CN113752233A - 一种具有较强通过能力的履带式机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有较强通过能力的履带式机器人，包括底座和垫板，所述垫板位于底座的上端中心，所述垫板的四角均通过螺栓与底座固定相连，所述底座的左右两端外壁均固接有主护板，所述主护板的外壁设置有行走机构，所述垫板的上方设置有活动机构，所述活动机构的末端安装有夹持机构。该具有较强通过能力的履带式机器人，通过第三机械臂、第二机械臂、缺口、第一机械臂、端板和夹持机构之间的配合，由于第三机械臂为左右分体的结构，第二机械臂的末端加工有缺口，缺口也为夹持机构提供空间，相较于传动履带式机器人具有较高且无法转动的下部机械臂，避免了下部机械臂的高度较高无法充分折叠导致机械人在户外的通过性较差的问题。

Description

一种具有较强通过能力的履带式机器人

技术领域

本发明涉及技术机器人领域，具体为一种具有较强通过能力的履带式机器人。

背景技术

机器人是自动控制机器的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械，履带式机器人，主要指搭载履带底盘机构的机器人，履带移动机器人具有牵引力大、不易打滑、越野性能好等优点，可以搭载摄像头、探测器等设备代替人类从事一些危险工作如排爆、化学探测等，减少不必要的人员伤亡，虽然现有技术的履带式机器人能够实现户外行走等需求。

但是现有技术的履带式机器人在行走时常常会受到其上方的机械手影响，导致现有的履带式机器人存在下部机械臂的高度较高无法充分折叠导致机械人在户外的通过性较差的问题，履带式机器人的夹持机构直接裸露在外容易损坏的位置，夹持爪所处位置的末端没有单独的转动驱动造成不便于折叠收回保护的问题以及传统的履带式机器人在进行机械手夹持的过程中容易出现位置变动的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较强通过能力的履带式机器人，以解决上述背景技术中提出的下部机械臂的高度较高无法充分折叠导致机械人在户外的通过性较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有较强通过能力的履带式机器人，包括底座和垫板，所述垫板位于底座的上端中心，所述垫板的四角均通过螺栓与底座固定相连，所述底座的左右两端外壁均固接有主护板，所述主护板的外壁外侧前后两部均通过支撑板与气缸固定相连，所述气缸的输出轴固接有刺针，所述主护板的外壁设置有行走机构，所述垫板的上方设置有活动机构，所述活动机构的末端安装有夹持机构。

优选的，所述行走机构包括小履带轮、行走履带、主履带轮、辅助履带、大履带轮、主轴、辅助挡板和辅助轮；

多个所述主轴分别转动连接在底座的左右两端前后两侧内部，所述主轴的外侧外壁均固接有主履带轮，所述主履带轮的外壁均啮合相连有行走履带，所述行走履带的内壁上方中心啮合相连有辅助轮，所述辅助轮的内部转轴与底座转动相连，所述主轴的外侧末端均固接有大履带轮，前后所述大履带轮的外壁外侧均设置有小履带轮，所述大履带轮的外壁通过辅助履带与小履带轮转动相连，所述大履带轮和小履带轮的外侧设置有辅助挡板，所述辅助挡板与主轴和小履带轮的内部转轴转动相连。

优选的，所述垫板的内部中心转动相连有转盘，所述转盘的上端左右两侧均固接有支板。

优选的，所述活动机构包括端板、第一机械臂、第二机械臂、动力电机、电机座、第三机械臂和缺口；

多个所述第三机械臂在左右两侧的支板的内侧呈镜像分布，多个所述第三机械臂的后部外侧均通过转轴与支板转动相连，所述第三机械臂的前部内侧均通过转轴与第二机械臂转动相连，所述第二机械臂的前端内部加工有缺口，所述第二机械臂的后部末端通过转轴转动相连有电机座，所述电机座的上端固接有动力电机，所述动力电机的输出轴末端固接有第一机械臂，所述第一机械臂的前侧内部通过转轴转动相连有端板。

