CN104802868B - 一种多功能便携式移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能便携式移动平台，包括四个摆臂部件、左履带驱动部件、双后摆臂驱动部件、右履带驱动部件、左履带、左承重架部件、车体框架部件、左前摆臂驱动部件、右前摆臂驱动部件、右履带和右承重架部件，所述车体框架部件后端分别连接有左前摆臂驱动部件和右前摆臂驱动部件，所述左前摆臂驱动部件一端具有左履带，所述右前摆臂驱动部件一端具有右履带,所述右履带内侧设有右承重架部件，所述左履带内侧设有左承重架部件，所述车体框架部件前端依次连接有左履带驱动部件、双后摆臂驱动部件和右履带驱动部件，本移动平台采用履带式移动机构并附加四个摆臂，摆臂可根据需要灵活拆装，不仅能适应平坦地形，更能应用于爬坡、台阶、壕沟等环境，可执行多领域任务。

Description

一种多功能便携式移动平台

技术领域

本发明涉及一种机器人的机械设备，尤其是涉及一种多功能便携式移动平台。

背景技术

当今时代，机器人技术的应用非常广泛，在民用、军工和执法机关等领域均有大量应用，移动机器人的应用领域也在不断扩大，包括巡检、救援、排爆、消防等，一个优良的移动平台更是移动机器人正常作业的基础。例如，一个由移动平台和操作臂组成的救援机器人可在地震、台风等灾害后的废墟或建筑中执行搜救任务；在移动平台上配备摄像头和激光等设备，可以执行辐射区域、化学污染地区等危险区域的户外检查任务；还可以在电厂、变电站等地方执行自主巡检任务等。

而国内对移动机器人的研究起步较晚，部分高校、研究所和企业单位对移动机器人有所研究，但在移动平台上，通常纯在以下缺点：

1.通用性差。一般移动机器人都是针对特定任务设计，其移动平台也是针对特定环境设计，倘若任务终止，移动平台重复利用或将此移动平台运用到其他任务或领域中，受环境限制较大。

2.模块化差。导致机构部分拆装困难，使用和维修维护不方便。

3.机构性能差。导致故障率提升，增加了维修频率，降低了作业稳定性。

发明内容

本发明的目的是解决上述提出的问题，提供环境适应性较强，模块化和机构性能好，拆装方便，并且体积小，重量轻，可应用于救援、排爆、巡检、消防等多种任务和场合，真正实现一机多用的一种多功能便携式移动平台。

本发明的目的是以如下方式实现的：一种多功能便携式移动平台，包括可拆装的四个摆臂部件、左履带驱动部件、双后摆臂驱动部件、右履带驱动部件、左履带、左承重架部件、车体框架部件、左前摆臂驱动部件、右前摆臂驱动部件、右履带和右承重架部件，所述车体框架部件前端分别连接有左前摆臂驱动部件和右前摆臂驱动部件，所述左前摆臂驱动部件一端具有左履带，所述右前摆臂驱动部件一端具有右履带,所述右履带内侧设有右承重架部件，所述左履带内侧设有左承重架部件，所述车体框架部件后端依次连接有左履带驱动部件、双后摆臂驱动部件和右履带驱动部件。

上述的一种多功能便携式移动平台，所述车体框架部件包括车架、长搭板、短搭板、前板、底板前部、底板中部和底板后部，所述右前摆臂驱动部件安装在车架的右前端，所述左前摆臂驱动部件安装在车架的左前端，右履带驱动部件、双后摆臂驱动部件、左履带驱动部件安装在车架后端，左承重架部件和右承重架部件分别安装在车架的左右两侧，四个摆臂部件分别与右前摆臂驱动部件、左前摆臂驱动部件、左履带驱动部件和右履带驱动部件的对应位置相连，右前摆臂驱动部件、右承重架部件和右履带驱动部件通过右侧履带相连，左前摆臂驱动部件、左承重架部件和左履带驱动部件通过左履带相连，所述底板前部、底板中部和底板后部与用于实现关节控制、信息采集及姿态控制的控制电子元件组成三块底板总成，安装在车架下方，所述短搭板和前板上设有多个预备螺纹孔，由通孔与焊接螺母组成。

