CN212099122U - 四足可行走特种重载应急机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了四足可行走特种重载应急机器人，涉及特种机器人技术领域，由举升平台部分和自行走部分两部分构成，举升平台部分依靠自身结构，可以实现旋转和升降，同时可以搭载质量较大的救援辅助设备，而自行走部分分为履带自行走模式和四足行走模式，根据实际的使用情景，针对不同的道路环境，改变整个特种机器人的行走模式，四足可行走特种重载应急机器人因其折叠后体积小、重量轻、续航能力强、适应野外环境能力强，其平台亦可搭载各种设备，因此具有较高的实用性，可广泛应用于军事、消防救援、救灾抢险、设备维修、物品搬运等场景，填补国内外特种重载机器人、智能救援装备领域的空白。

Description

四足可行走特种重载应急机器人

技术领域

本实用新型涉及特种机器人技术领域，具体为四足可行走特种重载应急机器人。

背景技术

机器人按功能大体可分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三种，其中特种机器人是很重要的一个分支，特种机器人结合感知技术与仿生等新型材料，智能性和适应性不断增强。当前特种机器人应用领域不断拓展，所处环境变得更为复杂与极端，传统的编程式、遥控式机器人由于程序固定、响应时间长等问题，难以在环境快速变化时作出有效的应对。随着传感技术、仿生与生物模型技术、生物电信息处理与识别技术不断进步，特种机器人已逐步实现“感知、决策、行为、反馈”的闭环工作流程，在某些特定场景下，具备了初步的自主能力。特种机器人可以替代人类在更多复杂环境中从事作业。当前特种机器人已具有一定的自主智能，通过综合运用视觉、压力等传感器，深度融合软硬系统，一家不断优化控制算法，特种机器人已完成定位、导航、避障、跟踪、场景感知识别、行为预测等人物。

但是在特种机器人智能话发展方兴未艾的同时，特种机器人带载荷能力普遍令人担忧，由于一般特种机器人的重量较轻普遍采用电驱动的方案，电驱动方式虽然动态响应好、控制精度高，但是其有带载能力弱的致命缺陷。目前国内外的特种机器人普遍都是执行监视、警戒的任务，可直接执行大载荷作业任务的微乎其微，这也就是说需要执行特殊任务时如消防、救援、执行战场任务时都离不开人的直接参与，这就让特种机器人在某种意义上是人的辅助工具，并不能单独执行带大载荷的任务；

另外，现有特种机器人的移动主要是依靠行走轮来实现，这种行走方式并不支持特种机器人去应对较差道路环境，使得特种机器人的实用性大幅度降低；

综上，本领域的技术人员提出了一种四足可行走特种重载应急机器人。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了四足可行走特种重载应急机器人，该应急机器人，主要由举升平台部分和自行走部分两部分构成，举升平台部分依靠自身结构，可以实现旋转和升降，同时可以搭载质量较大的救援辅助设备，而自行走部分分为履带自行走模式和四足行走模式，四足可行走特种重载应急机器人因其折叠后体积小、重量轻、续航能力强、适应野外环境能力强，其平台亦可搭载各种设备，因此具有较高的实用性，可广泛应用于军事、消防救援、救灾抢险、设备维修、物品搬运等场景，填补国内外特种重载机器人、智能救援装备领域的空白，因此可以解决背景技术中所提出的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：四足可行走特种重载应急机器人，包括机器人承重大梁，所述机器人承重大梁四个拐角的位置均对应转动连接有一组足形行走机构，所述机器人承重大梁的底部端面固定安装有履带行走机构，所述机器人承重大梁的顶部端面固定安装有举升平台，且机器人承重大梁的顶部端面位于举升平台的一侧位置处固定安装有设备箱；

所述足形行走机构包括与机器人承重大梁的拐角之间为转动连接有衔接基座，所述衔接基座的内部固定焊接有一根旋转立柱，所述旋转立柱的顶部外侧固定套接安装有从动齿轮，所述衔接基座的顶部端面固定安装有伺服电机，所述伺服电机的驱动端向下，并且固定套接安装有主动齿轮；

