CN110625592B - 一种下驱式轨道行走装置及轨道机器人 - Google Patents

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Abstract

本公开提出了一种下驱式轨道行走装置及轨道机器人，下驱式轨道行走装置包括承载架，设置在承载架上的驱动单元和可转动连接承载架的旋转导向架；所述旋转导向架设置在轨道的两侧,并且轨道的每个侧面至少设置两个旋转导向架；所述旋转导向架的包括第一支架、设置在第一支架上的悬挂部和导向部；所述悬挂部与轨道可移动连接，用于将该行走装置设置在轨道上实现支撑；所述导向部与轨道的侧面相对设置，导向部通过与轨道侧面的作用力将旋转导向架相对于承载架转动。提出了一种新的行走结构，可以满足水平方向大角度的转弯和垂直爬升的运行条件。

Description

一种下驱式轨道行走装置及轨道机器人
技术领域
本公开涉及机器人相关技术领域，具体的说，是涉及一种下驱式轨道行走装置及轨道机器人。
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，并不必然构成在先技术。
悬挂式轨道机器人主要应用于智能巡检、用于运载物料以及在车间的自动化生产线上也有一些使用，悬挂式轨道机器人在移动过程中可以需要进行上下位置的移动如进行爬坡，有时候也需要左右转弯。发明人发现，现有的悬挂式轨道机器人一般利用驱动轮和轨道的摩擦力实现驱动，特别对于有爬升角度的轨道，驱动力小不能够实现有效爬升，在爬坡端需要的摩擦力较大，对摩擦轮的磨损较为严重，使得轨道机器人不能够长期有效的运行；对于有左右转弯的轨道，现有的驱动系统对轨道和机器人的单边磨损较为严重，严重影响轨道机器人的使用寿命。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种下驱式轨道行走装置及轨道机器人，提出了一种新的行走结构，可以满足水平方向大角度的转弯和垂直爬升的运行条件。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种或多个实施例提供了一种下驱式轨道行走装置，用于设置在轨道上实现行走，包括承载架，设置在承载架上的驱动单元和可转动连接承载架的旋转导向架;所述旋转导向架设置在轨道的两侧,并且轨道的每个侧面至少设置两个旋转导向架;
所述旋转导向架的包括第一支架、设置在第一支架上的悬挂部和导向部；所述悬挂部与轨道可移动连接，用于将该行走装置设置在轨道上实现支撑；所述导向部与轨道的侧面相对设置，导向部通过与轨道侧面的作用力将旋转导向架相对于承载架转动。
进一步地，所述悬挂部为挂轮，轨道上设置与挂轮配合的轮槽，所述挂轮设置在轮槽内。
进一步地，所述导向部为导向轮，第一支架的两侧分别竖向设置导向轮，所述导向轮与轨道侧面相对的表面至轨道侧面的距离小于第一支架表面至轨道侧面的距离。
进一步地，驱动单元包括驱动电机、用于平地行走的摩擦轮和用于爬升的链轮，驱动电机与摩擦轮和链轮连接，所述摩擦轮和链轮同轴设置，爬升段的轨道底面上固定设置与链轮匹配的链条；摩擦轮的半径大于链轮的半径，小于等于链轮的半径与链条厚度之和。
进一步地，驱动电机与摩擦轮和链轮通过传动机构连接，所述传动机构包括减速机及行星减速机构，所述行星减速机构包括太阳轮、多个行星轮和行星架，减速机的输出轴连接太阳轮的主轴，太阳轮的齿部与行星轮的齿部啮合，所述行星轮与行星架连接用于带动行星架转动，所述行星架与链轮固定连接。
进一步地，所述太阳轮的主轴连接摩擦轮。
进一步地，所述行星减速机构外还包括可拆卸连接的第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体分别通过轴承固定连接行星减速机构，所述第一壳体和第二壳体连接面处设置凹槽，通过弹性部件连接承载架和凹槽。
