CN110588812A - 履带底盘组件及机器人 - Google Patents

Abstract

履带底盘组件(10)，其用于在一个支撑面上移动。履带底盘组件(10)包括一个活动架和一个高度调节电机(30)。活动架包括一个架体、四个转动轮、一个驱动电机(25)及一条履带(27)。架体为平行四连杆结构，平行四连杆结构中的四个连杆能够沿一个转动平面(43)转动。四个转动轮，其分别可转动的设置于四个转动连接点。一个驱动电机，驱动电机具有一个能输出转矩的主动轮轴(26)，主动轮轴同轴连接于主动轮且能够带动主动轮转动。一条履带，其具有一个封闭的内传动面。一个高度调节电机，具有一个能输出转矩的输出轴，输出轴的轴线与上部从动轮的轴线同轴设置。履带底盘组件可根据不同路况调节底盘重心高度，能适应不同路面情况。

Description

履带底盘组件及机器人

技术领域

本发明涉及履带底盘组件。本发明还涉及机器人。

背景技术

目前汽车领域的底盘升降技术是通过液压减震器调节底盘与地面的高度，来实现不同路况下的通过能力。但传统的履带底盘不能通过单独调节某个轮子来实现底盘升降，其可升降空间小，应对坎坷路面情况的通过性有限。并且底盘重心无法平行于地面前后调整，应对斜坡或台阶时行动能力较弱。当遇泥沙路面时，普通轮胎无法单通过调节重心高低来应对通过。因此现有底盘升降技术应对不同路面的能力较差。

发明内容

本发明的目的是提供履带底盘组件，其可根据不同路况调节底盘重心高度，能适应不同路面情况。

本发明的另一目的是提供机器人，其可在有水、泥、台阶、门槛、斜坡等环境中行走，拥有良好的越障能力，同时能够适应狭窄的隧道空间，使其更加适合实际工况需要。

本发明提供履带底盘组件，其用于在一个支撑面上移动。履带底盘组件还包括一个活动架和一个高度调节电机。活动架包括一个架体、四个转动轮、一个驱动电机及一条履带。架体为平行四连杆结构，平行四连杆结构中的四个连杆能够沿一个转动平面转动。转动平面垂直于支撑面。垂直于支撑面四连杆具有一个上部端及一个下部端。平行四连杆结构中具有第一对平行连杆及第二对平行连杆，第一对平行连杆平行于支撑面，第二对平行连杆能够垂直于支撑面。第一对平行连杆及第二对平行连杆交汇于四个转动连接点。

四个转动轮分别可转动的设置于四个转动连接点。四个转动轮的回转轴线垂直于转动平面且相互平行。四个转动轮中的一个为主动轮，另外三个为从动轮。主动轮具有一个能输出转矩的主动轮轴。从动轮中的一个位于上部端为上部从动轮，上部从动轮所连接的第二对平行连杆中的一个为调高连杆。驱动电机通过同步带传动主动轮轴，主动轮轴同轴连接于主动轮且能够带动主动轮转动。履带具有一个封闭的内传动面，履带套设于四个转动轮的外周向面，以使主动轮通过传动于内传动面能够带动从动轮转动。

本发明的履带底盘组件，高度调节电机具有一个能输出转矩的输出轴，输出轴的轴线与上部从动轮的轴线同轴设置。调高连杆与输出轴的外周向面连接，以使调高连杆沿上部从动轮的径向伸出。当输出轴转动时，输出轴能够带动调高连杆绕上部从动轮的轴向转动，以使第二对平行连杆能够垂直于支撑面。

在履带底盘组件的另一种示意性实施方式中，主动轮位于上部端。

在履带底盘组件的另一种示意性实施方式中，输出轴与调高连杆为焊接固定连接。

在履带底盘组件的另一种示意性实施方式中，活动架还包括一个弹性支撑杆，其设置于第一对平行连杆之间。弹性支撑杆的延伸方向垂直于支撑面。

在履带底盘组件的另一种示意性实施方式中，弹性支撑杆沿延伸方向能够产生弹性变形。

在履带底盘组件的另一种示意性实施方式中，主动轮形成一个凹槽，凹槽形成于主动轮的外圆周面且沿主动轮的径向凹入，凹槽有多个，多个凹槽沿主动轮的外圆周面均匀分布。

在履带底盘组的另一种示意性实施方式中，转动轮形成一个轮槽，轮槽形成于转动轮的外圆周面且沿转动轮的径向凹入。

在履带底盘组件的另一种示意性实施方式中，履带的内传动面具有与凹槽相应的凸齿，以使凸齿能装配于凹槽中，凸齿还能装配于轮槽中。

在履带底盘组件的另一种示意性实施方式中，履带底盘组件还包括一个底盘连接件。活动架设置为两个，两个活动架固定于底盘连接件，以使两个活动架的转动平面相平行且两个活动架的主动轮同轴设置。

