CN208573917U - 一种爬梯越障机器人 - Google Patents

Abstract

一种爬梯越障机器人。其特征在于：第二伸缩支撑缸与第一伸缩支撑缸结构相同，包括若干依次套装且相互之间滑移配合的套筒，套筒包括上套筒、若干中套筒、下套筒，上套筒上端设置有安装框架；套筒内设有剪叉式连杆机构，剪叉式连杆机构下端连接下套筒，上端伸出上套筒，并连接有驱使其伸缩的第一驱动传动机构，第一驱动传动机构安装在安装框架上，安装框架与连接件铰接。其优点在于剪叉式连杆机构具有更好的伸缩调整能力以及更快的伸缩调整速度，同时设置在相互套接滑移配合的套筒内，两者结合，既保证了伸缩幅度、伸缩速度，同时保证了强度能力，支撑更加稳定牢固，使得爬梯越障机器人爬梯、越障能力更强，而且爬梯、越障时速度更快。

Description

一种爬梯越障机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人,具体涉及一种爬梯越障机器人。

背景技术

轮椅是肢体伤残或行动不便者的代步工具，但是常规轮椅适应能力、机动性都比较差，如果碰到如上下坡、楼梯、障碍物等复杂路况时，轮椅将难以通过。

因此，急需开发一种适应能力强、灵活机动性好，而且能够通过各种复杂路况的越障轮椅。

申请人曾实用新型创造了一种越障轮椅，并申请了实用新型专利，通过第一驱动传动机构实现第一脚与第二脚行走间相互转化，前后摆动，通过第二驱动传动机构实现第一脚与第二脚的伸缩变化，从而很方便的实现障碍物跨越，适应各种路况。

但是上述越障轮椅的第一脚与第二脚其伸缩幅度小，爬梯越障能力弱，对于高度较大的楼梯或障碍物，需要借助后侧的连接件及升降机构进行后侧行走脚的整体升降，来间接增大高度差，实现楼梯越障功能，这就导致该越障轮椅需要更多的部件，操作更加麻烦，而且结构复杂，大大增加了其重量，行动不便。

另外，第一脚与第二脚的伸缩调整速度慢，同时还有结合越障轮椅后侧的升降机构进行协同操作，越障爬梯的速度也更慢了。

实用新型内容

为了克服背景技术的不足，本实用新型提供一种爬梯越障机器人，解决现有越障轮椅爬梯越障速度慢，而且结构复杂，重量重，调整行动不流畅、不方便的问题。

本实用新型所采用的技术方案：一种爬梯越障机器人，包括机架和设置在机架上的行走系统、座椅系统以及操作系统；所述行走系统包括四组行走支撑脚，每组所述行走支撑脚包括第一伸缩支撑缸、第二伸缩支撑缸、第二驱动传动机构以及连接件，四组行走支撑脚分别通过连接件固定在机架底部的四角位置，所述第一伸缩支撑缸、第二伸缩支撑缸铰接在连接件上，并通过第二驱动传动机构构成第一伸缩支撑缸与第二伸缩支撑缸沿铰接端相向旋转的联动配合；所述第二伸缩支撑缸的结构与第一伸缩支撑缸的结构相同，所述第一伸缩支撑缸包括若干依次套装且相互之间滑移配合的套筒，所述套筒包括上套筒、若干中套筒、下套筒，所述上套筒上端设置有安装框架；所述套筒内设有剪叉式连杆机构，所述剪叉式连杆机构下端连接下套筒，上端伸出上套筒，并连接有驱使其伸缩的第一驱动传动机构，所述第一驱动传动机构安装在安装框架上，所述安装框架与连接件铰接。

所述剪叉式连杆机构包括若干剪叉单元，每个剪叉单元包括交叉设置并铰接的第一铰接杆、第二铰接杆，相邻剪叉单元之间通过第一铰接杆、第二铰接杆铰接连接；所述第一驱动传动机构包括第一伺服电机、第一丝杆、第一直线轨道、第二直线轨道、第一滑块、两个第二滑块；所述第一直线轨道、第二直线轨道固定在安装框架上，所述第一直线轨道沿伸缩方向布置，所述第二直线轨道与第一直线轨道相垂直，所述第一滑块与第一直线轨道滑移配合，并连接最上端的剪叉单元，所述第二滑块与第二直线轨道滑移配合，并分别与最上端的剪叉单元的第一铰接杆、第二铰接杆的端部铰接；所述第一丝杆与第一直线轨道平行布置，并穿过第一滑块与其螺纹配合，所述第一伺服电机固定在安装框架上，并通过第一传动组件驱动连接第一丝杆。

