CN115071851A - 一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构，包括履带底盘、驱动系统、无线控制器、机械架构、定位系统和驻车系统，差动后驱式柔性履带承载底盘机构，双电机配减速机，动力强劲，两电机差速可实现原地回转，无转弯半径约束，对月台适应性强，可进行越障爬坡，转场时可适应复杂地形工况。

Description

一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构

技术领域

本发明涉及一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构。

背景技术

目前，集装化的货物主要采用人工搬运的方式进行卸货，由于货物较多、人工效率较低、成本较高，不利于大规模集装箱货物的装卸。

中国国家专利申请号CN202011601690.8，一种集装箱式车厢自动装车系统，包括车辆定位系统、托盘输送线系统、运载皮带机系统、机器人控制系统和货叉输送线系统，托盘输送线系统设置在车辆定位系统和货叉输送线系统之间，机器人控制系统设置在托盘输送线系统两侧，运载皮带机系统设置在托盘输送线系统和货叉输送线系统两侧，运输车辆停止在车辆定位系统上。该专利虽然可实现集装箱式车厢自动装车，但都为带托货物的装车，无法将托盘上的货物拆垛后，一个一个堆码至集装箱内，不适用于大部分企业仓储中心。集装化货物智能快装系统旨在提供一种能够对集装化货物进行智能识别、快速装卸的智能型货物装卸设备，特别适合于整托箱式货物从仓库月台到集装箱、高栏车等载具的自动拆垛、快速装载或逆向运行即货物卸载。该系统具有较高智能化水平、节省劳动力、降低物流成本、提高装卸效率等优点，是传统人工装卸作业的理想替代产品。该系统的使用使得码头、仓库等物流领域的装备自动化水平进一步提高，具有较高的经济效益和社会效益。

装载车作业前需要由库房进入月台，再由月台通过月台调节板进入车厢内部，装载车进入车厢后，通过左侧雷达和前方雷达定位实现自动进车，到达距离前方车厢板2060mm，距离左侧车厢板380mm的初始位置。此位置装货完成后需自动后退一定距离，然后继续装货，直至装载车退出车厢2060mm左右完成装货，再根据是否需要转换工位决定装载车移动位置。

专利CN110092219A公开了一种柔性装卸移动平台及其用途和使用方法，该柔性装卸移动平台，包括平台基础构件、平台驱动组件、推平机构和输送组件；平台基础构件包括从前往后依次柔性连接在一起的斜节板组件和平节板组件，平台驱动组件与平台基础构件以及单元货物集合装卸作业车或底盘连接，驱动平台基础构件相对所述单元货物集合装卸作业车或底盘往复移动，推平机构设置在平台基础构件的下方，用于使斜节板组件的上作业面在斜面状态和平面状态之间转换，输送组件设置在所述平节板组件上，并相对所述平节板组件往复移动。此柔性装卸移动平台使用时设于单元货物集合装卸作业车或底盘上，使集合单元货物进行整车整体装卸。

现有技术主要存在以下问题：

A.该柔性装卸移动平台仅针对单元货物集合货物的整车整体装卸，不能满足集装化货物的物流装车不带托运输，装车容积率低。

B.该柔性装卸移动平台移动速度慢、智能化水平低、人工操作复杂。

基于上述装载车的工作移动轨迹，固定式装卸移动平台、无动力装卸可移动平台和普通柔性装卸平台均不满足装载车需求，所以，本发明提出了一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构，并给出其使用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构，包括履带底盘、驱动系统、无线控制器、机械架构、定位系统和驻车系统，

所述的履带底盘包括橡胶履带、驱动轮、张紧轮、承重轮、支撑轮，张紧调节机构和左右履带连接杆，所述驱动轮设置在后方，减速机设置在两驱动轮之间；张紧轮设置在前方，承重轮与支撑轮为双轮结构，

所述的驱动系统包括左右履带底盘连接杆、左履带、右履带、左驱动和右驱动，左履带和右履带间通过若干根连接杆连接，两两之间可通过加强筋连接增加承载量；

所述无线控制器包括监控显示屏、控制数据显示屏、驱动操作手柄、左驻车控制柄、右驻车控制柄、手/自动切换柄、使能开关、驻车复位柄、启动按钮、停止按钮、报警复位按钮、暂停按钮和继续按钮；

