CN202608916U

CN202608916U - 复式三角连架可变构型履带式越障机构

Info

Publication number: CN202608916U
Application number: CN 201220166609
Authority: CN
Inventors: 刘少刚; 郭云龙; 王飞; 刘铮; 鱼展; 林珊颖; 赵华鹤; 王璐; 许可; 曹虎辰
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2022-04-19

Abstract

本实用新型的目的在于提供复式三角连架可变构型履带式越障机构，包括至少一个越障单元，越障单元包括移动单元、圆弧形臂盖、直线电机、主连板、主电机、三角形连架、伸缩连板、拉簧，移动单元包括履带、履带轮、驱动电机、摇板。本实用新型采用了复式三角连架机构，配合拉簧与伸缩连板，实现了机器人的多种构型变化，保证了底盘的越障性、机动性。行进、变形方式合理且新颖，结构轻便灵活，运行快速。

Description

复式三角连架可变构型履带式越障机构

技术领域

本实用新型涉及的是一种灾后现场搜救、城市消防、地质勘察检测的越障机构。

背景技术

由于救援机器人在9·11事件中的成功应用，引发了人们研究救援机器人的热潮。救援机器人的最重要的部分就是越障机构与机械本体，只有很好的翻越障碍，才能顺利的执行任务。

越障机构的移动载体，按其运动机构总体上可分为蛇形(无肢类)、轮式、腿式(类人型)、轮腿式、以及履带式。

蛇形机器人具有运动稳定性好、适应地形能力强和高的牵引力等特点，但多自由度的控制困难，运动速度低。

轮式机器人具有结构简单、重量轻、轮式滚动摩擦阻力小和机械效率高等特点，但越过壕沟、台阶的能力差。

腿式机器人具有适应地形能力强的特点，能越过大的壕沟和台阶，其缺点是速度慢；轮腿式机器人融合腿式机构的地形适应能力和轮式机构的高速高效性能，其缺点是结构复杂，控制繁琐。

履带式机器人因为自身地形适应能力强，控制简单，动载荷小等特点在实际应用中十分广泛。

发明内容

本实用新型的目的在于提供利用合理的机构与传动布置来实现越障和运动功能的复式三角连架可变构型履带式越障机构。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型复式三角连架可变构型履带式越障机构，其特征是：包括至少一个越障单元，所述的越障单元包括移动单元、圆弧形臂盖、直线电机、主连板、主电机、三角形连架、伸缩连板、拉簧，移动单元包括履带、履带轮、驱动电机、摇板，履带轮包括第一履带轮和第二履带轮，第一履带轮和第二履带轮均连接摇板，履带缠绕在第一履带轮和第二履带轮上，驱动电机连接第一履带轮，所述的移动单元包括三个，三个移动单元的摇板分别连接主连板的三个端点，三角形连架与主连板同轴、安装在主连板外侧，伸缩连扳包括三个、分别安装在三角形连架的三个连板内仓内，三个伸缩连扳分别连接各自对应的移动单元的摇板，圆弧形臂盖安装在三角形连架上，直线电机连接圆弧形臂盖，主电机连接主连板，拉簧包括第一-第三拉簧，第一、第二拉簧对称安装在三角形连架的两侧，第三拉簧安装在相邻移动单元各自的第一履带轮所在的轴上。

本实用新型还可以包括：

1、包括两个越障单元，两个越障单元对称布置且对应移动单元的履带轮共用。

本实用新型的优势在于：本实用新型采用了复式三角连架机构，配合拉簧与伸缩连板，实现了机器人的多种构型变化，保证了底盘的越障性、机动性。行进、变形方式合理且新颖，结构轻便灵活，运行快速。在发生上下翻转、左倾倒，右倾倒等意外情况时均可以很好的实现恢复动作。从机构上讲，在绝大多数地形情况下，不存在“死点区域”。通过不同控制模块的植入可以实现不同的功能应用，依托于此结构平台的后续可开发性高、应用前景广阔。

