CN112918582B - 一种可变形的消防应急机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可变形的消防应急机器人，用于解决现有技术中高层楼房火灾救援困难且救援人员面临高危险的问题。包括：底盘、行走驱动件和传动机构，所述行走驱动件安装在所述底盘上，行走驱动件通过所述传动机构输出转动运动；至少三个可变形车轮，可变形车轮和所述传动机构的各个运动输出端配合；可变形车轮包括变形驱动件、横轴、第一相对固定盘、第一相对转动盘、第二相对固定盘、第二相对转动盘、圆形控制连杆、椭形控制连杆和履带；在所述横轴转动时，椭形控制连杆和圆形控制连杆的摆动方向一致，且所述椭形控制连杆的向外顶出的距离大于所述圆形控制连杆的距离以形成椭形结构，当缩回时，圆形控制连杆和滚轮作用共同将所述履带形成圆形。

Description

一种可变形的消防应急机器人

技术领域

本发明涉及救援设备领域，特别是涉及一种可变形的消防应急机器人。

背景技术

现有的机器人的应用较广，比如火灾救援机器人，在楼层内，有平地，也有楼梯，也有其他杂物阻挡机器人的行径的情形，现有的机器人往往只能实现单一的地形，及时有履带式机器人能够实现一定程度的越障，但是履带机器人不太适合平台，特别是水泥地这种路况较好的情况，其行径的速度受限。包括山火发生时，如果需要机器人介入，平地上运动我们可以采用普通的小车结构，在山地或者农田上，可以采用履带结构，但是其还是存在仅能单一应用的问题。同时现有的越障的机器人越障能力有限也是一个待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可变形的消防应急机器人，用于解决现有技术中高层楼房火灾救援困难且救援人员面临高危险的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种可变形的消防应急机器人，包括：

底盘、行走驱动件和传动机构，所述行走驱动件安装在所述底盘上，所述行走驱动件通过所述传动机构输出转动运动；所述底盘上用于承载消防救援物资；

至少三个可变形车轮，所述可变形车轮和所述传动机构的各个运动输出端配合；

所述可变形车轮包括变形驱动件、横轴、第一相对固定盘、第一相对转动盘、第二相对固定盘、第二相对转动盘、圆形控制连杆、椭形控制连杆和履带；

所述履带包括多个第一带板和多个第二带板，所述第一带板之间的相对距离可调，所述第二带板之间的相对距离可调；

所述变形驱动件驱动所述横轴转动，所述横轴依次同轴穿过所述第一相对固定盘、第一相对转动盘、第二相对固定盘和第二相对转动盘，所述横轴和所述第一相对固定盘、第二相对固定盘转动配合，所述第一相对转动盘和所述第二相对转动盘固定在所述横轴上；

所述圆形控制连杆一端和所述第一相对转动盘通过销轴连接，所述圆形控制连杆中部设有第一条形槽，且所述第一条形槽通过和销轴配合安装在所述第一相对固定盘，所述圆形控制连杆的末端和所述第一带板内侧铰接；

所述椭形控制连杆一端设有第二条形槽，所述第二条形槽通过和销轴配合安装在所述第二相对转动盘上，所述椭形控制连杆中部通过销轴安装在所述第二相对固定盘上，所述椭形控制连杆另一端设有滚轮，所述滚轮用于和多个所述第二带板配合；

在所述横轴转动时，所述椭形控制连杆和所述圆形控制连杆的摆动方向一致，且所述椭形控制连杆的向外顶出的距离大于所述圆形控制连杆的距离以形成椭形结构，当缩回时，所述圆形控制连杆和滚轮作用共同将所述履带形成圆形。

可选的，所述圆形控制连杆和所述椭形控制连杆均具有弯度。

可选的，所述传动机构的输出端和所述第一相对固定盘或者第二相对固定盘固定。

可选的，各个所述第一带板之间、各个所述第二带板之间、以及所述第一带板和所述第二带板之间设有凸出结构和凹陷结构，且凸出结构和凹陷结构之间通过滑动调节机构实现可调连接，所述滑动调节机构包括挂销和滑槽，所述挂销置于所述滑槽内。

可选的，所述传动机构的各个输出端的相对位置固定。

可选的，所述传动机构的各个输出端的在前后方向上的相对距离可调。

可选的，所述行走驱动件的输出端设有驱动锥齿轮，所述传动机构包括第一输出锥齿轮、第一输出轴和第一末端变速箱、第二输出锥齿轮、第二输出轴和第二末端变速箱，所述行走驱动件的输出轴在左右方向上设置；

