CN106143663A - 带功能臂的履带结构及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种带功能臂的履带结构及应用。本发明包括与履带传动齿轮配合的齿轮区和分设在齿轮区两侧的功能臂增加区，所述的履带功能臂设置在功能臂增加区，履带功能臂的高度控制在履带过履带传动齿轮时不与传动齿轮轴产生干涉，也防止履带做类圆周运动时相互产生干涉；所述的履带功能臂作为除行走之外的各种附加功能实现的硬件支撑。本发明能很好并简单的完成各种现有履带改造，及对未来智能履带机器人的功能履带设计与制造提供简便。再配合机器人体的配置板，让其与机器人机体本体的沟通与资源或信息交换功能提供方便。

Description

带功能臂的履带结构及应用

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种带功能臂的履带结构及应用。

背景技术

目前所有的履带机器设备的履带功能基本都是行走与防滑落。随着机器人智能产业的发展，履带机器人的履带除了完成行走等基本功能以外，还需完成各种相应的其它功能，而其中之一功能是要与机器人本体保持接触勾通与资源或信息交换。现有的履带模式都不具有此类功能。

如在履带上安装传感器，以及传感器信号要与机体里的主控板进行信息交换，其信号通道最安全的方式是通过有线的物理通道传送到机体里。

如吸盘履带爬墙机器人，其履带与物体面接触并起到吸附行走功能的吸盘，如果在每个吸盘后面加装负压或真空气泵，产品成本，重量及制造复杂程度等就无法控制。如果用气缸活塞单行程小气泵，则吸附力就受到限制。这时最好的方法就是在机器人体里安置气泵。再经过配气方式接到每个吸盘。但因履带的类圆周运动同时配气管道会过传动齿轮的中心轴，也让配气难度增加。因此现有爬墙机器人基本不用履带吸盘方式的原因。

如电磁吸附履带，因电磁取电在机体里，而履带为类圆周运动也会造成取电困难。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明提出了一种带功能臂的履带结构及应用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明中的履带结构包括与履带传动齿轮配合的齿轮区和分设在齿轮区两侧的功能臂增加区，所述的履带功能臂设置在功能臂增加区；所述的履带功能臂作为除行走之外的各种附加功能实现的硬件支撑。

进一步说，所述的履带功能臂的形状为圆柱体，多边体或多棱体。

进一步说，所述的履带功能臂的内部为空心。

进一步说，所述的履带功能臂呈多节伸缩状。

进一步说，所述的履带功能臂的高度控制在履带过履带传动齿轮时不与传动齿轮轴产生干涉，也防止履带做类圆周运动时相互产生干涉。

上述履带功能臂在真空吸附爬墙机器人的配气中的应用：

所述的履带功能臂垂直设置在一侧的功能臂增加区上，机器人体安装光滑平面的配气板，配气板上开一排配气孔，配气板的上下两侧布有导轨；

在功能臂上开孔并安装上压力型止回阀机构，压力型止回阀机构由止回阀本体，阀门，第一弹簧构成；在压力型止回阀机构上加装与配气板接触的配气接触机构，再通过第二弹簧产生一定的弹性让配气接触机构与配气板保持紧密接触；配气板与机器人体通过气配软管连接到机器人体体内的负压或真空气泵；同时在功能臂上安装排气阀机构，用于机械人在吸盘运动到未端时放气。

履带传动齿轮转动，并带动履带运动；当配气接触机构转到配气板的配气孔位置时；负压气体形成的空气通路，负压使吸盘吸附在物体表面；随着履带传动齿轮连续转动，当配气接触机构离开配气板的配气孔位置时，压力型止回阀机构中的阀门在负压吸力与第一弹簧的作用力下，关闭气体通路，并保持吸盘负压压强；在到了下一个配气孔位置时，再增补负压压强；如此连续动作；完成机器人的吸附与行走的配气功能；当行走到配气板未端时，再通过排气阀机构，放掉吸盘内的负压；使吸盘脱离被吸附的物体。

上述履带功能臂在电磁真空吸附爬墙机器人的履带配电与负压检测压力信号传递中的应用：所述的履带功能臂垂直设置在两侧的功能臂增加区上，其中的一个履带功能臂呈多节伸缩状，在机器人体上安装光滑平面的配电板，配电板面上布有正极电荷导电带和负极电荷导电带；对应于多节伸缩状履带功能臂的机器人体上安装光滑平面的信号传输板，信号传输板面上铺设信号电荷导电带，信号电荷导电带。

