CN110329391A - 一种过障机构、及其轮式底盘组件和在巡检机器人上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过障机构、及其轮式底盘组件和在巡检机器人上的应用，属于巡检机器人轮式底盘技术领域，所述过障机构包括由轮毂电机、连杆、前端万向轮、由立式轴承、转轴组成的铰支座；轮毂电机和前端万向轮组成了连杆旋转结构。这样的过障机构的轮式底盘组件使整个底盘形成了灵活而稳定的结构，由此组装的巡检机器人应用地面凹凸不平、有大量减速带等障碍物、或行驶空间狭小的复杂环境，大大提高了越障能力，有效地为解决了巡检机器人过减速带的高度和空间障碍等技术难题。

Description

一种过障机构、及其轮式底盘组件和在巡检机器人上的应用
技术领域
本发明涉及巡检机器人轮式底盘技术领域，尤其涉及一种过障机构、及其轮式底盘组件和在巡检机器人上的应用。
背景技术
巡检机器人领域的轮式底盘使用环境复杂，空间狭小，地面凹凸不平，有减速带等障碍物。现有技术中的底盘通常这两种方式：第一种选用两个驱动轮四个从动轮的传统结构；第二种选用四轮后驱转向或者四轮全驱的结构。所述第一种结构底盘过减速带时会把中间的驱动轮架空，导致没有足够的牵引力而无法过减速带；第二种结构当地面空间狭小时容易出现无法转弯，并且当轮子牵引力不足时难以过减速带的情况。
现有技术上述技术问题表现在：所述第一种结构通常是加大万向轮和驱动轮的直径，并加大驱动轮的功率，但是这种方式加大了底盘的尺寸，只能过一定高度的减速带，超过高度仍然过不去；第二种结构通常是加大驱动轮的直径，并加大驱动轮的功率，但是这种方式加大了底盘的尺寸，不能有效利用驱动轮的功率，仍然无法解决狭小空间的转弯问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种过障机构、及其轮式底盘组件和在巡检机器人上的应用，克服了现有轮式底盘存在因为受限于超过高度的障碍物以及空间狭小，地面凹凸不平等复杂环境下使用的技术问题，是一种结构简单、小巧灵活，能够在狭小空间灵活转弯、可以原地旋转，并且可顺畅通过减速带等障碍物的轮式底盘。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种过障机构，包含轮毂电机、立式轴承、连杆、电机固定件、转轴和前端万向轮；所述轮毂电机是整个巡检机器人的动力元件，驱动巡检机器人运动；所述立式轴承、连杆和转轴相互组成固定铰支座，使连杆可以转动；
所述电机固定件用来固定所述轮毂电机的伸出轴；
所述前端万向轮转动灵活，可360°旋转；
所述电机固定件和轮毂电机固定连接；
所述连杆一端和所述轮毂电机固定连接，另一端和所述前端万向轮固定连接，中间和所述转轴转向连接；所述立式轴承和底盘骨架固定连接。当巡检机器人向前行走，遇到减速带等障碍物时，所述前端万向轮向上抬起与减速带等障碍物紧密接触，同时所述轮毂电机旋转向下与地面紧密接触，增大了所述轮毂电机和地面的摩擦力，使巡检机器人不会产生打滑，顺利通过减速带等障碍物。
尤其是，所述铰支座设置在所述轮毂电机和前端万向轮之间的中心位置，具体位置遵循杠杆原理，因为所述铰支座越靠近所述轮毂电机，越障时所述轮毂电机与地面的摩擦力越大，但铰支座越靠近轮毂电机，巡检机器人越不稳定，因此铰支座位于所述轮毂电机和前端万向轮的中点最理想。
尤其是，所述铰支座位于所述过障机构的下部位置，因为满足过障高度的前提下离地越近越好，越近巡检机器人的稳定性越好。
尤其是，所述轮毂电机和前端万向轮的半径大于减速带等障碍物的垂直高度，所述轮毂电机和前端万向轮的轮径大小的选取，可根据实际应用场景障碍物的高度选型，在所述轮毂电机动力满足的前提下轮径越大越容易通过障碍物。
尤其是，所述连杆呈杆状或者板状，这种形状即可满足强度需求又可节省空间。
尤其是，所述轮毂电机和前端万向轮的胎面材质选取橡胶类材质，这样的材质可以增大轮子与地面间的摩擦力，防止打滑并可起一定的减震作用。