所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮均和所述驱动锥齿轮啮合，所述第一输出轴一端和所述第一输出锥齿轮固定，所述第一输出轴一端和所述第一末端变速箱的输入端配合，所述第二输出轴一端和所述第二输出锥齿轮固定，所述第二输出轴一端和所述第二末端变速箱的输入端配合，所述第一末端变速箱和/或所述第二末端变速箱具有变向功能以使得所述可变形车轮转动同向。

可选的，所述第一输出轴和所述第二输出轴之间呈倒V形布置，所述第一输出轴和所述第二输出轴之间设有第一主动伸缩件，所述第一主动伸缩件的两端分别通过第一轴承安装在所述第一输出轴和所述第二输出轴上，所述第一主动伸缩件和所述第一轴承的外圈铰接；

所述第一输出轴和所述第二输出轴均通过至少两个第二主动伸缩件安装在所述底盘上，所述第二主动伸缩件一端通过第二轴承安装在所述第一输出轴和所述第二输出轴上，所述第二主动伸缩件和所述第二轴承的外圈铰接，所述第二主动伸缩件的另一端和所述底盘铰接，所述第一主动伸缩和所述第二伸缩件在所述第一输出轴、第二输出轴的轴向不同位置。

可选的，所述第一轴承位于各个所述第二轴承之间。

可选的，所述行走驱动件的包括行走电机、花键轴和中空轴，所述行走电机驱动所述花键轴转动，所述中空轴上设有花键孔，所述花键轴能够插入到所述花键孔内，所述中空轴和所述驱动锥齿轮同轴固定；

可变形的消防应急机器人还包括调节机构，所述调节机构包括调节驱动件和U形块，所述调节驱动件驱动所述U形块在中空轴的轴向方向上运动；

所述中空轴上设有环向凸起，所述U形块轴向夹住所述环向凸起，且所述环向凸起的转动位移不被所述U形块限制。

如上所述，本发明的一种可变形的消防应急机器人至少具有以下有益效果：

通过圆形控制连杆和椭形控制连杆的设置，圆形控制连杆对应第一相对固定盘和第一相对转动盘，椭形控制连杆对应第二相对固定盘和第二相对转动盘，第一相对转动盘和第二相对转动盘能够跟着横轴转动，从而带动圆形控制连杆和椭形控制连杆的一端在转动，由于有第一相对固定盘和第二相对固定盘的存在，使得圆形控制连杆和椭形控制连杆分别独立形成杠杆结构，从而实现径向的向外扩张或者径向的向内收缩，从而实现履带的形状变化，且圆形控制连杆和椭形控制连杆上分别设置第一条形槽和第二条形槽，从而实现圆形控制连杆和椭形控制连杆末端在预定形状固定到，实现适应，如果不设置条形槽，则每个控制连杆不能实现彼此协调适应。履带接近圆形的形状时，其能够在平地上进行更快的行走，其为椭形形状时，其能够具有更好的越过障碍的性能，比如上下楼梯，比如山地行走等情形，且可以随意实现切换。

附图说明

图1显示为本发明的一种可变形的消防应急机器人的实施方式一的示意图。

图2显示为本发明的可变形车轮的状态一的示意图。

图3显示为本发明的可变形车轮的状态二的示意图(未画出圆形控制连杆)。

图4显示为本发明的带板之间连接的示意图。

图5显示为本发明的可变形车轮的前后视角的示意图。

图6显示为本发明的可变形车轮的内部透视示意图。

图7显示为本发明的可变形的消防应急机器人的实施方式二的示意图。

图8显示为本发明的传动机构的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图8。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

