CN102806955B - 一种六轮全驱动的消防机器人移动载体 - Google Patents
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Abstract
本发明属于消防设备技术领域，具体为一种六轮全驱动的消防机器人移动载体。其主要由轮子、轮边液压马达、横梁、前中梁、后中梁、中轴、摆杆、压紧螺母、盖板、弹簧和对开式滑动轴承座组成；横梁主体为拱桥形梁，上设置有三个法兰面，用于安装驱动轮子和加强结构的中梁，摆杆由矩形管、槽钢和导柱组成，其一端与中梁活动连接，另一端连接中轮，弹簧套置在导柱上，盖板固定在横梁上；导柱可穿过盖板上的安装孔；压紧螺母安装于导柱上，使盖板卡在螺母和弹簧之间限位。本发明结构简单，适合在复杂地面行走；横梁的拱桥式结构与中梁、横梁法兰片的连接方式，都确保了移动载体具备良好的承载能力和优秀的横向载荷承受能力。
Description
技术领域
本发明属于消防设备技术领域，具体涉及一种六轮全驱动的消防机器人移动载体。
背景技术
消防机器人主要用于替代消防队员进入危险场所（如石化区、隧道等）进行灭火、侦察、救援、排烟、洗消、供电、冷却等各种消防作业，由于环境的复杂地形，其机动性能，如直线跑偏量、原地转弯半径、越障高度等，均有较高的要求，同时由于作业功能模块一般体积重量均较大，而且会受到作业后的反作用力影响，如排烟风机重量在500千克到1吨，消防水炮作业时会受到水柱的强大反作用力，这就要求移动载体需要足够的垂直承载能力和横向载荷承受能力。现有技术中的消防救援机器人行走底盘，其采用了链传动的方式驱动两对车轮，两对车轮的越野性能受到车轮相对位置的限制，同时车轮没有浮动量，难以适应崎岖地面，同时焊接的框架结构难以保证左右两侧车轮的平行度，导致机器人在直线行走过程中有较大的跑偏量，两对车轴的存在也导致了机器人发动机等部件在空间安装时需放置在轴上，导致机器人重心偏高，影响爬坡性能；而火星探路者之类的六轮驱动机器人，虽然采用了平衡杆耦合式结构，对地面具有良好的适应性，但是其连杆式的结构方式刚度有限，在载重能力远不能适应消防机器人的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，地形适应力强、跑偏量小、载重能力强的六轮全驱动的消防机器人移动载体。
本发明提供的六轮全驱动的消防机器人移动载体，其主要由轮子1、轮边液压马达2、横梁3、前中梁4a、后中梁4b、中轴5、摆杆6、压紧螺母7、盖板8、弹簧9和对开式滑动轴承座10组成。其中，
所述横梁3有两个，其主体为拱桥形梁，拱形顶面设置有多个安装面；所述横梁3水平方向上依次设置有法兰面I、法兰面II和法兰面III；所述法兰面I设置在横梁3的尾端，所述法兰面II和法兰面III分别设置在所述横梁3主体拱桥形的两端，且在同一水平面上，如图3所示；
所述前中梁4a两端各设有一个法兰面，分别与两个横梁3的法兰面III内侧连接；所述后中梁4b两端各设有一个法兰面，分别与两个横梁3的法兰面I内侧连接。如图1所示。法兰面的连接方式与位置确保了整个移动载体的刚度和承载能力。
所述摆杆6主要由矩形管、槽钢和导柱组成；其中，
所述两根矩形管平行排列，通过若干根槽钢连接，所述导柱有两个，设置在一根槽钢上，且导柱上设有螺纹；如图4所示；
所述摆杆6的宽度小于两根横梁3的间距；所述摆杆6的两个矩形管的一端各连接一个对开式滑动轴承座10，所述的两个对开式滑动轴承座10再同前中梁4a活动连接；所述摆杆6的两个矩形管的另一端也各连接一个对开式滑动轴承座10，所述的两个对开式滑动轴承座10再同所述中轴5活动连接；