所述剪叉式连杆机构与下套筒之间设有弹性缓冲件。

所述第一伸缩支撑缸底部还设有第一行走轮机构，所述第一行走轮机构包括第一支撑架、第一滚轮、第二伺服电机，第一转轴，所述第一滚轮设置在第一转轴两端，并通过转轴可旋转地安装在第一支撑架上，所述第二伺服电机通过第二传动组件驱动连接转轴，带动第一滚轮同步旋转。

所述第一滚轮、第二伺服电机，第一转轴均设有2组，并分别对称设置在第一支撑架的前后两端。

所述第一支撑架上还设有刹车组件。

所述第二伸缩支撑缸底部还设有第二行走轮机构，所述第二行走轮机构包括第二支撑架、第二滚轮、第二转轴，所述第二滚轮设置在第二转轴两端，并通过转轴可旋转地安装在第二支撑架上。

所述第二滚轮、第二转轴均设有2组，并分别对称设置在第二支撑架的前后两端。

第二驱动传动机构包括第三伺服电机、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一曲型齿条、第二曲型齿条；第一曲型齿条固定在第一伸缩支撑缸，第二曲型齿条固定在第二伸缩支撑缸上，第三伺服电机固定在连接件上，并驱动连接第一传动齿轮，所述第一传动齿轮分别与第二传动齿轮、第一曲型齿条啮合，所述第二传动齿轮与第二曲型齿条啮合。

本实用新型的有益效果是：采用以上方案，剪叉式连杆机构具有更好的伸缩调整能力以及更快的伸缩调整速度，同时设置在相互套接滑移配合的套筒内，两者结合，既保证了伸缩幅度、伸缩速度，同时保证了强度能力，支撑更加稳定牢固。因此，采用上述结构的第一伸缩支撑缸与第二伸缩支撑缸，能够使得爬梯越障机器人爬梯、越障能力更强，而且爬梯、越障时速度更快。

附图说明

图1为本实用新型实施例爬梯越障机器人的结构示意图。

图2为本实用新型实施例隐藏部分结构后行走系统的结构示意图。

图3为图2中A处的放大示意图。

图4为本实用新型实施例第一伸缩支撑缸伸出时的结构示意图。

图5为本实用新型实施例第一伸缩支撑缸收缩时的结构示意图。

图6为本实用新型实施例第一驱动机构与剪叉式连杆机构连接时的结构示意图。

图7为本实用新型实施例第一驱动机构与剪叉式连杆机构连接时另一视角的结构示意图。

图8本实用新型实施例第一行走轮机构的结构示意图。

图9本实用新型实施例第一行走轮机构隐藏第一支撑架后的结构示意图。

图10本实用新型实施例第二行走轮机构的结构示意图。

图11本实用新型实施例座椅系统的结构示意图。

图12本实用新型实施例座椅系统另一视角的结构示意图。

图13为本实用新型另一种实施例第一伸缩支撑缸的结构示意图。

图14为本实用新型另一种实施例第一驱动机构与剪叉式连杆机构连接时的结构示意图。

图中1-行走支撑脚，11-第一伸缩支撑缸，111-上套筒，112-下套筒，113-剪叉式连杆机构，1131-第一铰接杆，1132-第二铰接杆，114-安装框架，115-第一驱动传动机构，1151-第一伺服电机，1152-第一丝杆，1153-第一直线轨道，1154-第二直线轨道，1155-第一滑块，1156-第二滑块，1157-第三直线轨道，1158-第三滑块，12-第二驱动传动机构，121-第三伺服电机，122-第一传动齿轮，123-第二传动齿轮，124-第一曲型齿条，125-第二曲型齿条，13-连接件，14-第二伸缩支撑缸， 16-第一行走轮机构，161-第一支撑架，162-第一滚轮，163-第二伺服电机，164-第一转轴，165-刹车组件，17-第二行走轮机构，171-第二支撑架，172-第二滚轮，173-第二转轴，21-座椅，22-靠背，23-脚踏板，24-连接板，241-上连板，242-下连板，25-旋转调整机构，26-第三驱动传动机构，3-机架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例作进一步说明：

如图所示，一种爬梯越障机器人，包括机架3和设置在机架3上的行走系统、座椅系统以及操作系统。

所述行走系统包括四组行走支撑脚1，每组所述行走支撑脚1包括第一伸缩支撑缸11、第二伸缩支撑缸14、第二驱动传动机构12以及连接件13，四组行走支撑脚1分别通过连接件13固定在机架3底部的四角位置，所述第一伸缩支撑缸11、第二伸缩支撑缸14铰接在连接件13上，并通过第二驱动传动机构12构成第一伸缩支撑缸11与第二伸缩支撑缸14沿铰接端相向旋转的联动配合。

