CN103863423B - 一种三角履带式移动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特种机器人的行走机构，具体地说是一种三角履带式移动机构，底盘箱体的两侧对称设有多个三角履带总成，每一侧三角履带总成具有独立的驱动电机，两侧的三角履带总成分别通过传动装置与驱动电机连接；三角履带总成包括支架、驱动轮、导向轮、支撑轮、连杆、减震器、涨紧杆及履带，驱动轮由驱动电机驱动旋转，支架的上部与驱动轮铰接，下部铰接有导向轮；支撑轮分别与连杆和减震器的一端铰接，连杆的另一端铰接于支架，减震器的另一端铰接于安装在支架上的涨紧杆；驱动轮、导向轮及支撑轮之间通过履带包裹相连。本发明的三角履带总成具有减震功能，保护了底盘箱体内的各零部件和电器件，提高了移动机构的可靠性和通过性。

Description

一种三角履带式移动机构

技术领域

本发明涉及特种机器人的行走机构，具体地说是一种三角履带式移动机构。

背景技术

当前，对于一些极其复杂、恶劣的地形环境，如积雪较深的地面，极其松软的土壤、沙漠，杂草较高的草原等地形，轮胎的通过性就远远不如履带了。这是因为履带的接地面积大，大大提高了履带式车辆的抓地力和牵引力；此外履带对地面的压强远远小于轮子对地面的压强，使车辆能轻松地克服各种复杂恶劣的地形环境。

履带在车辆上的应用主要有莽式结构和三角履带结构，三角履带结构与常规的莽式履带结构相比较，一方面，三角履带的驱动轮高置形式，消除了地面直接传递到驱动轮上的垂直载荷，也可提高其排沙排土性能；另一方面，三角履带选用橡胶履带，具有重量轻、柔韧性好、噪声低的优点，更加适合松软地表。三角履带结构独特的结构形式使车辆适用于雪地、沙漠、戈壁、沼泽、草原等各种恶劣复杂地型。而现有的移动机构多为轮式或单条履带式，遇到复杂恶劣的地形就无法适应。

发明内容

为了解决现有轮式、单条履带式移动机构对复杂恶劣地形的不适应性，本发明的目的在于提供一种三角履带式移动机构。该三角履带式移动机构可作为行走机构应用于各种恶劣复杂环境下的移动机器人平台进行探测、侦察、作业等。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括底盘箱体、驱动电机及三角履带总成，其中底盘箱体的两侧对称设有多个三角履带总成，每一侧的三角履带总成具有独立的驱动电机，两侧的三角履带总成分别通过传动装置与安装在底盘箱体内的驱动电机连接；所述三角履带总成包括支架、驱动轮、导向轮、支撑轮、连杆、减震器、涨紧杆及履带，驱动轮由驱动电机驱动旋转，支架的上部与所述驱动轮铰接，下部两端分别铰接有导向轮；所述支撑轮分别与连杆和减震器的一端铰接，连杆的另一端铰接于支架上，减震器的另一端铰接于安装在支架上的涨紧杆；所述驱动轮、导向轮及支撑轮之间通过履带包裹相连，在涨紧杆上螺纹连接有螺母，通过旋转螺母调整所述履带的松紧度。

其中：所述支架通过防倾杆连接于底盘箱体的底面；所述每个三角履带总成具有一个驱动轮及两个导向轮，驱动轮及导向轮轮轴中心之间的连线呈等腰三角形，所述支撑轮位于两导向轮的中间；所述每个三角履带总成中具有两个支撑轮，每个支撑轮均为双排轮、骑跨在履带中间凸齿的两侧；所述导向轮为双排轮、骑跨在履带中间凸齿的两侧；所述涨紧杆安装在两个支撑轮的中间，每个支撑轮分别通过减震器与涨紧杆铰接；所述导向轮的高度高于支撑轮，导向轮与支撑轮之间的履带倾斜于地面；所述底盘箱体内的一端设有电机支架，另一端设有从传动轴支架，两侧三角履带总成的两个独立的驱动电机分别安装在电机支架上；所述底盘箱体的两侧分别设有可转动的多根传动轴，每侧的其中一根为主传动轴，其余的为从传动轴，底盘箱体两侧的每根主传动轴的一端及对应的驱动电机的输出轴上分别设有两个相互啮合的锥齿轮，每根主传动轴的另一端连接有带轮和驱动轮；所述底盘箱体两侧的各从传动轴的一端安装在从传动轴支架上，另一端连接有带轮和驱动轮，每侧的从传动轴上的带轮与同侧的主传动轴上的带轮之间通过同步带相连；所述底盘箱体两侧的各传动轴的轴向中心线共面，且与水平面平行；所述底盘箱体每侧的主传动轴与从传动轴的转速相同，两侧的传动轴通过各自驱动电机的带动实现不同的转速；所述减震器包括可伸缩的导向杆及压簧，其中导向杆的两端分别铰接于所述连杆的一端及涨紧杆，所述压簧套在导向杆上，抵接于导向杆的上下两端。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明由三角履带总成作为行驶机构，驱动轮高置形式消除了地面直接传递到驱动轮上的垂直载荷，其敞开式结构也提高了排沙土性能；三角履带总成的结构形式使机构适用于雪地、沙漠、戈壁、沼泽、草原等各种恶劣复杂地型。

