CN104875797A - 直线电机控制的可伸缩的越障支臂及越障机器人 - Google Patents

直线电机控制的可伸缩的越障支臂及越障机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了直线电机控制的可伸缩的越障支臂，包括前行走轮和后行走轮；前行走轮安装在伸缩支臂上，后行走轮安装在支臂体上；后行走轮内设有动力输出轴，带动后行走轮转动，后行走轮通过越障履带带动前行走轮转动；伸缩支臂在直线电机凸轮组合的带动下能相对于支臂体做伸缩运动；固定在支臂体上的涨紧轮机构与直线电机凸轮组合的凸轮相配合以涨紧越障履带。本发明所采用的直线电机尺寸小，重量轻，推力大，传动精度高；采用的凸轮机构与涨紧轮机构结构简单，制造方便，安全可靠；设计的支臂可伸缩变换长度，对复杂环境适应力强。通过更换不同长度的伸缩支臂及不同大小的涨紧轮，可以容易达到调整支臂总长的目标。

Description

直线电机控制的可伸缩的越障支臂及越障机器人
技术领域
本发明涉及先进制造与自动化技术领域，尤其涉及一种直线电机控制的可伸缩的越障支臂及越障机器人。
背景技术
随着越来越多的机器人投入到野外复杂环境的工作中，如何提高其对复杂环境的适应能力，成为衡量机器人性能的重要指标。目前市面上的越障机器人大多采用在支臂上添加越障履带，通过履带的攀爬，翻越障碍，其存在以下缺点：
1、越障高度由机器人支臂的长度来决定；
2、此类机器人的支臂长度受到机器人整体尺寸和重量的影响，往往不能做到很长；
3、其支臂的长度是固定的，灵活性与可操作性差。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种直线电机控制的可伸缩的越障支臂及越障机器人，在复杂环境使用时可以由控制器控制直线电机根据需要改变支臂的长度，在保证机器人结构紧凑的前提下提高了其应对复杂环境的能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
直线电机控制的可伸缩的越障支臂，包括前行走轮和后行走轮；
所述前行走轮安装在伸缩支臂上，所述后行走轮安装在支臂体上；所述后行走轮内设有动力输出轴，带动所述后行走轮转动，所述后行走轮通过套合在所述前行走轮和后行走轮外部的越障履带带动所述前行走轮转动；
所述伸缩支臂在直线电机凸轮组合的带动下能相对于支臂体做伸缩运动；固定在支臂体上的涨紧轮机构与直线电机凸轮组合的凸轮相配合以涨紧越障履带。
所述动力输出轴与后行走轮及第一轴承串联在一起，固定在所述支臂体上，通过第一轴向端盖防止所述动力输出轴轴向窜动。
所述直线电机凸轮组合包括直线电机和所述凸轮，所述直线电机包括滑杆和套在滑杆上的定子；所述定子固定在所述支臂体上；
所述凸轮包括第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮和第二凸轮与所述涨紧轮机构配合工作，所述第一凸轮和第二凸轮通过连接板连接在一起，所述第一凸轮和第二凸轮位于连接板的一侧，所述连接板的另一侧还与滑杆的一端连接，所述滑杆的另一端穿过所述支臂体上的定位孔后与所述伸缩支臂连接。
所述定子内设有线圈和滑动轴承，所述滑杆内部装有铷铁硼磁钢，在控制器的作用下，定子在内部线圈上产生前后不一的正负极磁场，滑杆在此磁场内将受到推动力，则滑杆能相对于定子移动。
所述涨紧轮机构，包括底座，所述底座与支臂体连接，底座上穿有一滑动杆体，所述滑动杆体与底座能相对滑动；所述滑动杆体上端设有一固定块；在底座与固定块之间有一弹簧，弹簧套设在滑动杆体上；所述固定块中穿过一横轴，所述横轴的的两端分别通过第二轴承固定有一轴侧涨紧轮和一孔侧涨紧轮；所述孔侧涨紧轮穿在所述横轴上；所述横轴端口设有第二轴向端盖，所述第二轴向端盖上设有定位螺钉。
所述孔侧涨紧轮和轴侧涨紧轮的下边缘与所述第一凸轮和第二凸轮的上边缘相切配合；在凸轮和弹簧的作用下，所述孔侧涨紧轮和轴侧涨紧轮沿着凸轮做上下滑动。
所述底座上还固定有导向键，滑动杆体沿着导向键运动。
所述孔侧涨紧轮和轴侧涨紧轮上下滑动运动幅度由凸轮轮廓决定，所述孔侧涨紧轮和轴侧涨紧轮的上下滑动能涨紧越障履带。
所述支臂体、伸缩支臂和凸轮均为硬铝材料制成。