第二驱动传动机构12 能够实现第一伸缩支撑缸11与第二伸缩支撑缸14的前后相对摆动，同时配合第一伸缩支撑缸11与第二伸缩支撑缸14，能够实现爬楼梯、跨越障碍物，适应各种复杂路况。

其中，所述第一伸缩支撑缸11包括若干依次套装且相互之间滑移配合的套筒，所述套筒包括上套筒111、若干中套筒、下套筒112，所述上套筒111上端设置有安装框架114；所述套筒内设有剪叉式连杆机构113，所述剪叉式连杆机构113下端连接下套筒112，上端伸出上套筒111，并连接有驱使其伸缩的第一驱动传动机构115，所述第一驱动传动机构115安装在安装框架114上，所述安装框架114与连接件13铰接。

剪叉式连杆机构113具有更好的伸缩调整能力以及更快的伸缩调整速度，同时设置在相互套接滑移配合的套筒内，两者结合，既保证了伸缩幅度、伸缩速度，同时保证了强度能力，支撑更加稳定牢固。因此，采用上述结构的第一伸缩支撑缸11与第二伸缩支撑缸14，能够使得爬梯越障机器人爬梯、越障能力更强，而且爬梯、越障时速度更快。

如图所示，所述剪叉式连杆机构113包括若干剪叉单元，每个剪叉单元包括交叉设置并铰接的第一铰接杆1131、第二铰接杆1132，相邻剪叉单元之间通过第一铰接杆1131、第二铰接杆1132铰接连接；所述第一驱动传动机构115包括第一伺服电机1151、第一丝杆1152、第一直线轨道1153、第二直线轨道1154、第一滑块1155、两个第二滑块1156；所述第一直线轨道1153、第二直线轨道1154固定在安装框架114上，所述第一直线轨道1153沿伸缩方向布置，所述第二直线轨道1154与第一直线轨道1153相垂直，所述第一滑块1155与第一直线轨道1153滑移配合，并连接最上端的剪叉单元，所述第二滑块1156与第二直线轨道1154滑移配合，并分别与最上端的剪叉单元的第一铰接杆1131、第二铰接杆1132的端部铰接；所述第一丝杆1152与第一直线轨道1153平行布置，并穿过第一滑块1155与其螺纹配合，所述第一伺服电机1151固定在安装框架114上，并通过第一传动组件驱动连接第一丝杆1152。

操作时，第一伺服电机1151启动，通过第一传动组件带动第一丝杆1152转动，从而驱动第一滑块1155沿第一直线轨道1153滑移，第一滑块1155则带动剪叉单元同步动作，同时该剪叉单元的第一铰接杆1131、第二铰接杆1132的端部通过第二滑块1156、第二直线轨道1154限位相对活动，从而实现剪叉式连杆机构113的快速伸缩调整。

其中，第一传动组件采用蜗轮蜗杆传动组件，能够更合理地安装连接，方便第一伸缩支撑缸11安装连接，当然也可直接采用联轴器或其他方式进行连接传递。

当然，所述第一驱动传动机构115也可以如图13-14所示，包括第一伺服电机1151、第一丝杆1152、第三直线轨道1157、两个第三滑块1158，所述第一伺服电机1151驱动连接第一丝杆1152，所述第一丝杆1152与第三直线轨道1157平行，且其两端设置相互对称的螺纹牙丝，两个所述第三滑块1158对称布置在第一丝杆1152两端，与第一丝杆1152螺纹配合；两个所述第三滑块1158分别与最上端的剪叉单元的第一铰接杆1131、第二铰接杆1132的端部铰接。

第一伺服电机1151能驱动第一丝杆1152转动，所述第一丝杆1152能带动两个第三滑块1158同步相向或相反移动，从而实现剪叉式连杆机构的快速伸缩调整，调整更加稳定。

进一步的，所述剪叉式连杆机构113与下套筒112之间设有弹性缓冲件，在其支撑活动时，弹性缓冲件起到一个弹性缓冲效果，在用作越障轮椅的支撑脚时，在越障行走时，既能够保证使用者的舒适度，又能够保护剪叉式连杆机构不受直接冲击，提高使用寿命。

