CN107128659A - 一种自适应轨道小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应轨道小车。该小车包括两个可前后滚动与水平转动且设置有传感器的前轮，与前轮连接利于小车转弯的导向装置，两个可自适应轨道变形的后轮，所述的后轮由动力机构带动，所述的后轮与动力机构安装在车身的转动轴承上。与现有技术相比，本发明的优点在于：设置有传感器、前轮导向装置、车身转动轴承的小车在轨道行走时，能根据传感器对弯道限位开关的感应信号，在小车进入弯道时，控制转动轴承带动后轮转动一定角度，实现小车能在小半径弯道低速平滑通过。并且当小车在轨道变形段车轮悬空小车停止时，可根据前轮传感器探测前轮后的识别信号与PLC相配合，启动后轮自适应装置，使小车通过变形轨道段，实现小车正常行走。

Description

一种自适应轨道小车

技术领域

本发明涉及工厂化养殖行走轨道小车领域，具体涉及一种可实现小半径转弯的自适应轨道小车。

背景技术

面对目前大面积工厂化养殖，轨道式自动投饵机器人是实用性较高的一类投饵系统。我国近几年才开始着手轨道式投饵机研究，其行走小车存在噪声大、精度低、稳定性差等缺点，难以适应长距离、长时间导轨行走，从而使轨道式投饵机大面积、准确定位投饵受限。由于地形、环境的影响，一般的行走导轨距离都比较长，而轨道由于制造、安装误差，使轨道小车的轮子易出现悬空、打滑等问题，从而影响后续运行的持续性；另外，小半径的跑道型轨道，由于弯道半径比较小，转弯处轮子易出现“卡死”等现象。行走小车车轮也无法适应一定挠度变形的轨道行走，从而影响自动投饵机器人准确定位投饵。因此，研发一种能提高工厂化养殖轨道小车的行走性能，实现自动化、机械化的轨道行走小车显得尤为必要。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中轨道小车行走性能不稳定的技术问题，提供一种自适应轨道变形的轨道小车。

本发明所采用的技术方案为：一种自适应轨道小车，用于与轨道相配合，并沿着轨道行走，所述小车包括装设在车身上的前轮总成、后轮总成以及动力装置和电控装置PLC，其特征在于：所述车身上还设有转向轴承、与电控装置PLC电连接的传感器，以及与前轮总成连接的导向装置；所述后轮总成与动力装置安装在转向轴承上，所述后轮总成由动力装置带动，后轮总成上连接有后轮伸缩装置及后轮卡紧装置，所述后轮卡紧装置与通过传感器信号与电控装置PLC电连接，从而控制后轮伸缩装置的启动与关闭。

进一步，所述前轮总成包括前轮和轮轴，所述轮轴安装在前轮架上，前轮架与车身可转动地连接；所述前轮的外侧分别设有导向装置，两导向装置之间的垂直距离略大于轨道的宽度；所述导向装置包括导向轴，导向轴连接在前轮的轮轴上，导向轴上设有可绕导向轴转动的两导向板，两导向板朝外一面之间的最大夹角为180度，两导向板朝里一面通过扭转弹簧连接，使两导向板在该扭转弹簧作用下保持180°状态。

进一步的，所述导向板通过通孔管与导向轴连接，两导向板通孔管的相对端面设有相互对应的圆弧，所述圆弧弧长小于通孔管半圆弧长，所述相对圆弧之间的弧长间距即为两导向板可相互转动的幅度。

进一步的，所述导向板上安装导向轮，导向轮卧式安装于导向板上，在扭转弹簧的作用下，所述导向轮在小车转弯时与轨道侧面接触，并通过导向板，导向轴和前轮轮轴提供前轮转弯所需的力，使前轮转弯。

进一步的，所述导向轮的轴向设有小圆柱，前轮两侧相对的导向板小圆柱之间连接有连杆。

进一步的，所述轨道上设有弯道限位开关，所述车身底面设有与所述弯道限位开关相配合的传感器，转向轴承的轴向非轴心位置连接有柱体，所述传感器上电连接有电动推杆，转向轴承上的柱体与电动推杆头部的槽嵌合；当小车的前轮进入弯道时，小车传感器识别弯道限位开关，通过电控装置启动电动推杆推动转向轴承朝弯道相反方向转动一定角度，带动后轮总成朝弯道相反方向转动一定角度；当小车的前轮离开弯道时，小车上传感器识别弯道限位开关，电动推杆推动转向轴承恢复原状。