所述衔接基座一侧端面的底部转动连接有一区段行走力臂的一端，所述一区段行走力臂的另一端固定设置在第一衔接框架的内部，所述第一衔接框架的底端转动连接有二区段行走力臂的顶端，所述二区段行走力臂的底端内部活动连接有三区段行走力臂，所述三区段行走力臂的底端转动连接有脚板。

优选的，所述主动齿轮与从动齿轮之间为啮合连接，且两者之间的传动比为1:2；

所述衔接基座的顶部端面且位于伺服电机的一侧通过铰接方式转动连接有电动液压缸A的非伸缩端，所述电动液压缸A的伸缩端通过铰接方式转动连接有第一衔接框架的顶端；

所述一区段行走力臂的内部通过铰接方式转动连接有电动液压缸B的非伸缩端，所述电动液压缸B的伸缩端通过铰接方式转动连接在二区段行走力臂的顶部底端；

所述二区段行走力臂和三区段行走力臂之间通过若干个调节孔和一根销轴杆形成总长可调节的转动连接结构；

所述调节孔分别对应开设在二区段行走力臂和三区段行走力臂的内部，所述销轴杆依次穿插在两组所述调节孔的内部。

优选的，所述履带行走机构包括固定焊接在机器人承重大梁底部端面的衔接梁，所述衔接梁的两侧端面对称式固定安装有履带轮组件，所述衔接梁和履带轮组件的内部共同固定安装有驱动机构。

优选的，所述驱动机构包括固定安装在衔接梁内部的变量泵以及分别对应安装在两组履带轮组件内部的两个液压马达，两个所述液压马达的驱动端均固定安装有主动轮，所述变量泵的动力输出端与两个液压马达的动力输入端之间通过油管连接。

优选的，所述履带轮组件包括固定与衔接梁相连接的防护板，所述防护板的内部固定安装有若干组从动轮，若干组所述从动轮以及液压马达的外部共同套接设置有履带。

优选的，所述举升平台包括固定安装在机器人承重大梁内部的旋转机构，所述旋转机构的顶部端面固定安装有尺寸相适配的底座板，所述底座板的顶部端面固定安装有基座框架，所述基座框架的顶部内侧转动连接有平台架的一端，所述平台架的另一端底部固定焊接有第二衔接框架，所述基座框架与第二衔接框架之间固定安装有电缸。

优选的，所述电缸的伸缩端与第二衔接框架之间通过铰接轴A形成铰接式的转动连接结构，所述电缸的非伸缩端与基座框架之间通过铰接轴B形成铰接式的转动连接结构，所述平台架与基座框架之间通过铰接轴C形成铰接式的转动连接结构。

优选的，所述旋转机构包括分别安装在机器人承重大梁内部的三相异步交流电机以及固定与底座板呈固定连接关系的大齿轮，所述三相异步交流电机的驱动端固定安装有小齿轮，所述小齿轮与大齿轮之间为啮合连接。

有益效果

本实用新型提供了四足可行走特种重载应急机器人。与现有技术相比具备以下有益效果：

该四足可行走特种重载应急机器人，主要由举升平台部分和自行走部分两部分构成，举升平台部分依靠自身结构，可以实现旋转和升降，同时可以搭载质量较大的救援辅助设备，而自行走部分分为履带自行走模式和四足行走模式，根据实际的使用情景，针对不同的道路环境，改变整个特种机器人的行走模式，四足可行走特种重载应急机器人因其折叠后体积小、重量轻、续航能力强、适应野外环境能力强，其平台亦可搭载各种设备，因此具有较高的实用性，可广泛应用于军事、消防救援、救灾抢险、设备维修、物品搬运等场景，填补国内外特种重载机器人、智能救援装备领域的空白。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型机器人承重大梁和足形行走机构的连接结构示意图；

