CN212738344U - 可越障查验机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可越障查验机器人，该机器人至少由机身、两组驱动装置、两组与驱动装置相连的机臂、机尾支撑杆组成，机臂采用外侧齿轮、传动齿轮组和从动齿轮构成的行星齿轮式结构，机臂可绕机身360°转动，带动机身举升，从而实现机器人越障动作，该机器人具有控制简单、简化机构、重量轻、便于维护的优点。本实用新型还提供了一种机器人越障方法。

Description

可越障查验机器人

技术领域

本实用新型涉及查验机器人技术领域，尤其涉及一种可越障查验机器人。

背景技术

海关一线人员在对小型货船进行查验的过程中，经常要深入空气船舱进行检查。船舱内具有空间小(舱内高度不足1.2m)、温度高(舱内温度60℃以上)、地面湿滑、空气稀薄的特点，查验环境十分恶劣，威胁到了查验人员的安全和健康。如能通过机器人代替关员完成查船工作，将大大降低查验难度，提高查验安全性和工作效率。

现有越障机器人结构复杂，直线行走动作和越障动作采用不同的动力装置驱动、控制复杂；从而导致动力电机、电池等部件重量较大，不便于一线查验人员随身携带，进行跳帮作业。这一现状对开发一款适用于船舱查验的机器人提出了要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种可越障查验机器人，解决传统越障机器人结构复杂、重量较大、维护成本高的缺点。

为了实现上述目的，提供了如下技术方案：

一种可越障查验机器人，其特征在于，包括机身、机臂和支撑杆，所述支撑杆设置在所述机身的后端，所述机臂有两个，这两个机臂对称设置在所述机身前进方向的两侧，

所述机身具有壳体，所述机身壳体内安装有两个独立的驱动装置，

所述机臂包括机臂壳体、外侧齿轮、第一齿轮轴、传动齿轮组、从动齿轮、第三齿轮轴和车轮，所述传动齿轮组包括至少一个传动齿轮，所述的外侧齿轮、传动齿轮组、从动齿轮设置在所述机臂壳体内，所述车轮设置在所述机臂壳体的外侧，所述第一齿轮轴的中部贯穿所述机身壳体和所述机臂壳体，所述外侧齿轮设置在所述第一齿轮轴上，所述外侧齿轮对称的两侧边均设有所述的传动齿轮组、从动齿轮、第三齿轮轴和车轮，所述从动齿轮设置在所述第三齿轮轴上，

所述两个驱动装置分别与两个机臂的第一齿轮轴连接为所述第一齿轮轴和外侧齿轮提供扭矩，所述外侧齿轮对称的两侧边分别与所述传动齿轮组的输入端啮合连接，所述传动齿轮组的输出端与所述从动齿轮啮合连接，所述从动齿轮通过所述第三齿轮轴与所述车轮固定连接从而带动所述车轮转动。

可选的是，所述两个驱动装置包括两台独立的驱动电机，所述第一齿轮轴上还设置有内侧齿轮，所述内侧齿轮位于机身壳体内，所述两台驱动电机上的输出齿轮分别与所述两个机臂的第一齿轮轴上的内侧齿轮啮合连接。

可选的是，所述传动齿轮组包括互相啮合的第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，所述外侧齿轮的一侧边与所述第一传动齿轮啮合连接，所述第三传动齿轮与所述从动齿轮啮合连接。

可选的是，所述传动齿轮设置在第二齿轮轴上；所述第二齿轮轴的两端分别由两个轴承支承，该轴承内嵌于所述机臂壳体。

可选的是，所述第一齿轮轴的两端分别由两个轴承支承，所述第三齿轮轴的一端与所述车轮固定连接，第三齿轮轴的另一端由轴承支承，该轴承内嵌于所述机臂壳体。

可选的是，所述机臂壳体朝向所述机身壳体一侧面设置有环形凸台，所述机身壳体上对应设有限位安装孔，所述环形凸台嵌入所述限位安装孔内。

可选的是，所述支撑杆远离所述机身的一端设置有支撑块，所述支撑杆的杆身包括第一套管和第二套管，所述第二套管套设在所述第一套管外，所述第一套管和所述第二套管的重叠部分上均设有调节孔，所述第一套管内部设有卡扣件和压缩弹簧，所述卡扣件的下端与所述压缩弹簧相连，所述卡扣件的上端可卡入所述第一套管和所述第二套管的调节孔内从而对所述第一套管和所述第二套管进行限位，从而调节支撑杆长度。