上述的一种多功能便携式移动平台，摆臂部件包括摆臂从动轮、摆臂内侧板一、摆臂履带、摆臂承重轮轴、摆臂承重轮、摆臂驱动轮、摆臂内侧连接块、摆臂内侧板二、摆臂外侧板、摆臂外法兰、摆臂主轴、摆臂内侧板铜圈、摆臂从动轴和摆臂从动轴固定块，摆臂主轴安装在摆臂驱动轮中间的圆孔中，轴端安装轴承和弹性挡圈；摆臂外法兰的中心方孔与摆臂主轴右端方头配合，并在外侧加弹簧挡圈，其法兰盘与摆臂外侧板通过螺钉固连；摆臂从动轴安装在摆臂从动轮中心孔中，两端安装摆臂从动轴固定块作轴向定位；两块摆臂从动轴固定块分别与摆臂外侧板和摆臂内侧板一通过螺钉固连；摆臂内侧板二通过摆臂内侧连接块与摆臂内侧板一固连；摆臂驱动轮、摆臂从动轮和摆臂承重轮通过摆臂履带相连。

上述的一种多功能便携式移动平台，右前摆臂驱动部件包括行走从动轮、行走从动轴、摆臂输出轴、摆臂蜗轮-单、右前摆臂传动箱、电机和摆臂蜗杆轴，所述电机输出轴与摆臂蜗杆轴通过紧定螺钉固连，所述摆臂蜗轮-单与所述摆臂蜗杆轴为齿轮啮合，并安装在右前摆臂传动箱中，轴端安装轴承和弹性挡圈；所述摆臂输出轴与摆臂蜗轮-单通过花键相连；行走从动轴与行走从动轮通过花键相连。

上述的一种多功能便携式移动平台，所述右前摆臂驱动部件和左前摆臂驱动部件结构对称，相对布置。

上述的一种多功能便携式移动平台，所述右履带驱动部件包括右履带传动箱、履带蜗轮、履带输出轴、行走驱动轮、连接法兰、润滑轴套、第二电机和履带蜗杆轴，所述第二电机输出轴与履带蜗杆轴通过紧定螺钉固连；所述履带蜗杆轴与履带蜗轮为齿轮啮合，并安装在右履带传动箱中，轴端安装轴承和弹性挡圈；履带输出轴与履带蜗轮通过花键相连；所述行走驱动轮、连接法兰与所述履带输出轴通过花键相连，并通过弹性挡圈轴向定位。

上述的一种多功能便携式移动平台，所述右履带驱动部件和所述左履带驱动部件2结构对称，相对布置。

上述的一种多功能便携式移动平台，所述车体框架部件为高强度合金钢材料的钣金件，其中间部位与折弯处焊接肋板和加强筋，中间部位和两侧挖出中空区域。

上述的一种多功能便携式移动平台，所述摆臂部件有三种工作模式,四摆臂工作模式、双摆臂工作模式或无摆臂工作模式。

上述的一种多功能便携式移动平台，所述右前摆臂驱动部件、左前摆臂驱动部件、双后摆臂驱动部件、右履带驱动部件和左履带驱动部件均为蜗轮蜗杆传动，且部件之间相互独立。

本发明的优点：1.通用性强。本移动平台采用履带式移动机构并附加四个摆臂，摆臂可根据需要灵活拆装，可形成三种工作模式：四摆臂工作模式；双摆臂工作模式；无摆臂工作模式。不仅能适应平坦地形，更能应用于爬坡、台阶、壕沟等环境，可执行多领域任务。

2.模块化好。本设计采用五个电机加蜗轮蜗杆减速箱作为驱动，每个电机和减速箱成一模块，独立性强；四个摆臂可灵活拆装，可根据不同场合和任务配置；控制元件模块拆装方便。

3.机构性能好。本设计中的电机与减速器均经过严格数据计算选取和设计，车架经过严格受力分析，外加重量轻体积小，并已经过国内外两次机器人比赛实践验证，机构性能良好，未出现机构上的损坏与故障。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明的结构示意图；