进一步地，还包括可活动设置在承载架上的驱动单元固定架，所述驱动单元固定架分别固定连接减速机的输出轴、第一壳体和第二壳体；所述第一壳体和第二壳体上分别设置凸出部，在凸出部之间设置凹槽；所述弹性部件为弹簧，通过限位螺栓从上到下依次连接第一壳体和第二壳体的凹槽、弹簧和承载架。
进一步地，驱动单元固定架与减速机之间设置十字万向联轴器，减速机的输出轴连接十字万向联轴器，所述十字万向联轴器的输出轴贯穿驱动单元固定架。
一种轨道机器人，采用上述所述的一种下驱式轨道行走装置。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
（1）本公开在行走装置上的设置的旋转导向架，旋转导向架上与轨道侧面相对设置导向轮，在导向轮与轨道侧面的作用下使得每个旋转导向架相对于承载架旋转一定的角度，从而减少转弯时行走装置与轨道的侧面作用力，实现顺利转弯，也可以实现大角度的转弯。
（2）本公开在通过设置行星减速机构，通过行星减速机构分别连接链轮和驱动轮，通过驱动轮在水平轨道上实现驱动，保证行走装置的稳定移动，减少抖动。在爬升轨道上通过链轮实现驱动，通过行星减速机构减速后带动链轮实现爬坡。
（3）本公开在固定行星减速机构的壳体通过弹性装置设置在承载架上，使得摩擦轮或链轮自适应的调整与轨道的配合间隙，避免应力对摩擦轮、链轮和轨道产生损坏。
（4）本公开在减速机的输出端设置了万向联轴器，万向联轴器后端连接的部件可以活动，使得摩擦轮或链轮的与轨道的间隙调节过程中，起缓冲作用，对减速机输出轴可以进行保护。
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限定。
图1是本公开实施例的下驱式轨道行走装置的结构示意图；
图2是本公开实施例的下驱式轨道行走装置的四分之一剖面图；
图3是本公开实施例的下驱式轨道行走装置爆炸图；
图4是本公开实施例的下驱式轨道行走装置设置在转弯轨道上的示意图；
图5是本公开实施例的下驱式轨道行走装置设置在轨道24上的横向剖面图；
图6是本公开实施例的下驱式轨道行走装置设置在轨道上的纵向剖面图
其中：1、承载架，2、减速机固定架，3、电机固定架，4、驱动电机，5、减速机，6、十字万向联轴器，7、预紧转轴，8、驱动单元固定架，9、主动齿、10、限位螺栓，11、弹簧，12、挂轮，13、第一支架，14、导向轮，15、摩擦轮，16被动螺旋伞齿，17、第二壳体，18、太阳轮，19、轴承，20、行星轮，21、行星架，22、第一壳体，23、链轮，24、轨道。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，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。
在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1-6所示，一种下驱式轨道行走装置，用于设置在轨道上实现行走，包括承载架1，设置在承载架1上的驱动单元和可转动连接承载架1的旋转导向架;所述旋转导向架设置在轨道的两侧,并且轨道的每个侧面至少设置两个旋转导向架;驱动单元为行走装置的移动提供动力。
所述旋转导向架的包括第一支架13、设置在第一支架13上的悬挂部和导向部，所述悬挂部与轨道可移动连接，用于将该行走装置设置在轨道上实现支撑，所述导向部与轨道的侧面相对设置，导向部通过与轨道侧面的作用力将旋转导向架相对于承载架转动。
旋转导向架上与轨道可移动连接的悬挂部可以为任意结构，作为一种典型的实现结构，在一些实施例中，所述悬挂部为挂轮12，轨道上设置与挂轮12配合的轮槽，所述挂轮12设置在轮槽内。挂轮12的数量可以根据轨道形状设置，可以设置一个或多个，本实施例的轨道可以为H形轨道24，本实施例设置两个挂轮12，分别与上下轨道表面可移动连接。