图3为本实用新型足形行走机构的结构示意图；

图4为本实用新型履带行走机构的结构示意图；

图5为本实用新型驱动机构的结构示意图；

图6为本实用新型履带轮组件的结构示意图；

图7为本实用新型举升平台的结构示意图；

图8为本实用新型旋转机构的结构示意图。

图中：1、机器人承重大梁；2、足形行走机构；21、衔接基座；22、旋转立柱；23、从动齿轮；24、伺服电机；25、主动齿轮；26、一区段行走力臂；27、第一衔接框架；28、二区段行走力臂；29、三区段行走力臂；210、脚板；211、调节孔；212、销轴杆；213、电动液压缸A；214、电动液压缸B；3、履带行走机构；31、衔接梁；32、驱动机构；321、变量泵；322、液压马达；323、主动轮；324、油管；33、履带轮组件；331、防护板；332、从动轮；333、履带；4、举升平台；41、旋转机构；411、三相异步交流电机；412、小齿轮；413、大齿轮；42、底座板；43、基座框架；44、电缸；45、第二衔接框架；46、铰接轴A；47、铰接轴B；48、铰接轴C；49、平台架；5、设备箱。

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：四足可行走特种重载应急机器人，包括机器人承重大梁1，机器人承重大梁1四个拐角的位置均对应转动连接有一组足形行走机构2，机器人承重大梁1的底部端面固定安装有履带行走机构3，机器人承重大梁1的顶部端面固定安装有举升平台4，且机器人承重大梁1的顶部端面位于举升平台4的一侧位置处固定安装有设备箱5；

请参阅图3，足形行走机构2包括与机器人承重大梁1的拐角之间为转动连接有衔接基座21，衔接基座21的内部固定焊接有一根旋转立柱22，旋转立柱22的顶部外侧固定套接安装有从动齿轮23，衔接基座21的顶部端面固定安装有伺服电机24，伺服电机24的驱动端向下，并且固定套接安装有主动齿轮25，衔接基座21一侧端面的底部转动连接有一区段行走力臂26的一端，一区段行走力臂26的另一端固定设置在第一衔接框架27的内部，第一衔接框架27的底端转动连接有二区段行走力臂28的顶端，二区段行走力臂28的底端内部活动连接有三区段行走力臂29，三区段行走力臂29的底端转动连接有脚板210，主动齿轮25与从动齿轮23之间为啮合连接，且两者之间的传动比为1:2，衔接基座21的顶部端面且位于伺服电机24的一侧通过铰接方式转动连接有电动液压缸A213的非伸缩端，电动液压缸A213的伸缩端通过铰接方式转动连接有第一衔接框架27的顶端，一区段行走力臂26的内部通过铰接方式转动连接有电动液压缸B214的非伸缩端，电动液压缸B214的伸缩端通过铰接方式转动连接在二区段行走力臂28的顶部底端，二区段行走力臂28和三区段行走力臂29之间通过若干个调节孔211和一根销轴杆212形成总长可调节的转动连接结构，调节孔211分别对应开设在二区段行走力臂28和三区段行走力臂29的内部，销轴杆212依次穿插在两组调节孔211的内部。

请参阅图4，履带行走机构3包括固定焊接在机器人承重大梁1底部端面的衔接梁31，衔接梁31的两侧端面对称式固定安装有履带轮组件33，衔接梁31和履带轮组件33的内部共同固定安装有驱动机构32。

请参阅图5，驱动机构32包括固定安装在衔接梁31内部的变量泵321以及分别对应安装在两组履带轮组件33内部的两个液压马达322，两个液压马达322的驱动端均固定安装有主动轮323，变量泵321的动力输出端与两个液压马达322的动力输入端之间通过油管324连接。

请参阅图6，履带轮组件33包括固定与衔接梁31相连接的防护板331，防护板331的内部固定安装有若干组从动轮332，若干组从动轮332以及液压马达322的外部共同套接设置有履带333。