所述弹性缓冲件可以直接采用弹簧结构。

另外，所述第二伸缩支撑缸14的结构与第一伸缩支撑缸11的结构相同，这里就不做赘述。

如图所示，所述第一伸缩支撑缸11底部还设有第一行走轮机构16，所述第一行走轮机构16包括第一支撑架161、第一滚轮162、第二伺服电机163，第一转轴164，所述第一滚轮162设置在第一转轴164两端，并通过转轴可旋转地安装在第一支撑架161上，所述第二伺服电机163通过第二传动组件驱动连接转轴，带动第一滚轮162同步旋转。通过第二伺服电机163驱动第一滚轮162动作实现前行或后退，行走更加方便。

其中，所述第一滚轮162、第二伺服电机163，第一转轴164均设有2组，并分别对称设置在第一支撑架161的前后两端，使得整体稳定性更好。

如图所示，所述第一支撑架161上还设有刹车组件165，刹车组件165包括与第一滚轮162适配的刹车片一起驱动刹车片动作的联动机构，通过刹车组件165能够即使刹车以及驻车保持，效果更好。

如图所示，所述第二伸缩支撑缸14底部还设有第二行走轮机构17，所述第二行走轮机构17包括第二支撑架171、第二滚轮172、第二转轴173，所述第二滚轮172设置在第二转轴173两端，并通过转轴可旋转地安装在第二支撑架171上。所述第二行走轮机构17起到支撑随动的效果，因此无需设置动力源，结构更加简单。

当然，所述第二滚轮172、第二转轴173均设有2组，并分别对称设置在第二支撑架171的前后两端，使得整体稳定性更好。

如图所示，第二驱动传动机构12包括第三伺服电机121、第一传动齿轮122、第二传动齿轮123、第一曲型齿条124、第二曲型齿条125；第一曲型齿条124固定在第一伸缩支撑缸11，第二曲型齿条125固定在第二伸缩支撑缸14上，第三伺服电机121固定在连接件13上，并驱动连接第一传动齿轮122，所述第一传动齿轮122分别与第二传动齿轮123、第一曲型齿条124啮合，所述第二传动齿轮123与第二曲型齿条125啮合。

第三伺服电机121能驱动第一传动齿轮122同步转动，第一传动齿轮122则带动第一曲型齿条124反向转动，从而带动第一伸缩支撑缸11绕与第三伺服电机121相反方向转动；同时，第一传动齿轮122通过第二传动齿轮123带动第二曲型齿条125同向转动，从而带动第二伸缩支撑缸14绕与第三伺服电机121相同的方向转动；

由此通过改变第三伺服电机121的正反转，实现第一伸缩支撑缸11、第二伸缩支撑缸14不断的相对来回摆动。不仅结构简单，联动巧妙，控制更加精确；而且只用一个第三伺服电机121就能同时驱动第一伸缩支撑缸11、第二伸缩支撑缸14，成本更低。

如图所示，所述座椅系统包括座椅21、靠背22、脚踏板23、连接板24；所述座椅21固定在机架3上，所述靠背22与座椅21的后端之间、所述连接板24的一端与座椅21的前端之间、所述连接板24的另一端与脚踏板之间均通过一组旋转调整机构25活动旋转配合。通过旋转调整机构25，能够适当调整靠背22与座椅21之间的角度、座椅21与连接板24之间的角度，连接板24与脚踏板23之间的角度，使使用者坐在轮椅上时，更加舒适，而且可以直接调整成平躺的结构，变成一张可移动的床，直接平躺在上面。

所述连接板24包括上连板241、下连板242，所述上连板241与下连板242滑移配合，所述上连板241与下连板242之间设有驱动其相对滑移的第三驱动传动机构26。连接板24设置成长度可调的结构，使轮椅能适应各种不同身高腿长的使用者，同时长度调整配合角度调整，在爬楼梯或者越障碍时，能够起到辅助爬梯越障的效果。

进一步的，所述下连板242下端还设有滚动轮27，在爬梯或越障时，实现辅助行走，避免摩擦。

实施例不应视为对实用新型的限制，但任何基于本实用新型的精神所作的改进，都应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种爬梯越障机器人，包括机架（3）和设置在机架（3）上的行走系统、座椅系统以及操作系统；所述行走系统包括四组行走支撑脚（1），每组所述行走支撑脚（1）包括第一伸缩支撑缸（11）、第二伸缩支撑缸（14）、第二驱动传动机构（12）以及连接件（13），四组行走支撑脚（1）分别通过连接件（13）固定在机架（3）底部的四角位置，所述第一伸缩支撑缸（11）、第二伸缩支撑缸（14）铰接在连接件（13）上，并通过第二驱动传动机构（12）构成第一伸缩支撑缸（11）与第二伸缩支撑缸（14）沿铰接端相向旋转的联动配合；

