CN108327809A - 双履带机器人移动平台 - Google Patents

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Abstract

双履带机器人移动平台,包括移动车体和对称设在移动车体两侧的履带机构,移动车体内设有向履带机构提供动力的动力源,每个履带机构均包括主动链轮、从动链轮、连杆机构和履带条;连杆机构包括若干个连杆单元和弹簧,每个连杆单元由销钉、第一连杆、第二连杆和第三连杆组成,且每个连杆单元中,第一连杆的上端安装有托带轮,第二连杆的下端安装有负重轮,第三连杆的首端、第一连杆的下端以及第二连杆的上端复合铰接在销钉上,第三连杆的末端与相邻设置的连杆单元中的销钉通过弹簧连接;与主动链轮相邻设置的连杆单元中的第三连杆的末端与另外设置的销钉通过弹簧连接。本发明能够实现单一维度、非平坦壁面上的障碍物越障、弯曲壁面上的运动。

Description

双履带机器人移动平台
技术领域
本发明涉及履带技术领域,具体涉及一种双履带机器人移动平台。
背景技术
目前,机器人的移动机构有多种形式,主要包括轮式移动机构、腿式移动机构以及履带式移动机构。轮式移动机构主要应用于地面状态良好的条件,其移动速度高运行效率高,结构简单,但越野能力不强;腿式移动机构的优势在于崎岖的路面上良好的通行能力,速度不高,结构复杂,能量利用率比较低;履带式移动机构综合了腿式和轮式的特点,既具有较高的移动速度,又拥有优越的越障性能。
在现有技术中,依据履带产生的履带机器人应运而生,且履带式机器人的应用领域不断扩大,从民用领域中的安全监视、消防、搜救、托运等,到军事领域中洞穴、反恐、排爆、建筑物勘测、扫雷、破障、生化战剂探测等,人类对于履带机器人的应用需求越来越高。目前,应用于军事领域中所采用的移动机器人结构较为复杂,成本较高,不适用于民用领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种双履带机器人移动平台,结构相对简单,成本较低,能够适用于民用领域的负载作业。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为:双履带机器人移动平台,包括移动车体和对称安装在移动车体相对两侧的履带机构,移动车体内设有向履带机构提供动力的动力源,每个履带机构均包括主动链轮、从动链轮、连杆机构以及闭环套设在主动链轮和从动链轮外的履带条;所述的连杆机构包括若干个连杆单元和弹簧,每个连杆单元由销钉、第一连杆、第二连杆和第三连杆组成,且每个连杆单元中,其中,第一连杆的上端转动安装有支撑在履带条上的托带轮,第二连杆的下端转动安装有支撑在履带条上的负重轮,第三连杆的首端、第一连杆的下端以及第二连杆的上端复合铰接在销钉上,第三连杆的末端与相邻设置的连杆单元中的销钉通过弹簧连接;其中,与主动链轮相邻设置的连杆单元中的第三连杆的末端与移动车体中另外设置的销钉通过弹簧连接。
本发明中,所述的移动车体包括底板、与底板相对设置的顶板以及用于封合连接底板和顶板侧边的多个侧板。
其中,顶板上设有向移动车体外延伸的防倾翻机构,防倾翻机构包括旋转台、连接架、弹簧和万向轮,旋转台安装在顶板上,所述的万向轮包括轮叉和安装在轮叉上的滚轮,连接架的一端固定在旋转台上,连接架的另一端与弹簧的上端连接,弹簧的下端与轮叉连接。
进一步的,旋转台包括第二电机、旋转轴和基座,第二电机固定安装在顶板的上表面,且第二电机的驱动轴与旋转轴的一端传动连接,基座固定在旋转轴的另一端,连接架的一端固定在该基座上;所述的连接架包括固定连接的第一连接杆和向移动车体外延伸的第二连接杆,第二连接杆上固定连接有竖直设置的第三连接杆,第三连接杆的下端与弹簧的上端连接;其中,第一连接杆与第二连接杆的连接部位位于移动车体外部,且位于移动车体外的第一连接杆向下方弯折,使滚轮与履带机构位于同一平面。
本发明中,动力源为用于带动主动链轮转动的第一电机,第一电机安装在底板上,其中,第一电机的驱动轴上安装有第一齿轮,第一齿轮外啮合设置有第二齿轮,第一齿轮和第二齿轮的齿面均竖直设置,且第二齿轮的齿面上垂直连接有第一固定轴,第一固定轴伸出移动车体的侧板外部,且主动链轮安装在伸出侧板外部的第一固定轴的端部,第一固定轴上套设有轴承,轴承安装在侧板的内壁上。
