CN106275120A - 一种横动越障排爆机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种横动越障排爆机器人，其包括车身、驱动机构以及设置在车身的机械臂，车身的两侧均设置一组驱动机构；每组驱动机构包括动力箱、履带、支撑杆、张紧轮以及两个锥形横动轮，锥形横动轮的锥面设置螺纹结构；支撑杆的第一端与动力箱铰接，支撑杆的第二端抵顶履带，支撑杆与动力箱之间设置有张紧弹簧，履带与动力箱之间设置张紧轮；车身与动力箱之间设置有展开机构，展开机构驱动动力箱处于展开状态时，锥形横动轮的锥面与行驶面接触，履带与行驶面分离。该种横动越障排爆机器人能够横向运动，灵活度高，另外其能够快速翻越不同高度的障碍物，适应性强。

Description

一种横动越障排爆机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种横动越障排爆机器人。

背景技术

当今突发事件频繁发生，突发事件所给平民百姓带来的精神恐慌和财产损失已难以估计，而对救援人员的伤害更为严重，救援人员在实施救援工作时经受着更大的潜在危险，特别对于排爆救援人员，爆炸物随时会威胁到排爆救援人员的性命安全，为此，现有技术出现了排爆机器人。

在排爆场合中，排爆机器人一般需要在复杂的地形上行驶，这对排爆机器人的越障能力提出了较高的要求。现有技术中的排爆机器人，一般在其前后两端设置转动臂，转动臂套设有履带，当要翻越障碍时，转动臂向上转动，使履带搭在障碍上，以提供翻越障碍所需的动力；但这无疑对排爆机器人的远程操作者提出了较高的要求，转动臂转动的高度不合适的话，履带将不能很好地与障碍的表面接触，造成摩擦力不足，导致排爆机器人不能正常翻越障碍，这就需要远程操作者不断作调整，浪费了宝贵的时间。另外，现有的排爆机器人的转向一般是通过左右履带差速运行来实现，但是在狭小的地形内，可能不足以提供车身旋转的空间，这会大大影响排爆机器人的灵活度。上述问题皆不利于排爆工作正常、高效地进行。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种横动越障排爆机器人，其能够横向运动，灵活度高，其还能够快速翻越不同高度的障碍物，适应性强。

本发明是这样实现的：一种横动越障排爆机器人，包括车身、驱动机构以及设置在车身的机械臂，所述车身的两侧均设置一组驱动机构；每组所述驱动机构包括动力箱、履带、支撑杆、张紧轮以及两个锥形横动轮，所述锥形横动轮的锥面设置螺纹结构；所述动力箱驱动所述履带运动和所述锥形横动轮转动，所述支撑杆往该横动越障排爆机器人前进的方向伸出，所述支撑杆的第一端与所述动力箱铰接，所述支撑杆的第二端抵顶所述履带，所述支撑杆与所述动力箱之间设置有张紧弹簧，所述履带与所述动力箱之间设置张紧轮；所述车身与所述动力箱之间设置有展开机构，所述展开机构能够驱动所述动力箱转动，使所述动力箱具有相对于所述车身的原始状态和展开状态；所述动力箱处于所述原始状态时，所述锥形横动轮的锥面与行驶面分离，所述履带与行驶面接触；所述动力箱处于所述展开状态时，所述锥形横动轮的锥面与行驶面接触，所述履带与行驶面分离。

其中，所述动力箱的下侧与所述车身铰接，所述展开机构能够驱动所述动力箱绕其与所述车身的铰接处转动。

其中，所述展开机构包括设置在所述车身的转盘，所述转盘通过两条连杆分别与两个所述动力箱连接；第一连杆的第一端和第二连杆的第一端以所述转盘的圆心为对称点对称地铰接在所述转盘上，第一连杆的第二端与第一动力箱铰接，第二连杆的第二端与第二动力箱铰接。

其中，所述展开机构包括第一液压机构和第二液压机构，所述第一液压机构的固定端固定在所述车身，所述第一液压机构的活动端连接第一动力箱，所述第二液压机构的固定端固定在所述车身，所述第二液压机构的活动端连接第二动力箱。

