CN107380280A - 双履带式全地形机器人行走机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双履带式全地形机器人行走机构，包括主驱动机构、从动驱动机构和变形驱动机构，其中所述变形驱动机构包括舵机、长曲柄、短曲柄和举升臂，舵机通过舵机支架固定在机架上，长曲柄的一端与舵机的输出轴连接、其另一端与短曲柄的上端相铰接，短曲柄的下端固接在举升臂上，举升臂的两端分别通过固定装置水平安装在两个行走机构之间。本发明设置的机器人行走机构克服了现有单履带式行走机构机动性差、不易转弯和变形的缺点，使得本结构的机器人行走机构可在砂石、草地、阶梯、孔洞、窄桥、高台等复杂地形中顺利通行，结构简单、行走轻便、越障和攀爬性能强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人零部件，具体涉及一种双履带式全地形机器人行走机构，属于机器人制造业技术领域.
背景技术
随着科技的发展，机器人逐渐被应用在各个领域。例如将工程机器人应用在灾难搜救、巡逻侦察、反恐维稳、战场救护和后勤保障的等工作上，能够发挥巨大的作用。目前市场上，工程机器人的行走机构多采用轮式或履带式。履带式行走机构越障能力强，但履带式行走机构存在体型笨重、行走速率慢、不易转弯、机动性差等缺陷。另一种为轮式行走机构，一般主要由四个行走轮构成，具有质量轻、速度快、机动灵活的特点，但面对台阶、楼梯、沟壑和陡坡等复杂地形时，其越障性能差、稳定性差。为了让机器人的行走机构同时具备轮式和履带式行走机构的优点，以提高机器人行走机构的适用范围，现有技术中出现了各种新型结构的机器人行走机构。
例如申请号为201510448366.X的中国发明专利公开了一种轮履复合式巡检机器人行走机构，它是在主体履带机构前部还安装有摆臂履带机构和行走轮机构；其中摆臂履带机构由安装在主体履带机构架体上的摆臂轴和摆臂电机以及安装在摆臂轴两端的左、右履带臂组成，摆臂电机通过摆臂减速器驱动摆臂轴转动，摆臂轴带动左、右履带臂上下摆动；行走轮机构，包括安装在主体履带机构底面中心线上的万向轮和左、右行走轮，构成三轮的行走方式。该种结构的机器人行走机构可以既可以实现履带移动，也可以实现轮式移动，且两种运动方式互不干扰，具有一定的灵活性大、越障性能强的优势。其是通过设置的摆臂轴来带动左、右履带臂上下摆动，由于左、右履带臂的组成结构有摆臂固定板、摆臂履带从动轮、摆臂履带驱动轮、摆臂履带、履带驱动电机等部件构成，其变形结构较为复杂；此外摆臂在使用时除了对左右履带进行承重外，还需要对机器人部件进行承重，重量大、对摆臂轴的驱动装置要求较高，在动力不足的情况下在提升过程的左右履带极易出现晃动或难以保证左右履带的同步提升、变形。
发明内容
针对上述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、越障和攀爬性能强的双履带式全地形机器人行走机构。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
双履带式全地形机器人行走机构，包括主驱动机构、从动驱动机构和用于控制从动驱动机构变形的变形驱动机构，
所述主驱动机构包括机架和两组相平行设置的主行走机构，两组主行走机构分别对称安装在机架的两侧，每组主行走机构包括第一固定杆和同直线安装的主驱动履带轮、随动履带轮，在主驱动履带轮和随动履带轮上裹覆有一主履带，所述第一固定杆的一端与主驱动履带轮的转轴连接、其另一端与随动履带轮的中心轴连接，所述主驱动履带轮上连接有驱动装置；
所述从动驱动机构安装在主驱动机构的前端，主要由两组相平行设置的行走机构组成，每组行走机构包括第二固定杆和同直线安装的从动驱动履带轮、从动随动履带轮，在从动驱动履带轮和从动随动履带轮上裹覆有一从动履带，所述第二固定杆的一端与从动驱动履带轮的转轴连接、其另一端与从动随动履带轮的中心轴连接，所述从动驱动履带轮与随动履带轮相邻并连接有一驱动装置。