请参阅图7，举升平台4包括固定安装在机器人承重大梁1内部的旋转机构41，旋转机构41的顶部端面固定安装有尺寸相适配的底座板42，底座板42的顶部端面固定安装有基座框架43，基座框架43的顶部内侧转动连接有平台架49的一端，平台架49的另一端底部固定焊接有第二衔接框架45，基座框架43与衔接框架45之间固定安装有电缸44，电缸44的伸缩端与衔接框架45之间通过铰接轴A46形成铰接式的转动连接结构，电缸44的非伸缩端与基座框架43之间通过铰接轴B47形成铰接式的转动连接结构，平台架49与基座框架43之间通过铰接轴C48形成铰接式的转动连接结构。

请参阅图8，旋转机构41包括分别安装在机器人承重大梁1内部的三相异步交流电机411以及固定与底座板42呈固定连接关系的大齿轮413，三相异步交流电机411的驱动端固定安装有小齿轮412，小齿轮412与大齿轮413之间为啮合连接。

使用时，首先，当整个四足可行走特种重载应急机器人应对较为平坦的道路时，可以切换成履带行走的模式，履带行走的模式具体在工作时，是由变量泵321向液压马达322中输入液压油，让液压马达322正常动作，带动主动轮323转动，再配合若干从动轮332，履带333转动，从而实现行走；

当整个四足可行走特种重载应急机器人应对情况不佳的道路时，例如坑洼地，需要执行翻爬任务时，切换成四足行走模式，该模式在工作时，通过控制电动液压缸A213和电动液压缸B214的伸长和缩短，使得一区段行走力臂26、二区段行走力臂28以及三区段行走力臂29三者共同组成的足状结构进行伸展和收缩，伸展即代表该足形行走机构2向前方行走了一步，同理，配合其他三个足形行走机构2的交替动作，可以让整个四足形成机构向指定方向移动，当需要旋转其中一个足形行走机构2时，控制伺服电机24动作，带动主动齿轮25转动，由于主动齿轮25与从动齿轮23之间为啮合连接，因此会带动从动齿轮23转动，进而会带动整根旋转立柱22转动，又因为旋转立柱22与衔接基座21之间为固定连接，而衔接基座21与机器人承重大梁1的拐角之间为转动连接，因此，当旋转立柱22转动时，会带动衔接基座21以及衔接基座21以外的构件同步旋转，有利于满足实际场景的使用需求。

当需要旋转举升平台4时，启动三相异步交流电机411，带动小齿轮412转动，进而带动大齿轮413转动，从而实现了整个举升平台4的旋转动作，当需要展开举升平台4时，启动电缸44，让电缸44伸长，因为电缸44的两端均为铰接，因此会让平台架49逆时针旋转，进而实现了展开，同理，可实现收缩，方便实用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.四足可行走特种重载应急机器人，包括机器人承重大梁（1），其特征在于：所述机器人承重大梁（1）四个拐角的位置均对应转动连接有一组足形行走机构（2），所述机器人承重大梁（1）的底部端面固定安装有履带行走机构（3），所述机器人承重大梁（1）的顶部端面固定安装有举升平台（4），且机器人承重大梁（1）的顶部端面位于举升平台（4）的一侧位置处固定安装有设备箱（5）；

所述足形行走机构（2）包括与机器人承重大梁（1）的拐角之间为转动连接有衔接基座（21），所述衔接基座（21）的内部固定焊接有一根旋转立柱（22），所述旋转立柱（22）的顶部外侧固定套接安装有从动齿轮（23），所述衔接基座（21）的顶部端面固定安装有伺服电机（24），所述伺服电机（24）的驱动端向下，并且固定套接安装有主动齿轮（25）；

