CN205632015U

CN205632015U - 曲面行走机构

Info

Publication number: CN205632015U
Application number: CN201620443731.8U
Authority: CN
Inventors: 严世同; 陈科
Original assignee: Chongqing College of Electronic Engineering
Current assignee: Chongqing College of Electronic Engineering
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2026-05-17

Abstract

本专利公开了一种专门适合于在倾斜或不规整的路面上运动的行走机构，即曲面行走机构，包括机架，安装在机架前方的清洁机构以及分别安装在机架左、右两侧的驱动轮组，驱动轮组与机架之间设有轮架，该轮架固定在机架上，而且轮架上空套有一转轴；每个驱动轮组包括两个轮体以及固连在两轮体之间的轮轴；转轴的轴向以及驱动轮组的行驶方向均与机架的前后方向一致，转轴内设有一横向通孔，所述轮轴通过该横向通孔贯穿转轴，且轮轴与横向通孔间隙配合。本专利克服了现有技术中路面适应能力与行驶速度难以兼顾的技术缺陷，提供了一种能够在不影响速度的前提下对曲面进行清洁的曲面行走机构。

Description

曲面行走机构

技术领域

本实用新型涉及一种专门适合于在倾斜或不规整的路面上运动的的行走机构，特别涉及用于清洁目的的曲面行走机构。

背景技术

在现代生活中，人们追求省力、节能、高效，使得机器代替人工作的愿望不断增强，于是市场上出现了许多类似于小型四轮驱动车的清洁机器人产品。但是这种清洁机器人适宜在较为平坦的路面上行驶，在一些曲面或球形壁面上则易发生倾翻，难以进行清洗工作。这些清洁机器人适应能力不强，很难在社会上得到推广。

为了解决上述技术问题，中国专利CN201861569公开了一种多关节爬行清洁机器人，包括机器人机身、爬行部分和清洁部分。所述的机器人机身包括吸附系统和气源系统，它们均安装在机器人机身的底板上；所述的爬行部分由分别带有三个关节的六只脚构成，它们均匀地分布在机器人机身的两侧。

上述专利中的机器人通过六只脚吸附固定在曲面上，能适应较为复杂的地形环境。然而与驱动轮相比，由六脚构成的爬行部分（类似于蜘蛛的爬行方式）其行驶速度较慢，大大降低了清洁机器人的清洁效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够通过驱动轮在曲面上行驶，行驶速度较快且不易倾翻的曲面行走机构。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

曲面行走机构，包括机架，安装在机架前方的清洁机构以及分别安装在机架左、右两侧的驱动轮组，驱动轮组与机架之间设有轮架，该轮架固定在机架上，而且轮架上空套有一转轴；每个驱动轮组包括两个轮体，固连在两轮体之间的轮轴以及驱动所述轮轴的电机；所述电机固定安装在轮架上，转轴的轴向以及驱动轮组的行驶方向均与机架的前后方向一致，转轴内设有一横向通孔，所述轮轴通过该横向通孔贯穿转轴，且轮轴与横向通孔间隙配合。

本领域公知常识：两个实体物件如果通过销轴、轴销、转轴或转动轴等轴类零件实现铰接，那这两个实体物件便只能按轴类零件的周向方向转动，比如轴类零件的轴向为前后方向，那么两个实体物件只能在左、右、上、下侧转动，如果轴类零件的轴向为左右方向，那么两个实体物件只能在前、后、上、下侧转动。

采用本实用新型曲面行走机构，具有如下技术效果：

本实用新型曲面行走机构在机架的左右两侧分别安装有驱动轮组，这样能实现机架的左右平衡。

驱动轮组通过转轴连接在机架上，而转轴内设有一横向通孔，驱动轮组中的轮轴通过该横向通孔贯穿转轴。一方面这样能实现驱动轮组与机架之间间接的定位连接，另一方面驱动轮组能通过轮轴、转轴的连接，产生相对于机架的角度偏转。

驱动轮组的行驶方向与机架的前后方向一致，即驱动轮组的轮体朝着机架的前后方向自转；由于转轴的轴向与机架的前后方向一致，所以驱动轮组在轮体自转的同时还可以在机架的左右方向上发生角度偏转；由于轮轴与横向通孔间隙配合，所以轮轴可以在横向通孔内作相对于转轴的持续转动，而不会发生干涉，这样驱动轮组的偏转与自转均不会对轮架及机架产生影响。

