CN110014419B - 一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，包括底盘本体、设置在底盘本体底部的驱动系统，锁扣系统，顶升系统。所述底盘本体包括本体框架与移动用滚轮；所述驱动系统包括驱动模组，齿条、导向轨道；所述锁扣系统包括减速电机、直线电机和锁扣键；所述顶升系统包括减速电机、丝杆升降机。本发明可实现重载机器人快速自动化部署与撤离，适用于危险环境及自动化要求下重载机器人的部署。

Description

一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构

技术领域

本发明涉及重载机器人技术领域，特别涉及一种用于重载多关节机器人的底盘结构。

技术背景

目前各种大型设备的维护自动化程度不高，大型设备的维护操作复杂并且作业场合往往处于高危环境，对从事维护的人员来说不仅工作繁重，而且还面临各种各样的危险，因此需要自动化程度较高的机器人代替人来完成这些工作任务。对大型设备则需要重载机器人，而重载机器人不仅本身体积较大，其固定机构也要求较高，占用空间也较大，往往会占用设备正常工作时的作业空间，特别在对空间条件要求较高的场合。所以在一些情况下要求重载机器人可撤离。

针对上述问题本发明设计了一种底盘结构，可实现重载机器人的快速自动化部署与撤离。

发明内容

本发明目的是提供一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，它可以实现重载机器人快速自动化部署与撤离的底盘结构，从而提高机器人的灵活性与使用范围。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，包括有沿着行走轨道行走的底盘，其特征在于：所述底盘包括有底盘本体、驱动系统、锁扣系统和顶升系统，底盘本体底部设有与行走轨道滚动配合的重载滚轮。

所述驱动系统包括有位于行走导轨内侧并且与行走导轨平行的导向导轨、位于导向导轨内侧并与导向导轨平行的横向齿条以及与导向导轨导向配合的驱动模组，驱动模组位于底盘本体的下方。

驱动模组包括位于底盘本体下方的模组框架，模组框架左右两侧均安装有相互对称的减速电机一，减速电机一的输出轴上均固定套装有输出齿轮，所述输出齿轮分别与对应的横向齿条啮合传动；模组框架上安装有与导向导轨滚动导向配合的复合导向轴承；模组框架中间部位安装有离合机构。减速电机一的输出轴转动，带动输出齿轮转动，输出齿轮与横向齿条啮合传动，受复合导向轴承与导向导轨组成的导向机构的限制，底盘本体上的重载滚轮沿着行走轨道滚动，驱动模组与连接在一起的底盘本体沿着导向导轨移动。

离合机构包括有固定在模组框架上的左、右竖向导轨，左、右竖向导轨上均滑动配合有左、右滑块，左、右滑块之间固定连接有销座，销座上固定有竖向齿条；模组框架上安装有减速电机二，减速电机二的输出轴上固定套装有与竖向齿条啮合传动的齿轮。减速电机二动作，带动其输出轴上的输出齿轮转动，竖向齿条固定于销座上，通过竖向齿条与齿轮的啮合，销座沿左、右滑块升，销座上的销插入底盘本体底部对应的销孔，实现驱动模组与底盘本体的连接。

所述行走轨道外设有框型的固定基座，固定基座两侧的支撑壁上均设有支撑槽；所述锁扣系统包括有四组，两两对称固定于底盘本体两侧；所述锁扣系统均包括有固定在底盘本体侧部的固定扣件，固定扣件下方均铰接有通过减速电机三控制转动的活动扣件，活动扣件正面均设有可以与支撑槽扣合的扣合部，活动扣件背面均设有后槽部，所述底盘本体侧部位于对应活动扣件的一侧均固定有直线电机；减速电机三控制活动扣件转动使扣合部扣入支撑槽中，直线电机的动子伸出插入活动扣件背面的后槽部。

所述顶升系统包括有四组，两两对称固定于底盘本体底部，其中两组位于底盘本体底部前侧，另外两组位于底盘本体底部后侧；所述顶升系统均包括有支撑座，支撑座上均铰接有基座，基座上均安装有丝杆升降机，丝杆升降机顶部均固定在底盘本体上。

所述的一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，其特征在于：所述固定扣件底部设有齿状的固定铰接部，活动扣件顶部设有齿状的活动铰接部，所述固定铰接部和活动铰接部相互插接且该插接部位设有贯穿孔，所述减速电机三的输出轴插入贯穿孔中且减速电机三的输出轴与活动铰接部的贯穿孔固定套接，减速电机三的输出轴与固定铰接部的贯穿孔活动套接。

所述的一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，其特征在于：所述基座上均安装有两个联动的丝杆升降机，其中一个丝杆升降机的一侧均串联有减速电机四。

所述的一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，其特征在于：底盘本体左右两侧均设有激光位移传感器。