附图说明

图1为整体结构示意图；

图2为机构上台阶过程示意图I；

图3为机构上台阶过程示意图II；

图4为机构上台阶过程示意图III；

图5为机构越障过程示意图I；

图6为机构越障过程示意图II；

图7为机构越障过程示意图III；

图8为机构越障过程示意图IV；

图9为机构越障过程示意图V；

图10为机构越障过程示意图VI；

图11为机构越障过程示意图VII；

图12为机构越障过程示意图VIII；

图13为机构越障过程示意图IX；

图14为机构越障过程示意图X；

图15为机构穿越大圆形管道示意图I；

图16为机构穿越小圆形管道示意图II；

图17为机构恢复平衡过程示意图I；

图18为机构恢复平衡过程示意图II；

图19为机构恢复平衡过程示意图III；

图20为整体机构三维示意图I；

图21为整体机构三维示意图II；

图22为整体机构三维示意图III。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1～22，图中：1.圆弧形臂盖I；2.直线电机(升降机)I；3.轴壳I；4.三角形连架I；5.拉簧I；6.拉簧连块I；7.拉簧II；8.主连扳I；9.拉簧III；10.伸缩连板I；11.轴I；12.轴II；13.轴座I；14.摇板I；15.履带轮I；16.履带I；17.轴III；18.履带轮II；19.轴座II；20.轴IV；21.驱动电机仓I；22.蜗轮蜗杆减速箱I；23.驱动电机I；24.主电机仓I；25.主电机I；26.驱动电机II；27.主电机II；28.整车体；29.轴V；30.拉簧连块II；31.轴VI；32.升降电机仓I；33.弹簧IV；34.台阶；35.小矩形障碍物；36.地面；37.大圆形管道；38.小圆形管道。

本实用新型包括的部件：主电机I25和主电机仓I24(共两对)，对称分布于车体28内部(见图1)；驱动电机I23输出端与蜗轮蜗杆减速箱I22输入端固连，装配在驱动电机仓I上21。蜗轮蜗杆减速箱I输出端22与轴IV20固连，履带轮II18与轴IV20固连，在驱动电机I23的驱动下，蜗轮蜗杆减速箱I、轴IV20，履带轮II18按照上述固连关系同步转动。

轴IV20一端通过轴座II19、联轴器与蜗轮蜗杆减速箱连接；另一端通过轴座I13与轴I11以同心异步转动方式连接；摇板I14用于连接固定轴III17与轴I11，履带轮II18通过履带I16带动履带轮I15转动。履带轮I15与轴III17配合，同心异步转动。上述部件组合作为部装一，是车体28的履带行走部分，共六组，在车体28一侧以轴VI31为中心轴互为120度均匀分布三组(见图1，21，22)，每三组对称分布车体28两侧(见图1)。

三角形连架I4，共三组，同样在一侧以轴VI31为中心轴互为120度均匀分布，且其角度固定不变。此机构用于实现运动过程中车体28一侧三个摇板14的同步摆动。伸缩连板I10置于三角形连架I4的连板内仓内(见图1)。伸缩连板I10通过对称分布的拉簧I5、拉簧II7共同控制伸缩补偿量。拉簧I5一端与拉簧连块I6固连，拉簧连块6与三角形连架I4固连，拉簧I5另一端与拉簧连块II30固连，拉簧连块II30与伸缩连板I10固连。拉簧III9一端与轴I11固接，另一端与轴V29固接，此配合方式的拉簧共六组，对称分布车体28两侧。

主连板I8固接轴承座的一端与轴V29同心异步转动配合、而另一端与轴壳I3固连。以上部件组合作为部装二，在车体28一侧以轴VI31为中心轴互为120度均匀分布。(见图20，图21，图22)

直线电机I(升降机)2装载在升降电机电机仓32里，直线电机(升降机)2伸缩端与圆弧形臂盖I1固连。轴VI31一端通过与轴壳I3固连从而与升降电机电机仓I固连32，轴VI31另一端与主电机I25固连。此部件组合作为部装三，是车体28的防侧倒“扶起”机构，共两组，对称分布车体28两侧(见图1，图21，图22)。

现说明一下本实用新型的具体的驱动方式，主连板8的一端与轴壳I，在以主电机I25、主电机II27为动力源的旋转输出驱动下，通过轴轴壳I3与主电机仓24的固连配合。可以实现主连板8的旋转运动动作，从而实现车体8旋转运动动作姿态(见图2-图14)。此部件组合作为旋转部装部分。

