CN114147686A - 一种行走挂轨导向机构及其机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及轨道机器人技术领域，特别是涉及一种行走挂轨导向机构，包括导向机构主体，所述主体设置有导向机构底座，底座两侧分别设置有悬挂部，所述悬挂部与导向机构底座形成一个可悬挂在导轨上的悬挂区域；所述悬挂部上设置有与导轨侧部的导向槽接触配合的轮组以及与导向槽内的齿条啮合的行走齿轮，所述轮组包括行走轮组、导向轮组、辅助轮组和限位轮。本申请实施例有效解决了挂轨机器人运行过程中，行走不平稳和定位精确度不高的技术问题。

Description

一种行走挂轨导向机构及其机器人

技术领域

本申请涉及轨道机器人技术领域，特别是涉及一种行走挂轨导向机构。

背景技术

挂轨机器人在轨道上运行时，对机器人的行走的平稳度以及定位精度有很高要求，现有的导向机构在运行过程中不够平稳。

发明内容

本申请实施例提供了行走挂轨导向机构及其机器人，以至少解决相关技术中挂轨机器人运行过程中不够平稳以及定位精度不高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种行走挂轨导向机构，包括导向机构主体，所述主体设置有导向机构底座，底座两侧分别设置有悬挂部，所述悬挂部与导向机构底座形成一个可悬挂在导轨上的悬挂区域；所述悬挂部上设置有与导轨侧部的导向槽接触配合的轮组以及与导向槽内的齿条啮合的行走齿轮，所述轮组包括行走轮组、导向轮组、辅助轮组和限位轮。

在其中一些实施例中，所述限位轮与行走齿轮同轴设置，并且与导轨滚动接触，约束行走齿轮与导轨上齿条啮合时的相对位置。

在其中一些实施例中，所述限位轮直径大于所述行走齿轮的齿根圆直径，小于所述行走齿轮的齿顶圆直径。

在其中一些实施例中，所述行走轮组轴向与悬挂部垂直，与所述导向槽下部接触配合；所述辅助轮组轴向与悬挂部垂直，与所述导向槽上部接触配合；所述导向轮组轴向与悬挂部平行，与所述导向槽侧部接触配合；所述行走齿轮轴向与悬挂部平行，与所述导向槽内的齿条啮合；所述限位轮轴向与悬挂部平行，与所述导向槽侧部接触配合。

在其中一些实施例中，所述导向机构底座上沿与导轨垂直方向设置有滑轨，悬挂部分别设置在滑轨两端。

在其中一些实施例中，设置在滑轨两端的悬挂部通过弹性连接件连接。

在其中一些实施例中，所述导向机构底座上设置有导向轴，所述悬挂部分别套接在导向轴上，使悬挂部可相对底座发生偏转。

在其中一些实施例中，所述行走轮组、导向轮组和辅助轮组分别对称的设立在悬挂部上。

在其中一些实施例中，所述悬挂部设计为一体式或分体式，所述导向机构主体上设置有一组或多组悬挂部。

本实施例还提供了一种带有行走挂轨导向机构的机器人，包括机器人主体和行走挂轨导向机构，所述行走挂轨导向机构设置有导向机构底座，底座两侧分别设置有悬挂部，所述悬挂部与导向机构底座形成一个可悬挂在导轨上的悬挂区域；所述悬挂部上设置有与导轨侧部的导向槽接触配合的轮组以及与导向槽内的齿条啮合的行走齿轮，所述轮组包括行走轮组、导向轮组、辅助轮组和限位轮。

根据上述内容，本实施例相比现有技术的有益效果是：对现有技术进行改进，设置有多组对称排布的行走轮组、导向轮组、辅助轮组，使挂轨机器人运行的更加平稳，同时设置有行走齿轮用以提供驱动力，对挂轨机器人定位精度的控制更高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例行走模块结构示意图；