优选的，所述第三机械臂、第二机械臂、第一机械臂和端板依次相邻的转动连接部均安装有用于驱动的驱动电机。

优选的，所述夹持机构包括套筒、推杆、支座、夹持爪、框架、电动推杆、轴承和伺服电机；

所述套筒固接在端板的前端，所述套筒的内部上端固接有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固接有框架，所述框架的外壁上下两侧均通过轴承与套筒转动相连，所述框架的内侧中心固接有电动推杆，所述电动推杆的内部安装有推杆，所述框架的下端前后两侧均固接有支座，所述支座的下部均转动相连有夹持爪，所述夹持爪的外壁内侧均与推杆转动相连。

优选的，所述夹持爪的外壁内侧上下两部均加工有防滑纹，且夹持爪呈镜像分布在推杆的外壁两侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该具有较强通过能力的履带式机器人，通过第三机械臂、第二机械臂、缺口、第一机械臂、端板和夹持机构之间的配合，由于第三机械臂为左右分体的结构，第二机械臂的末端加工有缺口，因此第三机械臂、第二机械臂、第一机械臂和端板之间的转动不会发生干涉现象，第三机械臂由于左右分体其内侧空间足够第二机械臂放入，而缺口也为夹持机构提供空间，相较于传动履带式机器人具有较高且无法转动的下部机械臂，避免了下部机械臂的高度较高无法充分折叠导致机械人在户外的通过性较差的问题；

由于第一机械臂和端板之间的可转动性，使夹持机构在完成夹持任务后，可逆时针旋转使整体处于水平状态，而后多个机械臂折叠后，夹持机构将完全处于缺口之内，即处于第二机械臂的左侧内部保护范围之内，避免了现有履带式机器人的夹持机构直接裸露在外容易损坏的位置；

通过夹持爪、缺口、第三机械臂、第二机械臂、第一机械臂和端板之间的配合，完成夹持使用后，便可再次控制夹持爪从左右方向转动至前后方向，夹持爪处于左右方向时横向尺寸大于缺口大小，处于前后方向即可完美的嵌入缺口的内部，而后再进行第三机械臂、第二机械臂、第一机械臂和端板之间的折叠实现收缩，避免了夹持爪所处位置的末端没有单独的转动驱动造成不便于折叠收回保护的问题；

通过夹持爪、气缸、底座、刺针和夹持机构之间的配合，在进行夹持爪的夹持过程前，使用者可根据需要进行控制，即可控制气缸的输出轴伸出，使气缸的输出轴可带动刺针向下移动刺破土层，在进行夹持的过程中，刺针可始终处于土层的内部，防止在进行对应操作时整体结构发生位置偏移，避免了传统的履带式机器人在进行机械手夹持的过程中容易出现位置变动的问题。

附图说明

图1为本发明的外观结构示意图；

图2为图1中A处的结构放大示意图；

图3为图1中B处的结构放大示意图；

图4为图1中C处的结构放大示意图；

图5为本发明中夹持机构和活动机构处的示意图；

图6为本发明中夹持机构的结构放大示意图。

图中：1、底座，2、行走机构，201、小履带轮，202、行走履带，203、主履带轮，204、辅助履带，205、大履带轮，206、主轴，207、辅助挡板，208、辅助轮，3、夹持机构，301、套筒，302、推杆，303、支座，304、夹持爪，305、框架，306、电动推杆，307、轴承，308、伺服电机，4、活动机构，401、端板，402、第一机械臂，403、第二机械臂，404、动力电机，405、电机座，406、第三机械臂，407、缺口，5、气缸，6、支撑板，7、主护板，8、垫板，9、刺针，10、转盘，11、支板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种具有较强通过能力的履带式机器人，包括底座1和垫板8，垫板8位于底座1的上端中心，垫板8的四角均通过螺栓与底座1固定相连，底座1的左右两端外壁均固接有主护板7，主护板7的外壁外侧前后两部均通过支撑板6与气缸5固定相连，气缸5的具体型号可根据实际使用而定，气缸5的输出轴固接有刺针9，主护板7的外壁设置有行走机构2，垫板8的上方设置有活动机构4，活动机构4的末端安装有夹持机构3。