请参阅图1至图3、图5，本发明提供一种可变形的消防应急机器人，包括：底盘1、行走驱动件、传动机构3和至少三个可变形车轮4，所述行走驱动件安装在所述底盘1上，所述底盘上用于承载消防救援物资；所述行走驱动件通过所述传动机构3输出转动运动；所述可变形车轮4和所述传动机构3的各个运动输出端配合；所述可变形车轮4包括变形驱动件41、横轴42、第一相对固定盘43、第一相对转动盘44、第二相对固定盘45、第二相对转动盘46、圆形控制连杆47、椭形控制连杆48和履带49；所述履带49包括多个第一带板 491和多个第二带板492，所述第一带板491之间的相对距离可调，所述第二带板492之间的相对距离可调；所述变形驱动件41驱动所述横轴42转动，所述横轴42依次同轴穿过所述第一相对固定盘43、第一相对转动盘44、第二相对固定盘45和第二相对转动盘46，所述横轴 42和所述第一相对固定盘43、第二相对固定盘45转动配合，所述第一相对转动盘44和所述第二相对转动盘46固定在所述横轴42上；所述圆形控制连杆47一端和所述第一相对转动盘 44通过销轴连接，所述圆形控制连杆47中部设有第一条形槽471，且所述第一条形槽471通过和销轴配合安装在所述第一相对固定盘43，所述圆形控制连杆47的末端和所述第一带板 491内侧铰接；所述椭形控制连杆48一端设有第二条形槽481，所述第二条形槽481通过和销轴配合安装在所述第二相对转动盘46上，所述椭形控制连杆48中部通过销轴安装在所述第二相对固定盘45上，所述椭形控制连杆48另一端设有滚轮480，所述滚轮480用于和多个所述第二带板492配合；在所述横轴42转动时，所述椭形控制连杆48和所述圆形控制连杆47的摆动方向一致，且所述椭形控制连杆48的向外顶出的距离大于所述圆形控制连杆47 的距离以形成椭形结构，当缩回时，所述圆形控制连杆47和滚轮480作用共同将所述履带 49形成圆形。通过圆形控制连杆47和椭形控制连杆48的设置，圆形控制连杆47对应第一相对固定盘43和第一相对转动盘44，椭形控制连杆48对应第二相对固定盘45和第二相对转动盘46，第一相对转动盘44和第二相对转动盘46能够跟着横轴42转动，从而带动圆形控制连杆47和椭形控制连杆48的一端在转动，由于有第一相对固定盘43和第二相对固定盘 45的存在，使得圆形控制连杆47和椭形控制连杆48分别独立形成杠杆结构，从而实现径向的向外扩张或者径向的向内收缩，从而实现履带49的形状变化，且圆形控制连杆47和椭形控制连杆48上分别设置第一条形槽471和第二条形槽481，从而实现圆形控制连杆47和椭形控制连杆48末端在预定形状固定到，实现适应，如果不设置条形槽，则每个控制连杆不能实现彼此协调适应。履带49接近圆形的形状时，其能够在平地上进行更快的行走，其为椭形形状时，其能够具有更好的越过障碍的性能，比如上下楼梯，比如山地行走等情形，且可以随意实现切换。可选的，所述圆形控制连杆47和所述椭形控制连杆48均具有弯度。弯度的设计能够具有更大的拓展和收缩的范围。在图6中可以知道，所述传动机构3的输出端和所述第一相对固定盘43或者第二相对固定盘45固定。即传动机构3被行走驱动件驱动时，传动机构3再将动力输送给第一相对固定盘43和第二相对固定盘45，从而带动整个可变形车轮4转动。

本实施例中，请参阅图1，各个所述第一带板491之间、各个所述第二带板492之间、以及所述第一带板491和所述第二带板492之间设有凸出结构493和凹陷结构494，且凸出结构493和凹陷结构494之间通过滑动调节机构实现可调连接，所述滑动调节机构包括挂销和滑槽4952，所述挂销置于所述滑槽4952内。凸出结构493和凹陷结构494能够让第一带板491和第二带板492之间能够在相对滑动时能够给保持一定的导向功能。此处的指代的滑槽4952是指的是两端为封闭结构的滑槽4952，以实现滑动正反方向的极限位置的对应。

本实施例中，所述传动机构3的各个输出端的相对位置固定。作为传动的汽车类的底盘 1和传动配合形式。

在另一实施例中，可选的，所述传动机构3的各个输出端的在前后方向上的相对距离可调。此种结构能够实现更多形态的变化，比如前后输出端的位置变化伸缩伸缩蠕动动作，以及一下实施例的变化形式的能够改变底盘1高度的形态，其具有更高环境适应能力，越障性能得到提升。

