CN109848947A - 瓦特连杆机构、辅助行走稳定机构、行走机构及机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提供了瓦特连杆机构、辅助行走稳定机构、行走机构及机器人。瓦特连杆机构，包括第一连杆和第二连杆，两者通过中间转动连接件转动连接；第一连杆连接在中间转动连接件固定轴上，第二连杆连接在中间转动连接件转动轴上；第一连杆和第二连杆各自连接有相同结构的辅助轮机构，辅助轮机构包括辅助轮活动支架，辅助轮活动支架上安装有第一辅助轮；辅助轮活动支架通过辅助轮活动支架活动轴与对应连杆转动连接；辅助轮活动支架可绕着辅助轮活动支架固定轴转动一定角度，带动第一连杆相应运动；中间转动连接件可绕着中间转动连接件固定轴转动，带动第二连杆相应运动；相应连杆运动带动相应辅助轮活动支架转动，进而带动相应辅助轮在垂直方向运动。

Description

瓦特连杆机构、辅助行走稳定机构、行走机构及机器人

技术领域

本公开属于机器人领域，尤其涉及一种瓦特连杆机构、辅助行走稳定机构、行走机构及机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

轨道机器人目前在许多得到广泛应用，制约其发展的一个因素是成本，尤其是轨道成本。现有的轨道多采用铝型材，需要有足够的强度，需要使用模具制造，因此每米的造价都很高，遇到轨道转弯和升降处，铝型材的折弯难度又很高，容易造成加工失败。如果使用标准的无缝钢管，尤其是圆管作为轨道材料，会极大的节约成本。这种材料容易获得，容易加工，成本低廉。但是使用单圆管作为轨道，对机器人的行走机构要求非常高，需要采用一些措施保障稳定可靠的运行。

发明内容

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种瓦特连杆机构，其结构简单，且能够适应坡道变化。

本公开的一种瓦特连杆机构，包括：

第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆通过中间转动连接件转动连接；所述第一连杆连接在中间转动连接件固定轴上，第二连杆连接在中间转动连接件转动轴上；

所述第一连杆和第二连杆各自连接有相同结构的辅助轮机构，所述辅助轮机构包括辅助轮活动支架，辅助轮活动支架上安装有第一辅助轮；所述辅助轮活动支架通过辅助轮活动支架活动轴与对应连杆转动连接；辅助轮活动支架可绕着辅助轮活动支架固定轴转动一定角度，带动第一连杆相应运动；中间转动连接件可绕着中间转动连接件固定轴转动，带动第二连杆相应运动；相应连杆运动带动相应辅助轮活动支架转动，进而带动相应辅助轮在垂直方向运动，以适应坡道变化。

在一个或多个实施例中，两个第一辅助轮与其邻近的驱动轮轴线平行，且三个轮子可行驶在同一平面上。

在一个或多个实施例中，辅助轮活动支架固定轴与瓦特连杆机构安装架转动连接。

在一个或多个实施例中，所述瓦特连杆机构还包括第一辅助轮调节轴，所述第一辅助轮调节轴两端分别穿过瓦特连杆机构安装架和辅助轮活动支架，辅助轮调节轴上安装有第一辅助轮调节弹簧。

在一个或多个实施例中，所述第一辅助轮调节轴的两端设置有螺纹，所述螺纹与螺母相匹配，所述螺母用于限定辅助轮调节轴的位置，并且可调节第一辅助轮调节弹簧的松紧，以达到最佳效果。

本公开的另一方面，还提供了一种辅助行走稳定机构。

本公开的一种辅助行走稳定机构，包括上述所述的瓦特连杆机构；及

两个第二辅助轮，其分别安装在两个驱动轮的下方，且与两个驱动轮形成X形布局，用于抱紧圆形轨道。

在一个或多个实施例中，所述驱动轮安装在行走机构安装架上，第二辅助轮通过辅助轮调节轴套与行走机构安装架固定连接，所述辅助轮调节轴套设置有第二辅助轮调节轴，第二辅助轮调节轴一端伸出辅助轮调节轴套与行走机构安装架相连，另一端与第二辅助轮转动连接。