综上所述，如果驱动轮组行驶到凹形或凸形曲面时，驱动轮组会在重力或压力的影响下，向下或向上偏转，而且偏转的同时不会影响轮体本身的自转（即不影响行驶速度）。这样驱动轮组的行驶方式比起多脚爬行，速度明显较快。而且与现有的驱动轮相比，本实用新型的驱动轮组可以在不改变机架重心的前提下随时贴紧路面，使机架始终保持较为平稳的状态，不易发生倾翻。

进一步，所述清洁机构包括左清洁刷与右清洁刷，每个清洁刷均包括转盘，设于转盘下侧的刷毛，固定在转盘上的壳体以及安装在壳体内用于驱动所述转盘的电机；两组清洁刷之间设有一连接桥，连接桥的两端通过销轴分别与各清洁刷的壳体铰接，该销轴的轴向与机架的前后方向一致；连接桥与机架之间设有连接两者的连接构件。

在曲面行走机构上安装清洁机构，清洁机构中的清洁刷可以通过与连接桥的铰接关系在机架前方摆动，来清理一些不规整而又待处理的路面。

进一步，所述机架的前、后方向还分别设有一个导向轮。

行驶装置除需要安装驱动轮外，还需要一定的导向轮作为导向辅助。

进一步，所述连接桥上空套有一转动轴，转动轴的轴向与机架的前后方向一致，连接桥前方安装有一导向轮，所述连接构件固定连接在所述转动轴上。

所述连接桥上空套有一转动轴，转动轴的轴向与机架的前后方向一致，而且连接构件固定连接在所述转动轴上。这样连接桥就可能通过转动轴相对于机架左右摆动。

如果前方遇到向左或向右倾斜的斜坡，在机架前方安装导向轮有助于导向，但是如果导向轮固定在机架上，导向轮便无法改变自身角度以适应斜坡，导向轮不仅没有起到导向作用反而会增大曲面行走机构的行驶阻力。所以将导向轮安装在连接桥上，可以使导向轮适应左右方向的斜坡摆动，实现导向效果。

进一步，所述连接构件通过轴销铰接在机架上，所述轴销的轴向与机架的左右方向一致。

此处的轴销与前面提及的其他铰接或转动用的构件不同，轴销的轴向与机架的左右方向一致，这样设计的目的不是为了实现运动机构的左右摆动，而主要是为了使连接构件能够相对于机架作上下摆动。这样与连接构件直接连接的转动轴以及间接连接的连接桥、清洁刷与导向轮均可以相对于机架发生俯仰角上的偏摆。

如果连接构件固定在机架上，这样清洁刷与导向轮也就间接固定在机架上，如果正前方遇到向下陷落的凹坑，清洁刷与导向轮会跟随着陷落，这将迫使机架向后仰起，驱动轮组脱离路面，最终导致机架倾翻。本实用新型中清洁刷与导向轮通过轴销的铰接，清洁刷与导向轮在俯仰角上的偏摆不会导致机架翻仰，驱动轮组始终贴合路面保持机架稳定。

如果前方遇到向上的陡坡，不能相对于机架作俯仰偏摆的清洁刷会阻碍机架前行，使整个曲面行走机构停止行驶，相反地，本实用新型曲面行走机构可以借助清洁刷与导向轮的俯仰偏转而具备一定的爬坡性能。

附图说明

图1为本实用新型曲面行走机构一种实施例的结构示意图。

图2为本实用新型曲面行走机构中机架前方的放大示意。

图3是与图2对应的工作原理示意图。

图4是图1中驱动轮组的放大示意图。

图5是本实用新型曲面行走机构中驱动轮组的工作原理示意图。

图1～5中的点划线表示对应构件的轴向，图中带双箭头的弧线表示对应构件的转动方向，单箭头的弧线表示本实用新型曲面行走机构对路面施加的压力方向。

图中各标号及其部件为：路面1、荷载140、驱动轮组300、清洁刷200、机架100、后导向轮120、前导向轮220、连接构件150、壳体250、刷毛230、连接桥210、驱动轮组中的电机330、方形仓310、轮架350、皮带340、轮轴370、内轮体360、外轮体320、转轴380、转动轴151、轴销152、销轴211、转盘240。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

如图1所示，本实用新型曲面行走机构，包括机架100，安装在机架100前方的清洁机构，分别安装在机架100左、右两侧的驱动轮组300以及设于机架100前、后方的前导向轮220、后导向轮120。

机架100上方还安置有一定的荷载140，荷载140可以是备用且可更换的清洁机构，也可以是无其他用途的重物。设置荷载140的主要目的是增加机架100的净重，从而保证整个曲面行走机构在行驶过程中的稳定性。