所述的机械架构包括外框矩形管、机器人支撑架、前伸架、承重支架、加强筋板、后端连接架和前伸架支撑管；

所述的定位系统包括右激光雷达、左激光雷达、侧激光雷达和陀螺仪；

所述的驻车系统包括电机减速箱、伺服电机、滚珠丝杆、连接件和万向轮。

优选的，所述机械架构是以方管为主体的焊接材料，以满足承载量为前提进行轻量化简化，部分重载地方需焊接加强筋板。

优选的，所述定位系统是设有三个激光雷达，侧激光雷达位于车身左侧外框架最前端，右激光雷达和左激光雷达位于前伸架最前端的左右两端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、差动后驱式柔性履带承载底盘机构，双电机配减速机，动力强劲，两电机差速可实现原地回转，无转弯半径约束，对月台适应性强，可进行越障爬坡，转场时可适应复杂地形工况；

2、差动后驱式柔性履带承载底盘机构具备前进、后退、原地转弯等功能，可无线遥控操作，手\自动随时切换。

3、差动后驱式柔性履带承载底盘机构主体结构为履带底盘，技术成熟、可靠，可满足要求；

4、三雷达定位，通过测定前、左侧的距离和角度，底盘机构在车厢内部的位置确定和定位，并能实现自动进车到达初始工位。

5、陀螺仪加驻车可实现柔性装卸移动平台工作时实时调平，保障装载车其他机构正常工作。

6、可根据输入装载货物货型计算自动后退距离，前端货物堆码完成后，该差动后驱式柔性履带承载底盘机构自动后退。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的履带底盘结构示意图；

图3为本发明驱动控制系统结构示意图；

图4为图3左视图；

图5为本发明驱动结构分布图；

图6为本发明无线控制器结构示意图；

图7为本发明机械架构示意图；

图8为本发明定位系统示意图；

图9为驻车系统示意图。

图中：1履带底盘，2驱动控制系统，3机械架构，4定位系统，5驻车系统，2-1橡胶履带，2-2驱动轮，2-3张紧轮，2-4承重轮，2-5支撑轮，2-6张紧调节机构，2-7左右履带连接杆，3-1大功率伺服电机，3-2减速机，3-3减速箱，4-1电机安装吊环，4-2驱动系统输出轴，4-3法兰盘，5-1左右履带底盘连接杆，5-2左履带，5-3右履带，5-4左驱动，5-5右驱动，6-1监控显示屏，6-2控制数据显示屏，6-3驱动操作手柄，6-4左驻车控制柄，6-5右驻车控制柄，6-6手/自动切换柄，6-7使能开关，6-8驻车复位柄，6-9启动按钮，6-10停止按钮，6-11报警复位按钮，6-12暂停按钮，6-13继续按钮，7-1外框矩形管，7-2机器人支撑架，7-3前伸架（输送线前端支撑架），7-4承重支架履带连接杆，7-5加强筋板，7-6后端连接架，7-7 前伸架支撑管，8-1右激光雷达，8-2左激光雷达，8-3侧激光雷达，8-4陀螺仪，9-1电机减速箱，9-2伺服电机，9-3滚珠丝杆，9-4连接件，9-5万向轮。

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。

结合图1-图9，手动功能展示，为本发明实施的一较佳具体实例，一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构，包括履带底盘1、驱动系统2、无线控制器、机械架构3、定位系统4和驻车系统5；所述的履带底盘2包括橡胶履带2-1、驱动轮2-2、张紧轮2-3、承重轮2-4、支撑轮2-5，张紧调节机构2-6和左右履带连接杆2-7，所述驱动轮2-2设置在后方，减速机设置在两驱动轮2-2之间；张紧轮2-3设置在前方，承重轮2-4与支撑轮2-5为双轮结构，

所述的驱动系统包括左右履带底盘连接杆5-1、左履带5-2、右履带5-3、左驱动5-4和右驱动5-5，左履带5-2和右履带5-3间通过若干根连接杆连接，两两之间可通过加强筋连接增加承载量；

所述无线控制器包括监控显示屏6-1、控制数据显示屏6-2、驱动操作手柄6-3、左驻车控制柄6-4、右驻车控制柄6-5、手/自动切换柄6-6、使能开关6-7、驻车复位柄6-8、启动按钮6-9、停止按钮6-10、报警复位按钮6-11、暂停按钮6-12和继续按钮6-13；