图2是本申请实施例驱动机构结构示意图；

图3是本申请实施例驱动机构局部拆解示意图；

图4是本申请实施例导向机构结构示意图；

图5是本申请实施例导向机构局部拆解示意图；

图6是本申请实施例升降模块局部剖面图；

图7是本申请实施例限位组件与伸缩臂节配合示意图；

图8是本申请实施例限位组件剖面示意图；

图9是本申请实施例限位组件结构示意图；

图10是本申请实施例升降模块仰视图；

图11是本申请实施例升降模块剖面图；

图12是本申请实施例整体结构示意图。

附图标记说明：1行走模块；1.1底座；1.1.1导向轴；1.1.2滑轨；2升降模块；2.1伸缩驱动部；2.1.1传动电机；2.1.2传动齿轮；3悬挂部；3.1安装孔；3.1.1第二限位凹槽；3.2限位螺丝；4.导向机构；4.1导向轮组；4.1.1活动导向轮组；4.1.2固定导向轮组；4.2行走轮组；4.3辅助轮组；4.3.1安装件；4.3.1.1第一限位凹槽；4.3.1.2限位凸块；5驱动机构；5.1行走齿轮；5.2第一限位轮；5.3第二限位轮；5.4电刷头；6伸缩推杆；6.1丝杆；6.1.1弹簧线；6.1.2保护套管；6.1.3限位端；6.1.3.1限位端口；6.2伸缩臂节；6.2.1第一伸缩臂节；6.2.1.1第一外套筒；6.2.1.2第一内套筒；6.2.2第二伸缩臂节；6.2.2.1第二外套筒；6.2.2.2第二内套筒；6.2.3稳固套；6.2.4导向槽；6.2.5导向条；7限位组件；7.1限位外套管；7.2限位内套管；7.2.1环状凸缘；7.3限位环；8功能模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本申请提供了一种行走挂轨导向机构，包括导向机构主体，所述主体设置有导向机构底座，底座两侧分别设置有悬挂部，所述悬挂部与导向机构底座形成一个可悬挂在导轨上的悬挂区域；所述悬挂部上设置有与导轨侧部的导向槽接触配合的轮组以及与导向槽内的齿条啮合的行走齿轮，所述轮组包括行走轮组、导向轮组、辅助轮组和限位轮。

本申请还提供了一种带有行走挂轨导向机构的机器人，包括机器人主体和行走挂轨导向机构，所述行走挂轨导向机构设置有导向机构底座，底座两侧分别设置有悬挂部，所述悬挂部与导向机构底座形成一个可悬挂在导轨上的悬挂区域；所述悬挂部上设置有与导轨侧部的导向槽接触配合的轮组以及与导向槽内的齿条啮合的行走齿轮，所述轮组包括行走轮组、导向轮组、辅助轮组和限位轮。

实施例如图1～12所示，一种挂轨机器人，包括机器人本体，所述本体上设置有行走模块1，所述行走模块1下端设置有底座1.1，底座1.1下端连接有升降模块2，所述升降模块2下端设置有功能模块8。

所述底座1.1上端两侧分别设置有一组或多组悬挂部3，悬挂部3设置为一体或分体式结构通过可转动的导向轴1.1.1与底座1.1连接，悬挂部3还可通过滑轨1.1.2与底座1.1滑动连接，此时悬挂部3设置为分体式结构，两侧的悬挂部3通过弹性机构连接，对两侧的悬挂部3提供拉力或推力，使两侧的悬挂部3受到外力时也能保持一个相对不变的间距。

所述悬挂部3与底座1.1形成一个可悬挂在导轨上的悬挂区域，所述悬挂区域用以容置导轨和行走模块1，所述行走模块1包括驱动机构5和导向机构4，驱动机构5和导向机构4配合完成机器人的行走功能。

其中驱动机构5设置有行走机构、取电机构和限位机构，取电机构与行走机构电性连接，取电机构获取电力供给给行走机构，行走机构为机器人提供动力，限位机构对行走机构和取电机构起限位作用，取电机构和限位机构可设置在悬挂部3同侧或对侧。所述行走机构设置有行走齿轮5.1以及驱动电机，所述取电机构设置有电刷头5.4，所述限位机构设置有限位轮组。