其中,底板的内壁安装有第二固定轴,第二固定轴伸出移动车体的侧板外部,且从动链轮安装在伸出侧板外部的第二固定轴的端部,第二固定轴上套设有轴承,轴承安装在侧板的内壁上。
本发明中,各销钉均垂直固定在移动车体的侧板上。
其中,侧板的内壁连接有导向块,导向块内滑动配合连接有竖直设置的导向杆,伸出导向块上端的导向杆上连接有限位螺母,导向杆的下端连接有能够伸出移动车体的侧板外部的多段连杆,负重轮转动安装在多段连杆的下端;且位于多段连杆与导向块之间的导向杆上套设有弹簧。
其中,履带条包括若干个依次连接的履带板,履带板呈方形,且履带板的一侧边连接有两个内连接板,履带板另一个相对设置的侧边连接有两个外连接板,相邻履带板的内连接板与外连接板通过销轴铰接。
进一步的,履带板的外表面设有橡胶层。
有益效果:本发明能够实现单一维度、非平坦壁面上的障碍物越障运动、弯曲壁面上的运动;本发明中的多级连杆机构,能够使履带机构根据壁面表面形态使履带条紧密贴合在壁面上,使机器人运作更加稳定安全;同时,各连杆单元之间通过弹簧连接,能够使履带机构在运行过程中具有减震、缓冲作用。
本发明中,连杆机构通过每个连杆单元、托带轮和负重轮的设置,能够使托带轮和负重轮在履带机构的运行过程中自适应调整履带条的松紧程度,使移动平台具有更好的适应性。
其中,在负重轮上连接有多段连杆等部件,在履带机构底面受外力时,通过导向杆上的弹簧间接利用多段连杆将负重轮沿竖直方向上往下压,限位螺母又防止多段连杆的脱落。
附图说明
图1为本发明的示意图;
图2为图1的俯视图;
图3为图2的左视图;
图4为图3中履带机构的放大示意图;
图5为图3中防倾翻机构的放大示意图;
图6为本发明中履带板的连接示意图;
图7为本发明中主动链轮与第一电机的连接示意图;
图8为本发明中从动链轮与第二固定轴的连接示意图;
图9为本发明中负重轮与多段连杆的连接示意图。
附图标记:1、第一电机,2、第一齿轮,3、第二齿轮,4、第一固定轴;5、移动车体,50、底板,51、顶板,52、侧板;6、履带机构,60、主动链轮,61、从动链轮,62、履带条,620、履带板,621、内连接板,622、外连接板,623、橡胶层;7、连杆单元,70、第一连杆,71、第二连杆,72、第三连杆,73、托带轮,74、负重轮;8、防倾翻机构,80、第二电机,81、旋转轴,82、基座,83、连接架,830、第一连接杆,831、第二连接杆,832、第三连接杆,84、轮叉,85、滚轮;9、第二固定轴,10、销钉,11、弹簧,12、轴承,13、导向块,14、导向杆,15、限位螺母,16、多段连杆,17、销轴。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
双履带机器人移动平台,如图1、图2和图3所示,该移动平台包括移动车体5和对称安装在移动车体5相对两侧的履带机构6,移动车体5内设有向履带机构6提供动力的动力源。其中,移动车体5包括底板50、与底板50相对设置的顶板51以及用于封合连接底板50和顶板51侧边的多个侧板52。
如图3和图4所示,每个履带机构均包括主动链轮60、从动链轮61、连杆机构以及闭环套设在主动链轮60和从动链轮61外的履带条62;连杆机构包括若干个连杆单元7和弹簧,每个连杆单元7由销钉、第一连杆70、第二连杆71和第三连杆72组成,且每个连杆单元7中,其中,第一连杆70的上端转动安装有支撑在位于上部的履带条62上的托带轮73,第二连杆71的下端转动安装有支撑在位于下部的履带条62上的负重轮74,第三连杆72的首端(即图4中第三连杆的右端)、第一连杆70的下端以及第二连杆71的上端复合铰接在销钉上,第三连杆72的末端(即图4中第三连杆的左端)与相邻设置的连杆单元中的销钉通过弹簧连接;其中,与主动链轮60相邻设置的连杆单元中的第三连杆的末端与移动车体5中另外设置的销钉通过弹簧连接。如图2所示,各销钉均伸出履带机构且垂直固定在移动车体5的侧板52上。
如图2和图7所示,动力源为用于带动主动链轮60转动的第一电机1,第一电机1通过固定杆和固定座安装在底板50上,其中,第一电机1的驱动轴上安装有第一齿轮2,第一齿轮2外啮合设置有第二齿轮3,第一齿轮2和第二齿轮3的齿面均竖直设置,且第二齿轮3的齿面上垂直连接有第一固定轴4,第一固定轴4伸出移动车体5的侧板52外部,且主动链轮60安装在伸出侧板52外部的第一固定轴4的端部,第一固定轴4上套设有轴承,轴承安装在侧板52的内壁上。
