CN103350726B - 一种适于林地作业的机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于林地作业的机器人底盘，包括操纵机构、车架、变速箱、前履带轮、后履带轮、链轮输入轴、转向离合器、输出轴、链轮机构和联轴器组件；所述车架为中间下凹式结构，所述联轴器组件通过车架轴承座连接固定在车架上；所述变速箱设置在所述车架的下凹前部，所述变速箱、前桥联轴器组件、前履带轮顺序连接；所述链轮机构连接在所述前履带轮和后履带轮之间，用于将动力传输给后履带轮，形成四轮驱动；本发明结构紧凑，重心底，运动平稳性好；链轮机构的四轮驱动结构设计提高了底盘的越障能力，转向时电磁离合器将左右链轮机构联系起来，使左右两侧履带轮反向转动，提高了底盘的转向能力。

Description

一种适于林地作业的机器人底盘

技术领域

本发明涉及一种机器人底盘，具体涉及一种林地作业机器人使用的的底盘。

背景技术

目前，我国由于退耕还林工程的实施使全国经济林面积迅速扩大。经济林地地形有其特点，其较耕地地形复杂，凹凸不平，一般的农用机械底盘越障能力不足，很难适应林地这样的复杂地形，虽然国内目前也有一些林业机械设备，但其底盘占地面积大、爬坡能力差、转弯半径大，不适用于像油茶树这类植株种植间距小的经济林地内穿行，无法满足林地多变的立地条件问题。

经检索发现，申请号为2011204786231，名称为《多功能林内作业机》的实用新型专利中记载的林内作业机采用前变速箱和后变速箱传递动力实现四轮驱动，前桥总成和后桥总成采用万向节连接实现折腰转向，进而实现小转弯半径，该类作业机存在传动机构复杂，转向机构工作不可靠等问题；申请号为2005200406986，名称为《消防救援机器人行走底盘》的实用新型专利中记载的机器人行走底盘采用两套链条传动机构分别配设单独油马达的方式实现四轮驱动和小半径转弯，该类机器人行走底盘存在两套动力系统同步性不好、控制难的问题；申请号为2012100435409，名称为《履带式机器人通用底盘》的发明专利中记载的底盘采用结构相同且对称布置的左总成和右总成，所述左总成和右总成均包括一组驱动轮部件、一组张紧轮部件、至少两组支重轮部件、至少一组浮动轮部件、以及至少一组托带轮部件，所述驱动轮部件、张紧轮部件、支重轮部件、浮动轮部件和托带轮部件之间通过环形履带相连，这种结构的履带式底盘存在底盘占地面积大、爬坡能力差、转弯半径大等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术问题提出一种动力性能良好、越野能力强，能够适应林地等复杂地形行驶的机器人底盘。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种适于林地作业的机器人底盘，包括操纵机构、车架、变速箱、前履带轮、后履带轮、链轮输入轴、转向离合器、输出轴、链轮机构和联轴器组件；所述车架为中间下凹式结构，所述联轴器组件通过车架轴承座连接固定在车架上，所述联轴器组件包括前桥联轴器组件和后桥联轴器组件；所述变速箱设置在所述车架的下凹前部，所述变速箱、前桥联轴器组件、前履带轮顺序连接，将所述变速箱输出的动力经由前桥联轴器组件传递前履带轮，组成前桥驱动；所述链轮机构连接在所述前履带轮和后履带轮之间，用于将动力传输给后履带轮，形成四轮驱动；所述变速箱为带有离合器和换挡功用的多用途变速箱，用于底盘行驶过程中的转向和变速。

作为本发明的进一步改进，所述操纵机构包括左转向拉杆、右转向拉杆、脚踏板、横向钢管、小圆钢管和连杆机构；所述小圆钢管安装固定在车架上，三根所述横向钢管的两端分别安装在小圆钢管内，所述左转向拉杆通过连杆机构与变速箱左转向离合器相连，所述右转向拉杆通过连杆机构与变速箱右转向离合器相连，控制底盘左右转向；所述脚踏板通过连杆机构与变速箱的总离合器相连，控制动力输出。

作为本发明的进一步改进，所述前桥联轴器组件包括法兰、前半轴、销、橡胶圈，所述变速箱的输出轴与法兰相连接，所述前半轴通过销与法兰相连接，将动力从变速箱输出给前半轴；所述前半轴与前履带轮相连接，带动所述前履带轮运动。

作为本发明的进一步改进，所述后桥联轴器组件包括后半轴、端盖，所述端盖用于后半轴的轴向定位，所述后半轴与后履带轮相连接，带动所述后履带轮运动。

作为本发明的进一步改进，所述链轮机构包括前链轮、后链轮、中间链轮、张紧滚轮和链条；所述链条缠绕在前链轮、后链轮、中间链轮、张紧滚轮上；所述前链轮设置在前桥联轴器组件的法兰上；所述后链轮设置在后桥联轴器组件的后半轴上；所述中间链轮、张紧滚轮设置在前链轮和后链轮之间，用于调节链条的松紧程度。

