灵活得越过障碍。
图2是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置在正常情况下的原理示意图和图3是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置在发生转动情况下的原理示意图。
参照图2和图3，履带压紧装置中的旋转关节22假设为A，作用于点A两侧的力分别为F1和F2，这两个力分别对点A的力矩为M1和M2，那么就有M1＝F1×h1和M2＝F2×h2成立，其中，h1和h2分别为这两个力的力臂。按照力矩平衡原理就有三种情况存在，即，
①M1＝M2
上式表明，本发明所涉及的双履带移动机器人的履带没有发生几何变化，其本体是平行于地面的。
②M1＜M2
上式表明，本发明所涉及的双履带移动机器人的履带发生了几何形状变化，其前部相对于后部向上抬起，其本体是与地面形成了仰角。
③M1＞M2
上式表明，本发明所涉及的双履带移动机器人的履带发生了几何形状变化，其前部相对于后部向下弓起，其本体是与地面形成了弓角。
若不考虑预紧力，F1、F2以及M1、M2都是由于旋转关节A旋转造成的。当旋转关节没有旋转时，F1、F2以及M1、M2为0。
本发明的履带压紧装置的压紧轮具有弹性，在安装压紧轮时，会有一定的预紧力。这样，结合上面的分析，压紧轮可以完全根据履带形状进行伺服压紧，既加强了压紧效果又减少了噪声。
通过上述技术方案，解决了双履带移动机器人履带打滑和脱落问题，使履带运转更加平稳。并且该履带压紧装置能够调节，结构加工简单，实用性强，可用于类似的带传动机构。
图4是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置的前视图，图5是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置的左视图，图6根据本发明的一个实施例的将履带压紧装置连接于履带的示意图，图7是根据本发明的一个实施例的履带压紧装置的轴侧图和图8是根据本发明的一个实施例的双履带移动机器人。
如图4所示，1为弹簧调节螺母，2为调节垫片，3为尼龙垫圈，4为压带螺杆，5为弹簧，6为弹簧压紧螺母，7为压带钢片，8为轴承轮安装架，9为轮轴，10为轮用轴承，11为活动支撑架，12为销轴，13为固定螺母，14为固定螺钉，15为固定支撑架，16为履带轮安装架，17为压带机构即履带压紧装置，19为履带轮，18为履带。
结合图4、图5、图7和图8详细说明本发明的履带压紧装置结构图。尼龙垫圈3固定在活动支撑架11上，弹簧5穿过压带螺杆4，压带螺杆4上端通过弹簧调节螺母1和调节垫片2与固定在活动支撑架11上的尼龙垫圈3相连接，调节弹簧调节螺母1可以调节弹簧5的初始压缩量。弹簧5的下端与弹簧压紧螺母6相连接，弹簧压紧螺母6可以增大弹簧5的接触面积。弹簧压紧螺母6和压带螺杆4与压带钢片7固接，压带钢片7是具有弹性的薄金属片。压带螺杆4与轴承轮安装架8固接，轴承轮安装架8与轮轴9固接，轮轴9上连接有用作压紧轮的轮用轴承10。本发明中包含多个由调节螺母1，调节垫片2、尼龙垫圈3、压带螺杆4、弹簧5、弹簧压紧螺母6、轴承安装架8、轮轴9、轮用轴承10组成的以上述连接方式连接的结构，这些结构通过压带钢片7相互联系。活动支撑架11通过销轴12、固定螺母13、固定螺钉14与固定支架15相连接，活动支撑架11可以绕着销轴12转动。压带钢片具有弹性，可防止连接每个小轮保持架(即轴承轮安装架8)的垂直轴(即压带螺杆4)在上下运动中发生倾斜，从而影响此装置对履带的压紧效果。
结合图6，说明本发明的履带压紧装置与双履带移动机器人的连接关系。本发明的压带机构17的固定安装架15固接在履带轮安装架16上，安装位置位于双履带移动机器人前后两部分19和20的连接处附近。调节压带机构17上的弹簧调节螺母1使压带机构17的轮用轴承10紧紧的压在履带机器人的履带18上。这样，压带机构17就可以伺服压紧双履带机器人的履带18。
本发明的履带压紧装置可以根据机器人所移动的地面环境实时调节其履带的松紧，因此，应用本发明的压紧装置的履带移动机器人可以适应更多和更复杂的地形。
通过这样的履带压紧装置，可对履带产生角度时被动伺服履带的变形所呈现的曲线，而且履带外缘的棱边是分段的，该装置上的磙子压在履带外缘不含棱边的部分，这样可降低履带运动时的噪声。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种履带压紧装置，其特征在于，包括：
压紧轮安装机构；
多个履带压紧轮，通过第一连接件与所述压紧轮安装机构连接；
旋转关节，所述压紧轮安装机构可绕所述旋转关节旋转。
2.根据权利要求1所述的履带压紧装置，其特征在于，进一步包括活动支撑架和固定支撑架，所述压紧轮安装机构与所述活动支撑架固定连接，所述活动支撑架与所述固定支撑架通过所述旋转关节连接，所述压紧轮安装机构可随所述活动支撑架相对于所述固定支撑架旋转。
3.根据权利要求2所述的履带压紧装置，其特征在于，所述活动支撑架通过销轴、固定螺母、固定螺钉与所述固定支撑架相连接，所述销轴为所述旋转关节，所述活动支撑架可绕所述销轴转动。
4.根据权利要求1所述的履带压紧装置，其特征在于，所述第一连接件包括弹簧。
5.根据权利要求4所述的履带压紧装置，其特征在于，所述第一连接件进一步包括弹簧调节螺母和压带螺杆，所述弹簧通过所述压带螺杆与所述弹簧调节螺母连接至所述压紧轮安装机构。
6.根据权利要求5所述的履带压紧装置，其特征在于，所述弹簧调节螺母用于调节所述弹簧的初始长度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的履带压紧装置，其特征在于，所述多个履带压紧轮通过第二连接件相连。
8.根据权利要求7所述的履带压紧装置，其特征在于，所述第二连接件包括钢片。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的履带压紧装置，其特征在于，所述多个履带压紧轮包括多个轮用轴承。
10.一种履带式机器人，其特征在于，具有如权利要求1至9任一项所述的履带压紧装置。 
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