在一个或多个实施例中，所述第二辅助轮调节轴为阶梯轴。

在一个或多个实施例中，所述第二辅助轮调节轴上设置有第二辅助轮调节弹簧。

在一个或多个实施例中，伸出辅助轮调节轴套的第二辅助轮调节轴的外端设置螺纹，所述螺纹与螺母相匹配，所述螺母用于调节第二辅助轮调节弹簧的松紧，用于改变第二辅助轮与圆形轨道之间的压紧力，从而提升驱动轮爬坡时的摩擦力。

本公开的另一方面，还提供了一种行走机构。

本公开的行走机构，包括两个驱动轮，所述驱动轮为V字形布局；以及上述所述的辅助行走稳定机构。

本公开的另一方面，还提供了一种机器人。

本公开的一种机器人，包括上述所述的行走机构。

本公开的有益效果是：

(1)本公开的瓦特连杆机构通过相应连杆运动带动相应辅助轮活动支架转动，进而带动相应辅助轮在垂直方向运动，以适应坡道变化。

(2)本公开的辅助行走稳定机构中的两个第二辅助轮分别安装在两个驱动轮的下方，且与两个驱动轮形成X形布局，用于抱紧圆形轨道，让行走机构不会掉下来。

(3)本公开的行走机构包括辅助行走稳定机构，利用辅助行走稳定机构抱紧圆形轨道，让行走机构不会掉下来。

(4)本公开的机器人，实现了单圆轨，两个驱动轮是v字形布局，下面两个下辅助轮，构成X形布局，可以抱紧圆轨，让行走机构不会掉下来；驱动轮旁边加装的瓦特连杆辅助机构，可以让行走机构在上下坡时更加稳定，在急刹车时不会前后晃动。

(5)第二辅助轮还可以通过弹簧对钢管产生压力，由于是X形不均，第二辅助轮与驱动轮一起抱住圆管轨道，因此，第二辅助轮产生的压力增大了驱动轮向下的锋利，在上下坡道时，增大了驱动轮的抓地力量，有利于坡道上的行驶，在坡道停止时，增大了静摩擦力，防止自行打滑。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开的轨道机器人实施例结构示意图。

图2是本公开的轨道机器人的行走机构正视图。

图3是本公开的轨道机器人的行走机构立体图。

图4是本公开的轨道机器人的行走机构俯视图。

图5是本公开的轨道机器人的行走机构侧视图。

图6是本公开的轨道机器人的行走机构安装架立体图。

图7是本公开的瓦特连杆机构立体图。

图8是去掉瓦特连杆辅助机构安装架后的瓦特连杆机构立体图。

图9是中间转动连接件的立体图。

图10是瓦特连杆机构安装架立体图。

图11是的瓦特连杆机构的侧视图。

图12是行走机构的结构示意图。

图13是第二辅助轮结构示意图。

图中，1、行走机构；2、车体；3、圆管；4、轨道吊杆；5、行走机构安装架；6、瓦特连杆机构安装架；7、第一辅助轮；8、制动器；9、第二辅助轮；10、第二辅助轮调节轴；11、螺母；12、驱动轮；13、电机；14、辅助轮活动支架；15、第一辅助轮调节弹簧；16、第一连杆；17、中间转动连接件；18、第二连杆；19、中间转动连接件固定轴；20、中间转动连接件活动轴；21、辅助轮活动支架固定轴；22、辅助轮活动支架活动轴；23、第一辅助轮调节轴；24、辅助轮活动支架活动轴；25、驱动轮轴承；26、第一锥齿轮；27、第二锥齿轮；28、转轴；29、联轴器；30、辅助轮调节轴套；31、第二辅助轮调节弹簧。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

从图7可以看出，瓦特连杆机构主体是瓦特连杆机构安装架6，它是用于容纳和安装相关零部件的支架；

如图10所示，瓦特连杆机构安装架6由钢板焊接而成，也可以铸造而成。

如图8和图11所示，第一连杆16和第二连杆18通过中间转动连接件17相连。第一连杆16和第二连杆18的一端分别通过中间转动连接件活动轴20与中间转动连接件17转动连接。第一连杆16的另一端通过辅助轮活动支架活动轴24与辅助轮活动支架14转动连接。

