CN117533425A - 一种水下机器人用履带式行走机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人用履带式行走机构，属于水下机器人领域，包括底盘以及履带结构，履带结构包括转动设置于底盘前后两端的主动轮和从动轮以及缠绕于主动轮和从动轮上的环形履带，主动轮和从动轮均包括传动芯轴、与传动芯轴的输出端同轴键连接的轮毂芯轴以及与轮毂芯轴的外圆周侧过盈配合的轮体，传动芯轴的外圆周侧经轴承与固定座转动连接，传动芯轴上还设置有用于防护轴承的防腐组件；主动轮的芯轴的输入端与固定于底盘上的驱动电机连接，主动轮的轮体上开设有与环形履带啮合的传动齿。本发明采用上述结构的水下机器人用履带式行走机构，通过设置防腐组件隔离海水和轴承，可避免海水对轴承的腐蚀，提高了整体使用寿命。

Description

一种水下机器人用履带式行走机构

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种水下机器人用履带式行走机构。

背景技术

水下机器人也称无人遥控潜水器，是一种工作于水下的极限作业机器人。水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人已成为开发海洋的重要工具。传统机器人底盘分为轮式和履带式，其中，轮式底盘接地比压大，且易于陷入水底、激起扬尘，故使用受限；而履带式底盘以其越障能力强、不易打滑、转弯半径小等优点，从而应用到船舶清洗等多个领域，使潜水员从恶劣的工作环境中解放出来，在极大的提高了清洗效率的同时还降低了人工成本。

现有的水下机器人用履带式行走机构如下：

CN202110149019.2公开了一种水下机器人履带行走底盘及水下机器人，水下机器人履带行走底盘包括：车架，用于安装水下机器人；履带轮组件，用于驱动所述车架；防水电机，用于为所述履带轮组件提供动力；所述防水电机设置于所述履带轮组件上，且与其连接；柔性悬挂组件，用于柔性连接所述车架和所述履带轮组件；所述柔性悬挂组件的第一端与所述车架连接而第二端与所述履带轮组件连接。

可知，现有的水下机器人用履带式行走机构具有以下缺陷：

1、防水措施不全面，大多仅为电机提供防水措施。在这种情况下，由于机器人工作于工况恶劣的海水中，行走机构面临两方面的挑战：一方面海水腐蚀性较强，长时间的工作会使行走机构受到腐蚀，降低其可靠性和稳定性，严重制约其工作时间；另一方面，水下恶劣环境对轴承的使用提出极高要求；

2、履带式行走机构为硬连接结构，当行驶至凹凸不平的地面时，刚性履带被压紧，存在断裂的风险。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种水下机器人用履带式行走机构，通过设置防腐组件隔离海水和轴承，可避免海水对轴承的腐蚀，提高了整体使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了一种水下机器人用履带式行走机构，包括底盘以及转动设置于底盘对称两侧的履带结构，履带结构包括转动设置于底盘前后两端的主动轮和从动轮以及缠绕于主动轮和从动轮上的环形履带，主动轮和从动轮均包括传动芯轴、与传动芯轴的输出端同轴键连接的轮毂芯轴以及与轮毂芯轴的外圆周侧过盈配合的轮体，传动芯轴的外圆周侧经轴承与固定座转动连接，传动芯轴上还设置有用于防护轴承的防腐组件；

主动轮的芯轴的输入端与固定于底盘上的驱动电机连接，主动轮的轮体上开设有与环形履带啮合的传动齿。

优选的，防腐组件包括设置于固定座两端的轴承密封盖，轴承密封盖的内圆周侧与传动芯轴的外圆周侧之间且沿朝向固定座的方向依次设置有动环密封圈和旋转格莱圈，动环密封圈和旋转格莱圈的材质均为丁晴橡胶。