本发明还提供机器人，其包括一个机器人主体和一个上述中任一项的履带底盘组件。机器人主体具有一个连接部。履带底盘组件具有一个底盘连接件，其连接于连接部。活动架设置为两个，两个活动架固定于底盘连接件，以使两个活动架的转动平面相平行且两个活动架的主动轮同轴设置。

下文将以明确易懂的方式，结合附图对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

附图说明

图1是用于说明履带底盘组件的结构示意图。

图2是用于说明履带底盘组件另一种示意性实施方式结构示意图。

图3是用于说明履带底盘组件调高时的形态结构示意图。

图4是用于说明履带底盘组件上坡时形态结构示意图。

图5是用于说明架体上坡时重心位置变化结构示意图。

图6是用于说明履带底盘组件的剖面结构示意图。

图7是用于说明活动架的剖面结构示意图。

标号说明

10履带底盘组件

12上部端

13下部端

21第一对平行连杆

22第二对平行连杆

23主动轮

24从动轮

25驱动电机

26主动轮轴

27履带

28内传动面

30高度调节电机

31输出轴

32弹性支撑杆

33轮槽

34凸齿

35凹槽

40底盘连接件

41第一重心

42第二重心

43转动平面

51、52、53、54四个转动连接点

A行进方向

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本示例性实施例相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构及真实比例。

图1是用于说明履带底盘组件10的结构示意图。参照图1，本发明提供的履带底盘组件10用于在一个支撑面上移动。履带底盘组件10包括一个活动架和一个高度调节电机30。活动架包括一个架体(该架体包括第一对平行连杆21及第二对平行连杆22，第一对平行连杆21及第二对平行连杆22通过四个转动连接点连接，本实施例中，第一对平行连杆21中的一个为条形板)、四个转动轮(1个主动轮23及3个从动轮24)，一个驱动电机25及一条履带27。架体即第一对平行连杆21及第二对平行连杆22的连接方式为平行四连杆结构。平行四连杆结构中的四个连杆(第一对平行连杆21及第二对平行连杆22)能够沿一个转动平面43转动。转动平面43垂直于支撑面。

参照图1，四连杆(第一对平行连杆21及第二对平行连杆22)垂直于支撑面具有一个上部端12及一个下部端13。平行四连杆结构中具有第一对平行连杆21及第二对平行连杆22。第一对平行连杆21平行于支撑面。第二对平行连杆22能够垂直于支撑面。第一对平行连杆21及第二对平行连杆22交汇于四个转动连接点51、52、53、54。图1中为上述结构中架体设置为两组平行四连杆结构时图示，但其中一组时也可单独成为本发明中的履带底盘组件。

图2是用于说明履带底盘组件10另一种示意性实施方式结构示意图。参照图1和图2，四个转动轮分别可转动的设置于四个转动连接点51、52、53、54。四个转动轮的回转轴线垂直于转动平面43且相互平行。四个转动轮中的一个为主动轮23，另外三个为从动轮24。从动轮24中的一个位于上部端12为上部从动轮24。上部从动轮24所连接的第二对平行连杆22中的一个为调高连杆。主动轮23具有一个能输出转矩的主动轮轴26。驱动电机25通过同步带传动主动轮轴26。主动轮轴26同轴连接于主动轮23且能够带动主动轮23转动。履带27具有一个封闭的内传动面28，履带27套设于四个转动轮的外周向面，以使主动轮23通过传动于内传动面28能够带动从动轮24转动。

如图1所示，本发明的履带底盘组件10，高度调节电机30具有一个能输出转矩的输出轴31，输出轴31的轴线与上部从动轮24的轴线同轴设置。调高连杆与输出轴31的外周向面连接，以使调高连杆沿上部从动轮24的径向伸出。当输出轴31转动时，输出轴31能够带动调高连杆绕上部从动轮24的轴向转动，以使第二对平行连杆22能够垂直于支撑面。

图3是用于说明履带底盘组件10调高时形态结构示意图。参照图1及图3，高度调节电机30通过输出轴31输出转矩，输出轴31转动使调高连杆绕上部从动轮24的轴向转动，调高连杆带动第一对平行连杆21移动，调高连杆带动第二对平行连杆22中另一根连杆绕主动轮23转动。弹性支撑杆32随调高连杆转动位置所需长度拉伸或压缩，以使第二对平行连杆22能够垂直于支撑面。