图2是车体框架立体结构示意图；

图3是摆臂部件的主视结构示意图；

图4图3中A-A剖视结构示意图；

图5是右前摆臂驱动部件左剖视结构示意图；

图7是右履带驱动部件主剖视结构示意图；

图8是右履带驱动部件左视结构示意图；

图6是右前摆臂驱动部件主视结构示意图；

图9是图1的左视结构示意图；

图10是图1的俯视结构示意图；

图11是图10的I局部视图；

图12是图10的Ⅱ局部视图。

图13是三种不同工作模式的的结构示意图:a.四摆臂工作模式；b.双摆臂工作模式；c.无摆臂工作模式

具体实施方式：

见图1和图13所示，一种多功能便携式移动平台，包括可拆装的四个摆臂部件1、左履带驱动部件2、双后摆臂驱动部件3、右履带驱动部件4、左履带5、左承重架部件6、车体框架部件7、左前摆臂驱动部件8、右前摆臂驱动部件9、右履带10和右承重架部件11，所述车体框架部件7前端分别连接有左前摆臂驱动部件8和右前摆臂驱动部件9，所述左前摆臂驱动部件8一端具有左履带5，所述右前摆臂驱动部件9一端具有右履带10,所述右履带10内侧设有右承重架部件11，所述左履带5内侧设有左承重架部件6，所述车体框架部件7后端依次连接有左履带驱动部件2、双后摆臂驱动部件3和右履带驱动部件4。所述车体框架部件7为高强度合金钢材料的钣金件，其中间部位与折弯处焊接肋板和加强筋，中间部位和两侧挖出中空区域。

见图2所述，所述车体框架部件7包括车架12、长搭板13、短搭板15、前板17、底板前部18、底板中部16和底板后部14，所述右前摆臂驱动部件9安装在车架12的右前端，所述左前摆臂驱动部件8安装在车架12的左前端，右履带驱动部件4、双后摆臂驱动部件3、左履带驱动部件2安装在车架12后端，左承重架部件6和右承重架部件11分别安装在车架12的左右两侧，四个摆臂部件1分别与右前摆臂驱动部件9、左前摆臂驱动部件8、左履带驱动部件2和右履带驱动部件4的对应位置相连，右前摆臂驱动部件9、右承重架部件11和右履带驱动部件4通过右侧履10带相连，左前摆臂驱动部件8、左承重架部件6和左履带驱动部件2通过左履带5相连。所述短搭板15和前板17上设有多个预备螺纹孔，由通孔与焊接螺母组成。所述底板前部18、底板中部16和底板后部14与用于实现关节控制、信息采集及姿态控制的控制电子元件组成三块底板总成，安装在车架下方，所述三块底板总成可根据需要安装电机驱动模块、机器人主控模块和传感器模块或者其他类元件。

见图3和图4所示，摆臂部件1包括摆臂从动轮19、摆臂内侧板一20、摆臂履带21、摆臂承重轮轴22、摆臂承重轮23、摆臂驱动轮24、摆臂内侧连接块25、摆臂内侧板二26、摆臂外侧板27、摆臂外法兰28、摆臂主轴29、摆臂内侧板铜圈30、摆臂从动轴31和摆臂从动轴固定块32，摆臂主轴29安装在摆臂驱动轮23中间的圆孔中，轴端安装轴承和弹性挡圈；摆臂外法兰28的中心方孔与摆臂主轴29右端方头配合，并在外侧加弹簧挡圈，其法兰盘与摆臂外侧板27通过螺钉固连；摆臂从动轴31安装在摆臂从动轮19中心孔中，两端安装摆臂从动轴固定块32作轴向定位；两块摆臂从动轴固定块32分别与摆臂外侧板27和摆臂内侧板一20通过螺钉固连；摆臂内侧板二26通过摆臂内侧连接块25与摆臂内侧板一20固连；摆臂驱动轮24、摆臂从动轮19和摆臂承重轮23通过摆臂履带21相连。

见图5和图6所示，右前摆臂驱动部件9包括行走从动轮33、行走从动轴34、摆臂输出轴35、摆臂蜗轮-单36、右前摆臂传动箱37、电机38和摆臂蜗杆轴39，所述电机38输出轴与摆臂蜗杆轴39通过紧定螺钉固连，所述摆臂蜗轮-单36与所述摆臂蜗杆轴39为齿轮啮合，并安装在右前摆臂传动箱37中，轴端安装轴承和弹性挡圈；所述摆臂输出轴35与摆臂蜗轮-单36通过花键相连；行走从动轴34与行走从动轮33通过花键相连。上述的一种多功能便携式移动平台，所述右前摆臂驱动部件9和左前摆臂驱动部件8结构对称，相对布置。