所述悬挂部3上设置有与导轨侧部的导向槽接触配合的导向机构4和驱动机构5，其中行走轮组4.2轴向与悬挂部3垂直设置，与导向槽下部接触配合；辅助轮组4.3轴向与悬挂部3垂直设置，与导向槽上部接触配合；导向轮组4.1轴向与悬挂部3平行设置，与导向槽侧部接触配合。所述导向槽沿导轨延伸方向还设置有滑触线和齿条，所述滑触线与电刷头5.4接触配合取电，齿条与行走齿轮5.1啮合，所述滑触线和齿条可分别设置在导向槽顶壁或底壁或侧壁上，驱动机构5使用齿条与行走齿轮5.1的组合可精确有效的控制挂轨机器人在驱动过程中对驱动距离的把握，以及使用行走齿轮5.1和齿条的组合不会在驱动过程中出现打滑的现象。

所述电刷头5.4可设置为一根或多根电刷头5.4，每根电刷头5.4底部都独立设置有弹性部件，如压缩弹簧，使电刷头5.4可浮动接触或电性接触滑触线并与驱动电机电性连接。所述限位轮组包括第一限位轮5.2和第二限位轮5.3。第一限位轮5.2设置在电刷头5.4所在悬挂部3并与导向槽滚动接触，其轴向与电刷头5.4伸出方向垂直，第一限位轮5.2从悬挂部3伸出的距离小于电刷头5.4伸出的距离，以保证电刷头5.4与滑触线浮动接触的同时，电刷头5.4底部弹性部件不会被过于压缩导致损坏。所述第二限位轮5.3与行走齿轮5.1同轴设置并与导向槽滚动接触，且所述第二限位轮5.3直径大于所述行走齿轮5.1的齿根圆直径，小于所述行走齿轮5.1的齿顶圆直径，用以约束行走齿轮5.1与齿条啮合时的相对距离，防止行走齿轮5.1和齿条间压力过大导致损坏。

所述导向机构4包括行走轮组4.2、导向轮组4.1和辅助轮组4.3，所述辅助轮组4.3、行走轮组4.2和导向轮组4.1对称的设立在悬挂部3两侧，其中导向轮组4.1包括固定导向轮组4.1.2和活动导向轮组4.1.1，所述活动导向轮组4.1.1设立在悬挂部3一侧，固定导向轮组4.1.2设立在悬挂部3另一侧，位置对称排布。

所述悬挂部3上还设置有安装孔3.1，活动导向轮组4.1.1和辅助轮组4.3都设置有安装件4.3.1用以和安装孔3.1配合，所述安装件4.3.1设置有一盲孔，具体表现为插入安装孔3.1的一面设置有开口，其内部为中空结构，安装件4.3.1盲孔内设置有弹性机构，安装件4.3.1插入安装孔3.1的一面为底面，从安装孔3.1露出的一面为正面，其余面为侧面，所述安装件4.3.1侧面设置有限位凸块4.3.1.2，导向轮或辅助轮设置在限位凸块4.3.1.2上，安装件4.3.1其他的侧面设置有一个或多个第一限位凹槽4.3.1.1。所述安装孔3.1设置有与限位凸块4.3.1.2配合的第二限位凹槽3.1.1，用以限制安装件4.3.1向安装孔3.1内运动的幅度；安装孔3.1周围设置有与第一限位凹槽4.3.1.1配合的限位螺丝3.2，用以限制安装件4.3.1向安装孔3.1外运动的幅度。

所述升降模块2为一种伸缩装置，具体可为一种伸缩推杆，所述伸缩推杆包括伸缩驱动部2.1和伸缩推杆本体6，伸缩推杆本体6包括丝杆6.1和套接在丝杆6.1外侧的伸缩臂节组6.2，伸缩驱动部2.1包括传动电机2.1.1和传动齿轮2.1.2，传动电机2.1.1通过传动齿轮2.1.2带动丝杆6.1旋转。

所述伸缩臂节组6.2设置为至少两组的伸缩臂节，其至少包括第一伸缩臂节6.2.1和第二伸缩臂节6.2.2。所述第一伸缩臂节6.2.1包括第一内套筒6.2.1.2和第一外套筒6.2.1.1，第二伸缩臂节6.2.2包括第二内套筒6.2.2.2和第二外套筒6.2.2.1，内套筒之间相互套接，外套筒之间相互套接，外套筒套接在内套筒外侧。第一内套筒6.2.1.2和第一外套筒6.2.1.1组成的第一伸缩臂节6.2.1内形成有容置第二伸缩臂节6.2.2的容置空间，以此类推。

