CN103481957A

CN103481957A - 履带移动平台用w形履带悬架

Info

Publication number: CN103481957A
Application number: CN201310401516.2A
Authority: CN
Inventors: 李允旺; 葛世荣; 方海峰; 王勇; 赵德龙; 王雪
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-09-05
Also published as: CN103481957B

Abstract

一种履带移动平台用W形履带悬架，包括前两履带组件、后两履带组件、中间联接单元、驱动单元与挠性传动件，所述的前履带组件与后履带组件呈不规则四边形，其底部为水平段，前履带组件的驱动轮设在后上端，后履带组件的驱动轮设在前上端，中间联接单元处于前履带组件和后履带组件的中间，将前、后履带组件联接为一体，联接后前履带组件和后履带组件的底部水平段处于同一平面，且履带悬架呈W形；前后两履带组件的驱动轮通过挠性传动件传动；驱动单元安装在中间联接单元上，通过挠性传动件与履带组件的驱动轮传动；本发明的履带悬架呈W形，有四段坡形履带段，有利于攀越障碍；履带底部的水平段增加了履带的接地面积，有利于克服松软地形。

Description

履带移动平台用W形履带悬架

所属技术领域

本发明涉及一种履带移动平台用W形履带悬架，属于移动机器人行走机构领域。

背景技术

中国矿业大学研制了一种摇杆式轮履结合机器人（专利号：ZL200810023572.6），其履带行走部总成呈W形，该机器人结构简单，具有较强的越障性能及适应不平整地形的性能。但其单侧履带行走部由一条履带绕成，为使履带呈W形，在履带的下部外侧设置了改向轮，在越障时常出现与障碍物干涉的问题，影响了履带行走机构的越障性能；另外，该专利的履带与地面的接触处为近似轮式接触，接触面积小，因此在松软地形上的运动能力不佳。在中国博士后基金（20110491479）与国家自然科学基金青年基金（批准号：51205391）的支持下，本发明人进一步进行研究，探索一种新型履带悬架。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的问题，提供一种履带移动平台用W形履带悬架，该履带悬架具较高的越障性能，又提高了适应松软地形的能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括前两履带组件、后两履带组件、中间联接单元、驱动单元与挠性传动件，所述的前履带组件与后履带组件呈不规则四边形，其底部为水平段，前履带组件的驱动轮设在后上端，后履带组件的驱动轮设在前上端，中间联接单元处于前履带组件和后履带组件的中间，将前、后履带组件联接为一体，联接后前履带组件和后履带组件的底部水平段处于同一平面，且履带悬架呈W形；前后两履带组件的驱动轮通过挠性传动件传动；驱动单元安装在中间联接单元上，通过挠性传动件与履带组件的驱动轮传动。

所述的前履带组件与后履带组件具有相似的结构，履带组件包括履带、支架、驱动轮、支撑轮对、改向轮对与张紧轮对，支架呈不规则四边形，支架的一端设有安装驱动轮的固定叉，固定叉的左右侧板上设有卡装槽与联接螺纹孔；支架的周边设有支撑轮对与改向轮对，且支撑轮对、改向轮对的轮轴中部与支架固定，轮对的两轮在轴线方向隔开相同的间距；驱动轮的轮轴两端支撑于轴承座，轴承座与轮轴之间设有轴承，驱动轮轮轴伸出轴承座的轴端固定有挠性件传动轮，驱动轮的两轴承座、卡装在固定叉的卡装槽内；所述的履带组件的支架的上部铰接有张紧轮架，张紧轮架上设有弹簧安装孔，弹簧安装孔内安装有弹簧，弹簧下端与支架接触，张紧轮对固定在张紧轮架上端；履带包裹在驱动轮、支撑轮对、改向轮对与张紧轮对外，履带中部的履带齿处于改向轮对、支撑轮对及张紧轮对的两轮中间，受改向轮对、支撑轮对及张紧轮对的左右限位，且履带齿与驱动轮啮合。

与驱动单元传动的履带组件的驱动轮的轮轴两轴端均设有挠性件传动轮，其中一挠性件传动轮与另一履带组件的挠性件传动轮通过挠性传动件传动，一个挠性件传动轮与驱动单元的挠性件传动轮通过挠性传动件传动。

所述的中间联接单元包括两联接侧板与横联接块，联接侧板通过横联接块联接在一起，联接侧板与前后履带组件的驱动轮固定叉的左右侧板的连接螺纹孔采用螺钉联接，驱动单元安装在横联接块上。