行走机构2包括小履带轮201、行走履带202、主履带轮203、辅助履带204、大履带轮205、主轴206、辅助挡板207和辅助轮208，多个主轴206分别转动连接在底座1的左右两端前后两侧内部，底座1的内部设置有动力结构用于驱动主轴206转动，主轴206的外侧外壁均固接有主履带轮203，主履带轮203的外壁均啮合相连有行走履带202，行走履带202作为主要行走结构存在，行走履带202的内壁上方中心啮合相连有辅助轮208，辅助轮208的内部转轴与底座1转动相连，辅助轮208可保证行走履带202的紧绷，主轴206的外侧末端均固接有大履带轮205，前后大履带轮205的外壁外侧均设置有小履带轮201，大履带轮205的外壁通过辅助履带204与小履带轮201转动相连，辅助履带204通常用于大坡度沟壑的情况下使用，大履带轮205和小履带轮201的外侧设置有辅助挡板207，辅助挡板207与主轴206和小履带轮201的内部转轴转动相连，垫板8的内部中心转动相连有转盘10，转盘10的上端左右两侧均固接有支板11；

通过第三机械臂406、第二机械臂403、缺口407、第一机械臂402、端板401和夹持机构3之间的配合，由于第三机械臂406为左右分体的结构，第二机械臂403的末端加工有缺口407，因此第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401之间的转动不会发生干涉现象，第三机械臂406由于左右分体其内侧空间足够第二机械臂403放入，而缺口407也为夹持机构3提供空间，相较于传动履带式机器人具有较高且无法转动的下部机械臂，避免了下部机械臂的高度较高无法充分折叠导致机械人在户外的通过性较差的问题；

由于第一机械臂402和端板401之间的可转动性，使夹持机构3在完成夹持任务后，可逆时针旋转使整体处于水平状态，而后多个机械臂折叠后，夹持机构3将完全处于缺口407之内，即处于第二机械臂403的左侧内部保护范围之内，避免了现有履带式机器人的夹持机构直接裸露在外容易损坏的位置。

活动机构4包括端板401、第一机械臂402、第二机械臂403、动力电机404、电机座405、第三机械臂406和缺口407，多个第三机械臂406在左右两侧的支板11的内侧呈镜像分布，第三机械臂406为左右分体的结构设计，多个第三机械臂406的后部外侧均通过转轴与支板11转动相连，第三机械臂406的前部内侧均通过转轴与第二机械臂403转动相连，第二机械臂403的前端内部加工有缺口407，缺口407用于提供夹持机构3的位置，第二机械臂403的后部末端通过转轴转动相连有电机座405，电机座405的上端固接有动力电机404，动力电机404和伺服电机308的具体型号可根据具体使用情况而定，动力电机404的输出轴末端固接有第一机械臂402，第一机械臂402的前侧内部通过转轴转动相连有端板401，端板401用于带动夹机构3进行转动，第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401依次相邻的转动连接部均安装有用于驱动的驱动电机；

通过夹持爪304、缺口407、第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401之间的配合，完成夹持使用后，便可再次控制夹持爪304从左右方向转动至前后方向，夹持爪304处于左右方向时横向尺寸大于缺口407大小，处于前后方向即可完美的嵌入缺口407的内部，而后再进行第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401之间的折叠实现收缩，避免了夹持爪所处位置的末端没有单独的转动驱动造成不便于折叠收回保护的问题。