当主电机I25、主电机II27差速或者反向驱动时可以实现车体28螺旋运动姿态(见图15、图16)。

履带行走部分用于实现车体28在履带驱动下前进、后退、差速转弯等动作；旋转部装部分令车体28实现同向旋转、差速旋转、反向旋转等动作；部装三为防侧倒“扶起”机构，可以在车体28发生侧面倾覆时提供“支撑力”。

机构可以根据不同地形环境的特点，选择合理的动作配合组合，即可发挥车体28的灵活性、机动性，更好的完成在多种地形下的作业任务。

第一，结合图2-图4说明本实用新型的过程动作1。

车体28在地面36直线行走，当遇到上台阶障碍34时(见图2)。

此时需要实现“攀爬”动作。首先，在以主电机I25、主电机II27为动力源的旋转驱动下，旋转部装部分实现旋转动作。其次，驱动电机23、26同时驱动履带行走部分的履带16前进提供“攀爬力”(见图3)。最后，当台阶34高度确定时，车体28通过上述过程完成“攀爬”台阶34动作，行进至环境需要的位置(见图4)。

第二，结合图5-图14说明本实用新型的过程动作2。

车体28在地面行进，当遇到连续的小矩形障碍物35时(见图5)。

此时的动作较为复杂。首先，在以主电机I25、主电机II27为动力源的旋转驱动下，旋转部装部分实现旋转动作，同时驱动电机23、26驱动履带行走部分的履带16旋转至小矩形障碍物35的一侧边上(见图5，6，7)。

其次，部装二在实现车体28构型变化的机构限制的同时，部装二中的拉簧组5，7也提供了令车体28越过小矩形障碍物35的弹力。(见图8，9，10)

再次，当遇到连续的第二个小矩形障碍物35时，机构动作姿态过程与上述动作过程类似。(见图11，12，13)。至此，车体28完成了跨越连续两个小矩形障碍物35的动作姿态过程。(见图14)。最后，当有两个以上的类似于小矩形障碍物35的障碍时，动作姿态过程与跨越连续两个小矩形障碍物35的动作姿态过程类似。

第三，结合图15-图16说明本实用新型的过程动作3。

当车体28进入圆形管道37时(图15、图16)，车体28可以根据管道37口径大小依靠旋转部装部分进行自身收缩或者旋放调整，同时拉簧I5、拉簧II7提供所需要的力去保持张紧状态。不但令车体28保持所需的构型姿态，而且可以获得履带轮I15抵住管道壁37所提供的压力。车体28两侧的旋转部装部分进行差速旋转驱动，同时驱动电机23、26驱动履带行走部分的履带转动提供驱动力。至此，车体28能够完成在不同口径的圆形管道37，38中“螺旋式”前进的动作过程，从而通过直径在一定范围内变化的管道。

第四，结合图17-图19说明本实用新型的过程动作4。

当车体28发生左倾倒或者右倾倒时(见图17)，圆弧形臂盖1和车体28的某侧边同时接触地面36，此时直线电机(升降机)2驱动伸长圆弧形臂盖1(见图18)，提供“支撑力”。使圆弧形臂盖1抵住地面36从而慢慢将车体28恢复至正常行进状态(见图19)。

Claims

1.复式三角连架可变构型履带式越障机构，其特征是：包括至少一个越障单元，所述的越障单元包括移动单元、圆弧形臂盖、直线电机、主连板、主电机、三角形连架、伸缩连板、拉簧，移动单元包括履带、履带轮、驱动电机、摇板，履带轮包括第一履带轮和第二履带轮，第一履带轮和第二履带轮均连接摇板，履带缠绕在第一履带轮和第二履带轮上，驱动电机连接第一履带轮，所述的移动单元包括三个，三个移动单元的摇板分别连接主连板的三个端点，三角形连架与主连板同轴、安装在主连板外侧，伸缩连扳包括三个、分别安装在三角形连架的三个连板内仓内，三个伸缩连扳分别连接各自对应的移动单元的摇板，圆弧形臂盖安装在三角形连架上，直线电机连接圆弧形臂盖，主电机连接主连板，拉簧包括第一-第三拉簧，第一、第二拉簧对称安装在三角形连架的两侧，第三拉簧安装在相邻移动单元各自的第一履带轮所在的轴上。

2.根据权利要求1所述的复式三角连架可变构型履带式越障机构，其特征是：包括两个越障单元，两个越障单元对称布置且对应移动单元的履带轮共用。