所述的驱动轮为鼠笼式结构，驱动轮两侧设有间隔开的侧盘轮，侧盘轮上沿圆周设有均匀布置的销柱孔，销柱孔内安装有销柱。

采用上述方案与结构，所述的履带组件的履带齿与销柱啮合，且两侧盘轮起到限位作用；当履带齿上存在泥土等杂物也可从鼠笼式驱动轮内漏出；铰接在支架上的张紧轮架在弹簧的作用下，向外摆动，使得张紧轮压迫在履带的内侧向外张紧履带，保证良好的传动；前后两履带组件通过中间联接单元联接在一起，驱动轮通过挠性件传动，安装在中间联接单元上的驱动单元与其中一履带组件的驱动轮通过挠性件传动；这样驱动单元可驱动前后两履带实现了同步转动；履带悬架由前后两履带组件联接而成，履带下部外侧没有改向轮，这样，避免了与障碍物的干涉。联接后的前后履带组件呈W形，且前后履带组件的底部处于同一水平面，这样，W形的履带前端有一定的初始角度，便于攀爬障碍；W形的履带整体形状，使得履带悬架更能适应起伏的复杂地形，水平段增加了履带的接地面积，提高了克服松软地形的性能。

采用上述方案与结构，所述的履带组件的履带包裹在改向轮对、支撑轮对、张紧轮对及驱动轮外部，且履带齿受到轮对以及驱动轮车盘轮的左右限位，履带齿与驱动轮销柱啮合，保证了履带转动而不脱落；因驱动轮采用鼠笼结构当履带齿上存在泥土等杂物也可从鼠笼式驱动轮内漏出；铰接在支架上的张紧轮架在弹簧的作用下，向外摆动，使得张紧轮在履带的内侧向外张紧履带；前后两履带组件通过中间联接单元联接在一起，通过挠性件传动，安装在中间联接单元上的驱动单元与其中一履带组件的驱动轮通过挠性件传动；这样驱动单元可驱动前后两履带实现了同步转动。因履带悬架由前后两履带组件联接而成，履带下部外侧没有改向轮，这样，避免了与障碍物的干涉。联接后的前后履带组件呈W形，且前后履带组件的底部处于同一水平面，水平段增加了履带的接地面积，提高了克服松软地形的性能；W形的履带悬架有四段坡形履带段，前端有一定的初始角度，便于攀越障碍，更有利于克服起伏的复杂地形。

采用上述的方案，可以达到以下几点有益效果：（1）W形履带悬架在履带的下部外侧没有改向轮，避免了与障碍物的干涉，提高了地形适应能力；（2）W形履带悬架有四段坡形履带段，且其前端具有较大的攀爬初始角，有利于障碍的攀爬；（3）履带的水平段接地段增加了履带的接地面积，提高了克服松软地形的性能。

附图说明

图1为本发明一实施例的立体图；

图2为图1所示实施例的另一视角的立体图；

图3为图1所示实施例的后履带组件的立体图；

图4为图1所示实施例的后履带组件移除履带后的立体图；

图5为图1所示实施例的后履带组件驱动轮组件的立体爆炸图；

图6为图1所示实施例的前履带组件的立体图；

图7为采用图1所示实施例设计的移动平台的立体图；

图中：1、前履带组件2、驱动单元3、中间联接单元4、后履带组件5、挠性传动件6、侧联接板7、侧联接板8、横联接块9、挠性传动件10、履带11、支架12、张紧轮对13、弹簧14、张紧轮架15、支撑轮对16、驱动轮17、挠性件传动轮18、固定叉19、履带齿20、改向轮对21、改向轮22、改向轮23、固定叉侧板24、固定叉侧板25、联接螺纹孔26、轴承座27、轴承28、驱动轮轴29、侧盘轮30、销轴31、侧盘轮32、轴承33、轴承座34、挠性件传动轮35、驱动轮36挠性件传动轮

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1、2中，本发明包括前两履带组件1、后两履带组件4、中间联接单元3、驱动单元4与挠性传动件5、9，前履带组件1与后履带组件4呈不规则四边形，其底部为水平段，前履带组件1的驱动轮设在后上端，后履带组件4的驱动轮设在前上端，中间联接单元3处于前履带组件1和后履带组件4的中间，将前、后履带组件联接为一体，联接后前履带组件1和后履带组件4的底部水平段处于同一平面，且履带悬架呈W形；前后两履带组件1、4的驱动轮通过挠性传动件5传动；驱动单元2安装在中间联接单元3上，通过挠性传动件9与前履带组件1的驱动轮传动。