进一步的，所述后轮总成包括后轮轮轴，有轮缘的轮毂；所述轮轴为空心轮轴且两端攻有非自锁梯形左旋内螺纹；所述轮毂在轴向设有通孔，该通孔的一端为圆柱孔，一端为圆锥孔，所述轮毂通过圆柱孔与后轮轮轴连接，轮毂靠近圆锥孔一侧的轮面上沿周向均匀设置有若干小孔。

进一步的，所述后轮伸缩装置包括棘轮塞块，楔块，环形软弹簧；所述棘轮塞块一端为锥形，其外形与圆锥孔相吻合，插设于圆锥孔内，且棘轮塞块插入圆锥孔的一端加工有与后轮轮轴相配合的梯形螺纹，棘轮塞块通过梯形螺纹与后轮轮轴连接，完全拧紧时与轮毂的圆锥孔内圆锥面贴合；所述楔块为与轮毂的小孔相配合的圆柱体，且其下端面为与棘轮塞块锥度一致的斜面，楔块插入轮毂的小孔时，其下端面与棘轮塞块斜面接触，当棘轮塞块拧紧时，棘轮塞块斜面支撑楔块往外伸展；所述棘轮塞块另一端的周向加工有卡槽，该卡槽与卡紧装置相互嵌合；所述楔块上设有促使其往轮毂的小孔内缩进的环形软弹簧，所述楔块在插入轮毂的小孔后，环形软弹簧依次将所有楔块连接在一起。

更进一步的，所述后轮卡紧装置包括支架，滑块及电磁铁；所述支架固定在动力装置上，支架下端焊接有中心有滑槽的方形体，所述滑块插入滑槽中并可以在一定范围内滑动，滑块伸出时与棘轮塞块卡槽嵌合，卡紧棘轮塞块使其不会随同轮毂转动；所述电磁铁控制滑块伸缩，从而控制棘轮塞块转动与停止。

进一步的，所述动力装置包括支架，装设在支架上的电动机以及与电机输出轴相连接的减速齿轮组，所述减速齿轮组的输出端与后轮总成的轮轴相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下。

（1）前轮设置导向装置，可以解决弯道半径比较小时转弯处轮子易出现“卡死”等现象，从而可以可靠地实现小半径转弯。

（2）后轮通过设置与弯道限位开关相配合的传感器，在电动推杆的作用下，实现角度变化，从而可以使得小车更顺畅地通过任何弯道。

（3）可根据前轮传感器探测到小车遇问题轨道悬空停滞时，后轮卡紧装置与后轮自适应装置启动，伸出楔块与轨道重新保持良好接触，使小车能够正常工作，解决长轨道变形带来的小车悬空停滞问题。

这种设置有导向装置，可控转向轴承与自适应后轮的行走小车在轨道上行走时，实现小车转弯时，减小瞬态转弯半径，降低摩擦噪音，平滑通过弯道，降低轨道小车工作故障率，从而能提高机械化与自动化水平，节约劳动成本支出。

附图说明

图1为本发明实施例中的结构示意图。

图2为本发明实施例中的行走小车的结构示意图。

图3为本发明实施例中的导向装置的结构示意图。

图4为导向装置的左导向板的结构示意图。

图5为本发明实施例中的行走小车车身底面的结构示意图。

图6为本发明实施例中的前轮与导向装置的结构示意图。

图7为本发明实施例中的自适应后轮与动力装置的结构示意图。

图8为自适应后轮的结构示意图。

图9为棘轮塞块的结构示意图。

图10为自适应后轮的剖视图的结构示意图。

图11为本发明实施例中后轮卡紧装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实例对本发明做进一步详细描述。如图所示图1至图11为本发明的一个优选的实施例。