可选的是，还包括视觉传感器，所述视觉传感器设置在所述机身的前端，所述机身壳体内含有一主控板，所述主控板用于接收所述视觉传感器的图像信息，并独立控制所述两个驱动电机的顺时针或逆时针转动，从而控制机器人完成前进，后退，转弯动作。

可选的是，还包括一控制终端，所述控制终端与所述主控板无线通信连接。

可选的是，所述车轮为越野轮胎，或者所述车轮为异形轮胎，所述异形轮胎由橡胶材料制成，所述异形轮胎包括一圆柱形的芯部、至少一个与该芯部同心的圆环以及若干根连接所述芯部和所述圆环的径向辐条，所述径向辐条的离心端截面形状为T形。

采用上述结构后，本实用新型和现有技术相比所具有的优点是：本实用新型通过外侧齿轮、传动齿轮组和从动齿轮构成的行星齿轮结构可同时实现行走和越障动作，简化机构，同等越障能力下，重量更轻。

附图说明

图1为本实用新型可越障查验机器人的结构示意图；

图2为本实用新型可越障查验机器人的机身壳体的内部结构示意图；

图3为本实用新型可越障查验机器人的机臂的结构示意图；

图4为本实用新型可越障查验机器人的机臂的内部结构示意图；

图5为本实用新型可越障查验机器人的支撑杆的结构示意图；

图6为本实用新型可越障查验机器人的越障示意图1；

图7为本实用新型可越障查验机器人的越障示意图2；

图8为本实用新型可越障查验机器人的越障示意图3；

图9为本实用新型可越障查验机器人的越障示意图4。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细的说明。

参照图1至图6，本实用新型提供的可越障查验机器人，包括机身1、机臂3、机尾支撑杆4和视觉传感器5。视觉传感器5设置在机身1的前端，支撑杆4设置在机身1的后端，所述机臂3有两个，这两个机臂3对称设置在机身1前进方向的两侧。机身壳体10内安装两个独立的驱动装置。

如图3、图4所示，机臂3包括机臂壳体30、外侧齿轮312、第一齿轮轴31、传动齿轮组32、从动齿轮33、第三齿轮轴331和车轮。内侧齿轮311设置在机身壳体10内，外侧齿轮312、传动齿轮组32、从动齿轮33设置在机臂壳体30内，所述车轮35设置在机臂壳体的外侧。所述第一齿轮轴31的中部贯穿机身壳体10和机臂壳体30，外侧齿轮312设置在第一齿轮轴31上，所述外侧齿轮312对称的两侧边均设有传动齿轮组32、从动齿轮33、第三齿轮轴331和车轮35，从动齿轮33设置在第三齿轮轴331上。

两个驱动装置分别与两个所述机臂的第一齿轮轴31连接为所述第一齿轮轴31和外侧齿轮312提供扭矩，外侧齿轮312对称的两侧边分别与传动齿轮组32的输入端啮合连接，传动齿轮组32的输出端与从动齿轮33啮合连接，从动齿轮33通过第三齿轮轴331与车轮35固定连接，从而带动所述车轮转动。

所述两个驱动装置包括两台独立的驱动电机2，所述第一齿轮轴31上还设置有内侧齿轮311，所述内侧齿轮311位于机身壳体10内，所述两台驱动电机2上的输出齿轮21分别与所述两个机臂的第一齿轮轴上的内侧齿轮311啮合连接。

优选的，所述驱动电机2为微型减速电机。

第一齿轮轴31的两端分别由两个轴承支承，这两个轴承一个内嵌于机臂壳体30，另一个安装在机身壳体10内部。第三齿轮轴331的一端与车轮35固定连接，第三齿轮轴331的另一端由轴承支承，该轴承内嵌于机臂壳体30。

机臂壳体30朝向机身壳体10一侧面设置有环形凸台300，机身壳体10上对应设有限位安装孔100，所述环形凸台300嵌入所述限位安装孔100内。机臂壳体30通过环形凸台300与机身可转动相连，机臂可绕机身1作360°转动。

传动齿轮组32包括至少一个传动齿轮，所述传动齿轮设置在第二齿轮轴321上，第二齿轮轴321的两端分别由两个轴承支承，该轴承内嵌于机臂壳体30。第二齿轮轴321的两端也可以不设置轴承，第二齿轮轴321的两端被设置为与机臂壳体30可转动连接。