夹持机构3包括套筒301、推杆302、支座303、夹持爪304、框架305、电动推杆306、轴承307和伺服电机308，套筒301固接在端板401的前端，套筒301的内部上端固接有伺服电机308，伺服电机308的输出轴固接有框架305，框架305的外壁上下两侧均通过轴承307与套筒301转动相连，框架305的内侧中心固接有电动推杆306，框架305可带动电动推杆306进行转动，电动推杆306和气缸5的具体型号可根据具体的使用情况而定，电动推杆306的内部安装有推杆302，框架305的下端前后两侧均固接有支座303，支座303的下部均转动相连有夹持爪304，夹持爪304的外壁内侧均与推杆302转动相连，夹持爪304的外壁内侧上下两部均加工有防滑纹，加强了夹持爪304的夹持能力，且夹持爪304呈镜像分布在推杆302的外壁两侧；

通过夹持爪304、气缸5、底座1、刺针9和夹持机构3之间的配合，在进行夹持爪304的夹持过程前，使用者可根据需要进行控制，即可控制气缸5的输出轴伸出，使气缸5的输出轴可带动刺针向下移动刺破土层，在进行夹持的过程中，刺针9可始终处于土层的内部，防止在进行对应操作时整体结构发生位置偏移，避免了传统的履带式机器人在进行机械手夹持的过程中容易出现位置变动的问题。

当需要此具有较强通过能力的履带式机器人使用时，首先使用者可将此装置放置在地面上，随后通过远程控制底座1的内部动力结构，底座1的内部动力结构可驱使主轴206转动，进而主轴206可驱使大履带轮205和主履带轮203进行转动，而后行走履带202和辅助履带204进行转动，实现整体设备的移动，辅助履带204在进行具有较大坡度的沟壑行走时，辅助履带204的倾角可受底座1内部的调整结构进行调整，以此实现大坡度沟壑的通过能力，而整体设备在进行移动过程中，由于第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401之间的可转动性，且由于第三机械臂406为左右分体的结构，第二机械臂403的末端加工有缺口407，因此第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401之间的转动不会发生干涉现象，第三机械臂406由于左右分体其内侧空间足够第二机械臂403放入，而缺口407也为夹持机构3提供空间，相较于传动履带式机器人具有较高且无法转动的下部机械臂，避免了下部机械臂的高度较高无法充分折叠导致机械人在户外的通过性较差的问题，同时由于第一机械臂402和端板401之间的可转动性，使夹持机构3在完成夹持任务后，可逆时针旋转使整体处于水平状态，而后多个机械臂折叠后，夹持机构3将完全处于缺口407之内，即处于第二机械臂403的左侧内部保护范围之内，避免了现有履带式机器人的夹持机构直接裸露在外容易损坏的位置。

在进行夹持的过程中，通过第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401之间的相互转动以及转盘10的转动，即可实现夹持机构3到达对应的夹持位置，而后通过伺服电机308控制使夹持爪304进行90°的转动，从前后方向转动至左右方向，在进行夹持的过程中，电动推杆306可驱使推杆302向内移动，使夹持爪304向内转动完成夹持，并通过第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401之间的相互转动以及转盘10的转动将夹持的输送至其他位置而后反向驱动电动推杆306使夹持爪304松开，完成夹持使用后，便可再次控制夹持爪304从左右方向转动至前后方向，(夹持爪304处于左右方向时横向尺寸大于缺口407大小，处于前后方向即可完美的嵌入缺口407的内部)，而后再进行第三机械臂406、第二机械臂403、第一机械臂402和端板401之间的折叠实现收缩，避免了夹持爪所处位置的末端没有单独的转动驱动造成不便于折叠收回保护的问题。

而在进行夹持爪304的夹持过程前，使用者可根据需要进行控制，即可控制气缸5的输出轴伸出，使气缸5的输出轴可带动刺针向下移动刺破土层，在进行夹持的过程中，刺针9可始终处于土层的内部，防止在进行对应操作时整体结构发生位置偏移，避免了传统的履带式机器人在进行机械手夹持的过程中容易出现位置变动的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种具有较强通过能力的履带式机器人，包括底座(1)和垫板(8)，所述垫板(8)位于底座(1)的上端中心，所述垫板(8)的四角均通过螺栓与底座(1)固定相连，其特征在于：所述底座(1)的左右两端外壁均固接有主护板(7)，所述主护板(7)的外壁外侧前后两部均通过支撑板(6)与气缸(5)固定相连，所述气缸(5)的输出轴固接有刺针(9)，所述主护板(7)的外壁设置有行走机构(2)，所述垫板(8)的上方设置有活动机构(4)，所述活动机构(4)的末端安装有夹持机构(3)。