优选的，轮体的两个端面侧均固定有防腐挡板，两个防腐挡板之间穿行有环形履带；

传动芯轴穿过轮体后还经螺栓连接有防腐封片，防腐封片的边缘与轮体的端部压接。

优选的，密封轴承、固定座、防腐挡板和防腐封片均由5A06铝板制成；

轴承为陶瓷轴承；

环形履带的材质为橡胶。

优选的，轴承密封盖为阶梯型圆台结构，轴承密封盖的端部与弓形卡箍的中间位置压接，弓形卡箍的两端经螺栓固定于固定座上；

位于固定座和轮体之间的轴承密封盖与轮体之间还设置有轴套，轴套的内圆周侧与传动芯轴的外圆周侧过盈配合。

优选的，传动芯轴、弓形卡箍、轴套和轮毂芯轴的材质均为316L不锈钢。

优选的，主动轮和从动轮之间设置有张紧组件，张紧组件包括与环形履带内侧抵接的张紧轮和固定架，张紧轮与固定架之间经弹性压紧件连接。

优选的，弹性压紧件包括与张紧轮的轮轴的两端转动连接的U型定位架和固定于U型定位架底端的垂直弹簧，垂直弹簧的底端与固定架固定连接，固定架固定于底盘上；

固定架上开设有长条形导向孔，张紧轮的轮轴穿过U型定位架后穿入长条形导向孔内。

优选的，张紧轮与环形履带的顶端内侧贴合；

环形履带的底端内侧均匀设置有多个支撑轮，多个支撑轮均经支撑架固定于底盘上。

本发明具有以下有益效果：

1、通过设置防腐组件隔离海水和轴承，即采用O型圈、旋转格莱圈对轴承进行密封，可避免海水对轴承的腐蚀，提高了整体使用寿命；

2、与海水接触零件均采用防腐材料，能有效抵抗海水腐蚀，进一步提高了整体使用寿命；

3、采用陶瓷轴承，避免了对轴承的润滑，进一步提高了结构的可靠性，减少了结构的复杂度；

4、通过设置张紧轮，实现了当环形履带松弛时，张紧轮在弹簧弹力作用下向上移动，使环形履带重新张紧，当环形履带受外物挤压而过紧时，弹簧被压缩，张紧轮向下移动，使环形履带适当放松，减小了环形履带断裂的风险。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的一种水下机器人用履带式行走机构的立体图；

图2为本发明的一种水下机器人用履带式行走机构的主动轮的轴向剖视图；

图3为本发明的一种水下机器人用履带式行走机构的主动轮的立体图；

图4为本发明的一种水下机器人用履带式行走机构的张紧组件的结构示意图；

图5为本发明的一种水下机器人用履带式行走机构的支撑轮的结构示意图。

其中：1、底盘；2、履带结构；21、张紧组件；211、张紧轮；212、固定架；213、长条形导向孔；214、U型定位架；215、垂直弹簧；22、环形履带；23、主动轮；231、传动芯轴；232、轴承密封盖；233、弓形卡箍；234、轴承；235、固定座；236、轴套；237、防腐挡板；238、轮体；239、防腐封片；24、支撑轮；25、从动轮；26、支撑架。

具体实施方式

为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图5所示，一种水下机器人用履带式行走机构，包括底盘1以及转动设置于底盘1对称两侧的履带结构2，履带结构2包括转动设置于底盘1前后两端的主动轮23和从动轮25以及缠绕于主动轮23和从动轮25上的环形履带22，主动轮23和从动轮25均包括传动芯轴231、与传动芯轴231的输出端同轴键连接的轮毂芯轴以及与轮毂芯轴的外圆周侧过盈配合的轮体238，传动芯轴231的外圆周侧经轴承234与固定座235转动连接，传动芯轴231上还设置有用于防护轴承234的防腐组件；主动轮23的芯轴的输入端与固定于底盘1上的驱动电机连接，主动轮23的轮体238上开设有与环形履带22啮合的传动齿，用于与环形履带22配合，向环形履带22传递动力，从动轮25的轮体238表面为光滑面，仅起到导向的作用。

且本实施例的固定座235四角设有通孔，便于通过螺钉固定于机器人机架上。

防腐组件包括设置于固定座235两端的轴承密封盖232，轴承密封盖232的内圆周侧与传动芯轴231的外圆周侧之间且沿朝向固定座235的方向依次设置有动环密封圈和旋转格莱圈，动环密封圈和旋转格莱圈的材质均为丁晴橡胶。

轮体238的两个端面侧均固定有防腐挡板237，两个防腐挡板237之间穿行有环形履带22，本实施例中的防腐挡板237通过螺钉与螺母固定于轮体238上，对环形履带22进行轴向限位；传动芯轴231穿过轮体238后还经螺栓连接有防腐封片239，防腐封片239的边缘与轮体238的端部压接。

密封轴承234、固定座235、防腐挡板237和防腐封片239均由5A06铝板制成；轴承234为陶瓷轴承234，且轴承234为深沟球轴承234，其通过轴肩与轴承密封盖232进行轴向限位；环形履带22的材质为橡胶；轮体238的材质为POM（聚甲醛）。

