CN207595086U - 一种可变形履带机器人底盘悬挂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，包括底盘大架、悬挂变形主动臂、摆臂上连杆、悬挂变形从动臂、环形履带、变形挺杆以及伺服电动缸；悬挂变形主动臂上设置有第一连接端、第二连接端、第三连接端，第三连接端铰接于底盘大架上且该位置设置有驱动轮，第一连接端与摆臂上连杆的一端相连且该位置设置有从动轮，摆臂上连杆的另一端与悬挂变形从动臂的一端相连且该位置设置有驱动轮，悬挂变形从动臂的另一端连接于底盘大架且该连接位置与第三连接端的位置在同一水平面，悬挂变形从动臂与底盘大架连接位置处还设置有从动轮。本实用新型在不增加机器人车体尺寸的基础上，成倍增加履带底盘的越障能力，将大幅提高机器人户外生存能力。

Description

一种可变形履带机器人底盘悬挂系统

技术领域

本实用新型涉及中小型履带机器人底盘领域，具体的说，涉及一种可变形履带机器人底盘悬挂系统。

背景技术

在室外机器人巡检侦查运输作业中，为了克服砂石、沼泽、楼梯、陡坡等复杂路况，机器人常使用履带式移动底盘；例如履带式巡检机器人、履带式侦查机器人、履带式消防机器人等，因为履带行走具有着地面积大、着地压强小、与地面粘着力较强的特点。在侦查机器人中其续航能力的大小又决定了侦查机器人的生存能力，所以对履带机器人底盘的悬挂系统又提出了新的要求，既需要有较强的越障能力又要求有较高的传动效率。

目前，履带式机器人底盘为了提高避震能力有双摆臂式悬挂、四摆臂悬挂、莽式悬挂、倒梯形悬挂等。双摆臂、四摆臂悬挂形式的优点是可以增大其履带接地比，并利用摆臂的摆动来翻越超过本体越野极限的障碍，对越障能力的提升有明显的帮助，但摆臂式机器人底盘结构其制造成本高昂、加工工艺繁杂、对大扭矩减速机依赖性较强，故难以实现推广；莽式悬挂系统、倒梯形结构系统的越障能力依赖于车体体长，同体型时越障能力表现差强人意。

因此，如何提供一种既能保障高传动效率，有具有强的越障能力的履带机器人底盘系统成为本领域技术亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，该系统可用于轻型履带运输车、军用侦查机器人、巡检机器人、狭小空间探测机器人，本实用新型中的变悬挂系统在越障能力与传动效率之间切换，提升履带式机器人底盘的运动性能以及越障能力。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，包括底盘大架，还包括悬挂变形主动臂、摆臂上连杆、悬挂变形从动臂、变形挺杆以及伺服电动缸；

所述悬挂变形主动臂上设置有第一连接端、第二连接端、第三连接端；所述第一连接端与所述摆臂上连杆的一端相连接，且该连接位置设置有一从动轮；所述摆臂上连杆的另一端与所述悬挂变形从动臂的一端相连接，且该连接位置设置有一驱动轮；所述悬挂变形从动臂的另一端连接于所述底盘大架，且该连接位置设置有一从动轮；