上述方案中，具体地，所述变形驱动机构可以包括舵机、长曲柄、短曲柄和举升臂，所述舵机通过舵机支架固定在机架上，所述长曲柄的一端与舵机的输出轴连接、其另一端与短曲柄的上端相铰接，所述短曲柄的下端固接在举升臂上，所述举升臂的两端分别通过固定装置水平安装在两个行走机构之间。
上述方案中，所述固定装置可以包括连接杆和与从动履带相平行设置的固定杆，所述连接杆的一端固接在第二固定杆上、其另一端与固定杆的一端连接，所述固定杆的另一端通过轴承与从动随动履带轮的中心轴连接。
上述方案中，为了防止两个从动随动履带轮在变形过程中的晃动，所述固定装置还可包括从动随动履带轮稳固杆，所述从动随动履带轮稳固杆的两端分别通过螺栓组件固定在固定杆上。
上述方案中，所述随动履带轮具体可通过T形支架与机架连接，所述T形支架的上端通过螺栓组件固定在机架上、其下端固接在随动履带轮的侧部。
上述方案中，为了简化结构和减轻整个机构的重量，各驱动装置可包括L形支架和直流减速电机，所述L形支架的一端通过螺栓组件固定在机架上、其另一端与直流减速电机的壳体固接，所述直流减速电机的输出轴通过轴连接器与主驱动履带轮的转轴或从动驱动履带轮的转轴连接。
本发明的有益效果为：
本发明设置的机器人行走机构主要由主驱动机构、从动驱动机构和用于控制从动驱动机构变形的变形驱动机构组成，克服了现有单履带式行走机构机动性差、不易转弯和变形的缺点，使得本结构的机器人行走机构可在砂石、草地、阶梯、孔洞、窄桥、高台等复杂地形中顺利通行，结构简单、行走轻便、越障和攀爬性能强的特点。
附图说明
图1为本双履带式全地形机器人行走机构的结构示意图。
图中标号为：1、机架；2、L形支架；3、驱动装置；4、轴连接器；5、主驱动履带轮；6、第一固定杆；7、随动履带轮；8、T形支架；9、主履带；10、从动驱动履带轮；11、第二固定杆；12、从动随动履带轮；13、从动履带，14、连接杆；15、固定杆；16、从动随动履带轮稳固杆；17、举升臂；18、短曲柄；19、长曲柄；20、舵机；21、舵机支架。
具体实施方式
如图1所示，双履带式全地形机器人行走机构，包括主驱动机构、从动驱动机构和用于控制从动驱动机构变形的变形驱动机构。
所述主驱动机构包括机架1和两组相平行设置的主行走机构，两组主行走机构分别对称安装在机架1的两侧。每组主行走机构包括第一固定杆6和同直线安装的主驱动履带轮5、随动履带轮7，并在主驱动履带轮5和随动履带轮7上裹覆有一主履带9。本实施例中，所述随动履带轮7具体是通过T形支架8与机架1连接。即T形支架8的上端通过螺栓组件固定在机架1上、其下端固接在随动履带轮7的侧部。所述第一固定杆6的一端与主驱动履带轮5的转轴连接、其另一端与随动履带轮7的中心轴连接，所述主驱动履带轮5上连接有驱动装置3。
所述从动驱动机构安装在主驱动机构的前端。主要由两组相平行设置的行走机构组成，每组行走机构包括第二固定杆11和同直线安装的从动驱动履带轮10、从动随动履带轮12。在从动驱动履带轮10和从动随动履带轮12上裹覆有一从动履带13。所述第二固定杆11的一端与从动驱动履带轮10的转轴连接、其另一端与从动随动履带轮12的中心轴连接。所述从动驱动履带轮10与随动履带轮7相邻并连接有一驱动装置3。
本实施例中，各驱动装置3包括L形支架2和直流减速电机。所述L形支架2的一端通过螺栓组件固定在机架1上、其另一端与直流减速电机的壳体固接。所述直流减速电机的输出轴通过轴连接器4与主驱动履带轮5的转轴或从动驱动履带轮10的转轴连接。当然，所采用的驱动装置3还选用变频电机或其他类型的驱动装置3。
所述变形驱动机构包括舵机20、长曲柄19、短曲柄18和举升臂17。所述舵机20通过舵机支架21固定在机架1上。所述长曲柄19的一端与舵机20的输出轴连接、其另一端与短曲柄18的上端相铰接。所述短曲柄18的下端固接在举升臂17上，所述举升臂17的两端分别通过固定装置水平安装在两个行走机构之间。进一步地，所述固定装置包括连接杆14、从动随动履带轮稳固杆16与从动履带13相平行设置的固定杆15。所述连接杆14的一端固接在第二固定杆11上、其另一端与固定杆15的一端连接，所述固定杆15的另一端通过轴承与从动随动履带轮12的中心轴连接，即安装后的连接杆14与固定杆15构成一L形结构，安装简单。所述从动随动履带轮稳固杆16的两端分别通过螺栓组件固定在固定杆15上。