所述弹簧9有两个，分别套置在两个导柱上；
所述盖板8为矩形长条，与所述槽钢等长，其两端分别架设固定在两个横梁3上；盖板8上设置有两个和导柱等间距的安装孔，且套有弹簧9的导柱可以从盖板8下方向上穿过安装孔，弹簧9在盖板8的下方；
所述压紧螺母7有两个，通过螺纹分别安装于两个导柱上，且位于盖板8上方，以此使盖板8卡在螺母7和弹簧9之间，起到限位作用。
所述中轴5两端各设置一法兰面，中轴5同前中梁4a和后中梁4b互相平行且等长；且位于横梁3的拱桥下方，并在法兰面II和法兰面III的水平间距的中心位置。
所述两个横梁3上的法兰面II、法兰面III和中轴5的法兰面的外侧各设有一个轮边液压马达2，所述轮子1共6个，分别同轮边液压马达2连接。
安装在法兰面III上的一组轮子为前轮，安装在中轴5的法兰面上的一组轮子为中轮，安装在法兰面II上的一组轮子为后轮。
所述法兰面I与法兰面II 水平间距为200mm~400mm，法兰面II与法兰面III水平间距为1400mm~2300mm。
所述法兰面I、法兰面II和法兰面III的直径不小于200mm。
所述轮子1采用直径在540~650mm的横沟花纹轮胎，能够提供优良的抓地性能。
本发明工作时，横梁安装面上将按照机器人其他元器件如发动机、液压系统、控制系统等，由控制系统控制驱动轮边液压马达，每个轮边液压马达可以独立驱动，带动各自的轮子转动。当两侧轮胎转向相同时，消防机器人将实现前进、后退等动作，当两侧轮胎转速相同但转向相反时，横梁上三处法兰面承受水平方向推力，实现机器人原地转弯。
当机器人遭遇复杂地面时，中轮接触的地面可能与前轮、后轮接触的地面位置不一样高，当中轮接触地面高于前后轮时，摆杆上的弹簧会被压缩，摆杆以前中梁4a为圆点摆动，中轮上抬，实现一定的浮动量，使横梁上的安装面尽量保持水平，保证安装面上设备的稳定，即保证机器人的驱动力。同时可以根据地面的复杂情况，调整压紧螺母的位置，实现中轮浮动量的大小调节。
本发明中，拱桥形的结构保证了横梁优良的受力性能，同时让开了中轴浮动的空间，安装平面上用于安装机器人的发动机、液压系统、控制系统等。法兰面I后置可以在后轴上方空出大量空间，用于安装机器人其他元器件如发动机等，可以极大的降低机器人重心，提高机器人爬坡性能。
本发明中，所示的六轮全驱动消防机器人移动载体，前轮、中轮、后轮三对轮之间具有相互耦合的连接关系，适合在复杂地面行走；左右两侧车轮的平行度可以通过中轮与横梁的机加工精度保证，控制了机器人直线行走过程中的跑偏量；后中梁的后置式安装方式使得机器人在后轴上方的空间变大，发动机等元器件可以安装在很低的位置，使得机器人重心很低，具有优良的爬坡性能；横梁的拱桥式结构与中梁、横梁法兰片的连接方式，都确保了移动载体具备良好的承载能力和优秀的横向载荷承受能力，此外，六轮全驱动的驱动方式也提供了充沛的动力。
附图说明
图1为本发明结构俯视图。
图2为本发明A-A剖视图。
图3为本发明横梁的结构图示。
图4为本发明摆杆的结构图示。
图中标号：1为轮胎、2为轮边液压马达、3为横梁、4a为前中梁、4b为后中梁、5为中轴、6为摆杆、7为压紧螺母、8为盖板、9为弹簧、10为对开式滑动轴承座。
具体实施方案
下面就结合具体实施方案对本发明做进一步阐述。