如图2所示，所述清洁机构包括左清洁刷与右清洁刷，每个清洁刷200均包括转盘240，设于转盘下侧的刷毛230，固定在转盘上的壳体250以及安装在壳体250内用于驱动所述转盘的电机。刷毛230为塑料制刷毛，可采用与扫把刷毛同材质的PET刷毛。清洁机构中的电机同轴传动转盘，转盘通过自转来带动刷毛230对路面1进行清扫。

左清洁刷与右清洁刷为左右对称设备，两清洁刷200之间设有一连接桥210，本实例的连接桥210其形状类似于现有的合页，但是中部不可弯折。连接桥210的两端通过销轴211分别与各清洁刷200的中上部（即清洁刷200的壳体250）铰接。如图2所示，所述销轴211的轴向与机架100的前后方向一致。

如图1、2所示，连接桥210与机架100之间设有呈三角状的连接构件150，该连接构件150固定连接在转动轴151上，连接构件150还通过轴销152铰接在机架100上，而且轴销152的轴向与机架100的左右方向一致。连接桥210中部空套有一转动轴151，转动轴151的轴向与机架100的前后方向一致。如图2所示，前导向轮220通过一定的连接件固定在连接桥210的下方。

如图3所示，设置上述转动轴151、轴销152与销轴211的作用，是直接限定了相关连接结构的活动方向。在行驶过程中，清洁刷200可以根据路面1情况作一定角度偏摆（相对于连接桥210），在重力作用下刷毛230会完全贴合路面1，达到较好的清洁效果。清洁刷200与前导向轮220不仅可以左右偏摆，还可以作一下俯仰角的偏转。

如图4所示，单个驱动轮组300包括两个轮体，固连在两轮体之间的轮轴370以及驱动所述轮轴370的电机；驱动轮组300中的电机330通过皮带340来带动轮轴370旋转。驱动轮组300中的电机330安装在一个特定的方形仓310内。所述两个轮体包括靠近机架的内轮体360与远离机架的外轮体320。

驱动轮组300与机架100之间设有轮架350，该轮架350固定在机架100上，而且轮架350上还空套有一转轴380；所述方形仓310固定安装在轮架350上，转轴380的轴向以及驱动轮组300的行驶方向均与机架100的前后方向一致，转轴380内设有一横向通孔，所述轮轴370通过该横向通孔贯穿转轴380，且轮轴370与横向通孔间隙配合。

如图5所示，在行驶过程中，位于机架100左右侧的驱动轮组300可以实现一定的左右偏转（转轴380也会同时转动）。而且由于轮轴370与转轴380内的横向通孔为间隙配合，所以在转轴380转动时自转中的轮轴370对转轴380的作用也不会太大，基本互不影响，则驱动轮组300中的轮体在自转的同时也能顺利地完成左右偏转。行驶中的曲面行走机构，不会因为驱动轮组300的左右偏转而发生过大抖动，行驶较为平稳。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.曲面行走机构，包括机架，安装在机架前方的清洁机构以及分别安装在机架左、右两侧的驱动轮组，其特征在于：驱动轮组与机架之间设有轮架，该轮架固定在机架上，而且轮架上空套有一转轴；每个驱动轮组包括两个轮体，固连在两轮体之间的轮轴以及驱动所述轮轴的电机；所述电机固定安装在轮架上，转轴的轴向以及驱动轮组的行驶方向均与机架的前后方向一致，转轴内设有一横向通孔，所述轮轴通过该横向通孔贯穿转轴，且轮轴与横向通孔间隙配合。

2.根据权利要求1所述的曲面行走机构，其特征在于：所述清洁机构包括左清洁刷与右清洁刷，每个清洁刷均包括转盘，设于转盘下侧的刷毛，固定在转盘上的壳体以及安装在壳体内用于驱动所述转盘的电机；两组清洁刷之间设有一连接桥，连接桥的两端通过销轴分别与各清洁刷的壳体铰接，该销轴的轴向与机架的前后方向一致；连接桥与机架之间设有连接两者的连接构件。

3.根据权利要求1所述的曲面行走机构，其特征在于：所述机架的前、后方向还分别设有一个导向轮。

4.根据权利要求2所述的曲面行走机构，其特征在于：所述连接桥上空套有一转动轴，转动轴的轴向与机架的前后方向一致，连接桥前方安装有一导向轮，所述连接构件固定连接在所述转动轴上。

5.根据权利要求4所述曲面行走机构，其特征在于：所述连接构件通过轴销铰接在机架上，所述轴销的轴向与机架的左右方向一致。