本实施例中，请参阅图7和图8，所述行走驱动件的输出端设有驱动锥齿轮21，所述传动机构3包括第一输出锥齿轮31、第一输出轴32和第一末端变速箱33、第二输出锥齿轮34、第二输出轴35和第二末端变速箱36，所述行走驱动件的输出轴在左右方向上设置；所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮均和所述驱动锥齿轮21啮合，所述第一输出轴32一端和所述第一输出锥齿轮31固定，所述第一输出轴32一端和所述第一末端变速箱33的输入端配合，所述第二输出轴35一端和所述第二输出锥齿轮34固定，所述第二输出轴35一端和所述第二末端变速箱36的输入端配合，所述第一末端变速箱33和/或所述第二末端变速箱36 具有变向功能以使得所述可变形车轮4转动同向。通过变速箱的设置，变速箱能够改变传动方向，使得各个车轮能够保持一致的滚动方向。通过第一输出锥齿轮31、第二输出锥齿轮34于驱动锥齿轮21的啮合，第一输出锥齿轮31和第二输出锥齿轮34能够在驱动锥齿轮21的周向上任一位置啮合均能够实现传动的连接。可选的，所述第一输出轴32和所述第二输出轴35之间呈倒V形布置，所述第一输出轴32和所述第二输出轴35之间设有第一主动伸缩件321，所述第一主动伸缩件321的两端分别通过第一轴承3210安装在所述第一输出轴32和所述第二输出轴35上，所述第一主动伸缩件321和所述第一轴承3210的外圈铰接；所述第一输出轴32和所述第二输出轴35均通过至少两个第二主动伸缩件322安装在所述底盘1上，所述第二主动伸缩件322一端通过第二轴承3221安装在所述第一输出轴32和所述第二输出轴35上，所述第二主动伸缩件322和所述第二轴承3221的外圈铰接，所述第二主动伸缩件 322的另一端和所述底盘1铰接，所述第一主动伸缩和所述第二伸缩件在所述第一输出轴32、第二输出轴35的轴向不同位置。通过第一主动伸缩件321和第二主动伸缩件322的铰接的设置，能实现第一输出轴32和第二输出轴35的三点悬挂控制，其能够实现姿态固定，同时又能够保证姿态的任意调整，以实现第一输出轴32和第二输出轴35之间的角度变化时，锥齿轮之间的传动啮合的角度需求。可选的，所述第一轴承3210位于各个所述第二轴承3221之间。第二能够让受力更加平衡。

本实施例中，请参阅图7和图8，所述行走驱动件的包括行走电机22、花键轴23和中空轴24，所述行走电机22驱动所述花键轴23转动，所述中空轴24上设有花键孔，所述花键轴23能够插入到所述花键孔内，所述中空轴24和所述驱动锥齿轮21同轴固定；可变形的消防应急机器人还包括调节机构，所述调节机构包括调节驱动件26和U形块27，所述调节驱动件26驱动所述U形块27在中空轴24的轴向方向上运动；所述中空轴24上设有环向凸起，所述U形块27轴向夹住所述环向凸起，且所述环向凸起的转动位移不被所述U形块27限制。花键配合能够实现传动的实时连通，同时还能够实现轴向的相对距离调整，中空轴24轴向位置调整能够有效的让驱动锥齿轮21和第一输出锥齿轮31、第二输出锥齿轮34的啮合断开，从而让角度调整不被干涉。同时通过U形块27的设置，能够实现对中空轴24的轴向位移进行调整，同时不阻碍其转动。图8中仅是原理示意，其他配套结构，作为本领域技术人员能够根据需求的配置。

关于机器人的转向问题，可以左边的前后轮和右边的前后轮独立驱动，实现左右的速度独立控制，通过速度差实现转向功能。

综上所述，本发明通过圆形控制连杆47和椭形控制连杆48的设置，圆形控制连杆47对应第一相对固定盘43和第一相对转动盘44，椭形控制连杆48对应第二相对固定盘45和第二相对转动盘46，第一相对转动盘44和第二相对转动盘46能够跟着横轴42转动，从而带动圆形控制连杆47和椭形控制连杆48的一端在转动，由于有第一相对固定盘43和第二相对固定盘45的存在，使得圆形控制连杆47和椭形控制连杆48分别独立形成杠杆结构，从而实现径向的向外扩张或者径向的向内收缩，从而实现履带49的形状变化，且圆形控制连杆47和椭形控制连杆48上分别设置第一条形槽471和第二条形槽481，从而实现圆形控制连杆47和椭形控制连杆48末端在预定形状固定到，实现适应，如果不设置条形槽，则每个控制连杆不能实现彼此协调适应。履带49接近圆形的形状时，其能够在平地上进行更快的行走，其为椭形形状时，其能够具有更好的越过障碍的性能，比如上下楼梯，比如山地行走等情形，且可以随意实现切换。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种可变形的消防应急机器人，其特征在于，包括：