其中，所述动力箱包括电机和被电机驱动的减速齿轮组，所述减速齿轮组传动连接该动力箱的输出端，所述输出端连接有履带齿轮，所述履带齿轮与所述履带啮合传动。

其中，所述锥形横动轮安装于所述履带齿轮的外侧面，所述锥形横动轮与所述履带齿轮同轴。

其中，所述车身设置有用于调节所述支撑杆初始角度的支撑杆调节机构，所述支撑杆调节机构包括固定端和活动端，所述活动端能够相对于所述固定端滑动，所述固定端固定于所述车身，所述活动端抵顶所述支撑杆。

其中，所述支撑杆的第二端连接滚轮，所述滚轮抵顶所述履带。

其中，所述锥形横动轮的锥面设置有橡胶螺旋线。

其中，所述机械臂包括转台、大臂、小臂和作业组件，所述转台安装在所述车身，所述大臂的第一端与所述转台铰接，所述大臂的第二端与所述小臂的第一端铰接，所述小臂的第二端连接作业组件。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：当该种排爆机器人遇到障碍物时，障碍物会抵顶履带，同时履带能够带动支撑杆向上翻转，使支撑杆的高度与障碍物相适应，张紧弹簧一直对支撑杆进行回拉，被回拉的履带能够与障碍物的表面发生较好的接触，为排爆机器人翻越障碍物提供足够的摩擦力，通过上述结构，支撑杆在面对不同高度的障碍物时均能自适应地调节，越障适应性强；当该种排爆机器人需要横向运动时，展开机构展开，使车身两侧的锥形横动轮的锥面与行驶面接触，由于锥形横动轮的锥面设置有螺纹结构，利用螺纹的斜面原理，螺纹结构的存在能够把锥形横动轮的转动转变为车身的横向平移，使得排爆机器人在较为狭小的空间内以横向平移代替换向前进，无需旋转车身，灵活度高。

附图说明

图1是本发明的横动越障排爆机器人的立体结构示意图；

图2是本发明的横动越障排爆机器人的结构示意图；

图3是动力箱处于所述原始状态时的示意图；

图4是动力箱处于所述展开状态时的示意图；

图5是本发明的横动越障排爆机器人在与障碍物接触时的示意图；以及

图6是支撑杆调节机构调节支撑杆时的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明的一种横动越障排爆机器人，如图1至图6所示，其包括车身1、驱动机构以及设置在车身1的机械臂，车身1的两侧均设置一组驱动机构，每组驱动机构包括动力箱21、履带22、支撑杆23、张紧轮24以及两个锥形横动轮25，锥形横动轮25的锥面设置螺纹结构，动力箱21驱动履带22运动，动力箱21还可以同时驱动锥形横动轮25转动。

在本实施例中，如图1和图2所示，支撑杆23往该横动越障排爆机器人前进的方向伸出，支撑杆23的第一端与动力箱21铰接，支撑杆23的第二端抵顶履带22，支撑杆23与动力箱21之间设置有张紧弹簧27，履带22与动力箱21之间设置张紧轮24，张紧轮24与动力箱21之间设置弹簧241，张紧轮24为履带22提供足够的变形空间，并且防止履带22脱落。如图5所示，当该种排爆机器人遇到障碍物时，障碍物会抵顶并把履带22往上推(即从实线所示状态转变为虚线所示状态)，同时履带22能够带动支撑杆23向上翻转，使支撑杆23的高度与障碍物相适应，张紧弹簧27一直对支撑杆23进行回拉，支撑杆23在被回拉的过程中带动履带22，被回拉的履带22能够与障碍物的表面发生较好的接触，为排爆机器人翻越障碍物提供足够的摩擦力，通过上述结构，支撑杆23在面对不同高度的障碍物时均能自适应地调节，越障适应性强。