第二连杆18的另一端通过辅助轮活动支架活动轴24与另一个辅助轮活动支架14转动连接。图7和图8中，两个辅助轮活动支架14分别通过两个辅助轮活动支架固定轴21与瓦特连杆机构安装架6转动连接。

图8和图9可以看出，中间转动连接件17是一个有三个轴孔的活动块，上下两个轴孔是通过中间转动连接件活动轴20的，中间轴孔是通过辅助轮活动支架固定轴21的。辅助轮活动支架固定轴21与瓦特连杆机构安装架6转动连接。由上述可以知道，中间转动连接件17只有转动自由度。

第一连杆16和第二连杆18都具有XY平面的空间位移自由度。如图8所示，假如行走机构爬上坡时，左边的第一辅助轮7先受到向上的挤压，由于瓦特连杆机构安装架6与辅助轮活动支架14通过辅助轮活动支架固定轴21转动连接，辅助轮活动支架14会绕着辅助轮活动支架固定轴21转动一定角度，辅助轮活动支架14也顺时针转动一定角度，迫使第一连杆16向右运动。中间转动连接件17绕着中间转动连接件固定轴19转动，因此第二连杆18被向左拉动，右边的辅助轮活动支架14会逆时针转动一定角度，右边的第一辅助轮7会向上移动一个高度，以适应坡道变化。

由于两个第一辅助轮7的配合可以适应上下坡的坡度变化，又由于行走机构安装架5与瓦特连杆机构安装架6是固定的，因此瓦特连杆机构可以让行走机构在上下坡时不易发生前后摆动，令坡道和刹车时车体2更加稳定。第一辅助轮调节轴23的两端分别穿过瓦特连杆机构安装架6和辅助轮活动支架14，并且轴上有第一辅助轮调节弹簧15，第一辅助轮调节轴23的两端有螺纹，可以用螺母限定轴的位置，并且用螺母调节第一辅助轮调节弹簧15的松紧，以达到最佳效果。

本公开的一种辅助行走稳定机构，包括如图7-图11所示的瓦特连杆机构；及

两个第二辅助轮9，其分别安装在两个驱动轮12的下方，且与两个驱动轮12形成X形布局，用于抱紧圆形轨道。

行走机构安装架5的下方固定的两个第二辅助轮9都是可以伸缩的。

具体如图13所示，辅助轮调节轴套30与行走机构安装架5固定，轴套内有下第二辅助轮调节轴10，它是阶梯轴。

在辅助轮调节轴套30内的一段可以套一个第二辅助轮调节弹簧31，伸出于轴套的外端有螺纹，可以套上一个螺母11来调节弹簧松紧。不同的张紧力可以改变第二辅助轮9与钢管3的压紧力，从而提升驱动轮12爬坡时的摩擦力。第二辅助轮调节轴10的另一端与第二辅助轮9转动连接。

图1中，本公开的行走机构及机器人用于轨道，尤其是单圆管轨道的机器人。典型的应用是一个车体2配装两个行走机构1。这样车体2行走时，不论转弯还是上下坡道都具有很好的稳定性。

图2中，圆管3是标准的镀锌钢管，以60mm外径的镀锌钢管为例，它具有不小于2.5mm的壁厚。间隔一定距离设置一个轨道吊杆4，将圆管3悬挂于隧道或者管廊的天花板上。行走机构安装架5是一个采用焊接或者铸造工艺制作的支架，集中安装各个零部件，可以将各个结构部件的空间位置确定。

如图6所示，行走机构安装架5预留了一些固定孔，可以通过轴承法兰等固定件固定轴承。

从图2-图5可以看出，本公开的行走机构，包括两个驱动轮12，所述驱动轮12为V字形布局；以及上述所述的辅助行走稳定机构。

两个驱动轮12位于圆管3两侧且轴线互相垂直，且每个驱动轮12的轮胎表面都与圆管3的表面贴合，获得更大的接触面积。由于两个驱动轮12是倾斜的，又互为夹角，因此行走机构可以通过两个驱动轮12抱住圆管3，避免发生坠落。