作为本发明的进一步改进，设置所述车架两侧的对应的中间链轮之间设置有链轮输入轴和链轮输出轴，所述链轮输入轴和链轮输出轴通过电磁离合器相连接，转向时所述电磁离合器将两侧链轮机构联系起来，实现小半径快速转向。

作为本发明的进一步改进，所述后履带轮与车架之间安装有纵向减震弹簧机构，所述纵向减震弹簧机构包括螺杆、连接块、弹簧，所述连接块安装固定在后履带轮上，所述弹簧通过螺杆与连接块和车架相连。

本发明所记载的适于林地作业的机器人底盘，车架采用下凹式结构，变速箱安装在车架前部下凹空间处。下凹式结构为整车其它元器件的安装留下了足够的空间，结构紧凑，重心底，运动平稳性好；链轮机构的四轮驱动结构设计提高了底盘的越障能力，转向时电磁离合器将左右链轮机构联系起来，使左右两侧履带轮反向转动，提高了底盘的转向能力。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是图2Ⅰ处前桥联轴器组件的局部放大图；

图4是图2J处后桥联轴器组件的局部放大图；

图5是后轮减震机构的局部放大图；

图6是 A向链轮机构简图；

图7是B向链轮机构简图。

图中：1.操纵机构，2.变速箱，3.前履带轮，4.中间链轮，5.后履带轮，6.车架，7.纵向减震弹簧机构，8.链轮输入轴，9.电磁离合器，10.张紧链轮，11.后链轮，12.前桥联轴器组件，13.链轮输出轴，14.后桥联轴器组件，15.车架轴承座，16.前链轮，17.销，18.法兰，19.前半轴，20.端盖，21.后半轴，22.螺杆，23.弹簧，24.连接块。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

如附图所示，一种适于林地作业的机器人底盘，包括操纵机构1、车架6、变速箱2、前履带轮3、后履带轮5、链轮输入轴8、转向离合器、输出轴、链轮机构和联轴器组件；车架6为中间下凹式结构，联轴器组件通过车架轴承座15连接固定在车架6上，联轴器组件包括前桥联轴器组件12和后桥联轴器组件14，前桥联轴器组件12包括法兰18、前半轴19、销17、橡胶圈，变速箱2的输出轴与法兰18相连接，前半轴19通过销17与法兰18相连接，将动力从变速箱2输出给前半轴19；前半轴19与前履带轮3相连接，带动前履带轮3运动；后桥联轴器组件14包括后半轴21、端盖20，端盖20用于后半轴21的轴向定位，后半轴21与后履带轮5相连接，带动后履带轮5运动；变速箱2设置在车架6的下凹前部，变速箱2、前桥联轴器组件12、前履带轮3顺序连接，将变速箱2输出的动力经由前桥联轴器组件12传递前履带轮3，组成前桥驱动；链轮机构连接在前履带轮3和后履带轮5之间，用于将动力传输给后履带轮5，形成四轮驱动，链轮机构包括前链轮16、后链轮11、中间链轮4、张紧滚轮10和链条；链条缠绕在前链轮16、后链轮11、中间链轮4、张紧滚轮10上；A向链轮机构，即右侧链轮机构链条缠绕方向如附图6所示，B向链轮机构，即左侧链轮机构链条缠绕方向如附图7所示；前链轮16设置在前桥联轴器组件12的法兰18上；后链轮11设置在后桥联轴器组件14的后半轴21上；中间链轮4、张紧滚轮10设置在前链轮16和后链轮11之间，用于调节链条的松紧程度，车架6两侧的对应的中间链轮4之间设置有链轮输入轴8和链轮输出轴13，链轮输入轴8和链轮输出轴13通过电磁离合器9相连接，转向时电磁离合器9将两侧链轮机构联系起来，实现小半径快速转向；后履带轮5与车架6之间安装有纵向减震弹簧23机构7，纵向减震弹簧23机构7包括螺杆22、连接块24、弹簧23，连接块24安装固定在后履带轮5上，弹簧23通过螺杆22与连接块24和车架6相连，纵向减震弹簧23机构7能减小运动时地面对车架6的冲击。

