CN109533056B - 履带式爬楼梯机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种履带式爬楼梯机器人，包括机身，其前端顶部左右两侧相对设有驱动轮一，后端顶部左右两侧相对设有定位轮，机身前端底部左右两侧相对设有驱动轮二，驱动轮一和驱动轮二由驱动机构驱动，机身后端从上往下逐渐向前倾斜，机身后端底部左右两侧分别转动设有转向支撑板，转向支撑板的自由端竖直设有从动轮，转向支撑板上沿其长度方向设有其内带滑块三的滑槽四，机身后端中部竖直设有与滑块转动相连的伸缩机构，机身下端中部左右两侧相对设有平衡架，其两端分别竖直设有平衡轮，平衡架与一竖直设的固定支撑板转动相连，固定支撑板顶部与一固定在机身上的弹簧相连，两履带分别套设在左右侧的驱动轮一、定位轮、驱动轮二、平衡轮上；该机器人转向不会打滑。

Description

履带式爬楼梯机器人

技术领域

本发明涉及电力机器人领域，特别涉及一种履带式爬楼梯机器人。

背景技术

轮式、履带式、腿式移动机构是人们研究最多的也是目前应用在移动机器中最为广泛的三种移动机构。轮式移动机器人有结构简单、移动速度快和操纵性强等特点，但其只适合在平坦地面运行而不能上下阶梯和跨越壕沟。履带移动机器人的特点是稳定性好，它能在凹凸不平的地面上行走，并能越过物和爬越较大斜坡或阶梯，但履带式移动机构运动方向的操纵是由左右履速度差所控制的，因此，转向时会出现滑动、阻力较大、转向半径及中心度较差等问题。同时此机器人一般体积、重量都比较庞大，难以适应狭小空间的特殊环境执行特殊任务。体积小的机器人稳定性很差、越障能力较弱。腿式移动机器人是指采用了类似人、兽或昆虫用脚迈步移机器人，有两足、四足、六足及多足等形式的移动机器人，它们的共同特点只需要离散的着地点，就能在平地及凹凸不平的地面上行走，可越过壕沟、等障碍及上、下阶梯，具有较高的机动性。然而腿式移动机构的控制较复杂相关技术也不太成熟，且造价昂贵。

在电力行业中变电站使用的机器人主要为轮式室外机器人或者室内轨道式机器人。轨道式机器人需要在室内布置轨道和相应的设备，这也限制其只能在特定区域执行任务。轮式机器人也是无法完成变电站的全覆盖，在野外恶劣道路环境很难移动。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种履带式爬楼梯机器人，转向时不会打滑，体积小稳定性好，越障能力强。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

履带式爬楼梯机器人，包括机身，所述机身前端顶部左右两侧相对设置有驱动轮一，后端顶部左右两侧相对设置有定位轮，所述机身前端底部左右两侧相对设置有驱动轮二，所述驱动轮一和驱动轮二由驱动机构驱动，所述机身后端从上往下逐渐向前倾斜，所述机身后端底部左右两侧分别转动设置有竖直的转向支撑板，所述转向支撑板的自由端垂直设置有从动轴，所述从动轴上套设有从动轮，所述转向支撑板上沿其长度方向设置有滑槽四，所述滑槽四内设置有滑块三，所述机身后端中部竖直设置有伸缩机构，所述伸缩机构的底端与滑块三转动相连，所述机身下端中部左右两侧相对设有开口向下的滑槽五，所述滑槽五内设置有推顶滑块，所述推顶滑块的上部滑槽五内竖直设置有顶推弹簧，所述推顶滑块的下部连接有固定支撑板，所述固定支撑板的底端与一平衡架的中部转动相连，所述平衡架沿机身前后方向设置，所述平衡架的两端分别设置有平衡轴，所述平衡轴上套设有竖直设置的平衡轮，所述平衡架的两端与固定支撑板的上部前后两侧间分别设置有弹性伸缩杆，一履带套设在左侧的驱动轮一、定位轮、驱动轮二、平衡轮上，另一履带套设在右侧的驱动轮一、定位轮、驱动轮二、平衡轮上。