其中,如图2和图8所示,底板50的内壁安装有第二固定轴9,第二固定轴9伸出移动车体5的侧板52外部,且从动链轮60安装在伸出侧板52外部的第二固定轴9的端部,第二固定轴9上套设有轴承,轴承安装在侧板52的内壁上。
如图1、图3和图9所示,侧板52的内壁连接有导向块13,导向块13内滑动配合连接有竖直设置的导向杆14,伸出导向块13上端的导向杆14上连接有不会从导向块13中脱出的限位螺母15,导向杆14的下端连接有能够伸出移动车体5的侧板52外部的多段连杆16,负重轮74转动安装在多段连杆16的下端;且位于多段连杆16与导向块13之间的导向杆14上套设有弹簧。其中,多段连杆16呈倒L型结构,多段连杆16的下端连接有销轴,使多段连杆16与该销轴构成类似倒“Z”字型结构,负重轮74转动安装在该销轴上且不脱出。
本发明中,最靠近主动轮的连杆单元的连接第一连杆、第二连杆和第三连杆的销钉通过弹簧与一端连接在移动车体的销钉的另一端相连接;而每个连杆单元中,连接第三连杆与负重轮的销钉的另一端上方焊接一个多段连杆。多段连杆的下竖段连杆与负重轮的销轴即销钉的端部上方通过焊接相连接,其中,多段连杆的横段连杆穿过移动车体的侧板,而其横段连杆上固定有竖直设置的导向杆,导向杆穿过一根弹簧,然后穿过固定在侧板上的导向块,最后,导向杆的上端部通过螺纹连接一个限位螺母,这里导向杆与导向块之间间隙配合,弹簧无法穿过导向块的通孔。
如图6所示,履带条包括若干个依次连接的履带板620,履带板620呈方形,且履带板620的一侧边连接有两个内连接板621,履带板620另一个相对设置的侧边连接有两个外连接板622,相邻履带板620的内连接板621与外连接板621通过销轴铰接;如图4所示,履带板的外表面设有橡胶层623。其中,履带条由两层组成,内层为履带板与销钉连接组成的柔性链接,外层为橡胶层,橡胶层平铺在内层的表面上。柔性履带平铺在履带机构的从动链轮和主动链轮上,平铺时,主动链轮和从动链轮的轮齿应插入履带板之间的矩形空隙中。
如图1、图2和图3所示,顶板51上设有向移动车体5外延伸的防倾翻机构8,防倾翻机构8包括旋转台、连接架83、弹簧和万向轮,旋转台安装在顶板51上;万向轮包括轮叉84和安装在轮叉84上的滚轮85,万向轮的此结构属于现有已知技术,在此不再赘述。
如图3和图5所示,连接架83的一端固定在旋转台上,连接架83的另一端与弹簧的上端连接,弹簧的下端与轮叉84连接。旋转台包括第二电机80、旋转轴81和基座82,第二电机80固定安装在顶板51的上表面,且第二电机80的驱动轴与旋转轴81的一端传动连接,基座82固定在旋转轴81的另一端,连接架83的一端固定在该基座82上。
其中,连接架83包括固定连接的第一连接杆830和向移动车体5外延伸的第二连接杆831,第二连接杆831上固定连接有竖直设置的第三连接杆832,第三连接杆832的下端与防倾翻机构8中的弹簧的上端连接;其中,第一连接杆830与第二连接杆831的连接部位位于移动车体5外部,且位于移动车体5外的第一连接杆830向下方弯折,使滚轮与履带机构位于同一平面。本发明中防倾翻机构的设置,能够通过第二电机80调整连接架83和万向轮相对于移动车体5的位置,同时,万向轮辅助作为支撑,避免移动平台在运动过程中发生倾翻。
本发明的移动平台为后驱,在工作时,两个履带机构中的第一电机1通过啮合设置的第一齿轮2和第二齿轮3带动主动链轮60工作,主动链轮60通过闭环设置的履带条62带动从动链轮61同步工作,移动平台开始移动;在其移动过程中,防倾翻机构8中的万向轮跟随其移动,履带机构中的多组连杆单元7根据地面情况自适应绕各连杆单元中与销钉的铰接点转动,而在履带机构底面受外力时,通过导向杆14上的弹簧间接利用多段连杆将负重轮74沿竖直方向上往下压。