本发明在使用时：
1)当在平地行走时，给主驱动机构和从动驱动机构上的直流减速电机通电，带动主驱动履带轮5和从动驱动履带转动，通过控制直流减速电机的正反转，使机器人行走机构实现前进、后退、左转和右转等动作；
2)当通过砂石、草地、阶梯、孔洞、窄桥、高台等复杂地形时，或是行进受阻，或是需要攀爬时，在步骤1)的基础上、控制舵机20的转动，通过长曲柄19和短曲柄18将举升臂17抬升，从而使从动随动履带轮12和从动履带13整体往上抬升，实现变形，以实现继续通行和攀爬。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.双履带式全地形机器人行走机构，包括主驱动机构、从动驱动机构和用于控制从动驱动机构变形的变形驱动机构，其特征在于：
所述主驱动机构包括机架(1)和两组相平行设置的主行走机构，两组主行走机构分别对称安装在机架(1)的两侧，每组主行走机构包括第一固定杆(6)和同直线安装的主驱动履带轮(5)、随动履带轮(7)，在主驱动履带轮(5)和随动履带轮(7)上裹覆有一主履带(9)，所述第一固定杆(6)的一端与主驱动履带轮(5)的转轴连接、其另一端与随动履带轮(7)的中心轴连接，所述主驱动履带轮(5)上连接有驱动装置(3)；
所述从动驱动机构安装在主驱动机构的前端，主要由两组相平行设置的行走机构组成，每组行走机构包括第二固定杆(11)和同直线安装的从动驱动履带轮(10)、从动随动履带轮(12)，在从动驱动履带轮(10)和从动随动履带轮(12)上裹覆有一从动履带(13)，所述第二固定杆(11)的一端与从动驱动履带轮(10)的转轴连接、其另一端与从动随动履带轮(12)的中心轴连接，所述从动驱动履带轮(10)与随动履带轮(7)相邻并连接有一驱动装置(3)。
2.根据权利要求1所述的双履带式全地形机器人行走机构，其特征在于：所述变形驱动机构包括舵机(20)、长曲柄(19)、短曲柄(18)和举升臂(17)，所述舵机(20)通过舵机支架(21)固定在机架(1)上，所述长曲柄(19)的一端与舵机(20)的输出轴连接、其另一端与短曲柄(18)的上端相铰接，所述短曲柄(18)的下端固接在举升臂(17)上，所述举升臂(17)的两端分别通过固定装置水平安装在两个行走机构之间。
3.根据权利要求2所述的双履带式全地形机器人行走机构，其特征在于：所述固定装置包括连接杆(14)和与从动履带(13)相平行设置的固定杆(15)，所述连接杆(14)的一端固接在第二固定杆(11)上、其另一端与固定杆(15)的一端连接，所述固定杆(15)的另一端通过轴承与从动随动履带轮(12)的中心轴连接。
4.根据权利要求2所述的双履带式全地形机器人行走机构，其特征在于：所述固定装置还包括从动随动履带轮稳固杆(16)，所述从动随动履带轮稳固杆(16)的两端分别通过螺栓组件固定在固定杆(15)上。
5.根据权利要求1或2所述的双履带式全地形机器人行走机构，其特征在于：所述随动履带轮(7)通过T形支架(8)与机架(1)连接，所述T形支架(8)的上端通过螺栓组件固定在机架(1)上、其下端固接在随动履带轮(7)的侧部。
6.根据权利要求1所述的双履带式全地形机器人行走机构，其特征在于：各驱动装置(3)包括L形支架(2)和直流减速电机，所述L形支架(2)的一端通过螺栓组件固定在机架(1)上、其另一端与直流减速电机的壳体固接，所述直流减速电机的输出轴通过轴连接器(4)与主驱动履带轮(5)的转轴或从动驱动履带轮(10)的转轴连接。
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