CN107284541B - 一种直角腿旋转越障行走机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直角腿旋转越障行走机构，属于机器人车辆行走技术领域。本发明直角腿旋转越障行走机构包括车架、步进电动机、联轴器、蜗轮蜗杆机构、直流电机、行星减速器、锥齿轮传动机构、直角腿支架及履带车轮组。其工作原理是：直流电机的动力通过行星减速器和锥齿轮传动机构传递给空心轴，并驱动空心轴上固连的第一主动轮和第二主动轮转动，进而带动履带车轮组向前运动；当行走机构收到越障信号后，直流电机停转，步进电机的动力通过蜗轮蜗杆机构传递给实心轴，并驱动实心轴上固连的直角腿支架转动，进而使直角腿支架上的履带车轮组发生翻转。通过直流电机和步进电机的协调交替工作，直角腿支架上的履带车轮组可以完成平地行走和越障功能，可应用于越障车或机器人的行走系统中。

Description

一种直角腿旋转越障行走机构
技术领域：
本发明提供一种直角腿旋转越障行走机构，可以实现在平地上的履带式行驶或遇障碍时的直角腿旋转越障功能，属于机器人车辆行走技术领域，可应用于越障车或机器人的行走系统中。
背景技术：
目前，越障车或机器人的行走系统主要分为轮式、履带式、腿式和复合式等结构。其中轮-履复合式行走系统兼具轮式和履带式的优点，值得去研究。已有的轮-履复合式行走系统，存在结构复杂、轮腿转换不灵活、控制比较复杂等问题，尚需进一步改进。
发明内容：
本发明针对已有的轮-履复合式行走系统的现状，提供一种直角腿旋转越障行走机构，可以实现在平地上的履带式行驶或遇障碍时直角腿旋转越障功能，可应用于越障车辆或机器人的行走系统中。
本发明所提供的一种直角腿旋转越障行走机构包括步进电机1、联轴器2、蜗轮3、蜗杆4、实心轴5、空心轴6、直角腿支架7、第一从动轮8、第一主动轮9、第二主动轮10、第二从动轮11、从动锥齿轮12、主动锥齿轮13、行星减速器14、直流电机15及车架16。
所述步进电机1用电机支架固连在所述车架16上，所述联轴器2的一端与所述步进电机1的输出轴固连，所述联轴器2的另一端与所述蜗杆4的轴端固连。
所述蜗杆4通过其两侧轴颈处的轴承座支撑，所述蜗杆4的轴线与所述步进电机1的输出轴同轴；所述蜗杆4与所述蜗轮3相啮合；所述实心轴5通过其两侧轴颈处的轴承座支撑，所述实心轴5贯穿于所述空心轴6的中间孔，所述实心轴5与所述空心轴6之间留有间隙，所述实心轴5及所述空心轴6转动时互不干涉。
所述实心轴5的一端安装在所述蜗轮3的中心孔中，所述实心轴5与所述蜗轮3采用键进行固连，所述实心轴5另一端与所述直角腿支架7固连；所述直流电机15用电机支架固连在所述车架16上，所述直流电机15的输出轴与所述行星减速器14的输入轴固连；所述行星减速器14的输出轴与所述主动锥齿轮13固连；所述主动锥齿轮13与所述从动锥齿轮12相啮合，所述从动锥齿轮12固连安装在所述空心轴6的一端；所述第一主动轮9及所述第二主动轮10依序沿轴向固连安装在所述空心轴6的另一端，所述第一主动轮9与所述第二主动轮10同步转动。
所述第一主动轮9与所述第一从动轮8用第一履带17相连，所述第一主动轮9、所述第一从动轮8及所述第一履带17组成第一履带车轮组；所述第二主动轮10与所述第二从动轮11用第二履带18相连，所述第二主动轮10、所述第二从动轮11及所述第二履带18组成第二履带车轮组。
所述直角腿支架7设有呈直角型的两个分叉，所述直角腿支架7的两个分叉上分别设有销轴，所述第一从动轮8及所述第二从动轮11分别安装在所述直角腿支架7的销轴上。所述直角腿支架7呈90度角，所述第一履带车轮组和所述第二履带车轮组通过所述直角腿支架7固连在一起，所述直角腿支架7、所述第一履带车轮组及所述第二履带车轮组共同构成本发明的直角腿，用于实现行走机构的直线行驶或旋转越障功能。
本发明直角腿旋转越障行走机构能够实现平地行走和旋转越障功能的交替转换。当平地行走时，直流电机15的动力通过行星减速器14、主动锥齿轮13和从动锥齿轮12传递给空心轴6，并驱动空心轴6带动第一履带车轮组和第二履带车轮组同步向前行驶；当旋转越障时，直流电机15停转述步进电机1的动力通过蜗轮3、蜗杆4传递给实心轴5，并驱动实心轴5上固连的直角腿支架7转动，进而使直角腿支架7上的第一从动轮8、第二从动轮11同时向前转动一定角度，从而实现第一履带车轮组和第二履带车轮组的旋转越障功能。通过直流电机15和步进电机1的协调交替工作，直角腿支架7上的履带车轮组可以完成平地行走和越障功能，可应用于越障车或机器人的行走系统中。
附图说明：
图1为本发明直角腿旋转越障行走机构的结构原理图；
图2为本发明中直角腿的结构示意图；
图3为本发明机构的越障过程原理图；
图4为本发明机构组成越障车或机器人行走系统示意图。
图中：1：步进电机；2：联轴器；3：蜗轮；4：蜗杆；5：实心轴；6：空心轴；7：直角腿支架；8：第一从动轮；9：第一主动轮；10：第二主动轮；11：第二从动轮；12：从动锥齿轮；13：主动锥齿轮；14：行星减速器；15：直流电机；16：车架；17：第一履带；18：第二履带；19：路障。
具体实施方式：
本发明所提供的一种直角腿旋转越障行走机构包括步进电机1、联轴器2、蜗轮3、蜗杆4、实心轴5、空心轴6、直角腿支架7、第一从动轮8、第一主动轮9、第二主动轮10、第二从动轮11、从动锥齿轮12、主动锥齿轮13、行星减速器14、直流电机15及车架16。
图1为本发明直角腿旋转越障行走机构的结构原理图，机构平地行驶状态下，步进电机1不转，直流电机15正转，通过行星减速器14将动力传递给主动锥齿轮13，主动锥齿轮13与从动锥齿轮12啮合传动使空心轴6正转，空心轴6驱动第一主动轮9、第二主动轮10同时正向转动，第一主动轮9和第二主动轮10再分别通过第一履带17和第二履带18驱动第一从动轮8、第二从动轮11转动，进而实现第一履带车轮组和第二履带车轮组同步向前行驶，期间直角腿支架7不发生转动。需要越障时，直流电机15停转，步进电机1转动，通过联轴器2将动力传递给蜗杆4、蜗轮3，蜗轮3驱动实心轴5转动，实心轴5驱动直角腿支架7翻转，进而使直角腿支架7上的第一从动轮8、第二从动轮11同时向前转动一定角度，从而实现第一履带车轮组带动第一履带车轮组和第二履带车轮组实现旋转越障功能。通过直流电机15和步进电机1的协调交替工作，直角腿支架7上的履带车轮组可以完成平地行走和旋转越障功能的转换。本发明的行走机构的直角腿示意图如图2所示，本发明的直角腿旋转越障行走机构的越障过程原理如图3所示。
图4为本发明的直角腿旋转越障行走机构组成越障车或机器人行走系统示意图，在车架16上对称配置四组或六组本发明的直角腿旋转越障行走机构，即可形成四轮履或六轮履复合越障车或机器人行走系统，具有较强的平地驱动行驶和越障能力。