本实施例中适合小半径转弯的自适应轨道小车1主要用于架设在养殖池上方带有弯道识别板3的口字钢轨道2，并且弯道处设置有专门用于小车转弯的弯道限位开关4，能沿着轨道行走的小车1，小车1上设置有与养殖池弯道识别板3相配合的传感器，与弯道限位开关4相配合的小车传感器，以及感应小车是否处于行走状态的前轮传感器。如图1，2所示，其基本原理为：养殖池上方架设方形钢环形轨道2，轨道2设有4个弯道限位开关4，2个弯道识别板3。当小车沿轨道行走时，传感器检测到养殖池弯道识别板3的感应信号，信号触发电控装置PLC发出指令使小车1停止在养殖池识别板3处；当识别为弯道限位开关4时，电控装置PLC发出指令，启动电动推杆23，使小车后轮总成04转动一定角度并且转动方向与弯道转弯方向相反，完成小车转弯。当小车1行至变形轨道时车轮悬空导致小车1停滞时，前轮传感器发出信号到电控装置PLC，电控装置PLC发出指令启动后轮卡紧装置，从而触发后轮伸缩装置，后轮伸缩装置伸出楔块44与轨道1接触提供摩擦使小车行走，一定时间后后轮伸缩装置关闭，楔块44在环形弹簧与轨道压力作用下收回后轮中。

如图3，4，6所示，小车包括两个可前后滚动与水平转动且设置有传感器的前轮总成03。前轮总成03包括前轮32，轮轴32，前轮架33以及轴承34，这样前轮32可前后滚动与水平转动。前轮总成03通过轮轴31与导向装置01连接，导向装置01安装于两前轮32外侧，两前轮32的导向装置01之间的垂直距离稍大于轨道宽。导向装置包括导向轴11，左导向板12，右导向板13，导向板为直角梯形，较长平行边的一端焊接有通孔管121，且左导向板12的通孔管121焊接在较长平行边上侧，并在通孔管121下侧加工一段圆弧122，右导向板13的通孔管焊接在较长平行边下侧并在通孔管121上侧加工一段圆弧122，并且圆弧弧长小于通孔管半圆弧长，导向板通过通孔管与导向轴31连接，且两导向板成180°，由于各加工一段圆弧，左右导向板可形成一定角度，且朝外一面只可形成小于180°的夹角，朝里一面只能形成大于180°夹角。并且在导向轴31上使用扭转弹簧15，使两导向板12、13形成角度后可在弹簧力作用下自行恢复180°状态。导向板上安装导向轮14，导向轮14卧式安装于导向板12、13上，使导向轮14在转弯时可以与轨道2侧面接触，并通过导向板12、13，导向轴11和前轮轮轴31提供前轮32转弯所需的力，使前轮32转弯。为了使前轮32步调一致的转弯，在导向轮14的中心设有小圆柱16，前轮两侧的导向轮14的小圆柱16处加一连杆连接。

如图5所示，车身02的车身板22上设有一个转向轴承21，以及与电控装置PLC连接的电动推杆23，转向轴承21上的非轴心位置有一柱体24可以与电动推杆头部槽231嵌合，转向轴承21下方安装动力装置及小车后轮总成04，以及与后轮配合的后轮伸缩装置和后轮卡紧装置05。车身板22上转向轴承21可以承受轴向的力且可以绕自身圆心灵活转动，当小车前轮32进入弯道时，小车传感器识别弯道限位开关4，通过电控装置PLC启动电动推杆23推动转向轴承21朝弯道相反方向转动一定角度，即后轮总成04朝弯道相反方向转动一定角度，便于小车1平滑转弯，当小车前轮32离开弯道时，小车上传感器识别弯道限位开关4，电动推杆23推动转向轴承21恢复原状。如图7所示动力装置包括一个支架47，一个电动机48，一根用于连接齿轮的中间轴49，两级减速齿轮及若干键和轴承，其中支架47有三对通孔，最上面一对与电动机48输出轴连接，中间一对与中间轴49连接，最下面一对与后轮轮轴43连接。电动机48安装在支架47外侧，电动机48输出轴上的齿轮453与轴上大齿轮452啮合，中间轴49上小齿轮451与小车后轮轮轴43上的齿轮431啮合。