本发明还提供了一种轮式底盘组件，包括所述的过障机构，还包括底盘骨架和固定于所述底盘骨架上的车轮、电池、控制盒；所述车轮包含两个后端万向轮和两组所述过障机构；所述电池是巡检机器人的动力源，给巡检机器人提供能量；所述控制盒控制巡检机器人的运动，电池和控制盒连接，并提供给电量，控制盒和轮毂电机连接提供电量，并控制轮毂电机的转动，通过控制两个轮毂电机的转速和转向控制整个巡检机器人的运动。
尤其是，所述的轮式底盘组件的所述两个后端万向轮为从动轮，固定设置在所述底盘骨架的后端左右两侧，与两个前端万向轮前后对称。
所述的轮式底盘组件的所述电池和控制盒设置在所述底盘骨架的几何中心，这种布局可使巡检机器人更稳定。
本发明还特别提供了一种巡检机器人，包括所述轮式底盘组件，在自主巡检、智能监控、数据智能采集分析、状态报警的巡检任务方面的应用；
所述巡检机器人还包括常规的传感器、巡检设备和外壳构件，这些巡检机器人常用在电力、大型厂矿、石油化工、城市管廊、银行、安防、仓库等领域，用来执行自主巡检、智能监控、数据智能采集分析、状态报警等巡检任务，
本发明相对于现有技术具有以下显著的技术效果：
本发明的一种过障机构及轮式底盘组件，为解决现有底盘过减速带障碍等问题而设计。本发明的所述轮式底盘组件包括底盘骨架，底盘骨架后端底部连接有弹性万向轮，底盘骨架中间两侧连接有相互对称的弹性材料驱动轮，底盘骨架前端底部连接有弹性万向轮；所述轮毂电机在底盘骨架中线，前后万向轮对称分布时，形成了6轮的稳定的底盘结构。过障机构包括轮毂电机、连杆、前端万向轮和由立式轴承、转轴组成的铰支座；轮毂电机为驱动轮，可以不设置驱动轴，通过伸出轴的固定配件和连杆固定；前端万向轮直接固定在连杆上；铰支座位于轮毂电机和前端万向轮之间，并且固定在底盘骨架上，这样轮毂电机和前端万向轮就组成了过障机构。本发明可保证两个轮毂电机一直同时着地，这样过减速带等障碍物时轮毂电机与地面间的着地力加大；大大提高了过障高度，同等行驶环境下大大提高了轮毂电机的驱动效率；同时，在转弯时大大减小了转弯半径，提高了行驶空间的利用率；有效的避免了打滑和减小了震动。
可见，本发明的一种过障机构、及其轮式底盘组件和在巡检机器人上的应用，针对现有轮式底盘现有技术问题设计，所述过障机构包括由轮毂电机、连杆、前端万向轮、由立式轴承、转轴组成的铰支座；轮毂电机和前端万向轮组成了连杆旋转结构。这样的过障机构的轮式底盘组件使整个底盘形成了灵活而稳定的结构，由此组装的巡检机器人应用地面凹凸不平，有大量减速带等障碍物，且行驶空间狭小的复杂环境，大大提高了越障能力，有效地为解决了巡检机器人过减速带的高度和空间障碍等技术难题。
附图说明
图1是本发明过障机构结构示意图
图2是本发明过障机构的轮式底盘组件的结构示意图之一
图3是图2的结构示意图之二
1-轮毂电机，2-立式轴承，3-连杆，4-电机固定件，5-转轴，6-前端万向轮，7-底盘骨架，8-后端万向轮，9-电池，10-控制盒
具体实施方式
本实施例提供了的一种过障机构及其轮式底盘组件及巡检机器人的底盘组件，但不局限于巡检机器人的使用，也可以用在需要的其他领域。
如图1所示，本发明首先提供了一种过障机构，由轮毂电机1、立式轴承2、连杆3、电机固定件4、转轴5和前端万向轮6组成。其中立式轴承2和底盘骨架7固定，当巡检机器人过减速带等障碍物时，前端万向轮6会先和减速带等障碍物接触并被抬高，同时轮毂电机1会被向下压，始终保证轮毂电机1着地，并增加额外的着地力，加大了轮毂电机1的牵引力，使巡检机器人顺利通过减速带。过不同高度的减速带等障碍物可通过调整轮毂电机1和前端万向轮6的轮径，连杆3的长度，铰支座的位置来实现。