所述的前后履带组件具有相似的结构，以后履带组件4的结构为例进行说明，图3、4、5中，所述的后履带组件4，包括履带10、支架11、驱动轮16、支撑轮对15、改向轮对20、21、22与张紧轮对12，支架11呈不规则四边形，支架11一端设有安装驱动轮的固定叉18，固定叉18的左右侧板23、24上设有卡装槽与联接螺纹孔25；支架11的周边设有支撑轮对15与改向轮对20、21、22，且支撑轮对15、改向轮对20、21、22的轮轴中部与支架固定，轮对的两轮在轴线方向隔开相同的间距；驱动轮16的轮轴28两端支撑于轴承座26、33，轴承座26、33与轮轴28之间分别设有轴承27、32，驱动轮轮轴28伸出轴承座26的轴端固定有挠性件传动轮17，驱动轮的两轴承座26、32卡装在固定叉18的卡装槽内；所述的后履带组件4的支架11的上部铰接有张紧轮架14，张紧轮架上设有弹簧安装孔，弹簧安装孔内安装有弹簧13，弹簧下端与支架11接触，张紧轮对12固定在张紧轮架14上端；履带10包裹在驱动轮16、支撑轮对15、改向轮对20、21、22与张紧轮对12外，履带10中部的履带齿19处于改向轮对、支撑轮对及张紧轮对的两轮中间，受改向轮对、支撑轮对及张紧轮对的左右限位，且履带齿19与驱动轮16啮合。其中，如图6所示，与驱动单元2传动的前履带组件1的驱动轮35的轮轴两轴端均设有挠性件传动轮34、36，其中挠性件传动轮36与后履带组件4的挠性件传动轮17通过挠性传动件5传动，一个挠性件传动轮34与驱动单元2的挠性件传动轮通过挠性传动件9传动。为保护挠性件传动可在挠性件外侧设置护罩，以防止撞击及异物进入，图7中的机器人移动平台的履带悬架上设置了挠性件护罩。

图1、2中，所述的中间联接单元3包括两联接侧板6、7与横联接块8，联接侧板6、7通过横联接块8联接在一起，联接侧板6、7与前后履带组件1、4的驱动轮固定叉的左右侧板采用螺钉联接，驱动单元2安装在横联接块8上。

所述的驱动轮16为鼠笼式结构，驱动轮16两侧设有间隔开的侧盘轮29、31，侧盘轮上沿圆周设有均匀布置的销柱孔，销柱孔内安装有销柱30。

利用本发明设计机器人移动平台时，可将本发明设计成左右对称的履带悬架，通过履带悬架的中间联接单元与机器人主箱体连接。为采用本发明一实施例设计的机器人移动平台，如图7所示。

Claims

1.一种履带移动平台用W形履带悬架，包括前履带组件（1）、后两履带组件（4），其特征在于：前履带组件（1）与后履带组件（4）呈不规则四边形，其底部为水平段，前履带组件（1）的驱动轮设在后上端，后履带组件（4）的驱动轮设在前上端，中间联接单元（3）处于前履带组件（1）和后履带组件（4）的中间，将前履带组件（1）和后履带组件（4）联接为一体，联接后前履带组件（1）和后履带组件（4）的底部水平段处于同一平面，且履带悬架呈W形；前两履带组件（1）和后履带组件（4）的驱动轮通过挠性传动件（5）传动；驱动单元（2）安装在中间联接单元（3）上，通过挠性传动件与履带组件的驱动轮传动。

2.根据权利要求1所述的履带移动平台用W形履带悬架，其特征在于：所述前履带组件（1）和后履带组件（4）具有相似的结构，履带组件包括履带（10）、支架（11）、驱动轮（16）、支撑轮对（15）、改向轮对（20）、（21）、（22）与张紧轮对（12），支架（11）呈不规则四边形，支架（11）一端设有安装驱动轮的固定叉（18），固定叉（18）的左右侧板（23）、（24）上设有卡装槽与联接螺纹孔（25）；支架（11）的周边设有支撑轮对（15）与改向轮对（20）、（21）、（22），且支撑轮对（15）、改向轮对（20）、（21）、（22）的轮轴中部与支架固定，轮对的两轮在轴线方向隔开相同的间距；驱动轮（16）的轮轴（28）两端支撑于轴承座（26）、（33），轴承座（26）、（33）与轮轴（28）之间分别设有轴承（27）、（32），驱动轮轮轴（28）伸出轴承座（26）的轴端固定有挠性件传动轮，驱动轮的两轴承座（26）、（32）卡装在固定叉（18）的卡装槽内；所述的履带组件的支架（11）的上部铰接有张紧轮架（14），张紧轮架上设有弹簧安装孔，弹簧安装孔内安装有弹簧（13），弹簧下端与支架（11）接触，张紧轮对（12）固定在张紧轮架（14）上端；履带（10）包裹在驱动轮（16）、支撑轮对（15）、改向轮对（20）、（21）、（22）与张紧轮对（12）外，履带（10）中部的履带齿（19）处于改向轮对、支撑轮对及张紧轮对的两轮中间，受改向轮对、支撑轮对及张紧轮对的左右限位，且履带齿（19）与驱动轮（16）啮合。

3.根据权利要求1所述的履带移动平台用W形履带悬架，其特征在于：所述的中间联接单元（3）包括两联接侧板（6）、（7）与横联接块（8），联接侧板（6）、（7）通过横联接块（8）联接在一起，联接侧板（6）、（7）与前履带组件（1）、后履带组件（4）的驱动轮固定叉的左右侧板采用螺钉联接；驱动单元（2）安装在横联接块（8）上。

4.根据权利要求1所述的履带移动平台用W形履带悬架，其特征在于：所述的驱动轮（16）为鼠笼式结构，驱动轮（16）两侧设有间隔开的侧盘轮（29）、（31），侧盘轮上沿圆周设有均匀布置的销柱孔，销柱孔内安装有销柱（30）。