轴承密封盖232为阶梯型圆台结构，轴承密封盖232的端部与弓形卡箍233的中间位置压接，弓形卡箍233的两端经螺栓固定于固定座235上；位于固定座235和轮体238之间的轴承密封盖232与轮体238之间还设置有轴套236，轴套236的内圆周侧与传动芯轴231的外圆周侧过盈配合。利用轴套236减小摩擦。

传动芯轴231、弓形卡箍233、轴套236和轮毂芯轴的材质均为316L不锈钢。

主动轮23和从动轮25之间设置有张紧组件21，张紧组件21包括与环形履带22内侧抵接的张紧轮211和固定架212，张紧轮211与固定架212之间经弹性压紧件连接。弹性压紧件包括与张紧轮211的轮轴的两端转动连接的U型定位架214和固定于U型定位架214底端的垂直弹簧215，垂直弹簧215的底端与固定架212固定连接，固定架212固定于底盘1上；固定架212上开设有长条形导向孔213，张紧轮211的轮轴穿过U型定位架214后穿入长条形导向孔213内。

张紧轮211与环形履带22的顶端内侧贴合；环形履带22的底端内侧均匀设置有多个支撑轮24，多个支撑轮24均经支撑架26固定于底盘1上。

因此，本发明采用上述结构的水下机器人用履带式行走机构，通过设置防腐组件隔离海水和轴承，可避免海水对轴承的腐蚀，提高了整体使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种水下机器人用履带式行走机构，包括底盘以及转动设置于底盘对称两侧的履带结构，履带结构包括转动设置于底盘前后两端的主动轮和从动轮以及缠绕于主动轮和从动轮上的环形履带，其特征在于：主动轮和从动轮均包括传动芯轴、与传动芯轴的输出端同轴键连接的轮毂芯轴以及与轮毂芯轴的外圆周侧过盈配合的轮体，传动芯轴的外圆周侧经轴承与固定座转动连接，传动芯轴上还设置有用于防护轴承的防腐组件；

主动轮的芯轴的输入端与固定于底盘上的驱动电机连接，主动轮的轮体上开设有与环形履带啮合的传动齿。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人用履带式行走机构，其特征在于：防腐组件包括设置于固定座两端的轴承密封盖，轴承密封盖的内圆周侧与传动芯轴的外圆周侧之间且沿朝向固定座的方向依次设置有动环密封圈和旋转格莱圈，动环密封圈和旋转格莱圈的材质均为丁晴橡胶。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人用履带式行走机构，其特征在于：轮体的两个端面侧均固定有防腐挡板，两个防腐挡板之间穿行有环形履带；

传动芯轴穿过轮体后还经螺栓连接有防腐封片，防腐封片的边缘与轮体的端部压接。

4.根据权利要求3所述的一种水下机器人用履带式行走机构，其特征在于：密封轴承、固定座、防腐挡板和防腐封片均由5A06铝板制成；

轴承为陶瓷轴承；

环形履带的材质为橡胶。

5.根据权利要求2所述的一种水下机器人用履带式行走机构，其特征在于：轴承密封盖为阶梯型圆台结构，轴承密封盖的端部与弓形卡箍的中间位置压接，弓形卡箍的两端经螺栓固定于固定座上；

位于固定座和轮体之间的轴承密封盖与轮体之间还设置有轴套，轴套的内圆周侧与传动芯轴的外圆周侧过盈配合。

6.根据权利要求5所述的一种水下机器人用履带式行走机构，其特征在于：传动芯轴、弓形卡箍、轴套和轮毂芯轴的材质均为316L不锈钢。

7.根据权利要求1所述的一种水下机器人用履带式行走机构，其特征在于：主动轮和从动轮之间设置有张紧组件，张紧组件包括与环形履带内侧抵接的张紧轮和固定架，张紧轮与固定架之间经弹性压紧件连接。

8.根据权利要求7所述的一种水下机器人用履带式行走机构，其特征在于：弹性压紧件包括与张紧轮的轮轴的两端转动连接的U型定位架和固定于U型定位架底端的垂直弹簧，垂直弹簧的底端与固定架固定连接，固定架固定于底盘上；

固定架上开设有长条形导向孔，张紧轮的轮轴穿过U型定位架后穿入长条形导向孔内。

9.根据权利要求8所述的一种水下机器人用履带式行走机构，其特征在于：张紧轮与环形履带的顶端内侧贴合；

环形履带的底端内侧均匀设置有多个支撑轮，多个支撑轮均经支撑架固定于底盘上。