所述的直线电机为棒状，定子固定于底盘本体的侧边，动子可插入活动扣件后侧的后槽部。

所述的顶升系统每组包括串联起的一台减速电机与两台丝杆升降机，丝杆升降机固定于底盘本体，两丝杆升降机的螺帽固定于同一基座，该基座与支撑件铰接。

本发明的优点：

本发明能自动化的实现机器人的快速部署与撤离，解决了机器人部署复杂、底盘不可移动及占用工作空间的问题。

附图说明

图1为本发明整体结构立体示意图。

图2为本发明整体结构俯视图。

图3为本发明整体结构仰视图。

图4为本发明中驱动模组立体示意图。

图5为本发明中驱动模组仰视图。

图6为本发明中锁扣系统局部放大示意图。

图7为本发明中锁扣系统未动作时示意图。

图8为本发明中锁扣系统动作后示意图。

图9为本发明中顶升系统局部放大示意图。

图10为固定基座的结构示意图。

图11为锁扣系统与固定基座的位置示意图。

附图标记说明：

1—底盘本体；2—驱动系统；3—锁扣系统；3-1—前组锁扣机构；3-2—后组锁扣机构；4—顶升系统；4-1—前组顶升系统；4-2—后组顶升系统；5—重载滚轮；6—激光位移传感器；7—驱动模组；8—横向齿条；9—导向导轨；10—行走轨道；11—模组框架；12—减速电机一；13—复合导向轴承；14—输出齿轮；15—离合机构；16—减速电机三；17—直线电机；18—锁扣系统；19—减速电机二；20—齿轮；21—竖向齿条；22—左、右滑块；23—销座：24—固定扣件；25—活动扣件；26—减速电机四；27—丝杆升降机；28—基座；29—支撑座；30—支撑壁；31—支撑槽；32—固定基座；33—扣合部；34—后槽部；35—固定铰接部；36—活动铰接部。

具体实施方式

如图所示。

一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，包括有沿着行走轨道10行走的底盘，底盘包括有底盘本体1、驱动系统2、锁扣系统3和顶升系统4，底盘本体1底部设有与行走轨道10滚动配合的重载滚轮5。

所述驱动系统2包括有位于行走导轨10内侧并且与行走导轨10平行的导向导轨9、位于导向导轨9内侧并与导向导轨9平行的横向齿条8以及与导向导轨9导向配合的驱动模组7，驱动模组7位于底盘本体1的下方。

驱动模组7包括位于底盘本体1下方的模组框架11，模组框架11左右两侧均安装有相互对称的减速电机一12，减速电机一12的输出轴上均固定套装有输出齿轮14，所述输出齿轮14分别与对应的横向齿条8啮合传动；模组框架11上安装有与导向导轨9滚动导向配合的复合导向轴承13；模组框架中间部位安装有离合机构15。

离合机构15包括有固定在模组框架11上的左、右竖向导轨，左、右竖向导轨上均滑动配合有左、右滑块22，左、右滑块22之间固定连接有销座23，销座23上固定有竖向齿条21；模组框架11上安装有减速电机二19，减速电机二19的输出轴上固定套装有与竖向齿条21啮合传动的齿轮20。

所述行走轨道10外设有框型的固定基座32，固定基座32两侧的支撑壁30上均设有支撑槽31；所述锁扣系统包括有四组，两两对称固定于底盘本体1两侧；所述锁扣系统均包括有固定在底盘本体1侧部的固定扣件24，固定扣件24下方均铰接有通过减速电机三16控制转动的活动扣件25，活动扣件25正面均设有可以与支撑槽31扣合的扣合部33，活动扣件25背面均设有后槽部34，所述底盘本体1侧部位于对应活动扣件25的一侧均固定有直线电机17；减速电机三16控制活动扣件25转动使扣合部33扣入支撑槽31中，直线电机17的动子伸出插入活动扣件25背面的后槽部34。

所述顶升系统4包括有四组，两两对称固定于底盘本体1底部，其中两组位于底盘本体1底部前侧，另外两组位于底盘本体1底部后侧；所述顶升系统4均包括有支撑座29，支撑座29上均铰接有基座28，基座28上均安装有丝杆升降机27，丝杆升降机27顶部均固定在底盘本体1上。基座28上均安装有两个联动的丝杆升降机27，其中一个丝杆升降机27的一侧均串联有减速电机四26。

所述固定扣件底部设有齿状的固定铰接部35，活动扣件顶部设有齿状的活动铰接部36，所述固定铰接部35和活动铰接部36相互插接且该插接部位设有贯穿孔，所述减速电机三16的输出轴插入贯穿孔中且减速电机三16的输出轴与活动铰接部的贯穿孔固定套接，减速电机三16的输出轴与固定铰接部的贯穿孔活动套接。

底盘本体1左右两侧均设有激光位移传感器6。

所述的直线电机为棒状，定子固定于底盘本体的侧边，动子可插入活动扣件后侧的后槽部。

锁扣系统18分固定扣件24与活动扣件25，固定扣件24固定于底盘本体1的侧边，活动扣件25与固定扣件间24铰接，减速电机三32固定于底盘本体1的侧边框架，其输出轴与活动扣件25连接；直线电机17为棒状，动子固定于底盘本体1的侧边，定子可插入活动扣件25后侧。