图12是驱动轮的传动示意图，电机13的动力经过联轴器29传导到转轴28，转轴28上有第二锥齿轮27，将传动力矩传给第一锥齿轮26，第一锥齿轮26把转动输出到驱动轮12上，第一锥齿轮26的轴被固定于行走机构安装架5上的轴承25限定自由度，也就是第一锥齿轮26的轴末端固定的驱动轮12只有转动自由度。而转轴28末端有固定于行走机构安装架5的制动器8，可以通过断电抱死的方式实现行走机构的刹车。

本公开的一种机器人，包括上述所述的行走机构。

本公开的机器人，实现了单圆轨，两个驱动轮是v字形布局，下面两个下辅助轮，构成X形布局，可以抱紧圆轨，让行走机构不会掉下来；驱动轮旁边加装的瓦特连杆辅助机构，可以让行走机构在上下坡时更加稳定，在急刹车时不会前后晃动。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种瓦特连杆机构，其特征在于，包括：

第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆通过中间转动连接件转动连接；所述第一连杆连接在中间转动连接件固定轴上，第二连杆连接在中间转动连接件转动轴上；

所述第一连杆和第二连杆各自连接有相同结构的辅助轮机构，所述辅助轮机构包括辅助轮活动支架，辅助轮活动支架上安装有第一辅助轮；所述辅助轮活动支架通过辅助轮活动支架活动轴与对应连杆转动连接；辅助轮活动支架可绕着辅助轮活动支架固定轴转动一定角度，带动第一连杆相应运动；中间转动连接件可绕着中间转动连接件固定轴转动，带动第二连杆相应运动；相应连杆运动带动相应辅助轮活动支架转动，进而带动相应辅助轮在垂直方向运动，以适应坡道变化。

2.如权利要求1所述的一种瓦特连杆机构，其特征在于，两个第一辅助轮与其邻近的驱动轮轴线平行，且三个轮子可行驶在同一平面上；

或辅助轮活动支架固定轴与瓦特连杆机构安装架转动连接。

3.如权利要求2所述的一种瓦特连杆机构，其特征在于，所述瓦特连杆机构还包括第一辅助轮调节轴，所述第一辅助轮调节轴两端分别穿过瓦特连杆机构安装架和辅助轮活动支架，辅助轮调节轴上安装有第一辅助轮调节弹簧。

4.如权利要求3所述的一种瓦特连杆机构，其特征在于，所述第一辅助轮调节轴的两端设置有螺纹，所述螺纹与螺母相匹配，所述螺母用于限定辅助轮调节轴的位置，并且可调节第一辅助轮调节弹簧的松紧，以达到最佳效果。

5.一种辅助行走稳定机构，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的瓦特连杆机构；及

两个第二辅助轮，其分别安装在两个驱动轮的下方，且与两个驱动轮形成X形布局，用于抱紧圆形轨道。

6.如权利要求5所述的一种辅助行走稳定机构，其特征在于，所述驱动轮安装在行走机构安装架上，第二辅助轮通过辅助轮调节轴套与行走机构安装架固定连接，所述辅助轮调节轴套设置有第二辅助轮调节轴，第二辅助轮调节轴一端伸出辅助轮调节轴套与行走机构安装架相连，另一端与第二辅助轮转动连接。

7.如权利要求6所述的一种辅助行走稳定机构，其特征在于，所述第二辅助轮调节轴为阶梯轴；

或所述第二辅助轮调节轴上设置有第二辅助轮调节弹簧。

8.如权利要求7所述的一种辅助行走稳定机构，其特征在于，伸出辅助轮调节轴套的第二辅助轮调节轴的外端设置螺纹，所述螺纹与螺母相匹配，所述螺母用于调节第二辅助轮调节弹簧的松紧，用于改变第二辅助轮与圆形轨道之间的压紧力，从而提升驱动轮爬坡时的摩擦力。

9.一种行走机构，其特征在于，包括两个驱动轮，所述驱动轮为V字形布局；以及如权利要求5-8中任一项所述的辅助行走稳定机构。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求9所述的行走机构。