在某些实施例中，导向部可以为导向轮14，第一支架13的两侧分别竖向设置导向轮14，所述导向轮14与轨道侧面相对的表面至轨道侧面的距离小于第一支架13的表面至轨道侧面的距离。
挂轮12用于将下驱式轨道行走装置挂置在轨道24的上表面，如图3所示，在进行左右转弯时，由于导向轮14与轨道侧面相对的表面至轨道侧面的距离小于第一支架13的表面至轨道侧面的距离，导向轮14可以一直与轨道24的侧面接触，旋转导向架上的导向轮14与轨道侧面接触，前后两个导向轮14与轨道侧面的作用力，使得每个旋转导向架相对于承载架1旋转一定的角度，从而减少转弯时行走装置与轨道的侧面作用力，实现顺利转弯，也可以实现大角度的转弯。在轨道同一侧面前后设置的两个旋转导向架的间距不大于160mm时，可以实现最小300mm半径的弯轨转弯。
承载架1和旋转导向架的可转动连接，可转动连接可以通过旋转接头连接，或者可以通过轴连接，本实施例，可以通过轴连接，通过轴贯穿承载架1和第一支架13的底端，轴的光杆长度略大于承载架1与第一支架13上连接点的厚度之和。
作为进一步地改进，驱动单元包括驱动电机4、用于平地行走的摩擦轮15和用于爬升的链轮23，驱动电机4分别与摩擦轮15和链轮23连接，所述摩擦轮15和链轮23同轴设置，轨道的爬升段的轨道上固定设置与链轮匹配的链条；摩擦轮的半径大于链轮的半径，小于等于链轮的半径与链条厚度之和。
摩擦轮的半径大于链轮的半径，使得行走装置在轨道上无链条段，可以通过摩擦轮15与轨道的摩擦力驱动行走装置移动，实现平地行走的稳定性，不产生摇晃。同时摩擦轮15的半径小于等于链轮的半径与链条厚度之和，在设置了链条的轨道段可以通过链轮23的驱动实现行走装置的移动。
作为一种可实现的结构，如图2-3所示，驱动电机4与摩擦轮15和链轮23通过传动机构连接，所述传动机构包括减速机5及行星减速机构，所述行星减速机构包括太阳轮18、多个行星轮20和行星架21，减速机5的输出轴连接太阳轮18的主轴，太阳轮18的齿部与行星轮20的齿部啮合，所述行星轮20与行星架21连接用于带动行星架21转动，所述行星架21与链轮23固定连接。
承载架1的形状可以为根据需要设置，可以如图3所示为方形，内部中空，承载架1上设置多个安装孔，用于固定设置行走装置的各个部件。驱动电机4可以通过电机固定架3固定设置在承载架上，电机固定架3包括上固定板和下固定板，电机固定在上固定板和下固定板之间。减速机5通过减速机固定架2设置在承载架1上。
可选的，通过设置主动齿9连接减速机5的输出轴连接太阳轮18的主轴。
进一步地，太阳轮18的主轴连接摩擦轮15，从而实现摩擦轮15与链轮23的同轴设置。本实施例中可以通过被动螺旋伞齿16连接摩擦轮15和太阳轮18的主轴。
作为进一步地改进，为使得摩擦轮15或链轮23自适应的调整与轨道的配合间隙，避免应力对摩擦轮15、链轮23和轨道产生损坏，所述行星减速机构的外还包括可拆卸连接的第一壳体22和第二壳体17，第一壳体22和第二壳体17分别通过轴承19固定连接行星减速机构，所述第一壳体22和第二壳体17连接面处设置凹槽，通过弹性部件将凹槽与承载架1连接。
传动机构还包括可活动设置在承载架1上的驱动单元固定架8，所述固定架8固定连接减速机5的输出轴、第一壳体22和第二壳体17。驱动单元固定架8可以为U形。可活动设置的方式可以为轴连接，通过预紧转轴7连接。
可选的，所述第一壳体22和第二壳体17上分别设置凸出部，在凸出部之间设置凹槽。
可选的，弹性部件可以为弹簧11，作为一种可以实现的结构，如图3所示，在承载架1上通过限位螺栓10设置弹簧11，限位螺栓10从上到下依次连接第一壳体22和第二壳体17的凹槽、弹簧11和承载架1。