进一步，所述驱动机构包括发动机、主动轴、驱动轴、带轮一、带轮二和皮带，所述机身上设有一传动腔，所述发动机为两个且分别设置在传动腔内的左右两侧，所述发动机输出端与主动轴相连，两个驱动轮一、两个驱动轮二分别套在四根驱动轴上，四根驱动轴与主动轴均沿机身左右方向设置，所述带轮一套设在驱动轴上，所述带轮二套设在主动轴上，两皮带分别套设在左侧的两带轮一和带轮二上，另两皮带分别套设在右侧的两带轮一和带轮二上。

进一步，左侧的主动轴与右侧的主动轴相向且轴线相重合，左侧的主动轴自由端套设有插接圆盘，所述插接圆盘的左侧设置有一开口朝左的滑槽一，所述滑槽一从插接圆盘圆心穿过并贯穿整个插接圆盘，左侧主动轴的两侧滑槽一内分别设置有滑块一，左侧的主动轴上套设有轴套，所述轴套上相对两侧分别转动连接有连接杆，两连接杆的自由端分别与两滑块一转动相连，所述轴套上转动连接有连接板，所述连接板后端伸入滑槽二内，所述滑槽二与传动腔相连通，所述滑槽二内设置有与连接板相垂直的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的末端与连接板相连，右侧主动轴自由端套设有套接圆盘，所述套接圆盘左侧设有开口朝左的圆柱形槽，插接圆盘位于套接圆盘的圆柱形槽内。

更进一步，所述伸缩机构包括滑槽三、滑块二、液压伸缩杆和顶推板，所述滑槽三竖直设置在机身后端中部且开口朝下，所述滑块二设于滑槽三内，所述滑块二上侧的滑槽三内竖直设置有液压伸缩杆，所述液压伸缩杆的底端与滑块二相连，所述顶推板顶端与滑块二底端相连，所述顶推板底端与滑块三转动相连。

再进一步，所述弹性伸缩杆包括大杆、小杆、导滑杆和弹簧，所述大杆一端与固定支撑板相连，所述大杆下端设有开口朝下的滑槽，所述小杆下端与平衡架相连，所述小杆上端与导滑杆相连，所述导滑杆为倒T型，所述弹簧套设在导滑杆上，所述弹簧上端固定在大杆下端上。

本发明的有益效果是：

本发明的履带式爬楼梯机器人，通过设置弹簧、固定支撑板、平衡架、平衡轮，使机身下部的履带能随地面的变化做适应性的调整，可增大履带与地面的接触面积，通过设置伸缩机构、转向支撑板和从动轮，该机器人在爬楼梯时从动轮可根据梯子的情况做适应性调整，可增强越障能力，能保证机身整体平衡。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中A-A视图；

图3为本发明爬楼梯结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

说明书中的前后端是机器人行走时的前后端，左右端是机器人行走时的左右端。

如图1-3所示，履带式爬楼梯机器人，包括机身1，优选的其为倒梯形，机身1前端顶部左右两侧相对设置有驱动轮一4，后端顶部左右两侧相对设置有定位轮23，机身前端底部左右两侧相对设置有驱动轮二7，驱动轮一4和驱动轮二2由驱动机构驱动，机身1后端从上往下逐渐向前倾斜，机身1后端底部左右两侧分别转动设置有竖直的转向支撑板16，转向支撑板16的自由端垂直设置有从动轴，从动轴上套设有从动轮17，转向支撑板16上沿其长度方向设置有滑槽四15，滑槽四15内设置有滑块三14，机身1后端中部竖直设置有伸缩机构，伸缩机构的底端与滑块三14转动相连，即转向支撑板可带着从动轮在伸缩机构的作用下绕机身后端底部转动，当行走在水平地面上时，转向支撑板沿机身前后方向水平设置，当爬楼梯是，伸缩机构伸长，使转向支撑板转动，可使机身保持水平，机身1下端中部左右两侧相对设有开口向下的滑槽五26，滑槽五26内设置有推顶滑块24，推顶滑块24的上部滑槽五 26内竖直设置有顶推弹簧25，推顶滑块24的下部连接有固定支撑板11，固定支撑板11的底端与一平衡架12的中部转动相连，平衡架12沿机身1前后方向设置，平衡架12的两端分别设置有平衡轴，平衡轴上套设有竖直设置的平衡轮9，平衡架12的两端与固定支撑板11 的上部前后两侧间分别设置有弹性伸缩杆10，推顶滑块24在推顶弹簧25的作用下可带着固定支撑板11上下移动，平衡架12可绕固定支撑板11转动，机器人在行走时遇到障碍物，平衡架12可绕固定支撑板11的底端转动绕过障碍物，弹性伸缩杆10的作用是使履带2一直与地面接触，增大了履带2与地面的接触面积，推顶弹簧25的作用是使平衡架12可上下自由移动，一方面起到减震的效果，另一方面也增加了履带与地面的接触面积，因此具有防滑效果，一履带2套设在左侧的驱动轮一4、定位轮23、驱动轮二7、平衡轮9上，另一履带2 套设在右侧的驱动轮一4、定位轮23、驱动轮二7、平衡轮90上。