在本实施例中，车身1与动力箱21之间设置有展开机构，展开机构能够驱动动力箱21转动，使动力箱21具有相对于车身1的原始状态和展开状态；动力箱21处于原始状态时，锥形横动轮25的锥面与行驶面(如地面)分离，履带22与行驶面接触，使该横动越障排爆机器人在行驶面上行驶；动力箱21处于展开状态时，锥形横动轮25的锥面与行驶面接触，履带22与行驶面分离，此时，该横动越障排爆机器人依靠锥形横动轮25在行驶面上横向运动。如图3和图4所示，动力箱21的下侧与车身1铰接，展开机构能够驱动动力箱21绕其与车身1的铰接处转动；展开机构包括设置在车身1的转盘31，转盘31通过两条连杆32分别与两个动力箱21连接；第一连杆的第一端和第二连杆的第一端以转盘31的圆心为对称点对称地铰接在转盘31上，第一连杆的第二端与第一动力箱铰接，第二连杆的第二端与第二动力箱铰接，图3所示为动力箱21处于原始状态，转盘31转动，动力箱21转变为图4所示的展开状态。当该种排爆机器人需要横向运动时，展开机构展开，使车身1两侧的锥形横动轮25的锥面与行驶面接触，由于锥形横动轮25的锥面设置有螺纹结构，利用螺纹的斜面原理，螺纹结构的存在能够把锥形横动轮25的转动转变为车身1的横向平移，使得排爆机器人在较为狭小的空间内也能进行换向，以横向平移代替换向前进，无需旋转车身，灵活度高。当然，除了采用转盘与连杆配合的方式展开动力箱21以外，还可以采用液压机构：展开机构包括第一液压机构和第二液压机构，第一液压机构的固定端固定在车身1，第一液压机构的活动端连接第一动力箱，第二液压机构的固定端固定在车身1，第二液压机构的活动端连接第二动力箱，通过液压机构的伸缩来实现动力箱21的运动。另外，实现上述展开动力箱21的机构还有很多，如直线电机、齿轮与齿条配合等，而且，动力箱21也不一定与车身1铰接，可以在动力箱21的上下均连接传动机构，在转变为展开状态时，上方的传动机构伸出较多，而下方的动力机构伸出较小或不伸出，只要能实现动力箱21的翻转，能够让锥形横动轮25的锥面与行驶面接触，履带22与行驶面分离即可，上述类似的替换也落入本发明的保护范围之内。

在本发明中，锥形横动轮25的锥面设置有螺纹结构，排爆机器人是利用螺纹的斜面原理实现横动，因此螺纹的旋向会影响到横动的方向，但是同时，锥形横动轮25的转动方向也是同样影响着横动的方向，即螺纹的旋向和锥形横动轮25的转动方向这两个因素共同影响着横动的方向，设计人员可通过控制螺纹的旋向和锥形横动轮25的转动方向这两个因素来决定横动时的方向。因此，设计人员可根据各个锥形横动轮25的螺纹的旋向来选择在该锥形横动轮25在需要横动时转动方向，可通过设置传动齿轮的奇偶数来改变锥形横动轮25转动方向，或者各个锥形横动轮25单独连接不同电机，通过控制系统来控制各个电机的转向，即可控制各个锥形横动轮25的转动方向，亦可，上述的替换均落入本发明的保护范围之内。

在本实施例中，如图2所示，动力箱21包括电机和被电机驱动的减速齿轮组，减速齿轮组传动连接该动力箱21的输出端，输出端连接有履带齿轮，履带齿轮与履带22啮合传动。锥形横动轮25安装于履带齿轮的外侧面，锥形横动轮25与履带齿轮同轴，即履带齿轮的转动同时带动锥形横动轮25转动。另外，也可增设驱动轮26，动力箱21带动驱动轮26转动，驱动轮26带动履带22运动，而锥形横动轮25单独被电机带动转动，亦可，上述的替换均落入本发明的保护范围之内。

在本实施例中，如图6所示，车身1设置有用于调节支撑杆23初始角度的支撑杆调节机构，支撑杆调节机构包括固定端231和活动端232，活动端232能够相对于固定端231滑动，固定端231固定于车身1，活动端232抵顶支撑杆23。通过支撑杆调节机构，可以提调节支撑杆23的初始角度，例如在障碍物普遍较高的场合中，可预先把支撑杆23的初始角度调高，即把支撑杆23的第二端的原始高度调高，这样便于翻越较高的障碍物。如图2所示，支撑杆23的第二端连接滚轮28，滚轮28抵顶履带22，使得履带22滚动得更顺畅。