所述的机械架构3包括外框矩形管7-1、机器人支撑架7-2、前伸架7-3、承重支架7-4、加强筋板7-5、后端连接架7-6和前伸架支撑管7-7；

所述的定位系统4包括右激光雷达8-1、左激光雷达8-2、侧激光雷达8-3和陀螺仪8-4；

所述的驻车系统5包括电机减速箱9-1、伺服电机9-2、滚珠丝杆9-3、连接件9-4和万向轮9-5。

驱动轮2-2在后方，减速机在两驱动轮2-2之间；张紧轮2-3设置在前方，具备调节机构；承重轮2-4与支撑轮2-5为双轮结构，可承受3-4吨重量；

驱动系统左右对称，左右履带间由多根连接杆连接，连接杆长度、间距、数量可根据需要调整，其两两之间可通过加强筋连接增加承载量；两减速箱之间可使用连接件进行连接，防止减速箱下垂；

无线控制器包括监控画面、数据画面、操作手柄、按钮的集成；监控显示器的角度可调；操作者可通过肩带背负，跟随底盘移动，双手控制无线控制器。

机械架构以方管为主体的焊接，方管分布由装载车的其他模块决定，以满足承载量为前提进行轻量化简化，部分重载地方需焊接加强筋板。

定位系统以3个激光雷达的分布，测激光雷达位于车身左侧外框架最前端，保证底盘进入集装箱后最早检测到左侧雷达数据，工作后退时测雷达最晚无检测数据；左右激光雷达位于前伸架最前端的左右两端，保证雷达前方检测距离为底盘到前方距离，左右雷达距离数据比较可定位车身与前端面的平行度。

以下对各个模块进行详细介绍，并阐述手动控制的使用方法。

如图2，履带底盘由橡胶履带2-1、驱动轮2-2、张紧轮2-3、承重轮2-4、支撑轮2-5、张紧调机构2-6和左右履带连接杆2-7组成。左右履带为对称结构，其中承重轮2-4一组为2个，单侧底盘有8组承重轮2-4，支撑轮2-5一组3个，驱动轮2-2在后，张紧轮2-3在前，所有轮子被橡胶履带包裹，与履带紧密贴合。张紧轮2-3通过张紧调节机构2-6与左右履带连接杆2-7连接，与驱动轮2-2保持在同一平面，张紧调节机构2-6松开后，张紧轮2-3可前后移动，由此实现履带的松紧调节。一般情况下，张紧轮2-3需张紧，保持履带被张紧，所有的支撑轮2-5、承重轮2-4与履带紧密贴合，更好的实现各自的功能。三个支撑轮2-5可保持上端履带不下坠，保证履带整体形态完好。左右履带底盘支撑轮2-5通过连接杆两两连接，再通过其他连接件保持支撑轮2-5之间间距固定，支撑轮2-5全部落在下方履带内侧，柔性装卸移动平台其他部分均通过框架结构落在左右履带连接杆2-7上，通过承重轮2-4作用在履带上。驱动轮2-2为链轮，中间与驱动机构输出轴4-3连接。

如图2-图5，驱动系统为差动双后驱驱动，左右为对称结构，大功率伺服电机3-1为7.5KW安川伺服电机，大功率伺服电机3-1通过减速机3-2与减速箱3-3连接，两级减速，动力强劲。减速箱3-3侧边有法兰盘4-3，可与履带承载底盘1连接。

左右驱动电机转速、转向可独立控制，为了描述双驱动差动工作过程，规定左右电机正转为左右履带底盘向前运动。

当左右电机同速正转时，左右履带同步向前，该差动后驱式柔性履带承载底盘机构整体为前进动作，同速反转时为后退动作。

当左右电机不同速正转时，如左电机1000rad/min，右电机2000rad/min，右履带5-3前进速度为左履带5-2的2倍，该差动后驱式柔性履带承载底盘机构整体向左前方运动。即左电机转速快时，底盘右转前进，右电机转速快时，底盘左转前进。

当左右电机转向相反时，转速相同时，如左电机正转，右电机反转时，该差动后驱式柔性履带承载底盘机构整体可实现原地转弯功能，且为向右原地转弯，反之，向左原地转弯，转轴在两驱动轮和两张紧轮交叉连线的交点处。

如图6，无线控制器主要由监控显示屏6-1、控制数据显示屏6-2、驱动操作手柄6-3、驻车控制柄及其他功能按钮组成。监控显示屏6-1可显示装载车身上的两个摄像头画面实时拍摄画面；数据显示屏主要显示两个激光雷达及陀螺仪数据核心数据。使用无线控制器手动操作时，将手/自动切换柄6-6拨到手动模式，通过驱动操作手柄6-3进行底盘移动控制，通过左驻车控制柄6-4、右驻车控制柄6-5进行左右驻车控制，其他功能按钮视需要使用。