如图2、图3所示，本发明再次提供了一种轮式底盘，由2个前端万向轮6、2个轮毂电机1和2个后端万向轮8组成轮式行走机构，其中前端和后端万向轮前后左右对称，轮毂电机1居中对称，这样的布局受力均衡，着地平稳，可使轮式底盘稳定可靠；轮毂电机1居中对称，巡检机器人转弯时零半径原地旋转，可有效利用行驶空间；6个轮子的胎面材质均为橡胶，可防止打滑并起一定的减震作用；万向轮子的大小、材质和轮毂电机的功率可根据应用场景、底盘大小、市场的需求等选择不同的轮子互相匹配，达到应用的理想状态。
所述轮式底盘组件中的底盘骨架7属于一个钣金框架，电池9固定在底盘骨架7上，用于带动整个巡检机器人的运动；控制盒10固定在底盘骨架7上，用于控制整个巡检机器人的运动，电池9和控制盒10连接，并提供给电量，控制盒10和轮毂电1连接提供电量，并控制轮毂电机1的转动，通过控制两个轮毂电机1的转速和转向控制整个轮式底盘的运动，该控制盒可以按现有技术手段获得；轮式底盘上再安装其他各种传感器、巡检设备和外壳，就形成了各领域种类的巡检机器人。
本发明的轮式底盘6轮对称均布安装，底盘的稳定性高；通过计算过障机构中轮毂电机1和万向轮的直径、连杆的长度、铰支座的位置，可越过不同高度的减速带等障碍物；由于铰支座结构，在过减速带等障碍物时前端万向轮会提供给轮毂电机额外的压力，加大轮毂电机的抓地力，可有效防止轮毂电机的打滑，同时可提高轮毂电机的功率效率；两对轮毂电机1分布在底盘的中线，因此底盘可零旋转半径转弯，有效提高了底盘的应用环境，同时提高了应用环境空间的率用率；6个轮子的胎面都是橡胶，可有效地增大摩擦并起减震的作用。
由于本发明的特有的所述过障机构及其组成的轮式底盘、巡检机器人，解决了现有技术领域的使用环境复杂，空间狭小，地面凹凸不平，有减速带等障碍物的技术难题，能够在狭小空间灵活转弯、原地旋转，并且可顺畅通过减速带等障碍物，有效地利用了空间，具有结构简单、小巧灵活、高效工作的显著技术效果。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过障机构，其特征在于，包括轮毂电机(1)、立式轴承(2)、连杆(3)、电机固定件(4)、转轴(5)和前端万向轮(6)；所述立式轴承(2)、连杆(3)和转轴(5)相互组成固定铰支座；所述电机固定件(4)用来固定所述轮毂电机(1)的伸出轴；所述电机固定件(4)和轮毂电机(1)固定连接；所述连杆(3)一端和所述轮毂电机(1)固定连接，另一端和所述前端万向轮(6)固定连接，中间和所述转轴(5)转向连接；所述立式轴承(2)和底盘骨架(7)固定连接。
2.根据权利要求1所述的过障机构，其特征在于，所述铰支座设置在所述轮毂电机(1)和前端万向轮(6)之间的中心位置。
3.根据权利要求1或2所述的过障机构，其特征在于，所述铰支座位于所述过障机构的下部位置。
4.根据权利要求1所述的过障机构，其特征在于，所述轮毂电机(1)和前端万向轮(6)的半径大于障碍物的垂直高度。
5.根据权利要求1所述的过障机构，其特征在于，所述连杆(3)呈杆状或者板状。
6.根据权利要求1所述的过障机构，其特征在于，所述轮毂电机(1)和前端万向轮(6)的胎面为橡胶类材质。
7.轮式底盘组件，其特征在于，包括权利要求1-6之一的过障机构，还包括底盘骨架(7)和固定于所述底盘骨架(7)上的车轮、电池(9)、控制盒(10)，所述车轮包含两个后端万向轮(8)和两组所述过障机构；所述电池(9)和控制盒(10)连接；所述控制盒(10)和轮毂电机(1)连接并控制轮毂电机(1)的转动。
8.根据权利要求7所述的轮式底盘组件，其特征在于，所述两个后端万向轮(8)为从动轮，设置在所述底盘骨架(7)的后端左右两侧，与两个所述前端万向轮(6)前后对称。
9.根据权利要求8所述的轮式底盘组件，其特征在于，所述电池(9)和控制盒(10)设置在所述底盘骨架(7)的几何中心。
10.巡检机器人，包括权利要求7-9之一的轮式底盘组件，在自主巡检、智能监控、数据智能采集分析、状态报警的巡检任务方面的应用。
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