驱动机构包括发动机40、主动轴31、驱动轴3、带轮一、带轮二32和皮带6，机身1上设有一传动腔5，发动机40为两个且分别设置在传动腔5内的左右两侧，发动机40输出端与主动轴31相连，两个驱动轮一4、两个驱动轮二7分别套在四根驱动轴3上，四根驱动轴 3与主动轴31均沿机身1左右方向设置，带轮一套设在驱动轴3上，带轮二32套设在主动轴31上，两皮带6分别套设在左侧的两带轮一和带轮二32上，另两皮带6分别套设在右侧的两带轮一和带轮二32上，发动机40转动带动主动轴31转动，驱动轴3在皮带6及带轮一、带轮二32的作用下转动，驱动轮一4、驱动轮二7跟随驱动轴转动。

左侧的主动轴31与右侧的主动轴31相向且轴线相重合，左侧的主动轴31自由端套设有插接圆盘39，插接圆盘39的左侧设置有一开口朝左的滑槽一36，滑槽一36从插接圆盘圆 39心穿过并贯穿整个插接圆盘39，左侧主动轴31的两侧滑槽一36内分别设置有滑块一35，左侧的主动轴31上套设有轴套33，轴套33上相对两侧分别转动连接有连接杆34，两连接杆 34的自由端分别与两滑块一35转动相连，轴套33上转动连接有连接板30，连接板30后端伸入滑槽二27内，滑槽二27与传动腔5相连通，滑槽二27内设置有与连接板30相垂直的电动伸缩杆29，电动伸缩杆29的末端与连接板30相连，右侧主动轴31自由端套设有套接圆盘38，套接圆盘38左侧设有开口朝左的圆柱形槽，插接圆盘39位于套接圆盘38的圆柱形槽内，当电动伸缩杆29缩短时，轴套33沿主动轴31朝右移动，此时两滑块一35在连接杆34的作用下相互远离，当滑块一35的侧面与套接圆盘38相接触时两主动轴31被连接在一起，驱动力得到叠加，行走能力增强，当电动伸缩杆29伸长时，轴套33沿主动轴31朝左移动，此时，两滑块一35在连接杆34的作用下相互靠近，两主动轴31分离，当两发动机 40的转速不一致时，可实现机器人转向。

伸缩机构包括滑槽三21、滑块二20、液压伸缩杆22和顶推板19，滑槽三21竖直设置在机身1后端中部且开口朝下，滑块二20设于滑槽三21内，滑块二20上侧的滑槽三21内竖直设置有液压伸缩杆22，液压伸缩杆22的底端与滑块二20相连，顶推板19顶端与滑块二20底端相连，顶推板19底端与滑块三14转动相连，液压伸缩杆22伸长时，顶推板19下移，转向支撑板16转动。

优选的，弹性伸缩杆10包括大杆、小杆、导滑杆和弹簧，大杆一端与固定支撑板11相连，大杆下端设有开口朝下的滑槽，小杆下端与平衡架12相连，小杆上端与导滑杆相连，导滑杆为倒T型，弹簧套设在导滑杆上，弹簧上端固定在大杆下端上。