2.本发明采用的三角履带结构，在支撑轮上采用减震器部件，增加了移动机构的减震功能，有效保护了移动机构各种零部件和控制器件，并提高了移动机构的可靠性和通过性。

3.本发明的两个主传动轴和两个从传动轴通过支架连接在一起，其轴心位于同一平面，此结构形式提高了底盘箱体的整体刚度。

4.本发明三角履带总成两端的导向轮采用上倾形式，使移动机构能够攀爬一定高的障碍。

5.本发明的支撑轮、导向轮为双排结构，骑跨在履带内凸齿两侧，保证履带不会横向滑动。

6.本发明的三角履带总成的防倾杆将支架和底盘箱体连接在一起，防倾杆采用弹性材料，在其轴向具有弹性变形功能，保证三角履带总成不会绕传动轴任意转动，在移动机构遇到障碍时也起到减震功能。

7.本发明的三角履带选用橡胶材质，具有重量轻、柔韧性好、传动噪声低的优点，更加适合松软地表。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

其中：1为支架，2为底盘箱体，3为驱动轮，4为导向轮，5为支撑轮，6为连杆，7为减震器，8为涨紧杆，9为防倾杆，10为电池，11为电机支架，12为锥齿轮，13为主传动轴，14为带轮，15为同步带，16为驱动电机，17为从传动轴，18为从传动轴支架，19为履带，20为螺母，21为导向杆，22为压簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明包括底盘箱体2、驱动电机16及三角履带总成，其中底盘箱体2的左右两侧对称设有多个三角履带总成，每一侧的三角履带总成具有独立的驱动电机16，左右两侧的三角履带总成分别通过传动装置与安装在底盘箱体2内的驱动电机16连接；如图3所示，本实施例具有四个三角履带总成，底盘箱体2的每侧各设置两个，两两对称。

底盘箱体2内的前后两端分别设有电机支架11和从传动轴支架18，提高了底盘箱体2的刚度，两个独立的驱动电机16分别固定在电机支架11上；底盘箱体2的左右两侧各设有可转动的两根传动轴，其中一根为主传动轴13，另一根为从传动轴17，底盘箱体2两侧的两根主传动轴13的一端及对应的驱动电机16的输出轴上分别设有两个相互啮合的锥齿轮12，每根主传动轴13的另一端连接有带轮14和驱动轮3；底盘箱体2左右两侧的两根从传动轴17的一端安装在从传动轴支架18上，另一端连接有带轮14和驱动轮3，每侧的从传动轴17上的带轮14与同侧的主传动轴13上的带轮14之间通过同步带15相连。在两个驱动电机16的驱动下，位于移动机构一侧的主传动轴13和从传动轴17保持相同的转速，而移动机构两侧传动轴的转速在分别独立的两个驱动电机16的带动下，实现不同的转速，即实现移动机构行驶的不同速度和转弯的需要。底盘箱体2左右两侧的各传动轴的轴向中心线共面，且与水平面平行。

如图1、图2所示，三角履带总成包括支架1、驱动轮3、导向轮4、支撑轮5、连杆6、减震器7、涨紧杆8及履带19，其中驱动轮3安装在主传动轴13或从传动轴17上，通过驱动电机16驱动由主传动轴13或从传动轴17带动旋转；支架1通过防倾杆9连接于底盘箱体2的底面，防倾杆9采用弹性材料，限制了支架1和驱动轮3在主传动轴13和从传动轴17轴线的旋转角度，起到减震的效果。本实施例的防倾杆9中间为锰钢杆，外面硫化橡胶。每个三角履带总成具有一个驱动轮3、两个导向轮4及两个支撑轮5，驱动轮3、导向轮4及支撑轮5之间通过履带19包裹相连，驱动轮3的高度最高，导向轮4的高度高于支撑轮5，导向轮4与支撑轮5之间的履带倾斜于地面。一个驱动轮3及两个导向轮4轮轴中心之间的连线呈等腰三角形，两个支撑轮5位于两导向轮4的中间；每个支撑轮5及每个导向轮4均为双排轮、骑跨在履带19中间凸齿的两侧。支架1的上部与驱动轮3铰接，下部两端分别铰接有导向轮4；每个支撑轮5分别与连杆6和减震器7的一端铰接，两个连杆6的另一端均铰接于支架1上，两个减震器7的另一端均铰接于固接在支架1上的涨紧杆8；涨紧杆8安装在两个支撑轮5的中间，在涨紧杆8上螺纹连接有螺母20，通过旋转螺母20调整所述履带19的松紧度。减震器7增加了三角履待总成的减震功能，包括可伸缩的导向杆21及压簧22，其中导向杆21的两端分别铰接于连杆6的一端及涨紧杆8，压簧22套在导向杆21上，抵接于导向杆21的上下两端。