所述第二连接端与所述变形挺杆的一端相连接，所述变形挺杆的另一端与所述伺服电动缸的一端相连接，所述伺服电动缸的另一端连接于所述底盘大架；

所述第三连接端铰接于所述底盘大架上，且该连接位置设置有一驱动轮，所述悬挂变形从动臂与所述底盘大架的连接位置与所述第三连接端的位置在同一水平面；

所述驱动轮与所述从动轮外围设置有环形履带，所述环形履带与地面接合且依次环绕所述驱动轮、所述从动轮。

优选地，所述驱动轮与所述从动轮在同一竖直水平面上。

优选地，所述驱动轮的直径大于所述从动轮的直径，进一步提高传动效率。

优选地，所述第一连接端与所述摆臂上连杆连接方式为铰接。

优选地，所述摆臂上连杆与所述悬挂变形从动臂的连接方式为铰接。

优选地，所述悬挂变形从动臂与所述底盘大架连接方式为铰接。

优选地，所述第二连接端与所述变形挺杆的连接方式为铰接。

优选地，所述伺服电动缸与所述底盘大架连接方式为铰接且连接位置低于所述第二连接端的位置。

本实用新型的有益效果：1)本实用新型解决了现有技术中机器人行走越障能力与传动效率不能兼得的问题，本实用新型由悬挂变形主动臂、摆臂上连杆、悬挂变形从动臂、变形挺杆、伺服电动缸、驱动轮、从动轮及环形履带等几大部分组成，本实用新型可在不增加机器人车体尺寸的基础上，成倍增加履带底盘的越障能力，将大幅提高机器人户外生存能力；2)本悬挂系统可以在高、低接地比之间柔性变化，在同级常规履带底盘中，拥有更小半径转向能力，提高了履带机器人灵活性，减小了履带机器人对转向功率的储备，对履带底盘更多应用场景的推广具有深远的意义；3)本实用新型中将各连接方式设置为铰接，更便于该系统可以在越障以及行走之间切换自如。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型运动过程的示意图。

其中，图中，

1-底盘大架；2-悬挂变形主动臂；21-第一连接端；22-第二连接端；23-第三连接端；3-摆臂上连杆；4-悬挂变形从动臂；5-变形挺杆；6-伺服电动缸；7-驱动轮；8-从动轮；9-环形履带。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行完整、清楚的描述。

如图1所示，一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，包括底盘大架1，还包括悬挂变形主动臂2、摆臂上连杆3、悬挂变形从动臂4、变形挺杆5以及伺服电动缸6；

悬挂变形主动臂2上设置有第一连接端21、第二连接端22、第三连接端23，第三连接端23铰接于底盘大架1上且该位置设置有一驱动轮7，第一连接端21与摆臂上连杆3的一端相连接且该位置设置有一从动轮8，摆臂上连杆3的另一端与悬挂变形从动臂4的一端相连接且该位置设置有一驱动轮7，悬挂变形从动臂4的另一端连接于底盘大架1且该连接位置与第三连接端21的位置在同一水平面，悬挂变形从动臂4与底盘大架1连接位置处还设置有一从动轮8；

第二连接端21与变形挺杆5的一端相连接，变形挺杆5的另一端与伺服电动缸6的一端相连接，伺服电动缸6的另一端连接于底盘大架1；

驱动轮7与从动轮8处设置有环形履带9，环形履带9与地面接合且依次环绕驱动轮7、从动轮8。

进一步地，驱动轮7与从动轮8在同一竖直水平面上。

进一步地，驱动轮7的直径大于从动轮8的直径，为了进一步提高传动效率。

进一步地，第一连接端21与摆臂上连杆3连接方式为铰接。

进一步地，摆臂上连杆3与悬挂变形从动臂4的连接方式为铰接。

进一步地，悬挂变形从动臂4与底盘大架1连接方式为铰接。

进一步地，第二连接端22与变形挺杆5的连接方式为铰接。

进一步地，伺服电动缸6与底盘大架1连接方式为铰接且连接位置低于第二连接端22的位置。

本实用新型可用于轻型履带运输车、军用侦查机器人、巡检机器人、狭小空间探测机器人，依赖于可变悬挂系统在越障能力与传动效率之间切换，提升履带式机器人底盘的运动性能以及拓展应用方向，本可变形履带机器人底盘悬挂系统可以根据所需工况对悬挂接地比进行调节，从而增强机器人本体越障能力。