如图7，机械架构3主体由矩形钢管焊接而成，最底层为承重支架7-4尺寸为40mm×40mm左右履带底盘连接杆，前伸架输送线前端支撑架焊接在承重支架7-4上，外框矩形管尺寸为40mm×80mm，分为机器人支撑架7-2、后端连接架7-6、前伸架7-3三大区域，机器人坐落在机器人支撑架7-2上，后端连接架7-6连接拆垛机构且焊有加强筋板，增加机架强度，前端输送线坐落在前伸架7-3上，通过输送线与拆垛机构连接。

如图8，定位系统由三个激光雷达和一个陀螺仪8-4组成，右激光雷达8-1和左激光雷达8-2分别位于前伸架7-3前端左右两侧，侧激光雷达8-3位于做张紧轮2-3上方外框架处，陀螺仪8-4位于左右履带底盘支撑架中间。

工作时，左右激光雷达向前扫描，可获得履带承载底盘机构与车厢前板之间的距离数据A、B，侧激光雷达向左扫描，可获得履带承载底盘机构与车厢侧板之间的距离数据C。陀螺仪工作时可获得履带承载底盘机构XYZ三轴数据D、E、F。

通过控制数据显示屏6-2读取A、B、C数据，控制无线控制器，调节底盘直至A、B数据差值在允许的误差范围内的同时C数据为380mm允许误差±5mm，此时履带承载底盘机构与前车厢板平行。

如图9，驻车系统5由左右驻车组成，驻车主要由伺服电机9-2、电机减速箱9-1、滚珠丝杆9-3、万向轮9-5组成。手动控制下，将手/自动切换柄6-6拨到手动模式，可通过左驻车控制柄6-4和右驻车控制柄6-5分别对左右驻车的电机进行控制，进而控制滚珠丝杆9-3伸缩，驻车伸缩量由陀螺仪8-4数据决定，驻车完成后整个柔性履带承载底盘机构基本与地面平行。

除手动控制外，还可以进行自动控制。该差动后驱式柔性履带承载底盘机构进入工作场所如集装箱、厢式货车、栅栏车后，打开使能开关6-7，在驻车复位的前提下将手/自动切换柄6-6拨到自动模式，按下启动按钮6-9，控制系统即可根据定位系统数据进行自动进车、定位及驻车。

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 (3)

1.一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构，其特征是：包括履带底盘（1）、驱动系统（2）、无线控制器、机械架构（3）、定位系统（4）和驻车系统（5），

所述的履带底盘（2）包括橡胶履带（2-1）、驱动轮（2-2）、张紧轮（2-3）、承重轮（2-4）、支撑轮（2-5），张紧调节机构（2-6）和左右履带连接杆（2-7），所述驱动轮（2-2）设置在后方，减速机设置在两驱动轮（2-2）之间；张紧轮（2-3）设置在前方，承重轮（2-4）与支撑轮（2-5）为双轮结构，

所述的驱动系统包括左右履带底盘连接杆（5-1）、左履带（5-2）、右履带（5-3）、左驱动（5-4）和右驱动（5-5），左履带（5-2）和右履带（5-3）间通过若干根连接杆连接，两两之间可通过加强筋连接增加承载量；

所述无线控制器包括监控显示屏（6-1）、控制数据显示屏（6-2）、驱动操作手柄（6-3）、左驻车控制柄（6-4）、右驻车控制柄（6-5）、手/自动切换柄（6-6）、使能开关（6-7）、驻车复位柄（6-8）、启动按钮（6-9）、停止按钮（6-10）、报警复位按钮（6-11）、暂停按钮（6-12）和继续按钮（6-13）；

所述的机械架构（3）包括外框矩形管（7-1）、机器人支撑架（7-2）、前伸架（7-3）、承重支架（7-4）、加强筋板（7-5）、后端连接架（7-6）和前伸架支撑管（7-7）；

所述的定位系统（4）包括右激光雷达（8-1）、左激光雷达（8-2）、侧激光雷达（8-3）和陀螺仪（8-4）；

所述的驻车系统（5）包括电机减速箱（9-1）、伺服电机（9-2）、滚珠丝杆（9-3）、连接件（9-4）和万向轮（9-5）。

2.根据权利要求1所述的一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构，其特征是：所述机械架构（3）是以方管为主体的焊接材料，以满足承载量为前提进行轻量化简化，部分重载地方需焊接加强筋板。

3.根据权利要求1所述的一种差动后驱式柔性履带承载底盘机构，其特征是：所述定位系统（4）是设有三个激光雷达，侧激光雷达（8-3）位于车身左侧外框架最前端，右激光雷达（8-1）和左激光雷达（8-2）位于前伸架（7-3）最前端的左右两端。

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