本发明的工作原理为：

驱动电机16为移动机构提供动力，两组驱动电机16通过锥齿轮12、主传动轴13、从传动轴17、带轮14和同步带15分别为底盘箱体2左右两侧的三角履带总成提供扭矩；底盘箱体2左右两侧的三角履带总成根据驱动电机16转速的变化来改变移动机构的行驶速度，并驱动移动机构前进、后退以及转向。

本发明的三角履带总成的支撑轮5通过连杆6和减震器7与支架1铰接，具有减震功能。三角履带总成两端的导向轮采用上倾形式，使移动机构能够攀爬设定高度的障碍。支撑轮5、导向轮4均为双排结构，骑跨在履带19内凸齿两侧，保证履带19不会横向滑动；驱动轮3为外敞开式，沙土不会存于驱动轮3内，保证驱动轮3与履带19驱动齿的捏合效率。

本发明的三角履带总成的防倾杆9将支架1和底盘箱体2连接在一起，防倾杆9采用弹性材料，在其轴向具有弹性变形功能，保证三角履带总成不会绕传动轴任意转动，在移动机构遇到障碍时也起到减震功能。

Claims (9)

1.一种三角履带式移动机构，其特征在于：包括底盘箱体(2)、驱动电机(16)及三角履带总成，其中底盘箱体(2)的两侧对称设有多个三角履带总成，每一侧的三角履带总成具有独立的驱动电机(16)，两侧的三角履带总成分别通过传动装置与安装在底盘箱体(2)内的驱动电机(16)连接；所述三角履带总成包括支架(1)、驱动轮(3)、导向轮(4)、支撑轮(5)、连杆(6)、减震器(7)、涨紧杆(8)及履带(19)，驱动轮(3)由驱动电机(16)驱动旋转，支架(1)的上部与所述驱动轮(3)铰接，下部两端分别铰接有导向轮(4)；所述支撑轮(5)分别与连杆(6)和减震器(7)的一端铰接，连杆(6)的另一端铰接于支架(1)上，减震器(7)的另一端铰接于安装在支架(1)上的涨紧杆(8)；所述驱动轮(3)、导向轮(4)及支撑轮(5)之间通过履带(19)包裹相连，在涨紧杆(8)上螺纹连接有螺母(20)，通过旋转螺母(20)调整所述履带(19)的松紧度；所述减震器(7)包括可伸缩的导向杆(21)及压簧(22)，其中导向杆(21)的两端分别铰接于所述连杆(6)的一端及涨紧杆(8)，所述压簧(22)套在导向杆(21)上，抵接于导向杆(21)的上下两端。

2.按权利要求1所述的三角履带式移动机构，其特征在于：所述支架(1)通过防倾杆(9)连接于底盘箱体(2)的底面。

3.按权利要求1所述的三角履带式移动机构，其特征在于：所述每个三角履带总成具有一个驱动轮(3)及两个导向轮(4)，驱动轮(3)及导向轮(4)轮轴中心之间的连线呈等腰三角形，所述支撑轮(5)位于两导向轮(4)的中间。

4.按权利要求3所述的三角履带式移动机构，其特征在于：所述每个三角履带总成中具有两个支撑轮(5)，每个支撑轮(5)均为双排轮、骑跨在履带(19)中间凸齿的两侧；所述导向轮(4)为双排轮、骑跨在履带(19)中间凸齿的两侧。

5.按权利要求4所述的三角履带式移动机构，其特征在于：所述涨紧杆(8)安装在两个支撑轮(5)的中间，每个支撑轮(5)分别通过减震器(7)与涨紧杆(8)铰接。

6.按权利要求1所述的三角履带式移动机构，其特征在于：所述导向轮(4)的高度高于支撑轮(5)，导向轮(4)与支撑轮(5)之间的履带倾斜于地面。

7.按权利要求1所述的三角履带式移动机构，其特征在于：所述底盘箱体(2)内的一端设有电机支架(11)，另一端设有从传动轴支架(18)，两侧三角履带总成的两个独立的驱动电机(16)分别安装在电机支架(11)上；所述底盘箱体(2)的两侧分别设有可转动的多根传动轴，每侧的其中一根为主传动轴(13)，其余的为从传动轴(17)，底盘箱体(2)两侧的每根主传动轴(13)的一端及对应的驱动电机(16)的输出轴上分别设有两个相互啮合的锥齿轮(12)，每根主传动轴(13)的另一端连接有带轮(14)和驱动轮(3)；所述底盘箱体(2)两侧的各从传动轴(17)的一端安装在从传动轴支架(18)上，另一端连接有带轮(14)和驱动轮(3)，每侧的从传动轴(17)上的带轮(14)与同侧的主传动轴(13)上的带轮(14)之间通过同步带(15)相连。

8.按权利要求7所述的三角履带式移动机构，其特征在于：所述底盘箱体(2)两侧的各传动轴的轴向中心线共面，且与水平面平行。

9.按权利要求7所述的三角履带式移动机构，其特征在于：所述底盘箱体(2)每侧的主传动轴(13)与从传动轴(17)的转速相同，两侧的传动轴通过各自驱动电机(16)的带动实现不同的转速。