其特征在于：所述第二伸缩支撑缸（14）的结构与第一伸缩支撑缸（11）的结构相同，所述第一伸缩支撑缸（11）包括若干依次套装且相互之间滑移配合的套筒，所述套筒包括上套筒（111）、若干中套筒、下套筒（112），所述上套筒（111）上端设置有安装框架（114）；所述套筒内设有剪叉式连杆机构（113），所述剪叉式连杆机构（113）下端连接下套筒（112），上端伸出上套筒（111），并连接有驱使其伸缩的第一驱动传动机构（115），所述第一驱动传动机构（115）安装在安装框架（114）上，所述安装框架（114）与连接件（13）铰接。

2.根据权利要求1所述的爬梯越障机器人，其特征在于：所述剪叉式连杆机构（113）包括若干剪叉单元，每个剪叉单元包括交叉设置并铰接的第一铰接杆（1131）、第二铰接杆（1132），相邻剪叉单元之间通过第一铰接杆（1131）、第二铰接杆（1132）铰接连接；所述第一驱动传动机构（115）包括第一伺服电机（1151）、第一丝杆（1152）、第一直线轨道（1153）、第二直线轨道（1154）、第一滑块（1155）、两个第二滑块（1156）；所述第一直线轨道（1153）、第二直线轨道（1154）固定在安装框架（114）上，所述第一直线轨道（1153）沿伸缩方向布置，所述第二直线轨道（1154）与第一直线轨道（1153）相垂直，所述第一滑块（1155）与第一直线轨道（1153）滑移配合，并连接最上端的剪叉单元，所述第二滑块（1156）与第二直线轨道（1154）滑移配合，并分别与最上端的剪叉单元的第一铰接杆（1131）、第二铰接杆（1132）的端部铰接；所述第一丝杆（1152）与第一直线轨道（1153）平行布置，并穿过第一滑块（1155）与其螺纹配合，所述第一伺服电机（1151）固定在安装框架（114）上，并通过第一传动组件驱动连接第一丝杆（1152）。

3.根据权利要求1所述的爬梯越障机器人，其特征在于：所述剪叉式连杆机构（113）与下套筒（112）之间设有弹性缓冲件。

4.根据权利要求1所述的爬梯越障机器人，其特征在于：所述第一伸缩支撑缸（11）底部还设有第一行走轮机构（16），所述第一行走轮机构（16）包括第一支撑架（161）、第一滚轮（162）、第二伺服电机（163），第一转轴（164），所述第一滚轮（162）设置在第一转轴（164）两端，并通过转轴可旋转地安装在第一支撑架（161）上，所述第二伺服电机（163）通过第二传动组件驱动连接转轴，带动第一滚轮（162）同步旋转。

5.根据权利要求4所述的爬梯越障机器人，其特征在于：所述第一滚轮（162）、第二伺服电机（163），第一转轴（164）均设有2组，并分别对称设置在第一支撑架（161）的前后两端。

6.根据权利要求4或5所述的爬梯越障机器人，其特征在于：所述第一支撑架（161）上还设有刹车组件（165）。

7.根据权利要求4或5所述的爬梯越障机器人，其特征在于：所述第二伸缩支撑缸（14）底部还设有第二行走轮机构（17），所述第二行走轮机构（17）包括第二支撑架（171）、第二滚轮（172）、第二转轴（173），所述第二滚轮（172）设置在第二转轴（173）两端，并通过转轴可旋转地安装在第二支撑架（171）上。

8.根据权利要求7所述的爬梯越障机器人，其特征在于：所述第二滚轮（172）、第二转轴（173）均设有2组，并分别对称设置在第二支撑架（171）的前后两端。

9.根据权利要求1所述的爬梯越障机器人，其特征在于：第二驱动传动机构（12）包括第三伺服电机（121）、第一传动齿轮（122）、第二传动齿轮（123）、第一曲型齿条（124）、第二曲型齿条（125）；第一曲型齿条（124）固定在第一伸缩支撑缸（11），第二曲型齿条（125）固定在第二伸缩支撑缸（14）上，第三伺服电机（121）固定在连接件（13）上，并驱动连接第一传动齿轮（122），所述第一传动齿轮（122）分别与第二传动齿轮（123）、第一曲型齿条（124）啮合，所述第二传动齿轮（123）与第二曲型齿条（125）啮合。