具体的，第一内套筒6.2.1.2套接在第二内套筒6.2.2.2外侧，第二内套筒6.2.2.2套接在第三内套管外侧，以此类推；或第一内套筒6.2.1.2套接在第二内套筒6.2.2.2内侧，第二内套筒6.2.2.2套接在第三内套管内侧，以此类推；第一外套筒6.2.1.1套接在第二外套筒6.2.2.1外侧，第二外套筒6.2.2.1套接在第三外套管外侧，以此类推；或第一外套筒6.2.1.1套接在第二外套筒6.2.2.1内侧，第二外套筒6.2.2.1套接在第三内套管外侧，以此类推。

所述伸缩臂节6.2内还设置有限位组件7，所述限位组件7包括限位内套管7.2、限位外套管7.1和限位环7.3，限位内套管7.2外壁设置有环状凸缘7.2.1，限位外套管7.1内壁设置有容置环状凸缘的容置槽，限位外套管7.1至少设置有一端能容纳环状凸缘的开口，限位内套管7.2由此开口套接在限位外套管7.1内部，且环状凸缘7.2.1被容置槽限位使限位内套管7.2不能继续进入限位外套管7.1，限位环7.3固定设置在限位内套管7.2进入所述限位外套管7.1那一端的开口上，且限位环7.3内径小于环状凸缘7.2.1的外径，限位环7.3与限位外套管7.1的容置槽配合形成对环状凸缘7.2.1的限位。组合完成的限位组件7整体类似轴承结构，限位内套管7.2和限位外套管7.1可相对周向转动，但不能相对轴向移动，只能轴向协同运动。

内套筒和外套筒之间通过限位组件7连接，具体的，外套筒固定连接在限位外套管7.1外侧，同时限位外套管7.1外侧也设置有与外套筒内壁设置的导向条6.2.5配合的导向槽6.2.4，限位内套管环状凸缘7.2.1以下的部分固定套接在内套筒内部，使内套筒固定连接有限位内套管7.2的一端，且设置在限位内套管7.2的外侧与限位外套管7.1的内侧之间，从而内套筒和外套筒在轴向上相对定位，在周向上相对转动，具体可表现为外套筒和内套筒协同做伸缩运动，内套筒相对外套筒做旋转运动。

所述外套筒外壁延轴向设置有一个或多个导向槽6.2.4，外套筒内壁与导向槽6.2.4位置对应设置有导向条6.2.5，外套筒相互套接时通过导向槽6.2.4与导向条6.2.5的配合实现限位，使相互套接的外套筒间周向上的运动相对固定。具体表现为第一外套筒6.2.1.1外侧轴向设置有第一导向槽，第一导向槽对应的第一外套筒6.2.1.1内侧设置有第一导向条；第二外套筒6.2.2.1外侧轴向设置第二有导向槽，第二导向槽对应的第二外套筒6.2.2.1内侧设置有第二导向条；第一导向条容置在第二导向槽内，彼此滑动配合，对第一外套筒6.2.1.1和第二外套筒6.2.2.1间的周向运动起到限位作用，使其仅可做轴向运动，以此类推。

所述内套筒套接在丝杆6.1外侧，丝杆6.1上设置有外螺纹，内套筒内壁设置有内螺纹，内套筒外壁上设置有外螺纹，丝杆6.1和内套筒通过螺纹连接，第一内套筒6.2.1.2和第二内套筒6.2.2.2之间也通过螺纹连接。具体的，第一内套筒6.2.1.2外壁设置有第一外螺纹，第一内套筒6.2.1.2内壁设置有第一内螺纹，第二内套筒6.2.2.2外壁设置有第二外螺纹，第二内套筒6.2.2.2内壁设置有第二内螺纹，第一外螺纹与所述第二内螺纹配合连接，以此类推。当传动电机2.1.1通过传动齿轮2.1.2带动丝杆6.1旋转时，相应的，丝杆6.1会相对第一内套筒6.2.1.2旋转，因设置有螺纹会使第一内套筒6.2.1.2根据旋转方向的不同上下移动，当第一内套筒6.2.1.2移动达到极限后会与丝杆6.1相对固定，丝杆6.1带动第一内套筒6.2.1.2协同旋转，从而使与第一内套筒6.2.1.2套接的第二内套筒6.2.2.2产生移动，以此类推。