本发明其他未述内容属于现有技术。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上端”、“下端”、“下方”、“左”、“右”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.双履带机器人移动平台,包括移动车体和对称安装在移动车体相对两侧的履带机构,移动车体内设有向履带机构提供动力的动力源,其特征在于:每个履带机构均包括主动链轮、从动链轮、连杆机构以及闭环套设在主动链轮和从动链轮外的履带条;
所述的连杆机构包括若干个连杆单元和弹簧,每个连杆单元由销钉、第一连杆、第二连杆和第三连杆组成,且每个连杆单元中,其中,第一连杆的上端转动安装有支撑在履带条上的托带轮,第二连杆的下端转动安装有支撑在履带条上的负重轮,第三连杆的首端、第一连杆的下端以及第二连杆的上端复合铰接在销钉上,第三连杆的末端与相邻设置的连杆单元中的销钉通过弹簧连接;其中,与主动链轮相邻设置的连杆单元中的第三连杆的末端与移动车体中另外设置的销钉通过弹簧连接。
2.根据权利要求1所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:所述的移动车体包括底板、与底板相对设置的顶板以及用于封合连接底板和顶板侧边的多个侧板。
3.根据权利要求2所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:顶板上设有向移动车体外延伸的防倾翻机构,防倾翻机构包括旋转台、连接架、弹簧和万向轮,旋转台安装在顶板上,所述的万向轮包括轮叉和安装在轮叉上的滚轮,连接架的一端固定在旋转台上,连接架的另一端与弹簧的上端连接,弹簧的下端与轮叉连接。
4.根据权利要求3所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:所述的旋转台包括第二电机、旋转轴和基座,第二电机固定安装在顶板的上表面,且第二电机的驱动轴与旋转轴的一端传动连接,基座固定在旋转轴的另一端,连接架的一端固定在该基座上;所述的连接架包括固定连接的第一连接杆和向移动车体外延伸的第二连接杆,第二连接杆上固定连接有竖直设置的第三连接杆,第三连接杆的下端与弹簧的上端连接;其中,第一连接杆与第二连接杆的连接部位位于移动车体外部,且位于移动车体外的第一连接杆向下方弯折,使滚轮与履带机构位于同一平面。
5.根据权利要求2所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:所述的动力源为用于带动主动链轮转动的第一电机,第一电机安装在底板上,其中,第一电机的驱动轴上安装有第一齿轮,第一齿轮外啮合设置有第二齿轮,第一齿轮和第二齿轮的齿面均竖直设置,且第二齿轮的齿面上垂直连接有第一固定轴,第一固定轴伸出移动车体的侧板外部,且主动链轮安装在伸出侧板外部的第一固定轴的端部,第一固定轴上套设有轴承,轴承安装在侧板的内壁上。
6.根据权利要求2所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:底板的内壁安装有第二固定轴,第二固定轴伸出移动车体的侧板外部,且从动链轮安装在伸出侧板外部的第二固定轴的端部,第二固定轴上套设有轴承,轴承安装在侧板的内壁上。
7.根据权利要求2所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:各销钉均垂直固定在移动车体的侧板上。
8.根据权利要求2所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:侧板的内壁连接有导向块,导向块内滑动配合连接有竖直设置的导向杆,伸出导向块上端的导向杆上连接有限位螺母,导向杆的下端连接有能够伸出移动车体的侧板外部的多段连杆,负重轮转动安装在多段连杆的下端;且位于多段连杆与导向块之间的导向杆上套设有弹簧。
9.根据权利要求1所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:所述的履带条包括若干个依次连接的履带板,履带板呈方形,且履带板的一侧边连接有两个内连接板,履带板另一个相对设置的侧边连接有两个外连接板,相邻履带板的内连接板与外连接板通过销轴铰接。
10.根据权利要求9所述的双履带机器人移动平台,其特征在于:履带板的外表面设有橡胶层。
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