第一壳体22和第二壳体17可以在弹簧11和限位螺栓10的作用下在竖直方向上下移动，从而调整整个驱动单元的高度，实现驱动轮和链轮与轨道自适应间隙调节，并且在驱动轮和链轮切换驱动的过程中，减少抖动或摆动，使得行走装置稳定移动。
作为进一步地改进，还可以在减速机5的输出轴端连接十字万向联轴器6，优选的，可以设置在驱动单元固定架8与减速机之间，减速机5的输出轴连接十字万向联轴器6，所述十字万向联轴器6的输出轴贯穿驱动单元固定架。十字万向联轴器6的后端连接的部件可以活动，从而第一壳体22、第二壳体17以及驱动单元固定架8可以上下活动，起缓冲作用，对减速机输出轴可以进行保护。
本实施例还提供一种轨道机器人，采用上述的一种下驱式轨道行走装置。可以根据轨道机器人的类型，在承载架上设置机器人的末端，可以设置机械手、装载装置、摄像头等末端执行器。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
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 (6)

1.一种下驱式轨道行走装置，用于设置在轨道上实现行走，其特征是：包括承载架，设置在承载架上的驱动单元和可转动连接承载架的旋转导向架;所述旋转导向架设置在轨道的两侧,并且轨道的每个侧面至少设置两个旋转导向架;
所述旋转导向架的包括第一支架、设置在第一支架上的悬挂部和导向部；所述悬挂部与轨道可移动连接，用于将该行走装置设置在轨道上实现支撑；所述导向部与轨道的侧面相对设置，导向部通过与轨道侧面的作用力将旋转导向架相对于承载架转动；
驱动单元包括驱动电机、用于平地行走的摩擦轮和用于爬升的链轮，驱动电机与摩擦轮和链轮连接，所述摩擦轮和链轮同轴设置，爬升段的轨道底面上固定设置与链轮匹配的链条；摩擦轮的半径大于链轮的半径，小于等于链轮的半径与链条厚度之和；
驱动电机与摩擦轮和链轮通过传动机构连接，所述传动机构包括减速机及行星减速机构，所述行星减速机构包括太阳轮、多个行星轮和行星架，减速机的输出轴连接太阳轮的主轴，太阳轮的齿部与行星轮的齿部啮合，所述行星轮与行星架连接用于带动行星架转动，所述行星架与链轮固定连接；所述太阳轮的主轴连接摩擦轮；
所述行星减速机构外还包括可拆卸连接的第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体分别通过轴承固定连接行星减速机构，所述第一壳体和第二壳体连接面处设置凹槽，通过弹性部件连接承载架和凹槽。
2.如权利要求1所述的一种下驱式轨道行走装置，其特征是：所述悬挂部为挂轮，轨道上设置与挂轮配合的轮槽，所述挂轮设置在轮槽内。
3.如权利要求1所述的一种下驱式轨道行走装置，其特征是：所述导向部为导向轮，第一支架的两侧分别竖向设置导向轮，所述导向轮与轨道侧面相对的表面至轨道侧面的距离小于第一支架表面至轨道侧面的距离。
4.如权利要求1所述的一种下驱式轨道行走装置，其特征是：还包括可活动设置在承载架上的驱动单元固定架，所述驱动单元固定架分别固定连接减速机的输出轴、第一壳体和第二壳体；所述第一壳体和第二壳体上分别设置凸出部，在凸出部之间设置凹槽；所述弹性部件为弹簧，通过限位螺栓从上到下依次连接第一壳体和第二壳体的凹槽、弹簧和承载架。
5.如权利要求4所述的一种下驱式轨道行走装置，其特征是：驱动单元固定架与减速机之间设置十字万向联轴器，减速机的输出轴连接十字万向联轴器，所述十字万向联轴器的输出轴贯穿驱动单元固定架。
6.一种轨道机器人，其特征是：采用权利要求1-5任一项所述的一种下驱式轨道行走装置。
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