CN107176221B - 一种机械式换向的单向行驶机构 - Google Patents

Abstract

一种机械式换向的单向行驶机构，包括架体、驱动装置和换向机构、挡板，所述驱动装置安装在所述架体的底部，并与之转动连接；换向机构设置在驱动装置上；驱动装置包括静圆盘、动圆盘和主轴，主轴两端装在所述架体的底部，二者转动连接；静圆盘、动圆盘分别同轴安装在所述主轴上，其中静圆盘与主轴固接，动圆盘与主轴转动连接；换向机构包括滑块、挡片、第一弹簧、第二弹簧、档杆套以及限位档杆，滑块与所述径向槽滑动连接，滑块与第一弹簧外端相连，所述第一弹簧的内端与径向槽的内端相连。本发明有益效果是：结构简单，生产成本低，通过两个圆盘的相对转动以及圆盘内组件与爬壁机器人的巧妙结合，实现车轮或履带轮正向正常行驶，反向锁死的功能。

Description

一种机械式换向的单向行驶机构

技术领域

本发明涉及一种机械式换向的单向行驶机构，尤其涉及一种在壁面上仅直线行驶的攀爬机器人。

背景技术

一般的轮式或履带式爬壁机器人的换向机构，没有考虑攀爬的过程中出现打滑或作用力不足而导致机器人滚落的风险，它们通常是通过其它的方式比如增加吸附力来防止下滑，但是还没有出现在机构层面就防止机器人滚落的换向机构。本发明针对以上问题提出了一种具有全新结构的轮式换向机构，这种机构可在结构上就有效地防止了机器人的下落，也就是通过机构自锁的方式从结构上防止车轮反向转动，进而使得在较小的吸附力的作用下就可防止机器人下滑。在一定的吸附力和机构的“双保险”的作用下，使机器人在攀爬过程中的滑落的可能性几乎为零。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于攀爬机器人上的直线行驶机构，该换向机构使攀爬机器人在攀爬过程中保持一个方向，也就是使机器人在向上攀爬过程中车轮只能向前转动，一定程度上减小了机器人滑落的可能性，同时在机器人行驶到目标位置时能切换到相反方向继续直线行驶。

本发明所述的一种机械式换向的单向行驶机构，其特征在于：包括架体、驱动装置、换向机构和挡板，所述驱动装置、所述挡板安装在所述架体的底部，其中所述驱动装置与所述架体转动连接；所述换向机构设置在所述驱动装置上；

所述驱动装置包括静圆盘、动圆盘和主轴，所述主轴两端装在所述架体的底部，二者转动连接；所述静圆盘、所述动圆盘分别同轴安装在所述主轴上，其中静圆盘与主轴固接，动圆盘与主轴转动连接；所述静圆盘内侧设有第一环形凹槽，所述静圆盘的滚动面设有径向通孔，其中径向通孔的内端延伸至第一环形凹槽处；所述动圆盘外侧面设有多个用于与车轮固接的连接块，所述动圆盘的内侧面设有能与第一环形凹槽对应的第二环形凹槽以及用于供单向锁紧机构的滑块滑动的径向槽；所述静圆盘内侧面与所述动圆盘内侧面贴合；

所述换向机构包括滑块、挡片、第一弹簧、第二弹簧、档杆套以及限位档杆，所述滑块与所述径向槽滑动连接，并且所述滑块与所述第一弹簧的外端相连，所述第一弹簧的内端与所述径向槽的内端相连；所述挡片通过销轴与所述第一环形凹槽铰接，并且挡片的内端抵在第一环形凹槽内壁，挡片另一端与第二弹簧内端相连，且第二弹簧处于拉伸状态；所述档杆套与所述架体固接；所述档杆套上装有挡块；所述限位档杆与所述档杆套滑动连接，且其一端与从静圆盘侧面的通孔穿出的第二弹簧外端相连；所述限位档杆上设有用于限位的弹性顶尖，所述挡块上设有多个用于卡入所述弹性顶尖的限位凹槽；所述限位档杆的外端通过所述挡板限制其最远位置。