传动齿轮组32中齿轮的数量为奇数时，可以保证行进过程中，轮胎35的滚动方向与机臂3的转动方向一致，传动齿轮组32中齿轮的数量最少为1个，本实施例中，传动齿轮组32中传动齿轮的数量为三个。所述传动齿轮组包括互相啮合的第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，所述外侧齿轮312的一侧边与所述第一传动齿轮啮合连接，所述第三传动齿轮与所述从动齿轮33啮合连接。

传动齿轮组32中的传动齿轮可以绕第二齿轮轴321自转，也可以绕外侧齿轮312公转，所述从动齿轮33可以绕第三齿轮轴自转，也可以绕外侧齿轮312公转，呈行星齿轮结构。

如图5所示，支撑杆4远离机身的一端设置有支撑块43。支撑块43可以增大支撑面积，增加机器人的稳定性。支撑杆4的杆身为可伸缩结构，杆身包括第一套管41和第二套管42，第二套管42套设在第一套管41外，第一套管41和第二套管42的重叠部分上均设有调节孔40，第一套管41内部设有卡扣件44和压缩弹簧(图中未示出)，卡扣件的下端与所述压缩弹簧相连，卡扣件44的上端可卡入第一套管41和第二套管42的调节孔40内从而对第一套管41和第二套管42进行限位，按下卡扣件44时，第一套管41和第二套管42相互可滑动，从而调节支撑杆4的长度。支撑杆4的长度由查验人员预先手动调节好。当障碍高度过高，可能使机器人在越障时支撑杆与左右摆臂无法形成稳定支撑，应调长支撑杆。当支撑杆长度过长，影响机器人在狭窄空间的转向时，应调短支撑杆。

所述视觉传感器5采用网络摄像头，摄像头具有夜视功能。机身壳体内含有一主控板(图中未示出)，主控板用于接收视觉传感器的图像信息，并独立控制左右两个驱动电机的顺时针或逆时针转动，从而控制机器人完成前进，后退，转弯动作。另有一控制终端(图中未示出)，具有图像显示模块、命令输入模块和无线通信模块；控制终端通过无线通信模块与主控板建立通信连接，从而实时显示机器人周边环境信息，并控制机器人行进。控制终端由查验人员携带上船。控制终端可为手机，pc，平板，手持遥控等。

机臂3安装于机身1前部，使得行进过程中，前轮351先于机身1接触障碍物。

车轮35采用异形轮胎或越野轮胎以增大与接触面间的摩擦力，本实施例中，车轮35采用异形轮胎。所述异形轮胎由橡胶材料制成，所述异形轮胎包括一圆柱形的芯部351、至少一个与该芯部351同心的圆环352以及若干根连接所述芯部351和所述圆环351的径向辐条353，所述径向辐条353的离心端3521截面形状为T形。本实施例中，圆环352数量为1个，还可以是2个，3个或者其他适合的数量。

本实用新型的可越障查验机器人的越障方法，其中所述越障方法指查验机器人行进过程中遇到障碍物的越障方法，障碍物宽度大于机体宽度，障碍物高度小于机臂长度的1/2；

越障步骤如下：

机器人在接触障碍物前，机臂3不绕机身1转动，驱动电机2通过第一齿轮轴31、外侧齿轮312、传动齿轮组32、从动齿轮33带动四个车轮35滚动，完成前进、后退、转弯等动作。

如图6所示，遇到障碍物后，机器人无法继续前进，前轮3501先于机身1接触障碍物，车轮的滚动阻力增大，车轮35堵转，机臂3中传动齿轮组32、从动齿轮33开始绕外侧齿轮312公转，使机臂3以前轮3501为支点顺时针转动，机臂3在旋转的同时带动机身1举升，机身1尾部的支撑杆4接触地面以提供支撑，防止机身1翻转；

如图7所示，当机臂3旋转至90°时前轮3501在下，后轮3502在上。

如图8所示，当机臂3旋转角度超过90°后，机器人后轮3502接触障碍物上部，接触面对后轮3502的作用力带动机身1继续举升和向前行进；

如图9所示，当机身1被举升至障碍物上部平面后，车轮35与地面的阻力减小，机臂3逐渐停止转动，此时机臂旋转了180°，后轮3502在前，前轮3501在后，机身1在新的平面内行进。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种可越障查验机器人，其特征在于，包括机身、机臂和支撑杆，所述支撑杆设置在所述机身的后端，所述机臂有两个，这两个机臂对称设置在所述机身前进方向的两侧，