所述丝杆6.1设置为中空结构，内部设置有弹簧线6.1.1，在弹簧线6.1.1外侧与丝杆6.1内侧套接有保护套管6.1.2，保护套管6.1.2可对弹簧线6.1.1进行保护，当弹簧线6.1.1伸缩时保护套管6.1.2可有效防止弹簧线6.1.1打结。保护套管6.1.2下端固定连接有限位端6.1.3，限位端6.1.3设置有限位端口6.1.3.1，限位端口6.1.3.1的直径大于弹簧线6.1.1的线径，小于弹簧线6.1.1外径，使弹簧线6.1.1从限位端口6.1.3.1引出，同时防止弹簧线6.1.1整体从限位端6.1.3掉出。限位端6.1.3固定连接在第二外套筒6.2.2.1底部，具体表现为限位端6.1.3固定连接在最末端伸缩臂节的外套筒底部，限位端6.1.3随所连接的外套筒协同运动并带动保护套管一起运动。

为了使伸缩过程中伸缩装置整体稳固性更好，不易发生抖动，在每一节外套筒和内套筒的底部均设置有稳固套6.2.3，减小每一节相互套接的套筒间的间距。

保护套和套筒可采用塑料制成，优选的，也可采用碳纤维材料制作。

所述升降模块2下端可设置有功能模块8，如感应摄像头、智能云台、末端工具等，所述挂轨机器人可通过搭载不同的功能模块来完成不同的功能。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种行走挂轨导向机构，其特征在于：包括导向机构主体，所述主体设置有导向机构底座，底座两侧分别设置有悬挂部，所述悬挂部与导向机构底座形成一个可悬挂在导轨上的悬挂区域；所述悬挂部上设置有与导轨侧部的导向槽接触配合的轮组以及与导向槽内的齿条啮合的行走齿轮，所述轮组包括行走轮组、导向轮组、辅助轮组和限位轮。

2.根据权利要求1所述的行走挂轨导向机构，其特征在于：所述限位轮与行走齿轮同轴设置，并且与导轨滚动接触，约束行走齿轮与导轨上齿条啮合时的相对位置。

3.根据权利要求2所述的行走挂轨导向机构，其特征在于：所述限位轮直径大于所述行走齿轮的齿根圆直径，小于所述行走齿轮的齿顶圆直径。

4.根据权利要求1所述的行走挂轨导向机构，其特征在于：所述行走轮组轴向与悬挂部垂直，与所述导向槽下部接触配合；所述辅助轮组轴向与悬挂部垂直，与所述导向槽上部接触配合；所述导向轮组轴向与悬挂部平行，与所述导向槽侧部接触配合；所述行走齿轮轴向与悬挂部平行，与所述导向槽内的齿条啮合；所述限位轮轴向与悬挂部平行，与所述导向槽侧部接触配合。

5.根据权利要求1所述的行走挂轨导向机构，其特征在于：所述导向机构底座上沿与导轨垂直方向设置有滑轨，悬挂部分别设置在滑轨两端。

6.根据权利要求5所述的行走挂轨导向机构，其特征在于：设置在滑轨两端的悬挂部通过弹性连接件连接。

7.根据权利要求1所述的行走挂轨导向机构，其特征在于：所述导向机构底座上设置有导向轴，所述悬挂部分别套接在导向轴上，使悬挂部可相对底座发生偏转。

8.根据权利要求1所述的行走挂轨导向机构，其特征在于：所述行走轮组、导向轮组和辅助轮组分别对称的设立在悬挂部上。

9.根据权利要求1所述的行走挂轨导向机构，其特征在于：所述悬挂部设计为一体式或分体式，所述导向机构主体上设置有一组或多组悬挂部。

10.一种带有行走挂轨导向机构的机器人，包括机器人主体和行走挂轨导向机构，其特征在于：所述行走挂轨导向机构设置有导向机构底座，底座两侧分别设置有悬挂部，所述悬挂部与导向机构底座形成一个可悬挂在导轨上的悬挂区域；所述悬挂部上设置有与导轨侧部的导向槽接触配合的轮组以及与导向槽内的齿条啮合的行走齿轮，所述轮组包括行走轮组、导向轮组、辅助轮组和限位轮。

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