所述衔接基座（21）一侧端面的底部转动连接有一区段行走力臂（26）的一端，所述一区段行走力臂（26）的另一端固定设置在第一衔接框架（27）的内部，所述第一衔接框架（27）的底端转动连接有二区段行走力臂（28）的顶端，所述二区段行走力臂（28）的底端内部活动连接有三区段行走力臂（29），所述三区段行走力臂（29）的底端转动连接有脚板（210）。

2.根据权利要求1所述的四足可行走特种重载应急机器人，其特征在于，所述主动齿轮（25）与从动齿轮（23）之间为啮合连接，且两者之间的传动比为1:2；

所述衔接基座（21）的顶部端面且位于伺服电机（24）的一侧通过铰接方式转动连接有电动液压缸A（213）的非伸缩端，所述电动液压缸A（213）的伸缩端通过铰接方式转动连接有第一衔接框架（27）的顶端；

所述一区段行走力臂（26）的内部通过铰接方式转动连接有电动液压缸B（214）的非伸缩端，所述电动液压缸B（214）的伸缩端通过铰接方式转动连接在二区段行走力臂（28）的顶部底端；

所述二区段行走力臂（28）和三区段行走力臂（29）之间通过若干个调节孔（211）和一根销轴杆（212）形成总长可调节的转动连接结构；

所述调节孔（211）分别对应开设在二区段行走力臂（28）和三区段行走力臂（29）的内部，所述销轴杆（212）依次穿插在两组所述调节孔（211）的内部。

3.根据权利要求1所述的四足可行走特种重载应急机器人，其特征在于，所述履带行走机构（3）包括固定焊接在机器人承重大梁（1）底部端面的衔接梁（31），所述衔接梁（31）的两侧端面对称式固定安装有履带轮组件（33），所述衔接梁（31）和履带轮组件（33）的内部共同固定安装有驱动机构（32）。

4.根据权利要求3所述的四足可行走特种重载应急机器人，其特征在于，所述驱动机构（32）包括固定安装在衔接梁（31）内部的变量泵（321）以及分别对应安装在两组履带轮组件（33）内部的两个液压马达（322），两个所述液压马达（322）的驱动端均固定安装有主动轮（323），所述变量泵（321）的动力输出端与两个液压马达（322）的动力输入端之间通过油管（324）连接。

5.根据权利要求4所述的四足可行走特种重载应急机器人，其特征在于，所述履带轮组件（33）包括固定与衔接梁（31）相连接的防护板（331），所述防护板（331）的内部固定安装有若干组从动轮（332），若干组所述从动轮（332）以及液压马达（322）的外部共同套接设置有履带（333）。

6.根据权利要求1所述的四足可行走特种重载应急机器人，其特征在于，所述举升平台（4）包括固定安装在机器人承重大梁（1）内部的旋转机构（41），所述旋转机构（41）的顶部端面固定安装有尺寸相适配的底座板（42），所述底座板（42）的顶部端面固定安装有基座框架（43），所述基座框架（43）的顶部内侧转动连接有平台架（49）的一端，所述平台架（49）的另一端底部固定焊接有第二衔接框架（45），所述基座框架（43）与第二衔接框架（45）之间固定安装有电缸（44）。

7.根据权利要求6所述的四足可行走特种重载应急机器人，其特征在于，所述电缸（44）的伸缩端与第二衔接框架（45）之间通过铰接轴A（46）形成铰接式的转动连接结构，所述电缸（44）的非伸缩端与基座框架（43）之间通过铰接轴B（47）形成铰接式的转动连接结构，所述平台架（49）与基座框架（43）之间通过铰接轴C（48）形成铰接式的转动连接结构。

8.根据权利要求6所述的四足可行走特种重载应急机器人，其特征在于，所述旋转机构（41）包括分别安装在机器人承重大梁（1）内部的三相异步交流电机（411）以及固定与底座板（42）呈固定连接关系的大齿轮（413），所述三相异步交流电机（411）的驱动端固定安装有小齿轮（412），所述小齿轮（412）与大齿轮（413）之间为啮合连接。

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