图4是用于说明履带底盘组件10上坡时形态结构示意图。参照图1和图4，履带底盘组件10上坡时，驱动电机25通过同步带传动于主动轮轴26，主动轮轴26带动主动轮23转动。主动轮23和从动轮24形成一个转动平面43，履带27的内传动面28垂直于转动平面43，履带27套设于四个转动轮的外周向面。驱动高度调节电机30的输出轴31转动，以使调高连杆绕上部从动轮24的轴向转动，第二对平行连杆22从垂直于支撑面的状态变换到与支撑面形成锐角状态。弹性支撑杆32压缩，履带底盘组件10重心向行进方向A前移。主动轮23通过内传动面28带动其余从动轮24，履带27绕转动轮外周向面向前滚动，履带底盘组件10向行进方向A移动。

图5是用于说明架体上坡时重心位置变化结构示意图。参照图1和图5，履带底盘组件10上坡时，驱动高度调节电机30的输出轴31转动，以使调高连杆绕上部从动轮24的轴向转动，使调高连杆向行进方向倾移调节四连杆(第一对平行连杆21及第二对平行连杆22)底盘重心向行进方向A倾移，底盘重心降低。从而起到防止倾斜的情况。主动轮23带动从动轮24转动，四个转动轮带动履带27滚动，履带底盘组件10向行进方向A移动。

在本发明的一种实施方式中，上述履带底盘组件10还可以包括调整高度的控制处理器。可以在第一对平行连杆21的一个上设置倾角传感器或电子陀螺仪，将倾角传感器的输出信号端(正/负)连接于控制处理器的输入端。控制处理器可通过单片机实现。控制处理器的输入端连接高度调节电机30的控制端。高度调节电机30可采用步进电机或伺服电机。当倾角传感器处于倾斜状态时，向其输出端发送倾斜角度值，控制处理器收到倾斜角度值后，对照在控制处理器本地存储的角度值与驱动角度值后，控制处理器向输出端发送驱动信息，高度调节电机30收到驱动信息后转动，实现其架体，即四连杆结构的调整。

如图1所示，在示意性实施方式中，主动轮23位于上部端12。主动轮23和主动轮轴26同轴设置，主动轮轴26直接带动主动轮23转动。

如图1所示，在示意性实施方式中，输出轴31与调高连杆为固定连接(该连接可焊接固定，也可用平键或花键传动)。输出轴31的外周向面与调高连杆连接，输出轴31转动时可带动调高连杆绕上部从动轮24的轴向转动。

图6是用于说明履带底盘组件10的剖面结构示意图。参照图1和图6，活动架还包括一个弹性支撑杆32，其设置于第一对平行连杆21之间。弹性支撑杆32的延伸方向垂直于支撑面。弹性支撑杆32对第一对平行杆产生一个束缚，加固转动平面43，使其不易变形。

如图1所示，弹性支撑杆32沿延伸方向能够产生弹性变形。弹性变形根据支撑面的高度变化，可伸长或缩短。

图7是用于说明活动架的剖面结构示意图。参照图7，主动轮23形成一个凹槽35，凹槽35形成于主动轮23的外圆周面且沿主动轮23的径向凹入，凹槽35有多个，多个凹槽35沿主动轮23的外圆周面均匀分布。

如图1所示，在示意性实施方式中，转动轮形成一个轮槽33，轮槽33形成于转动轮的外圆周面且沿转动轮的径向凹入。

如图1和图2所示，在示意性实施方式中，履带27的内传动面28具有与凹槽35相应的凸齿34，以使凸齿34能装配于所述凹槽35中，凸齿34还能装配于轮槽33中。上述凸齿34与凹槽35以及轮槽33的嵌合使转动轮与履带27套合更稳固，避免转动轮从履带27中脱离，且加大传动力，固定转动平面43不易变形。

如图1所示，在示意性实施方式中，履带底盘组件10还包括一个底盘连接件40。活动架设置为两个，两个活动架固定于底盘连接件40，以使两个活动架的转动平面43相平行且两个活动架的主动轮23同轴设置。底盘连接件40使两个活动架的转动平面43保持垂直于支撑面，相平行的两个转动平面43使转动轮行进更平稳，行进路线更精确。