如图8，9，10所示，后轮总成04与后轮伸缩装置相互配合。它们包括后轮轮轴43，有轮缘的轮毂41，棘轮塞块42，楔块44，弹性软弹簧。轮轴43为空心轮轴且两端攻有内螺纹，螺纹为非自锁梯形左旋螺纹。轮毂41上钻有12个小孔45，小孔45位于轮毂41轮面上且均匀分布，轮毂41在轴向钻有通孔，且在靠近小孔45的轮毂端面加工出类似圆锥孔46，另一端为圆柱孔。轮毂41与后轮轮轴43通过圆柱孔连接，连接长度小于轮毂41宽度的一半。圆锥孔46用于连接棘轮塞块42。棘轮塞块42一端的形状与圆锥孔46相吻合，且棘轮塞块42的这一端加工有与后轮轮轴43配合的梯形螺纹422，棘轮塞块42可以通过螺纹422与后轮轮轴43连接，完全拧紧时与轮毂41圆锥孔46内圆锥面贴合。轮毂小孔45用于安装楔块44，楔块44为圆柱状且一端加工有斜面，楔块44插入轮毂小孔45中，斜面与棘轮塞块42斜面接触，当棘轮塞块42往里拧进时，棘轮塞块42斜面支撑楔块44往外伸展。每个楔块44带有斜面一端加工一小孔，楔块44在插入轮毂后，用环形软弹簧依次连接起来，使楔块44在没有受其它外力的作用下会自动往里缩。棘轮塞块42另一端外侧加工有卡槽421，可以与卡紧装置05嵌合。通过电动机48产生动力源，电动机48经动齿轮传动带动后轮转动，从而带动行走小车行驶。

如图11所示，卡紧装置05包括支架51，滑块52及两个由电控装置PLC控制的电磁铁54、55。支架51通过两根螺栓螺母固定在动力装置支架47上，支架51下端焊接有中心有滑槽53的方形体，滑块52插入滑槽53中并可以在一定范围内滑动，滑块52伸出可以与棘轮塞块卡槽421嵌合，卡紧棘轮塞块42使其不会随同后轮转动。电磁铁54、55可以配合PLC控制滑块52伸缩，从而控制棘轮塞块42转动与停止。当小车遇轨道变形段或打滑时，通过前轮传感器感应小车处于未行走状态，发送信号给PLC，PLC控制电磁铁55启动，推动滑块52伸出，与棘轮塞块42卡槽421嵌合使其停止随后轮41转动，由于后轮41一直在转动，棘轮塞块42在螺纹作用下往里拧进，棘轮塞块42斜面支撑楔块44往外伸展至楔块44与轨道接触良好，小车恢复行走驶过变形段，此时小车传感器感应小车处于行走状态，发送信号给电控装置PLC，电控装置PLC控制电磁铁54推动滑块收回，棘轮塞块42随后轮41转动。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种自适应轨道小车，用于与轨道（2）相配合，并沿着轨道（2）行走，所述小车（1）包括装设在车身（02）上的前轮总成（03）、后轮总成（04）以及动力装置和电控装置PLC，其特征在于：所述车身（02）上还设有转向轴承（21）、与电控装置PLC电连接的传感器，以及与前轮总成连接的导向装置；所述后轮总成与动力装置安装在转向轴承（21）上，所述后轮总成由动力装置带动，后轮总成上连接有后轮伸缩装置及后轮卡紧装置（05），所述后轮卡紧装置与通过传感器信号与电控装置PLC电连接，从而控制后轮伸缩装置的启动与关闭。

2.根据权利要求1所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述前轮总成（03）包括前轮（32）和轮轴（31），所述轮轴安装在前轮架（33）上，前轮架（33）与车身（02）可转动地连接；所述前轮的外侧分别设有导向装置（01），两导向装置（01）之间的垂直距离略大于轨道（2）的宽度；所述导向装置（01）包括导向轴（11），导向轴（11）连接在前轮（32）的轮轴（31）上，导向轴（11）上设有可绕导向轴（11）转动的两导向板（12、13），两导向板朝外一面之间的最大夹角为180度，两导向板朝里一面通过扭转弹簧（15）连接，使两导向板在该扭转弹簧（15）作用下保持180°状态。