Claims (1)

1.一种直角腿旋转越障行走机构，其特征在于该行走机构包括步进电机(1)、联轴器(2)、蜗轮(3)、蜗杆(4)、实心轴(5)、空心轴(6)、直角腿支架(7)、第一从动轮(8)、第一主动轮(9)、第二主动轮(10)、第二从动轮(11)、从动锥齿轮(12)、主动锥齿轮(13)、行星减速器(14)、直流电机(15)及车架(16)；所述步进电机(1)用电机支架固连在所述车架(16)上，所述联轴器(2)的一端与所述步进电机(1)的输出轴固连，所述联轴器(2)的另一端与所述蜗杆(4)的轴端固连；所述蜗杆(4)通过其两侧轴颈处的轴承座支撑，所述蜗杆(4)的轴线与所述步进电机(1)的输出轴同轴，所述蜗杆(4)与所述蜗轮(3)相啮合；所述实心轴(5)通过其两侧轴颈处的轴承座支撑，所述实心轴(5)贯穿于所述空心轴(6)的中间孔，所述实心轴(5)与所述空心轴(6)之间留有间隙，所述实心轴(5)及所述空心轴(6)转动时互不干涉；所述实心轴(5)的一端安装在所述蜗轮(3)的中心孔中，所述实心轴(5)与所述蜗轮(3)采用键进行固连，所述实心轴(5)另一端与所述直角腿支架(7)固连；所述直流电机(15)用电机支架固连在所述车架(16)上，所述直流电机(15)的输出轴与所述行星减速器(13)的输入轴固连，所述行星减速器(14)的输出轴与所述主动锥齿轮(13)固连，所述主动锥齿轮(13)与所述从动锥齿轮(12)相啮合，所述从动锥齿轮(12)固连安装在所述空心轴(6)的一端；所述第一主动轮(9)及所述第二主动轮(10)依序沿轴向固连安装在所述空心轴(6)的另一端，所述第一主动轮(9)与所述第二主动轮(10)同步转动；所述第一主动轮(9)与所述第一从动轮(8)用第一履带(17)相连，所述第一主动轮(9)、所述第一从动轮(8)及所述第一履带(17)组成第一履带车轮组；所述第二主动轮(10)与所述第二从动轮(11)用第二履带(18)相连，所述第二主动轮(10)、所述第二从动轮(11)及所述第二履带(18)组成第二履带车轮组；所述直角腿支架(7)设有呈直角型的两个分叉，所述直角腿支架(7)的两个分叉上分别设有销轴，所述第一从动轮(8)及所述第二从动轮(11)分别安装在所述直角腿支架(7)的销轴上；所述直角腿支架(7)呈90度角，所述第一履带车轮组和所述第二履带车轮组通过所述直角腿支架(7)固连在一起，所述直角腿支架(7)、所述第一履带车轮组及所述第二履带车轮组共同构成直角腿，用于实现行走机构的直线行驶或旋转越障功能。
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