底盘、行走驱动件和传动机构，所述行走驱动件安装在所述底盘上，所述行走驱动件通过所述传动机构输出转动运动，所述底盘上用于承载消防救援物资；

至少三个可变形车轮，所述可变形车轮和所述传动机构的各个运动输出端配合；

所述可变形车轮包括变形驱动件、横轴、第一相对固定盘、第一相对转动盘、第二相对固定盘、第二相对转动盘、圆形控制连杆、椭形控制连杆和履带；

所述履带包括多个第一带板和多个第二带板，所述第一带板之间的相对距离可调，所述第二带板之间的相对距离可调；

所述变形驱动件驱动所述横轴转动，所述横轴依次同轴穿过所述第一相对固定盘、第一相对转动盘、第二相对固定盘和第二相对转动盘，所述横轴和所述第一相对固定盘、第二相对固定盘转动配合，所述第一相对转动盘和所述第二相对转动盘固定在所述横轴上；

所述圆形控制连杆一端和所述第一相对转动盘通过销轴连接，所述圆形控制连杆中部设有第一条形槽，且所述第一条形槽通过和销轴配合安装在所述第一相对固定盘，所述圆形控制连杆的末端和所述第一带板内侧铰接；

所述椭形控制连杆一端设有第二条形槽，所述第二条形槽通过和销轴配合安装在所述第二相对转动盘上，所述椭形控制连杆中部通过销轴安装在所述第二相对固定盘上，所述椭形控制连杆另一端设有滚轮，所述滚轮用于和多个所述第二带板配合；

在所述横轴转动时，所述椭形控制连杆和所述圆形控制连杆的摆动方向一致，且所述椭形控制连杆的向外顶出的距离大于所述圆形控制连杆的距离以形成椭形结构，当缩回时，所述圆形控制连杆和滚轮作用共同将所述履带形成圆形；

所述传动机构的各个输出端的在前后方向上的相对距离可调，所述行走驱动件的输出端设有驱动锥齿轮，所述传动机构包括第一输出锥齿轮、第一输出轴和第一末端变速箱、第二输出锥齿轮、第二输出轴和第二末端变速箱，所述行走驱动件的输出轴在左右方向上设置；

所述第一输出齿轮和所述第二输出齿轮均和所述驱动锥齿轮啮合，所述第一输出轴一端和所述第一输出锥齿轮固定，所述第一输出轴一端和所述第一末端变速箱的输入端配合，所述第二输出轴一端和所述第二输出锥齿轮固定，所述第二输出轴一端和所述第二末端变速箱的输入端配合，所述第一末端变速箱和/或所述第二末端变速箱具有变向功能以使得所述可变形车轮转动同向；

所述第一输出轴和所述第二输出轴之间呈倒V形布置，所述第一输出轴和所述第二输出轴之间设有第一主动伸缩件，所述第一主动伸缩件的两端分别通过第一轴承安装在所述第一输出轴和所述第二输出轴上，所述第一主动伸缩件和所述第一轴承的外圈铰接；

所述第一输出轴和所述第二输出轴均通过至少两个第二主动伸缩件安装在所述底盘上，所述第二主动伸缩件一端通过第二轴承安装在所述第一输出轴和所述第二输出轴上，所述第二主动伸缩件和所述第二轴承的外圈铰接，所述第二主动伸缩件的另一端和所述底盘铰接，所述第一主动伸缩和所述第二伸缩件在所述第一输出轴、第二输出轴的轴向不同位置，

所述第一轴承位于各个所述第二轴承之间，

所述行走驱动件的包括行走电机、花键轴和中空轴，所述行走电机驱动所述花键轴转动，所述中空轴上设有花键孔，所述花键轴能够插入到所述花键孔内，所述中空轴和所述驱动锥齿轮同轴固定；

可变形的消防应急机器人还包括调节机构，所述调节机构包括调节驱动件和U形块，所述调节驱动件驱动所述U形块在中空轴的轴向方向上运动；

所述中空轴上设有环向凸起，所述U形块轴向夹住所述环向凸起，且所述环向凸起的转动位移不被所述U形块限制。

2.根据权利要求1所述的一种可变形的消防应急机器人，其特征在于：所述圆形控制连杆和所述椭形控制连杆均具有弯度。

3.根据权利要求1所述的一种可变形的消防应急机器人，其特征在于：所述传动机构的输出端和所述第一相对固定盘或者第二相对固定盘固定。

4.根据权利要求1所述的一种可变形的消防应急机器人，其特征在于：各个所述第一带板之间、各个所述第二带板之间、以及所述第一带板和所述第二带板之间设有凸出结构和凹陷结构，且凸出结构和凹陷结构之间通过滑动调节机构实现可调连接，所述滑动调节机构包括挂销和滑槽，所述挂销置于所述滑槽内。

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