在本实施中，如图2所示，锥形横动轮25的锥面设置有橡胶螺旋线251，增加锥形横动轮25与行驶面之间的摩擦，使横动效果更好。

在本实施例中，如图1和图2所示，机械臂包括转台41、大臂42、小臂43和作业组件44，转台41安装在车身1，为机械臂提供360°旋转，大臂42的第一端与转台41铰接，大臂42的第二端与小臂43的第一端铰接，小臂43的第二端连接作业组件44，大臂42上设置有皮带421，皮带421连接小臂43的第一端，通过皮带421传动带动小臂43运动，小臂43第二端的作业组件44可为摄像机、机械抓手、钳子等。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种横动越障排爆机器人，其特征在于：包括车身、驱动机构以及设置在车身的机械臂，所述车身的两侧均设置一组驱动机构；

每组所述驱动机构包括动力箱、履带、支撑杆、张紧轮以及两个锥形横动轮，所述锥形横动轮的锥面设置螺纹结构；

所述动力箱驱动所述履带运动和所述锥形横动轮转动，所述支撑杆往该横动越障排爆机器人前进的方向伸出，所述支撑杆的第一端与所述动力箱铰接，所述支撑杆的第二端抵顶所述履带，所述支撑杆与所述动力箱之间设置有张紧弹簧，所述履带与所述动力箱之间设置张紧轮；

所述车身与所述动力箱之间设置有展开机构，所述展开机构能够驱动所述动力箱转动，使所述动力箱具有相对于所述车身的原始状态和展开状态；

所述动力箱处于所述原始状态时，所述锥形横动轮的锥面与行驶面分离，所述履带与行驶面接触；

所述动力箱处于所述展开状态时，所述锥形横动轮的锥面与行驶面接触，所述履带与行驶面分离。

2.根据权利要求1所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述动力箱的下侧与所述车身铰接，所述展开机构能够驱动所述动力箱绕其与所述车身的铰接处转动。

3.根据权利要求2所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述展开机构包括设置在所述车身的转盘，所述转盘通过两条连杆分别与两个所述动力箱连接；第一连杆的第一端和第二连杆的第一端以所述转盘的圆心为对称点对称地铰接在所述转盘上，第一连杆的第二端与第一动力箱铰接，第二连杆的第二端与第二动力箱铰接。

4.根据权利要求2所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述展开机构包括第一液压机构和第二液压机构，所述第一液压机构的固定端固定在所述车身，所述第一液压机构的活动端连接第一动力箱，所述第二液压机构的固定端固定在所述车身，所述第二液压机构的活动端连接第二动力箱。

5.根据权利要求1所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述动力箱包括电机和被电机驱动的减速齿轮组，所述减速齿轮组传动连接该动力箱的输出端，所述输出端连接有履带齿轮，所述履带齿轮与所述履带啮合传动。

6.根据权利要求5所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述锥形横动轮安装于所述履带齿轮的外侧面，所述锥形横动轮与所述履带齿轮同轴。

7.根据权利要求1所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述车身设置有用于调节所述支撑杆初始角度的支撑杆调节机构，所述支撑杆调节机构包括固定端和活动端，所述活动端能够相对于所述固定端滑动，所述固定端固定于所述车身，所述活动端抵顶所述支撑杆。

8.根据权利要求1所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述支撑杆的第二端连接滚轮，所述滚轮抵顶所述履带。

9.根据权利要求1所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述锥形横动轮的锥面设置有橡胶螺旋线。

10.根据权利要求1所述的横动越障排爆机器人，其特征在于：所述机械臂包括转台、大臂、小臂和作业组件，所述转台安装在所述车身，所述大臂的第一端与所述转台铰接，所述大臂的第二端与所述小臂的第一端铰接，所述小臂的第二端连接作业组件。