所述静圆盘的滚动面对称的设有两个径向通孔，且每个径向通孔对应一个挡片和一个第二弹簧形成的阻挡件；所述挡片是由两片形状相同的金属片焊接成折角结构，整个挡片置于第一环形凹槽内，其中一片金属片贴紧第一环形凹槽的内槽壁，另一片金属片的尾部抵在第一环形凹槽的外槽壁，且二者的衔接处钻一个用于插入销轴的小孔。

所述滑块是T型块，且T型块的底部与所述动圆盘的凹槽留有3mm的间隙。

所述架体包括安装平板、第一机架连接板和第二机架连接板，其中两块所述第一机架连接板通过螺钉与一块第二机架连接板拼成门型结构，第一机架连接板通过镙钉安装在安装平板的底部；两个第二机架连接板上设有用于插入主轴的安装孔。

所述动圆盘和所述静圆盘相互接触面涂上一层润滑油膜以防磨损和平滑相对转动。

所述连接块共三个，嵌入所述动圆盘的第二环形凹槽中。

工作原理：当机器人攀爬过程中，车轮开始转动，则所述动圆盘在所述连接块的作用下跟着车轮同时转动，于是所述动圆盘和所述静圆盘产生了相对运动，使得所述滑块在所述动圆盘的作用下相对于所述静圆盘的环形凹槽转动，当滑块转动到挡片时，由于滑块的动能使得与第一弹簧连接的挡片被压下去，滑块通过后，挡片在第一弹簧的作用下又回到原来的位置。如果机器人不慎滑落，车轮反向转动，此时滑块则反向沿静圆盘的第一环形凹槽转动，当转动到挡片位置时，明显地，被挡片卡在原地，此时与动圆盘相连的车轮被锁死，从而实现机器人的单方向运动。当机器人行走到指定位置时，指定位置处设一挡板，在挡板的作用下，限位挡杆受到冲击作用使限位挡杆上的弹性顶尖由于冲击而挤出挡块的第一个凹槽，滑入第二个凹槽内，此时第二弹簧由拉伸状态变为压缩状态。同时，挡片在第二弹簧的压力作用下发生转动，直到第二弹簧所作用下的挡片接触到静圆盘，此时滑块再按照原来的方向转动则被挡片卡死，因此滑块只能相对静圆盘的第一环形凹槽原运动方向的反方向转动，从而实现了机器人的转向。

本发明的有益效果是：结构简单，生产成本低，有益效果明显；通过两个圆盘的相对转动以及圆盘内组件与爬壁机器人的巧妙结合，使机器人攀爬过程中，可以实现车轮或履带轮正向正常行驶，反向锁死的功能；可有效降低机器人滑落的可能性。并且该单向换向机构可在机器人达到目标位置后自动反向，防止机器人越过正常地活动范围及由此产生的各种不良后果。

附图说明

图1是本发明的机构立体图。

图2是本发明的侧向视图。

图3是本发明中所述静圆盘和所述动圆盘的立体图。

图4是本发明的所述动圆盘的立体图。

图5是本发明的所述静圆盘的立体图。

图6是本发明机构中的推杆的局部放大图。

图7是本发明机构中所述金属片的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种机械式换向的单向行驶机构，包括架体1、驱动装置2、换向机构3和挡板4，所述驱动装置2、所述挡板4安装在所述架体1的底部，其中所述驱动装置2与所述架体1转动连接；所述换向机构3设置在所述驱动装置2上；所述驱动装置2包括静圆盘21、动圆盘22和主轴23，所述主轴23两端装在所述架体1的底部，二者转动连接；所述静圆盘21、所述动圆盘22分别同轴安装在所述主轴23上，其中静圆盘21与主轴23固接，动圆盘22与主轴23转动连接；所述静圆盘21内侧设有第一环形凹槽211，所述静圆盘211的侧面设有径向通孔212，其中径向通孔212的内端延伸至第一环形凹槽211处；所述动圆盘22外侧面设有多个用于与车轮固接的连接块221，所述动圆盘22的内侧面设有能与第一环形凹槽211对应的第二环形凹槽222以及用于供单向锁紧机构的滑块滑动的径向槽223；