变速箱2为带有离合器和换挡功用的多用途变速箱2，用于底盘行驶过程中的转向和变速；操纵机构包括左转向拉杆、右转向拉杆、脚踏板、横向钢管、小圆钢管和连杆机构；小圆钢管安装固定在车架6上，三根横向钢管的两端分别安装在小圆钢管内，左转向拉杆通过连杆机构与变速箱2左转向离合器相连，右转向拉杆通过连杆机构与变速箱2右转向离合器相连，控制底盘左右转向；脚踏板通过连杆机构与变速箱2的总离合器相连，控制动力输出，踩下脚踏板，变速箱2停止向履带轮提供动力，底盘停止运动，松开脚踏板恢复动力输出；操纵机构用于控制底盘的转向与动力输出，操纵机构的左、右转向拉杆通过连杆机构分别与变速箱2的左、右转向离合器相连，向后拉动转向拉杆可控制底盘的左右转向，松开拉杆复位，底盘直行；左转向拉杆动作时，变速箱2左离合器断开，右离合器接合驱动右侧前履带轮3运动，同时驱动力经右链轮机构带动后履带轮5运动；左转向时前面的电磁离合器9动作接合，右侧动力通过链轮输入轴8、链轮输出轴13传递至左侧链轮机构，从而带动左侧履带轮反转；右转向拉杆动作时，变速箱2右离合器断开，左离合器接合驱动左侧前履带轮3运动，同时驱动力经左侧链轮机构带动后履带轮5运动；右转向时后面的电磁离合器9动作接合，左侧动力通过链轮输入轴8、链轮输出轴13传递至右侧链轮机构，从而带动右侧履带轮反转；底盘向右后方倒退时，后面的电磁离合器9结合，向左后方倒退时，前面的电磁离合器9结合；底盘直线前进或倒车时，前后两个电磁离合器9均断开。本发明结构紧凑，重心底，运动平稳性好；链轮机构的四轮驱动结构设计提高了底盘的越障能力，转向时，电磁离合器9将左右链轮机构联系起来，两个前履带轮3只有一个结合动力，电磁离合器9结合，输入端小链轮4转向和输出端小链轮4转向相同，由于车架两侧小链轮4与前链轮16、后链轮11之间链条的绕法不同，使两侧的前链轮16、后链轮11转向相反，实现了小半径快速转向，提高了底盘的转向能力。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种适于林地作业的机器人底盘，其特征在于：包括操纵机构、车架、变速箱、前履带轮、后履带轮、链轮输入轴、转向离合器、输出轴、链轮机构和联轴器组件；所述车架为中间下凹式结构，所述联轴器组件通过车架轴承座连接固定在车架上，所述联轴器组件包括前桥联轴器组件和后桥联轴器组件；所述变速箱设置在所述车架的下凹前部，所述变速箱、前桥联轴器组件、前履带轮顺序连接，将所述变速箱输出的动力经由前桥联轴器组件传递前履带轮，组成前桥驱动；所述链轮机构连接在所述前履带轮和后履带轮之间，用于将动力传输给后履带轮，形成四轮驱动；所述变速箱为带有离合器和换挡功用的多用途变速箱，用于底盘行驶过程中的转向和变速; 所述操纵机构包括左转向拉杆、右转向拉杆、脚踏板、横向钢管、小圆钢管和连杆机构；所述小圆钢管安装固定在车架上，三根所述横向钢管的两端分别安装在小圆钢管内，所述左转向拉杆通过连杆机构与变速箱左转向离合器相连，所述右转向拉杆通过连杆机构与变速箱右转向离合器相连，控制底盘左右转向；所述脚踏板通过连杆机构与变速箱的总离合器相连，控制动力输出。

2.如权利要求1所述的一种适于林地作业的机器人底盘，其特征在于：所述前桥联轴器组件包括法兰、前半轴、销、橡胶圈，所述变速箱的输出轴与法兰相连接，所述前半轴通过销与法兰相连接，将动力从变速箱输出给前半轴；所述前半轴与前履带轮相连接，带动所述前履带轮运动。

3.如权利要求1所述的一种适于林地作业的机器人底盘，其特征在于：所述后桥联轴器组件包括后半轴、端盖，所述端盖用于后半轴的轴向定位，所述后半轴与后履带轮相连接，带动所述后履带轮运动。

4.如权利要求1所述的一种适于林地作业的机器人底盘，其特征在于：所述链轮机构包括前链轮、后链轮、中间链轮、张紧滚轮和链条；所述链条缠绕在前链轮、后链轮、中间链轮、张紧滚轮上；所述前链轮设置在前桥联轴器组件的法兰上；所述后链轮设置在后桥联轴器组件的后半轴上；所述中间链轮、张紧滚轮设置在前链轮和后链轮之间，用于调节链条的松紧程度。

5.如权利要求5所述的一种适于林地作业的机器人底盘，其特征在于：设置所述车架两侧的对应的中间链轮之间设置有链轮输入轴和链轮输出轴，所述链轮输入轴和链轮输出轴通过电磁离合器相连接，转向时所述电磁离合器将两侧链轮机构联系起来，实现小半径快速转向。

6.如权利要求1所述的一种适于林地作业的机器人底盘，其特征在于：所述后履带轮与车架之间安装有纵向减震弹簧机构，所述纵向减震弹簧机构包括螺杆、连接块、弹簧，所述连接块安装固定在后履带轮上，所述弹簧通过螺杆与连接块和车架相连。