见图7和图8所示，所述右履带驱动部件4包括右履带传动箱40、履带蜗轮41、履带输出轴42、行走驱动轮43、连接法兰44、润滑轴套45、第二电机46和履带蜗杆轴47，所述第二电机46输出轴与履带蜗杆轴47通过紧定螺钉固连；所述履带蜗杆轴47与履带蜗轮41为齿轮啮合，并安装在右履带传动箱40中，轴端安装轴承和弹性挡圈；履带输出轴42与履带蜗轮41通过花键相连；所述行走驱动轮43、连接法兰44与所述履带输出轴42通过花键相连，并通过弹性挡圈轴向定位。所述右履带驱动部件4和所述左履带驱动部件2结构对称，相对布置。所述摆臂部件1有三种工作模式,四摆臂工作模式、双摆臂工作模式或无摆臂工作模式。

上述的一种多功能便携式移动平台，所述右前摆臂驱动部件9、左前摆臂驱动部件8、双后摆臂驱动部件3、右履带驱动部件4和左履带驱动部件2均为蜗轮蜗杆传动，且部件之间相互独立。

如图13所示，前摆臂安装时，令摆臂主轴29左侧的方头与后摆臂输出轴48、49的方孔配合，用螺钉将摆臂驱动轮24的法兰盘与连接法兰44的法兰盘固连，即可完成安装。如图13所示，前摆臂安装时，令摆臂主轴29左侧的方头与摆臂输出轴35的方孔配合，用螺钉将摆臂驱动轮24的法兰盘与行走从动轴34上的法兰盘固连，即可完成安装。

本发明的工作原理：履带运动。电机46收到指令，输出轴将动力传递至履带蜗杆轴47，履带蜗杆轴47带动履带蜗轮41，进而将动力传递至履带输出轴42，履带输出轴42带动行走驱动轮43旋转，履带运动；同时，履带输出轴42带动连接法兰44旋转，连接法兰44的法兰盘与摆臂驱动轮24固连，进而带动摆臂履带21运动。

摆臂运动。电机38收到指令，输出轴将动力传递至摆臂蜗杆轴39，摆臂蜗杆轴39带动摆臂蜗轮-单36，进而将动力传递至摆臂输出轴35，摆臂输出轴35通过轴端方孔带动摆臂主轴29，摆臂主轴29通过摆臂外法兰28带动摆臂外侧板27，实现前摆臂运动。双后摆臂驱动部件3中电机接受指令，并将动力通过蜗轮蜗杆啮合传递至后摆臂输出轴48、49，进而带动摆臂主轴29，实现后摆臂运动。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能便携式移动平台，其特征在于：包括可拆装的四个摆臂部件(1)、左履带驱动部件(2)、双后摆臂驱动部件(3)、右履带驱动部件(4)、左履带(5)、左承重架部件(6)、车体框架部件(7)、左前摆臂驱动部件(8)、右前摆臂驱动部件(9)、右履带(10)和右承重架部件(11)，所述车体框架部件(7)前端分别连接有左前摆臂驱动部件(8)和右前摆臂驱动部件(9)，所述左前摆臂驱动部件(8)一端具有左履带(5)，所述右前摆臂驱动部件(9)一端具有右履带(10),所述右履带(10)内侧设有右承重架部件(11)，所述左履带(5)内侧设有左承重架部件(6)，所述车体框架部件(7)后端依次连接有左履带驱动部件(2)、双后摆臂驱动部件(3)和右履带驱动部件(4)，所述车体框架部件(7)包括车架(12)、长搭板(13)、短搭板(15)、前板(17)、底板前部(18)、底板中部(16)和底板后部(14)，所述右前摆臂驱动部件(9)安装在车架(12)的右前端，所述左前摆臂驱动部件(8)安装在车架(12)的左前端，右履带驱动部件(4)、双后摆臂驱动部件(3)、左履带驱动部件(2)安装在车架(12)后端，左承重架部件(6)和右承重架部件(11)分别安装在车架(12)的左右两侧，四个摆臂部件(1)分别与右前摆臂驱动部件(9)、左前摆臂驱动部件(8)、左履带驱动部件(2)和右履带驱动部件(4)的对应位置相连，右前摆臂驱动部件(9)、右承重架部件(11)和右履带驱动部件(4)通过右履带(10)带相连，左前摆臂驱动部件(8)、左承重架部件(6)和左履带驱动部件(2)通过左履带(5)相连，所述底板前部(18)、底板中部(16)和底板后部(14)与用于实现关节控制、信息采集及姿态控制的控制电子元件组成三块底板总成，安装在车架下方，所述短搭板(15)和前板(17)上设有多个预备螺纹孔，由通孔与焊接螺母组成。