所述换向机构3包括滑块31、挡片32、第一弹簧33、第二弹簧34、档杆套35以及限位档杆36，所述滑块31与所述径向槽223滑动连接，并且所述滑块31与所述第一弹簧33的外端相连，所述第一弹簧33的内端与所述径向槽223的内端相连；所述挡片32通过销轴37与所述第一环形凹槽211铰接，并且挡片32的内端抵在第一环形凹槽211内壁，挡片32另一端与第二弹簧34内端相连，且第二弹簧34处于拉伸状态；所述档杆套35与所述架体1固接；所述档杆套35上装有挡块38；所述限位档杆36与所述档杆套滑动连接，且其一端与从静圆盘21侧面的径向通孔212穿出的第二弹簧34外端相连；所述限位档杆36上设有用于限位的弹性顶尖39，所述挡块38上设有两个用于卡入所述弹性顶尖39的限位凹槽；所述限位档杆的外端通过所述挡板4限制其最远位置。

所述静圆盘21的滚动面对称的设有两个径向通孔212，且每个径向通孔212对应一个挡片32和一个第二弹簧34形成的阻挡件；所述挡片32是由两片形状相同的金属片焊接成折角结构，整个挡片32置于第一环形凹槽211内，其中一片金属片贴紧第一环形凹槽211的内槽壁，另一片金属片的尾部抵在第一环形凹槽211的外槽壁，且二者的衔接处钻一个用于插入销轴37的小孔。

所述滑块31是T型块，且T型块的底部与所述动圆盘22的凹槽留有3mm的间隙。

所述架体1包括安装平板11、第一机架连接板12和第二机架连接板13，其中两块所述第一机架连接板12通过螺钉与一块第二机架连接板13拼成门型结构，第一机架连接板12通过镙钉安装在安装平板11的底部；两个第二机架连接板12上设有用于插入主轴的安装孔。所述动圆盘22和所述静圆盘21相互接触面涂上一层润滑油膜以防磨损和平滑相对转动。

所述连接块221共三个，嵌入所述动圆盘22的第二环形凹槽222中。

工作原理：当机器人攀爬过程中，车轮开始转动，则所述动圆盘22在所述连接块221的作用下跟着车轮同时转动，于是所述动圆盘22和所述静圆盘21产生了相对运动，使得所述滑块31在所述动圆盘22的作用下相对于所述静圆盘21的第一环形凹槽211转动，当滑块31转动到挡片时，由于滑块31的动能使得与第一弹簧33连接的挡片32被压下去，滑块31通过后，挡片32在第一弹簧33的作用下又回到原来的位置。如果机器人不慎滑落，车轮反向转动，此时滑块31则反向沿静圆盘21的第一环形凹槽211转动，当转动到挡片32位置时，明显地，被挡片32卡在原地，此时与动圆盘22相连的车轮被锁死，从而实现机器人的单方向运动。当机器人行走到指定位置时，指定位置处设一挡板4，在挡板4的作用下，限位挡杆36受到冲击作用使限位挡杆36上的弹性顶尖39由于冲击而挤出挡块38的第一个凹槽，滑入第二个凹槽内，此时第二弹簧34由拉伸状态变为压缩状态。同时，挡片32在第二弹簧34的压力作用下发生转动，直到第二弹簧34所作用下的挡片32接触到静圆盘21，此时滑块31再按照原来的方向转动则被挡片32卡死，因此滑块31只能相对静圆盘21的第一环形凹槽211原运动方向的反方向转动，从而实现了机器人的转向。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.一种机械式换向的单向行驶机构，其特征在于：包括架体、驱动装置、换向机构，所述驱动装置安装在所述架体的底部，其中所述驱动装置与所述架体转动连接；所述换向机构设置在所述驱动装置上；