所述机身具有壳体，所述机身壳体内安装有两个独立的驱动装置，

所述机臂包括机臂壳体、外侧齿轮、第一齿轮轴、传动齿轮组、从动齿轮、第三齿轮轴和车轮，所述传动齿轮组包括至少一个传动齿轮，所述的外侧齿轮、传动齿轮组、从动齿轮设置在所述机臂壳体内，所述车轮设置在所述机臂壳体的外侧，所述第一齿轮轴的中部贯穿所述机身壳体和所述机臂壳体，所述外侧齿轮设置在所述第一齿轮轴上，所述外侧齿轮对称的两侧边均设有所述的传动齿轮组、从动齿轮、第三齿轮轴和车轮，所述从动齿轮设置在所述第三齿轮轴上，

所述两个驱动装置分别与所述两个机臂的第一齿轮轴连接为所述第一齿轮轴和外侧齿轮提供扭矩，所述外侧齿轮对称的两侧边分别与所述传动齿轮组的输入端啮合连接，所述传动齿轮组的输出端与所述从动齿轮啮合连接，所述从动齿轮通过所述第三齿轮轴与所述车轮固定连接从而带动所述车轮转动。

2.根据权利要求1所述的可越障查验机器人，其特征在于，所述两个驱动装置包括两台独立的驱动电机，所述第一齿轮轴上还设置有内侧齿轮，所述内侧齿轮位于机身壳体内，所述两台驱动电机上的输出齿轮分别与所述两个机臂的第一齿轮轴上的内侧齿轮啮合连接。

3.根据权利要求1所述的可越障查验机器人，其特征在于，所述传动齿轮组包括互相啮合的第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，所述外侧齿轮的一侧边与所述第一传动齿轮啮合连接，所述第三传动齿轮与所述从动齿轮啮合连接。

4.根据权利要求1所述的可越障查验机器人，其特征在于，所述传动齿轮设置在第二齿轮轴上；所述第二齿轮轴的两端分别由两个轴承支承，该轴承内嵌于所述机臂壳体。

5.根据权利要求1所述的可越障查验机器人，其特征在于，所述第一齿轮轴的两端分别由两个轴承支承，所述第三齿轮轴的一端与所述车轮固定连接，第三齿轮轴的另一端由轴承支承，该轴承内嵌于所述机臂壳体。

6.根据权利要求1所述的可越障查验机器人，其特征在于，所述机臂壳体朝向所述机身壳体一侧面设置有环形凸台，所述机身壳体上对应设有限位安装孔，所述环形凸台嵌入所述限位安装孔内。

7.根据权利要求1所述的可越障查验机器人，其特征在于，所述支撑杆远离所述机身的一端设置有支撑块，所述支撑杆的杆身包括第一套管和第二套管，所述第二套管套设在所述第一套管外，所述第一套管和所述第二套管的重叠部分上均设有调节孔，所述第一套管内部设有卡扣件和压缩弹簧，所述卡扣件的下端与所述压缩弹簧相连，所述卡扣件的上端可卡入所述第一套管和所述第二套管的调节孔内从而对所述第一套管和所述第二套管进行限位，从而调节支撑杆长度。

8.根据权利要求2所述的可越障查验机器人，其特征在于，还包括视觉传感器，所述视觉传感器设置在所述机身的前端，所述机身壳体内含有一主控板，所述主控板用于接收所述视觉传感器的图像信息，并独立控制所述两个驱动电机的顺时针或逆时针转动，从而控制机器人完成前进，后退，转弯动作。

9.根据权利要求8所述的可越障查验机器人，其特征在于，还包括一控制终端，所述控制终端与所述主控板无线通信连接。

10.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的可越障查验机器人，其特征在于，所述车轮为越野轮胎，

或者所述车轮为异形轮胎，所述异形轮胎由橡胶材料制成，所述异形轮胎包括一圆柱形的芯部、至少一个与该芯部同心的圆环以及若干根连接所述芯部和所述圆环的径向辐条，所述径向辐条的离心端截面形状为T形。

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