电磁吸盘体由电磁产生线圈，电磁活塞，通气孔，电磁活塞气缸体及吸盘组成，导线导电线联接到电磁产生线圈上。四个导体弹性接触体分别固定在功能臂上,其中第一、第二导体弹性接触体分别接触在配电板的正极电荷导电带、负极电荷导电带上；第三、第四导体弹性接触体分别接触在信号传输板的信号电荷导电带，信号电荷导电带上，信号传输线联接到负压感应探头。

履带传动齿轮转动，并带动履带运动；当第一、第二导体弹性接触体接触到配电板面上正极电荷导电带，负极电荷导电带时，电荷让电磁产生线圈产生磁性，在磁性的作用下，电磁活塞产生向上的运动，并在吸盘与物体密合的情况下使电磁活塞气缸体产生负压吸附功能；在履带传动齿轮连续转动下，电磁吸盘体行进到履带轮的另一个未端，因第一、第二导体弹性接触体过了正极电荷导电带，负极电荷导电带的未端，而让电磁产生线圈断电并失去磁性，此时电磁活塞因没有电磁吸附力而在负压力的作用下向吸盘端运动，并解除吸盘与物体的吸附力。

在电磁活塞应电产生运动的过程中，有没产生足够的负压由负压感应探头感测，并由连接的信号线与第三、第三导体弹性接触体通过信号电荷导电带，信号电荷导电带传送到机器人体内的运算芯片；再经运算芯片时序测量与计算，结合实际的吸盘是否有足够的吸附力而产生相应的程序动作。

本发明的有益效果在于：本发明提出一种带功能臂的履带构造及其应用，能很好并简单的完成各种现有履带改造，及对未来智能履带机器人的功能履带设计与制造提供简便。再配合机器人体的配置板，让其与机器人机体本体的沟通与资源或信息交换功能提供方便。

附图说明

图1为本发明为履带结构示意图；

图2为本发明为一种实施例图；

图3为功能臂为T（L）型结构的实施例示意图；

图4为图3的A-A向视图；

图5为功能臂为U（∏）型结构实施例示意图；

图6为图4的B-B向视图；

图7为可伸缩为可伸缩结构实施例示意图；

图8为T（L）型功能臂实施例与传动齿轮的配合示意图；

图9为T（L）型功能臂实施例中配气板示意图；

图10为利用L型功能履带结构的真空吸附爬墙机器人的功能履带配气实施例工作示意图；

图11为U型功能履实施例与传动齿轮的配合示意图；

图12为信号传输板结构示意图；

图13为配电板结构示意图；

图14为U型功能履实施例中的功能臂结构示意图；

图15为利用间隔的U型功能履带结构的电磁真空吸附爬墙机器人的功能履带配电与负压检测压力信号传递实施例工作示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明基本结构是在与履带传动齿轮配合的齿轮区A增加用于实现产品需要功能的功能臂区B，功能臂区上的功能臂91高度控制在履带过履带传动齿轮的轴半径以内，以防过传动齿轮轴时产生干涉，也应防止在履带做类圆周运动时相互产生干涉。通过在功能臂上安装要完成的目标组件机构与安装在机体上的配置板接触，完成履带上功能组件与机体内控制板的各种信息或资源交换。

本发明的本质特征是功能臂与履带底板近似垂直的连接为一体。其功能臂依实际需要可以设计成不同的形体，如圆柱体，多边体，多棱体等均可，空心实心依需求。其长度也可依实际需要及在过齿轮圆周时的干涉而定。

以下给出功能臂的多种实施例

如图3：一种T（L）型结构的功能臂履带单链。由齿轮履带体90（由齿轮区A和功能臂区B组成）与功能臂91组成功能臂履带链，齿轮槽28在功能臂与履带本体的连接的履带面上。履带体90各种形状均可。