3.根据权利要求2所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述导向板通过通孔管（121）与导向轴（11）连接，两导向板通孔管的相对端面设有相互对应的圆弧（122），所述圆弧（122）弧长小于通孔管半圆弧长，所述相对圆弧之间的弧长间距即为两导向板可相互转动的幅度。

4.根据权利要求3所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述导向板上安装导向轮（14），导向轮（14）卧式安装于导向板（12）上，在扭转弹簧（15）的作用下，所述导向轮（14）在小车转弯时与轨道侧面接触，并通过导向板（12），导向轴（11）和前轮轮轴（31）提供前轮转弯所需的力，使前轮转弯。

5.根据权利要求4所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述导向轮（14）的轴向设有小圆柱（16），前轮两侧相对的导向板上小圆柱（16）之间连接有连杆。

6.根据权利要求1~5任一项所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述轨道（2）上设有弯道限位开关（4），所述车身（02）底面设有与所述弯道限位开关（4）相配合的传感器，转向轴承（21）的轴向非轴心位置连接有柱体（24），所述传感器上电连接有电动推杆（23），转向轴承上的柱体（24）与电动推杆（23）头部的槽（231）嵌合；当小车（1）的前轮（32）进入弯道时，小车传感器识别弯道限位开关（4），通过电控装置启动电动推杆（23）推动转向轴承（21）朝弯道相反方向转动一定角度，带动后轮总成（04）朝弯道相反方向转动一定角度；当小车的前轮（32）离开弯道时，小车上传感器识别弯道限位开关（4），电动推杆（23）推动转向轴承（21）恢复原状。

7.根据权利要求6所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述后轮总成（04）包括后轮轮轴（43），有轮缘的轮毂（41）；所述轮轴（43）为空心轮轴且两端攻有非自锁梯形左旋内螺纹；所述轮毂（41）在轴向设有通孔，该通孔的一端为圆柱孔，一端为圆锥孔（46），所述轮毂（41）通过圆柱孔与后轮轮轴（43）连接，轮毂（41）靠近圆锥孔一侧的轮面上沿周向均匀设置有若干小孔（45）。

8.根据权利要求7所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述后轮伸缩装置包括棘轮塞块（42），楔块（44），环形软弹簧；所述棘轮塞块（42）一端为锥形，其外形与圆锥孔（46）相吻合，插设于圆锥孔（46）内，且棘轮塞块（42）插入圆锥孔的一端加工有与后轮轮轴（43）相配合的梯形螺纹（422），棘轮塞块（42）通过梯形螺纹（422）与后轮轮轴（43）连接，完全拧紧时与轮毂（41）的圆锥孔（46）内圆锥面贴合；所述楔块（44）为与轮毂（41）的小孔（45）相配合的圆柱体，且其下端面为与棘轮塞块（42）锥度一致的斜面，楔块（44）插入轮毂（41）的小孔（45）时，其下端面与棘轮塞块（42）斜面接触，当棘轮塞块（42）拧紧时，棘轮塞块（42）斜面支撑楔块（44）往外伸展；所述棘轮塞块（42）另一端的周向加工有卡槽（421），该卡槽（421）与卡紧装置（05）相互嵌合；所述楔块（44）上设有促使其往轮毂的小孔（45）内缩进的环形软弹簧，所述楔块在插入轮毂的小孔（45）后，环形软弹簧依次将所有楔块（44）连接在一起。

9.根据权利要求8所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述后轮卡紧装置（05）包括支架（51），滑块（52）及电磁铁（54、55）；所述支架（51）固定在动力装置上，支架（51）下端焊接有中心有滑槽（53）的方形体，所述滑块（52）插入滑槽（53）中并可以在一定范围内滑动，滑块（52）伸出时与棘轮塞块卡槽（421）嵌合，卡紧棘轮塞块（42）使其不会随同轮毂（41）转动；所述电磁铁（54、55）控制滑块（52）伸缩，从而控制棘轮塞块（42）转动与停止。

10.根据权利要求5所述的自适应轨道小车，其特征在于：所述动力装置包括支架（47），装设在支架上的电动机（48）以及与电机输出轴相连接的减速齿轮组，所述减速齿轮组的输出端与后轮总成（04）的轮轴（43）相连接。