所述驱动装置包括静圆盘、动圆盘和主轴，所述主轴两端装在所述架体的底部，二者转动连接；所述静圆盘、所述动圆盘分别同轴安装在所述主轴上，其中静圆盘与主轴固接，动圆盘与主轴转动连接；所述静圆盘内侧设有第一环形凹槽，所述静圆盘的滚动面设有径向通孔，其中径向通孔的内端延伸至第一环形凹槽处；所述动圆盘外侧面设有多个用于与车轮固接的连接块，所述动圆盘的内侧面设有能与第一环形凹槽对应的第二环形凹槽以及用于供单向锁紧机构的滑块滑动的径向槽；所述静圆盘内侧面与所述动圆盘内侧面贴合；

所述换向机构包括滑块、挡片、第一弹簧、第二弹簧、档杆套以及限位档杆，所述滑块与所述径向槽滑动连接，并且所述滑块与所述第一弹簧的外端相连，所述第一弹簧的内端与所述径向槽的内端相连；所述挡片通过销轴与所述第一环形凹槽铰接，并且挡片的内端抵在第一环形凹槽内壁，挡片另一端与第二弹簧内端相连，且第二弹簧处于拉伸状态；所述档杆套与所述架体固接；所述档杆套上装有挡块；所述限位档杆与所述档杆套滑动连接，且其一端与从静圆盘侧面的通孔穿出的第二弹簧外端相连；所述限位档杆上设有用于限位的弹性顶尖，所述挡块上设有多个用于卡入所述弹性顶尖的限位凹槽；所述限位档杆的外端通过挡板限制其最远位置；当机器人行走到指定位置时，指定位置处设一挡板，在挡板的作用下，限位挡杆受到冲击作用使限位挡杆上的弹性顶尖由于冲击而挤出挡块的第一个凹槽，滑入第二个凹槽内，此时第二弹簧由拉伸状态变为压缩状态；

所述静圆盘的滚动面对称的设有两个径向通孔，且每个径向通孔对应一个挡片和一个第二弹簧形成的阻挡件；所述挡片是由两片形状相同的金属片焊接成折角结构，整个挡片置于第一环形凹槽内，其中一片金属片贴紧第一环形凹槽的内槽壁，另一片金属片的尾部抵在第一环形凹槽的外槽壁，且二者的衔接处钻一个用于插入销轴的小孔；

所述架体包括安装平板、第一机架连接板和第二机架连接板，其中两块所述第一机架连接板通过螺钉与一块第二机架连接板拼成门型结构，第一机架连接板通过镙钉安装在安装平板的底部；两个第二机架连接板上设有用于插入主轴的安装孔。

2.权利要求1所述的一种机械式换向的单向行驶机构，其特征在于：所述动圆盘上的径向槽为T型槽，所述滑块为能与T型槽匹配的T型块，且T型块的底部与所述动圆盘的凹槽留有3 mm的间隙。

3.如权利要求1所述的一种机械式换向的单向行驶机构，其特征在于：动圆盘和静圆盘相互接触面涂有防磨损和平滑相对转动的润滑油膜。

4.如权利要求1所述的一种机械式换向的单向行驶机构，其特征在于：所述连接块共三个，嵌入所述动圆盘的第二环形凹槽中。

5.如权利要求1所述的一种机械式换向的单向行驶机构，其特征在于：所述动圆盘通过深沟球轴承与所述主轴转动连接，其中深沟球轴承的内圈套在所述主轴上，与之键连接，外圈与动圆盘键连接。

6.如权利要求5所述的一种机械式换向的单向行驶机构，其特征在于：所述静圆盘与所述深沟球轴承之间的主轴上、动圆盘与车轮之间的主轴上套接相应的套筒。

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