该机器人可由控制器控制，通过侦查装置侦查路面情况，控制器与侦查装置均为现有技术，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.履带式爬楼梯机器人，其特征在于：包括机身（1），所述机身（1）前端顶部左右两侧相对设置有驱动轮一（4），后端顶部左右两侧相对设置有定位轮（23），所述机身前端底部左右两侧相对设置有驱动轮二（7），所述驱动轮一（4）和驱动轮二（2）由驱动机构驱动，所述机身（1）后端从上往下逐渐向前倾斜，所述机身（1）后端底部左右两侧分别转动设置有竖直的转向支撑板（16），所述转向支撑板（16）的自由端垂直设置有从动轴，所述从动轴上套设有从动轮（17），所述转向支撑板（16）上沿其长度方向设置有滑槽四（15），所述滑槽四（15）内设置有滑块三（14），所述机身（1）后端中部竖直设置有伸缩机构，所述伸缩机构的底端与滑块三（14）转动相连，所述机身（1）下端中部左右两侧相对设有开口向下的滑槽五（26），所述滑槽五（26）内设置有推顶滑块（24），所述推顶滑块（24）的上部滑槽五（26）内竖直设置有顶推弹簧（25），所述推顶滑块（24）的下部连接有固定支撑板（11），所述固定支撑板（11）的底端与一平衡架（12）的中部转动相连，所述平衡架（12）沿机身（1）前后方向设置，所述平衡架（12）的两端分别设置有平衡轴，所述平衡轴上套设有竖直设置的平衡轮（9），所述平衡架（12）的两端与固定支撑板（11）的上部前后两侧间分别设置有弹性伸缩杆（10），一履带（2）套设在左侧的驱动轮一（4）、定位轮（23）、驱动轮二（7）、平衡轮（9）上，另一履带（2）套设在右侧的驱动轮一（4）、定位轮（23）、驱动轮二（7）、平衡轮（90）上；所述伸缩机构包括滑槽三（21）、滑块二（20）、液压伸缩杆（22）和顶推板（19），所述滑槽三（21）竖直设置在机身（1）后端中部且开口朝下，所述滑块二（20）设于滑槽三（21）内，所述滑块二（20）上侧的滑槽三（21）内竖直设置有液压伸缩杆（22），所述液压伸缩杆（22）的底端与滑块二（20）相连，所述顶推板（19）顶端与滑块二（20）底端相连，所述顶推板（19）底端与滑块三（14）转动相连。

2.根据权利要求1所述的履带式爬楼梯机器人，其特征在于：所述驱动机构包括发动机（40）、主动轴（31）、驱动轴（3）、带轮一、带轮二（32）和皮带（6），所述机身（1）上设有一传动腔（5），所述发动机（40）为两个且分别设置在传动腔（5）内的左右两侧，所述发动机（40）输出端与主动轴（31）相连，两个驱动轮一（4）、两个驱动轮二（7）分别套在四根驱动轴（3）上，四根驱动轴（3）与主动轴（31）均沿机身（1）左右方向设置，所述带轮一套设在驱动轴（3）上，所述带轮二（32）套设在主动轴（31）上，两皮带（6）分别套设在左侧的两带轮一和带轮二（32）上，另两皮带（6）分别套设在右侧的两带轮一和带轮二（32）上。

3.根据权利要求2所述的履带式爬楼梯机器人，其特征在于：左侧的主动轴（31）与右侧的主动轴（31）相向且轴线相重合，左侧的主动轴（31）自由端套设有插接圆盘（39），所述插接圆盘（39）的左侧设置有一开口朝左的滑槽一（36），所述滑槽一（36）从插接圆盘圆（39）心穿过并贯穿整个插接圆盘（39），左侧主动轴（31）的两侧滑槽一（36）内分别设置有滑块一（35），左侧的主动轴（31）上套设有轴套（33），所述轴套（33）上相对两侧分别转动连接有连接杆（34），两连接杆（34）的自由端分别与两滑块一（35）转动相连，所述轴套（33）上转动连接有连接板（30），所述连接板（30）后端伸入滑槽二（27）内，所述滑槽二（27）与传动腔（5）相连通，所述滑槽二（27）内设置有与连接板（30）相垂直的电动伸缩杆（29），所述电动伸缩杆（29）的末端与连接板（30）相连，右侧主动轴（31）自由端套设有套接圆盘（38），所述套接圆盘（38）左侧设有开口朝左的圆柱形槽，插接圆盘（39）位于套接圆盘（38）的圆柱形槽内。

4.根据权利要求1所述的履带式爬楼梯机器人，其特征在于：所述弹性伸缩杆（10）包括大杆、小杆、导滑杆和弹簧，所述大杆一端与固定支撑板相连，所述大杆下端设有开口朝下的滑槽，所述小杆下端与平衡架相连，所述小杆上端与导滑杆相连，所述导滑杆为倒T型，所述弹簧套设在导滑杆上，所述弹簧上端固定在大杆下端上。