按图1、图2中的连接关系连接各部件（本领域技术人员均能顺利执行）。其中，轮子直径为600mm，横梁采用厚18mm的钢板焊接而成，安装面上方可以加装一些加强腹板，横梁总长2200mm，法兰面II与法兰面III距离1500mm，前后中梁分别采用厚3mm的热轧钢板与直径100mm的钢管焊接而成，总长560mm，中轴距离前中梁750mm，弹簧中径为120mm，直径为8mm，自由高度180mm。摆杆、盖板通过型材焊接而成，对开式滑动轴承座采用JB-对开式四螺柱正滑动轴承座-H4060。移动载体工作时，轮边液压马达转动带动轮胎，当两侧轮胎转向相同时，消防机器人将实现前进、后退等动作，当两侧轮胎转速相同但转向相反时，机器人将实现原地转弯。当机器人在全速前进时欲进行无滑动的转弯时，只需调节左右两侧车轮的转速，即可实现。当机器人遭遇复杂地面时，中轮接触的地面可能与前轮、后轮接触的地面位置不一样高，此时由于自重的关系，弹簧会被压缩，摆杆绕着前轴转动，中轴位置上抬，实现一定的浮动量，实现与地面的贴合度，保证机器人的驱动力，同时可以根据地面的复杂情况，调整压紧螺母的位置，实现中轮浮动量的大小调节。
Claims (4)
1. 一种六轮全驱动的消防机器人移动载体，其特征在于主要由轮子（1）、轮边液压马达（2）、横梁（3）、前中梁（4a）、后中梁（4b）、中轴（5）、摆杆（6）、压紧螺母（7）、盖板（8）、弹簧（9）和对开式滑动轴承座（10）组成；其中，
所述横梁（3）有两个，其主体为拱桥形梁，拱形顶面设置有多个安装面；所述横梁（3）水平方向上依次设置有法兰面I、法兰面II和法兰面III；所述法兰面I设置在横梁（3）的尾端，所述法兰面II和法兰面III分别设置在所述横梁（3）主体拱桥形的两端；
所述前中梁（4a）两端各设有一个法兰面，分别与两个横梁（3）的法兰面III内侧连接；所述后中梁（4b）两端各设有一个法兰面，分别与两个横梁（3）的法兰面I内侧连接；法兰面的连接方式与位置确保了整个移动载体的刚度和承载能力；
所述摆杆（6）主要由矩形管、槽钢和导柱组成；其中，
所述两根矩形管平行排列，通过若干根槽钢连接，所述导柱有两个，设置在一根槽钢上，且导柱上设有螺纹；
所述摆杆（6）的宽度小于两根横梁（3）的间距；所述摆杆（6）的两个矩形管的一端各连接一个对开式滑动轴承座（10），所述的两个对开式滑动轴承座（10）再同前中梁（4a）活动连接；所述摆杆（6）的两个矩形管的另一端也各连接一个对开式滑动轴承座（10），所述的两个对开式滑动轴承座（10）再同所述中轴（5）活动连接；
所述弹簧（9）有两个，分别套置在两个导柱上；
所述盖板（8）为矩形长条，其两端分别架设固定在两个横梁（3）上；盖板（8）上设置有两个和导柱等间距的安装孔，且套有弹簧（9）的导柱可以从盖板（8）下方向上穿过安装孔，弹簧（9）在盖板（8）的下方；
所述压紧螺母（7）有两个，通过螺纹安装于导柱上，且位于盖板（8）上方，以此使盖板（8）卡在螺母（7）和弹簧（9）之间；
所述中轴（5）两端各设置一法兰面，中轴（5）同前中梁（4a）和后中梁（4b）互相平行且等长；且位于横梁（3）的拱桥下方；
所述两个横梁（3）上的法兰面II、法兰面III和中轴（5）的法兰面的外侧各设有一个轮边液压马达（2），所述轮子（1）共6个，分别同轮边液压马达（2）连接。
2. 根据权利要求1所述的六轮全驱动的消防机器人移动载体，其特征在于所述法兰面I与法兰面II 水平间距为200mm~400mm，法兰面II与法兰面III水平间距为1400mm~2300mm。
3. 根据权利要求1所述的六轮全驱动的消防机器人移动载体，其特征在于所述法兰面I、法兰面II和法兰面III的直径不小于200mm。
4. 根据权利要求1所述的六轮全驱动的消防机器人移动载体，其特征在于所述轮子（1）采用直径在540~650mm的横沟花纹轮胎。
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