如图2所示，该可变形履带机器人底盘悬挂系统的运动过程，当机器人履带底盘所处工况需要增大接地比时，手动按键控制选择高占地比模式即图2所示a，此时伺服电动缸6控制变形挺杆5缩短，带动悬挂变形主动臂2向下旋转，此时悬挂变形主动臂2、摆臂上连杆3、悬挂变形从动臂4将依据平行四边形的原理带动环形履带9增大接地比；当机器人底盘所处工况需要减小接地比时，手动按键控制选择低占地比模式即图2所示c，运动过程如图2所示b，此时伺服电动缸6控制变形挺杆5伸长，推动悬挂变形主动臂2向上旋转，此时悬挂变形主动臂2、摆臂上连杆3、悬挂变形从动臂4将依据平行四边形的原理带动环形履带9减小接地比。

另外，当机器人履带底盘需要跨越超过机器人底盘本体接地长度的60％时，此时环形履带9底盘跨越能力将到达极限，如果没有辅助设备将难以克服障碍；此时手动选择高接地比模式，增长机器人履带底盘的接地比，最大接地比可达180％，从而将跨越能力提升一倍，提高机器人底盘的越障能力。

当机器人履带底盘在狭小空间内转向，或则当处于小半径甚至零半径转向工况下，那么为了能拥有更高的灵活性，那么将需要减小履带底盘接地长与接地宽度之间的比值，以便将更多的动力储备在直线行驶模式，当需要原地转向时，手动选择小占地比模式，减小履带底盘的接地比，从而提高履带底盘的灵活性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，包括底盘大架(1)，其特征在于，还包括悬挂变形主动臂(2)、摆臂上连杆(3)、悬挂变形从动臂(4)、变形挺杆(5)以及伺服电动缸(6)；

所述悬挂变形主动臂(2)上设置有第一连接端(21)、第二连接端(22)、第三连接端(23)；所述第一连接端(21)与所述摆臂上连杆(3)的一端相连接，且该连接位置设置有一从动轮(8)；所述摆臂上连杆(3)的另一端与所述悬挂变形从动臂(4)的一端相连接，且该连接位置设置有一驱动轮(7)；所述悬挂变形从动臂(4)的另一端连接于所述底盘大架(1)，且该连接位置设置有一从动轮(8)；

所述第二连接端(21)与所述变形挺杆(5)的一端相连接，所述变形挺杆(5)的另一端与所述伺服电动缸(6)的一端相连接，所述伺服电动缸(6)的另一端连接于所述底盘大架(1)；

所述第三连接端(23)铰接于所述底盘大架(1)上，且该连接位置设置有一驱动轮(7)，所述悬挂变形从动臂(4)与所述底盘大架(1)的连接位置与所述第三连接端的位置在同一水平面；

所述驱动轮(7)与所述从动轮(8)外围设置有环形履带(9)，所述环形履带(9)与地面接合且依次环绕所述驱动轮(7)、所述从动轮(8)。

2.根据权利要求1所述的一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，其特征在于，所述驱动轮(7)与所述从动轮(8)在同一竖直水平面上。

3.根据权利要求1或2所述一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，其特征在于，所述驱动轮(7)的直径大于所述从动轮(8)的直径。

4.根据权利要求1所述的一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，其特征在于，所述第一连接端(21)与所述摆臂上连杆(3)连接方式为铰接。

5.根据权利要求2所述的一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，其特征在于，所述摆臂上连杆(3)与所述悬挂变形从动臂(4)的连接方式为铰接。

6.根据权利要求4或5所述的一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，其特征在于，所述悬挂变形从动臂(4)与所述底盘大架(1)连接方式为铰接。

7.根据权利要求1所述的一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，其特征在于，所述第二连接端(22)与所述变形挺杆(5)的连接方式为铰接。

8.根据权利要求7所述的一种可变形履带机器人底盘悬挂系统，其特征在于，所述伺服电动缸(6)与所述底盘大架(1)连接方式为铰接且连接位置低于所述第二连接端(22)的位置。