2.根据权利要求1所述的一种多功能便携式移动平台，其特征在于：摆臂部件(1)包括摆臂从动轮(19)、摆臂内侧板一(20)、摆臂履带(21)、摆臂承重轮轴(22)、摆臂承重轮(23)、摆臂驱动轮(24)、摆臂内侧连接块(25)、摆臂内侧板二(26)、摆臂外侧板(27)、摆臂外法兰(28)、摆臂主轴(29)、摆臂内侧板铜圈(30)、摆臂从动轴(31)和摆臂从动轴固定块(32)，摆臂主轴(29)安装在摆臂驱动轮(24)中间的圆孔中，轴端安装轴承和弹性挡圈；摆臂外法兰(28)的中心方孔与摆臂主轴(29)右端方头配合，并在外侧加弹簧挡圈，其法兰盘与摆臂外侧板(27)通过螺钉固连；摆臂从动轴(31)安装在摆臂从动轮(19)中心孔中，两端安装摆臂从动轴固定块(32)作轴向定位；两块摆臂从动轴固定块(32)分别与摆臂外侧板(27)和摆臂内侧板一(20)通过螺钉固连；摆臂内侧板二(26)通过摆臂内侧连接块(25)与摆臂内侧板一(20)固连；摆臂驱动轮(24)、摆臂从动轮(19)和摆臂承重轮(23)通过摆臂履带(21)相连。

3.根据权利要求2所述的一种多功能便携式移动平台，其特征在于：右前摆臂驱动部件(9)包括行走从动轮(33)、行走从动轴(34)、摆臂输出轴(35)、摆臂蜗轮-单(36)、右前摆臂传动箱(37)、电机(38)和摆臂蜗杆轴(39)，所述电机(38)输出轴与摆臂蜗杆轴(39)通过紧定螺钉固连，所述摆臂蜗轮-单(36)与所述摆臂蜗杆轴(39)为齿轮啮合，并安装在右前摆臂传动箱(37)中，轴端安装轴承和弹性挡圈；所述摆臂输出轴(35)与摆臂蜗轮-单(36)通过花键相连；行走从动轴(34)与行走从动轮(33)通过花键相连。

4.根据权利要求3所述的一种多功能便携式移动平台，其特征在于：所述右前摆臂驱动部件(9)和左前摆臂驱动部件(8)结构对称，相对布置。

5.根据权利要求4所述的一种多功能便携式移动平台，其特征在于：所述右履带驱动部件(4)包括右履带传动箱(40)、履带蜗轮(41)、履带输出轴(42)、行走驱动轮(43)、连接法兰(44)、润滑轴套(45)、第二电机(46)和履带蜗杆轴(47)，所述第二电机(46)输出轴与履带蜗杆轴(47)通过紧定螺钉固连；所述履带蜗杆轴(47)与履带蜗轮(41)为齿轮啮合，并安装在右履带传动箱(40)中，轴端安装轴承和弹性挡圈；履带输出轴(42)与履带蜗轮(41)通过花键相连；所述行走驱动轮(43)、连接法兰(44)与所述履带输出轴(42)通过花键相连，并通过弹性挡圈轴向定位。

6.根据权利要求5所述的一种多功能便携式移动平台，其特征在于：所述右履带驱动部件(4)和所述左履带驱动部件(2)结构对称，相对布置。

7.根据权利要求6所述的一种多功能便携式移动平台，其特征在于：所述车体框架部件(7)为高强度合金钢材料的钣金件，其中间部位与折弯处焊接肋板和加强筋，中间部位和两侧挖出中空区域。

8.根据权利要求7所述的一种多功能便携式移动平台，其特征在于：所述摆臂部件(1)有三种工作模式,四摆臂工作模式、双摆臂工作模式或无摆臂工作模式。

9.根据权利要求8所述的一种多功能便携式移动平台，其特征在于：所述右前摆臂驱动部件(9)、左前摆臂驱动部件(8)、双后摆臂驱动部件(3)、右履带驱动部件(4)和左履带驱动部件(2)均为蜗轮蜗杆传动，且部件之间相互独立。