本发明还提供机器人，其包括一个机器人主体和一个上述中任一项的履带底盘组件10。机器人主体具有一个连接部。履带底盘组件10具有一个底盘连接件40，其连接于连接部。活动架设置为两个，两个活动架固定于底盘连接件40，以使两个活动架的转动平面43相平行且两个活动架的主动轮23同轴设置。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式中描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.履带底盘组件(10)，其用于在一个支撑面上移动，其特征在于，所述履带底盘组件(10)还包括：

一个活动架，其包括：

一个架体，其为平行四连杆结构，所述平行四连杆结构中的四个连杆能够在一个转动平面(43)内转动；所述转动平面(43)垂直于所述支撑面，垂直于所述支撑面所述四连杆具有一个上部端(12)及一个下部端(13)；所述平行四连杆结构中具有第一对平行连杆(21)及第二对平行连杆(22)，所述第一对平行连杆(21)平行于所述支撑面；所述第二对平行连杆(22)能够垂直于所述支撑面；所述第一对平行连杆(21)及所述第二对平行连杆(22)交汇于四个转动连接点；

四个转动轮，其分别可转动的设置于所述四个转动连接点，所述四个转动轮的回转轴线垂直于所述转动平面(43)且相互平行，所述四个转动轮中的一个为主动轮(23)，另外三个为从动轮(24)；所述主动轮(23)具有一个能输出转矩的主动轮轴(26)，所述从动轮(24)中的一个位于所述上部端(12)为上部从动轮(24)；所述上部从动轮(24)所连接的第二对平行连杆(22)中的一个为调高连杆；

一个驱动电机(25)，所述驱动电机(25)通过同步带传动所述主动轮轴(26)，所述主动轮轴(26)同轴连接于所述主动轮(23)且能够带动所述主动轮(23)转动；以及

一条履带(27)，其具有一个封闭的内传动面(28)，所述履带(27)套设于所述四个转动轮的外周向面，以使所述主动轮(23)通过传动于所述内传动面(28)能够带动所述从动轮(24)转动；和

一个高度调节电机(30)，具有一个能输出转矩的输出轴(31)，所述输出轴(31)的轴线与上部从动轮(24)的轴线同轴设置，所述调高连杆与所述输出轴(31)的外周向面连接，以使所述调高连杆沿所述上部从动轮(24)的径向伸出；当所述输出轴(31)转动时，所述输出轴(31)能够带动所述调高连杆绕所述上部从动轮(24)的轴向转动，以使所述第二对平行连杆(22)能够垂直于所述支撑面。

2.如权利要求1所述的履带底盘组件(10)，其中，所述主动轮(23)位于所述上部端(12)。

3.如权利要求2所述的履带底盘组件(10)，其中，所述输出轴(31)与所述调高连杆为固定连接。

4.如权利要求1所述的履带底盘组件(10)，其中，所述活动架还包括，

一个弹性支撑杆(32)，设置于所述第一对平行连杆(21)之间，所述弹性支撑杆(32)的延伸方向垂直于所述支撑面。

5.如权利要求4所述的履带底盘组件(10)，其中，所述弹性支撑杆(32)沿所述延伸方向能够产生弹性变形。

6.如权利要求1所述的履带底盘组件(10)，其中，所述主动轮形成，

一个凹槽，所述凹槽形成于所述主动轮的外圆周面且沿所述主动轮的径向凹入，所述凹槽有多个，所述多个凹槽沿所述主动轮的外圆周面均匀分布。

7.如权利要求6所述的履带底盘组件(10)，其中，所述转动轮形成，

一个轮槽(33)，所述轮槽(33)形成于所述转动轮的外圆周面且沿所述转动轮的径向凹入。

8.如权利要求7所述的履带底盘组件(10)，其中，所述履带(27)的内传动面(28)具有与所述凹槽相应的凸齿(34)，以使所述凸齿(34)能装配于所述凹槽中，所述凸齿还能装配于所述轮槽(33)中。

9.如权利要求1所述的履带底盘组件(10)，其中，所述履带底盘组件(10)还包括：

一个底盘连接件(40)；

所述活动架设置为两个，所述两个活动架固定于所述底盘连接件(40)，以使两个所述活动架的转动平面(43)相平行且两个所述活动架的主动轮(23)同轴设置。

10.机器人，其特征在于包括：

一个机器人主体，其具有一个连接部；

一个如权利要求1至7中任一项所述的履带底盘组件(10)，其具有

一个底盘连接件(40)，其连接于所述连接部；

所述活动架设置为两个，所述两个活动架固定于所述底盘连接件(40)，以使两个所述活动架的转动平面(43)相平行且两个所述活动架的主动轮(23)同轴设置。