顶升系统每组包括串联起的一台减速电机26与两台丝杆升降机27，丝杆升降机27固定于底盘本体1，两丝杆升降机的螺帽固定于同一基座28，该基座28与支撑件29铰接。

底盘部署动作主要包括三个阶段：

(1)底盘本体由驱动系统驱动，沿行走轨道移动至指定目标位置；

(2)锁扣系统将底盘锁扣于支撑壁，实现与支撑壁的固定；

(3)顶升系统施加预负载，消除间隙，提高底盘稳固性。

下面阐述底盘系统部署时，各机构动作过程：

(1)驱动模组7的离合机构15所属的减速电机二19动作，带动其输出轴上的输出齿轮20转动，竖向齿条21固定于销座23上，通过竖向齿条21与齿轮20的啮合，销座23沿左、右滑块22上升，销座23上的销插入底盘本体1底部对应的销孔，实现驱动模组与底盘本体1的连接。

2)驱动模组7所属减速电机一12动作，带动其输出轴上齿轮14旋转，齿轮14与固定的横向齿条8啮合，受复合式导向轴承13与导向导轨9的组成的导向机构限制，底盘本体1上重载滚轮5沿行走轨道10滚动，驱动模组7与连接起的底盘本体1沿导向导轨9移动。

(3)底盘本体1到达指定目标位置后，减速电机二19反向旋转，实现驱动模组7与底盘本体1脱离。前组顶升系统4-1所属电机动作，带动丝杆升降机27动作将底盘本体1举升，到达活动扣件25可扣进底盘系统外部用于固定底盘本体的支撑槽内。

(4)前组锁扣机构3-1的减速电机三32带动连接的活动扣件25动作，活动扣件25扣进支撑槽，随后直线电机17杆部伸入到活动扣件25后侧，以防止活动扣件与支撑槽滑脱。

(5)前组顶升系统4-1所属电机反向动作，丝杆升降机27缩回。后组顶升系统4-2动作，将底盘本体1举升至指定高度，随后后组锁扣机构3-2动作，其过程与(4)类似。待后组锁扣机构3-2动作完成后，后组顶升系统4-2继续举升一定高度以消除锁扣系统25与支撑槽之间间隙，以提高底盘的稳定性。至此完成底盘的部署过程。

Claims (4)

1.一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，包括有沿着行走轨道行走的底盘，其特征在于：所述底盘包括有底盘本体、驱动系统、锁扣系统和顶升系统，底盘本体底部设有与行走轨道滚动配合的重载滚轮；所述驱动系统包括有位于行走导轨内侧并且与行走导轨平行的导向导轨、位于导向导轨内侧并与导向导轨平行的横向齿条以及与导向导轨导向配合的驱动模组，驱动模组位于底盘本体的下方；驱动模组包括位于底盘本体下方的模组框架，模组框架左右两侧均安装有相互对称的减速电机一，减速电机一的输出轴上均固定套装有输出齿轮，所述输出齿轮分别与对应的横向齿条啮合传动；模组框架上安装有与导向导轨滚动导向配合的复合导向轴承；模组框架中间部位安装有离合机构；离合机构包括有固定在模组框架上的左、右竖向导轨，左、右竖向导轨上均滑动配合有左、右滑块，左、右滑块之间固定连接有销座，销座上固定有竖向齿条；模组框架上安装有减速电机二，减速电机二的输出轴上固定套装有与竖向齿条啮合传动的齿轮；所述行走轨道外设有框型的固定基座，固定基座两侧的支撑壁上均设有支撑槽；所述锁扣系统包括有四组，两两对称固定于底盘本体两侧；所述锁扣系统均包括有固定在底盘本体侧部的固定扣件，固定扣件下方均铰接有通过减速电机三控制转动的活动扣件，活动扣件正面均设有可以与支撑槽扣合的扣合部，活动扣件背面均设有后槽部，所述底盘本体侧部位于对应活动扣件的一侧均固定有直线电机；减速电机三控制活动扣件转动使扣合部扣入支撑槽中，直线电机的动子伸出插入活动扣件背面的后槽部；所述顶升系统包括有四组，两两对称固定于底盘本体底部，其中两组位于底盘本体底部前侧，另外两组位于底盘本体底部后侧；所述顶升系统均包括有支撑座，支撑座上均铰接有基座，基座上均安装有丝杆升降机，丝杆升降机顶部均固定在底盘本体上。

2.根据权利要求1所述的一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，其特征在于：所述固定扣件底部设有齿状的固定铰接部，活动扣件顶部设有齿状的活动铰接部，所述固定铰接部和活动铰接部相互插接且该插接部位设有贯穿孔，所述减速电机三的输出轴插入贯穿孔中且减速电机三的输出轴与活动铰接部的贯穿孔固定套接，减速电机三的输出轴与固定铰接部的贯穿孔活动套接。

3.根据权利要求1所述的一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，其特征在于：所述基座上均安装有两个联动的丝杆升降机，其中一个丝杆升降机的一侧均串联有减速电机四。

4.根据权利要求1所述的一种用于核环境下的重载多关节机器人的底盘结构，其特征在于：底盘本体左右两侧均设有激光位移传感器。

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