如图4：T（L）型结构的功能臂履带单链剖视图。依图3中A-A’剖视履带单链，功能臂与履带体形似大写的T（L）。

如图5：一种U（∏）型结构的功能臂履带单链。由齿轮履带体与功能臂组成功能臂履带链，齿轮槽在功能臂与履带本体的连接的履带面上。履带体各种形状均可。

如图6：U（∏）型结构的功能臂履带单链剖视图。依图5中B-B’剖视履带单链，功能臂91与履带体形似大写的U（∏）。

如图7：一种T（L）型结构的可伸缩的功能臂履带单链。可伸缩功能臂与履带体剖面形似图4，一个大写的T（L）。履带体（90）各种形状均可。

如图8、图9和图10，结合一实例进一步说明上述技术方案的具体应用：利用L型功能履带结构的真空吸附爬墙机器人的功能履带配气方法。

机器人体安装光滑平面的配气板255，配气板255面依要求开配气孔256。配气板依孔的上下可做成导轨257。

L型功能臂履带链由功能臂与履带体整体成型。在功能臂上加孔并安装上压力型止回阀机构238，压力型止回阀机构由止回阀本体235，阀门236，弹簧237构成。在压力型止回阀机构238上加装与配气板255接触的配气接触机构239，再通过弹簧240构成。产生一定的弹性让配气接触机构239与配气板255保持紧密接触。配气板255与机器人体一侧再通过气配软管261连接到机体内的负压或真空气泵。L型功能臂上安装排气阀机构241。用于机械人在吸盘运动到未端时放气。

该实施例的工作说明：履带传动齿轮283转动，并带动履链运动。当单链履带链的功能臂上安装的止回阀机构238上的配气接触机构239转到配气板255的配气孔256位置时。负压气体形成的空气通路260，负压使吸盘258吸附在物体表面。随着履带传动齿轮283连续转动，当配气接触机构239离开配气板255的配气孔256位置时，压力型止回阀机构238阀门236在负压吸力与弹簧237的作用力下，关闭气体通路，并保持吸盘258负压压强。在到了下一个配气孔256位置时，再增补负压压强。如此连续动作。完成机器人的吸附与行走的配气功能。当行走到配气板未端时，再通过排气阀机构241，放掉吸盘258内的负压。使吸盘258脱离被吸附的物体。

如图11、图12、图13、图14和图15，结合另一实例进一步说明上述技术方案的具体应用：利用间隔的U型功能履带结构的电磁真空吸附爬墙机器人的功能履带配电与负压检测压力信号传递方法。

机器人体安装光滑平面的配电板650，配电板650面上正极电荷导电带501，负极电荷导电带502。

机器人体履带另一侧面安装光滑平面的信号传输板500，信号传输板500面上铺设信号电荷导电带503，信号电荷导电带504。

电磁吸盘体560由电磁产生线圈505，电磁活塞506，通气孔507，电磁活塞气缸体508及吸盘509组成。导线导电线联接到电磁产生线圈505。

4个导体弹性接触体601A，601B，601C，601D分别固定在U型功能臂履带的功能臂上。接触在配电板650的正极电荷导电带501、负极电荷导电带502上。同时也接触在信号传输板500的信号电荷导电带503，信号电荷导电带504上。信号传输线联接到负压感应探头603。

配电板650和信号传输板500通过机器人体伸出固定物用螺丝锁紧固定在履带的二个侧面。

该实施例的工作说明：履带传动齿轮283转动，并带动履链运动。当单链履带链的功能臂上安装的导体弹性接触体601A，601B接触到配电板6面上正极电荷导电带501，负极电荷导电带502时，由于电荷让电磁产生线圈505产生磁性，在磁性的作用下，电磁活塞506产生一种向上的运动，并在吸盘509与物体密合的情况下使电磁活塞气缸体508产生负压吸附功能。在传动齿轮283连续转动下，电磁吸盘体560行进到履带轮的另一个未端，因导体弹性接触体601A，601B过了正极电荷导电带501，负极电荷导电带502的未端，而让电磁产生线圈505断电并失去磁性，此时电磁活塞506因没有电磁吸附力而在负压力的作用下向吸盘509端运动。并解除了吸盘509与物体的吸附力。

在电磁活塞506应电产生运动的过程中，有没产生足够的负压由负压感应探头603感测，并由连接的信号线与导体弹性接触体601C，导体弹性接触体601D通过信号配置盘的信号电荷导电带503，信号电荷导电带504传送到机器人体内的运算芯片。再经运算芯片时序测量与计算，结合实际的吸盘是否有足够的吸附力而产生相应的程序动作。

正如上例中所述,通过设计不同的履带功能臂，能完成不同的履带附加功能。带功能臂的单节履带也可依需要间隔加在履带链中。

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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (7)

1.一种带功能臂的履带结构，其特征在于：包括与履带传动齿轮配合的齿轮区和分设在齿轮区两侧的功能臂增加区，所述的履带功能臂设置在功能臂增加区，所述的履带功能臂作为除行走之外的各种附加功能实现的硬件支撑。