一种越障机器人，所述越障机器人设有以上所述的直线电机控制的可伸缩的越障支臂。本发明的有益效果：
1、本发明所采用的直线电机尺寸小，重量轻，推力大，传动精度高；
2、本发明所采用的凸轮机构与涨紧轮机构结构简单，制造方便，安全可靠；
3、本发明所设计的支臂可伸缩变换长度，对复杂环境适应力强。
4、通过更换不同长度的伸缩支臂及不同大小的涨紧轮，可以容易达到调整支臂总长的目标。
附图说明
图1为可伸缩越障支臂的结构示意图；
图2为可伸缩越障支臂的结构分解示意图；
图3为直线电机凸轮组合结构示意图；
图4为涨紧轮机构轴测图；
图5为涨紧轮机构正视图；
图6为涨紧轮与凸轮配合示意图；
其中，1动力输出轴、2支臂体、3第一轴承、4第一轴向端盖、5涨紧轮机构、6直线电机凸轮组合、7-1前行走轮、7-2后行走轮、8伸缩支臂、9越障履带、10-1第一凸轮、10-2第二凸轮、10-3连接板、11定子、12滑杆、13底座、14弹簧、15第二轴承、16-1轴侧涨紧轮、16-2孔侧涨紧轮、17第二轴向端盖、18导向键、19滑动杆体、20定位孔、21固定块。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1-5所示，直线电机控制的可伸缩的越障支臂，包括前行走轮7-1和后行走轮7-2；
所述前行走轮7-1安装在伸缩支臂8上，所述后行走轮7-2安装在支臂体2上；所述后行走轮7-2内设有动力输出轴1，带动所述后行走轮7-2转动，所述后行走轮7-2通过套合在所述前行走轮7-1和后行走轮7-2外部的越障履带9带动所述前行走轮7-1转动；
所述伸缩支臂8在直线电机凸轮组合6的带动下能相对于支臂体2做伸缩运动；固定在支臂体2上的涨紧轮机构5与直线电机凸轮组合6的凸轮相配合以涨紧越障履带9。
如图2所示，所述动力输出轴1与后行走轮7-2及第一轴承3串联在一起，固定在所述支臂体2上，通过第一轴向端盖4防止所述动力输出轴1轴向窜动。
如图3所示，所述直线电机凸轮组合6包括直线电机和所述凸轮，所述直线电机包括滑杆12和套在滑杆12上的定子11；所述定子11固定在所述支臂体2上；
所述凸轮包括第一凸轮10-1和第二凸轮10-2，第一凸轮10-1和第二凸轮10-2与所述涨紧轮机构5配合工作，所述第一凸轮10-1和第二凸轮10-2通过连接板10-3连接在一起，所述第一凸轮10-1和第二凸轮10-2位于连接板10-3的一侧，所述连接板10-3的另一侧还与滑杆12的一端连接，所述滑杆12的另一端穿过所述支臂体2上的定位孔20后与所述伸缩支臂8连接。
所述定子11内设有线圈和滑动轴承，所述滑杆12内部装有铷铁硼磁钢，在控制器的作用下，定子11在内部线圈上产生前后不一的正负极磁场，滑杆12在此磁场内将受到推动力，则滑杆12能相对于定子11移动。
如图4-5所示，所述涨紧轮机构5，包括底座13，所述底座13与支臂体2连接，底座13上穿有一滑动杆体19，所述滑动杆体19与底座13能相对滑动；所述滑动杆体19上端设有一固定块21；在底座13与固定块21之间有一弹簧14，弹簧14套设在滑动杆体19上；所述固定块21中穿过一横轴，所述横轴的的两端分别通过第二轴承15固定有一轴侧涨紧轮16-1和一孔侧涨紧轮16-2；所述孔侧涨紧轮16-2穿在所述横轴上；所述横轴端口设有第二轴向端盖17，所述第二轴向端盖17上设有定位螺钉。
如图6所示，所述孔侧涨紧轮16-2和轴侧涨紧轮16-1的下边缘与所述第一凸轮10-1和第二凸轮10-2的上边缘相切配合；在凸轮和弹簧14的作用下，所述孔侧涨紧轮16-2和轴侧涨紧轮16-1沿着凸轮做上下滑动。
所述底座13上还固定有导向键18，滑动杆体19沿着导向键18运动。
所述孔侧涨紧轮16-2和轴侧涨紧轮16-1上下滑动运动幅度由凸轮轮廓决定，所述孔侧涨紧轮16-2和轴侧涨紧轮16-1的上下滑动能涨紧越障履带9。
所述支臂体2、伸缩支臂8和凸轮均为硬铝材料制成。
一种越障机器人，所述越障机器人设有以上所述的直线电机控制的可伸缩的越障支臂。
在正常的行驶状态下，滑杆12滑动到支臂体2最内侧，使连接在滑杆12上的第一凸轮10-1和第二凸轮10-2深入到轴侧涨紧轮16-1和孔侧涨紧轮16-2最内侧，在第一凸轮10-1和第二凸轮10-2的作用下，轴侧涨紧轮16-1和孔侧涨紧轮16-2升到最高点，使越障履带9处在最短行程的长度状态。同时，在滑杆12的带动下，伸缩支臂8收回到支臂体2最内侧，此时支臂整体长度处于最短状态。