2.根据权利要求1所述的一种具有较强通过能力的履带式机器人，其特征在于：所述行走机构(2)包括小履带轮(201)、行走履带(202)、主履带轮(203)、辅助履带(204)、大履带轮(205)、主轴(206)、辅助挡板(207)和辅助轮(208)；

多个所述主轴(206)分别转动连接在底座(1)的左右两端前后两侧内部，所述主轴(206)的外侧外壁均固接有主履带轮(203)，所述主履带轮(203)的外壁均啮合相连有行走履带(202)，所述行走履带(202)的内壁上方中心啮合相连有辅助轮(208)，所述辅助轮(208)的内部转轴与底座(1)转动相连，所述主轴(206)的外侧末端均固接有大履带轮(205)，前后所述大履带轮(205)的外壁外侧均设置有小履带轮(201)，所述大履带轮(205)的外壁通过辅助履带(204)与小履带轮(201)转动相连，所述大履带轮(205)和小履带轮(201)的外侧设置有辅助挡板(207)，所述辅助挡板(207)与主轴(206)和小履带轮(201)的内部转轴转动相连。

3.根据权利要求1所述的一种具有较强通过能力的履带式机器人，其特征在于：所述垫板(8)的内部中心转动相连有转盘(10)，所述转盘(10)的上端左右两侧均固接有支板(11)。

4.根据权利要求1所述的一种具有较强通过能力的履带式机器人，其特征在于：所述活动机构(4)包括端板(401)、第一机械臂(402)、第二机械臂(403)、动力电机(404)、电机座(405)、第三机械臂(406)和缺口(407)；

多个所述第三机械臂(406)在左右两侧的支板(11)的内侧呈镜像分布，多个所述第三机械臂(406)的后部外侧均通过转轴与支板(11)转动相连，所述第三机械臂(406)的前部内侧均通过转轴与第二机械臂(403)转动相连，所述第二机械臂(403)的前端内部加工有缺口(407)，所述第二机械臂(403)的后部末端通过转轴转动相连有电机座(405)，所述电机座(405)的上端固接有动力电机(404)，所述动力电机(404)的输出轴末端固接有第一机械臂(402)，所述第一机械臂(402)的前侧内部通过转轴转动相连有端板(401)。

5.根据权利要求4所述的一种具有较强通过能力的履带式机器人，其特征在于：所述第三机械臂(406)、第二机械臂(403)、第一机械臂(402)和端板(401)依次相邻的转动连接部均安装有用于驱动的驱动电机。

6.根据权利要求1所述的一种具有较强通过能力的履带式机器人，其特征在于：所述夹持机构(3)包括套筒(301)、推杆(302)、支座(303)、夹持爪(304)、框架(305)、电动推杆(306)、轴承(307)和伺服电机(308)；

所述套筒(301)固接在端板(401)的前端，所述套筒(301)的内部上端固接有伺服电机(308)，所述伺服电机(308)的输出轴固接有框架(305)，所述框架(305)的外壁上下两侧均通过轴承(307)与套筒(301)转动相连，所述框架(305)的内侧中心固接有电动推杆(306)，所述电动推杆(306)的内部安装有推杆(302)，所述框架(305)的下端前后两侧均固接有支座(303)，所述支座(303)的下部均转动相连有夹持爪(304)，所述夹持爪(304)的外壁内侧均与推杆(302)转动相连。

7.根据权利要求6所述的一种具有较强通过能力的履带式机器人，其特征在于：所述夹持爪(304)的外壁内侧上下两部均加工有防滑纹，且夹持爪(304)呈镜像分布在推杆(302)的外壁两侧。

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