2.根据权利要求1所述的一种带功能臂的履带结构，其特征在于：所述的履带功能臂的形状为圆柱体，多边体或多棱体。

3.根据权利要求1所述的一种带功能臂的履带结构，其特征在于：所述的履带功能臂的内部为空心。

4.根据权利要求1所述的一种带功能臂的履带结构，其特征在于：所述的履带功能臂呈多节伸缩状。

5.根据权利要求1所述的一种带功能臂的履带结构，其特征在于：所述的履带功能臂的高度控制在履带过履带传动齿轮时不与传动齿轮轴产生干涉，也防止履带做类圆周运动时相互产生干涉。

6.真空吸附爬墙机器人的履带配气方法，使用如权利要求1所述的履带结构，其特征在于：所述的履带功能臂垂直设置在一侧的功能臂增加区上，机器人体安装光滑平面的配气板（255），配气板（255）上开一排配气孔（256），配气板的上下两侧布有导轨（257）；

在功能臂上开孔并安装上压力型止回阀机构（238），压力型止回阀机构由止回阀本体（235），阀门（236），第一弹簧（237）构成；在压力型止回阀机构（238）上加装与配气板（255）接触的配气接触机构（239），再通过第二弹簧（240）产生一定的弹性让配气接触机构（239）与配气板（255）保持紧密接触；配气板（255）与机器人体通过气配软管（261）连接到机器人体体内的负压或真空气泵；同时在功能臂上安装排气阀机构（241），用于机械人在吸盘运动到未端时放气；

履带传动齿轮（283）转动，并带动履带运动；当配气接触机构（239）转到配气板（255）的配气孔（256）位置时；负压气体形成的空气通路（260），负压使吸盘（258）吸附在物体表面；随着履带传动齿轮（283）连续转动，当配气接触机构（239）离开配气板（255）的配气孔（256）位置时，压力型止回阀机构（238）中的阀门（236）在负压吸力与第一弹簧（237）的作用力下，关闭气体通路，并保持吸盘（258）负压压强；在到了下一个配气孔位置时，再增补负压压强；如此连续动作；完成机器人的吸附与行走的配气功能；当行走到配气板未端时，再通过排气阀机构（241），放掉吸盘（258）内的负压；使吸盘（258）脱离被吸附的物体。

7.电磁真空吸附爬墙机器人的履带配电与负压检测压力信号传递方法，使用如权利要求1所述的履带结构，其特征在于：所述的履带功能臂垂直设置在两侧的功能臂增加区上，其中的一个履带功能臂呈多节伸缩状，在机器人体上安装光滑平面的配电板（650），配电板(650)面上布有正极电荷导电带(501)和负极电荷导电带(502)；对应于多节伸缩状履带功能臂的机器人体上安装光滑平面的信号传输板（500），信号传输板（500）面上铺设信号电荷导电带（503），信号电荷导电带（504）；

电磁吸盘体（560）由电磁产生线圈（505），电磁活塞（506），通气孔（507），电磁活塞气缸体（508）及吸盘（509）组成，导线导电线联接到电磁产生线圈（505）上；

四个导体弹性接触体（601A），(601B)，(601C)，(601D)分别固定在功能臂上,其中导体弹性接触体（601A），(601B)分别接触在配电板（650）的正极电荷导电带（501）、负极电荷导电带（502）上；导体弹性接触体(601C)，(601D)分别接触在信号传输板（500）的信号电荷导电带（503），信号电荷导电带（504）上，信号传输线联接到负压感应探头（603）；

履带传动齿轮（283）转动，并带动履带运动；当导体弹性接触体（601A），（601B）接触到配电板面上正极电荷导电带（501），负极电荷导电带（502）时，电荷让电磁产生线圈（505）产生磁性，在磁性的作用下，电磁活塞（506）产生向上的运动，并在吸盘（509）与物体密合的情况下使电磁活塞气缸体（508）产生负压吸附功能；在履带传动齿轮（283）连续转动下，电磁吸盘体（560）行进到履带轮的另一个未端，因导体弹性接触体（601A），（601B）过了正极电荷导电带（501），负极电荷导电带（502）的未端，而让电磁产生线圈（505）断电并失去磁性，此时电磁活塞（506）因没有电磁吸附力而在负压力的作用下向吸盘（509）端运动，并解除吸盘（509）与物体的吸附力；

在电磁活塞（506）应电产生运动的过程中，有没产生足够的负压由负压感应探头（603）感测，并由连接的信号线与导体弹性接触体（601C），（601D）通过信号电荷导电带（503），信号电荷导电带（504）传送到机器人体内的运算芯片；再经运算芯片时序测量与计算，结合实际的吸盘是否有足够的吸附力而产生相应的程序动作。