当遇到比正常状态高的障碍时，滑杆12滑动到支臂体2最外侧，使连接在滑杆12上的第一凸轮10-1和第二凸轮10-2伸出到轴侧涨紧轮16-1和孔侧涨紧轮16-2最外侧，在第一凸轮10-1和第二凸轮10-2及弹簧14的作用下，轴侧涨紧轮16-1和孔侧涨紧轮16-2收回到最低点，使越障履带9出于最长行程的长度状态。同时，在滑杆12的带动下，伸缩支臂8伸出到支臂体2的最外侧，此时支臂整体长度处于最长状态。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征是，包括前行走轮和后行走轮；
所述前行走轮安装在伸缩支臂上，所述后行走轮安装在支臂体上；所述后行走轮内设有动力输出轴，带动所述后行走轮转动，所述后行走轮通过套合在所述前行走轮和后行走轮外部的越障履带带动所述前行走轮转动；
所述伸缩支臂在直线电机凸轮组合的带动下能相对于支臂体做伸缩运动；固定在支臂体上的涨紧轮机构与直线电机凸轮组合的凸轮相配合以涨紧越障履带。
2.如权利要求1所述直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征是，所述动力输出轴与后行走轮及第一轴承串联在一起，固定在所述支臂体上，通过第一轴向端盖防止所述动力输出轴轴向窜动。
3.如权利要求1所述直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征是，所述直线电机凸轮组合包括直线电机和所述凸轮，所述直线电机包括滑杆和套在滑杆上的定子；所述定子固定在所述支臂体上；
所述凸轮包括第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮和第二凸轮与所述涨紧轮机构配合工作，所述第一凸轮和第二凸轮通过连接板连接在一起，所述第一凸轮和第二凸轮位于连接板的一侧，所述连接板的另一侧还与滑杆的一端连接，所述滑杆的另一端穿过所述支臂体上的定位孔后与所述伸缩支臂连接。
4.如权利要求3所述直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征是，所述定子内设有线圈和滑动轴承，所述滑杆内部装有铷铁硼磁钢，在控制器的作用下，定子在内部线圈上产生前后不一的正负极磁场，滑杆在此磁场内将受到推动力，则滑杆能相对于定子移动。
5.如权利要求3所述直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征是，所述涨紧轮机构，包括底座，所述底座与支臂体连接，所述底座上穿有一滑动杆体，所述滑动杆体与底座能相对滑动；所述滑动杆体上端设有一固定块；在底座与固定块之间有一弹簧，弹簧套设在滑动杆体上；所述固定块中穿过一横轴，所述横轴的的两端分别通过第二轴承固定有一轴侧涨紧轮和一孔侧涨紧轮；所述孔侧涨紧轮穿在所述横轴上；所述横轴端口设有第二轴向端盖，所述第二轴向端盖上设有定位螺钉。
6.如权利要求5所述直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征是，所述孔侧涨紧轮和轴侧涨紧轮的下边缘与所述第一凸轮和第二凸轮的上边缘相切配合；在凸轮和弹簧的作用下，所述孔侧涨紧轮和轴侧涨紧轮沿着凸轮做上下滑动。
7.如权利要求5所述直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征是，所述底座上还固定有导向键，滑动杆体沿着导向键运动。
8.如权利要求6所述直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征在于，所述孔侧涨紧轮和轴侧涨紧轮上下滑动运动幅度由凸轮轮廓决定，所述孔侧涨紧轮和轴侧涨紧轮的上下滑动能涨紧越障履带。
9.如权利要求1所述直线电机控制的可伸缩的越障支臂，其特征在于，所述支臂体、伸缩支臂和凸轮均为硬铝材料制成。
10.一种越障机器人，其特征在于，所述越障机器人设有如权利要求1-9所述的直线电机控制的可伸缩的越障支臂。
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