CN214001228U - 一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，包括：N个浮动组件，每个浮动组件包括：一端通过第一转轴可转动地安装在轨道巡检机器人的机器人车身上的悬架浮动臂；一端固定安装在机器人车身上的弹性阻尼件，弹性阻尼件的另一端通过第二转轴与对应的悬架浮动臂的另一端可转动地连接，N为大于1的正整数；N个分别与N个第二转轴一一对应同轴固定联结的车轮；旋转驱动部，旋转驱动部具有N个分别与N个第二转轴一一对应且同轴固定联结的输出端；本实用新型的浮动悬架动力系统向车轮与机器人车身之间提供弹性连接、过滤了路面颠簸，实现了通过单一动力源向多个车轮平稳输出动力。

Description

一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统

技术领域

本实用新型属于巡检机器人技术领域，涉及一种用于轨道巡检机器人的动力系统，尤其是一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统。

背景技术

轨道式巡检机器人被广泛应用于隧道、管廊、变电站等环境恶劣的工业现场，用来采集现场环境数据。

目前巡检机器人轨道轮与机器人车身大多采用刚性连接,当巡检机器人的行走轨道面出现不平整等情况使车轮发生颠簸时，车轮与机器人车身之间的刚性连接无法向机器人车身提供缓冲与弹性支撑，以过滤掉轨道面的颠簸，多个车轮在不平整的轨道面行走时无法同时接触路面，造成个别车轮打滑空转；部分轮式机器人设置有悬架动力输入结构，但其设计复杂，采用万向节输入轴连接，悬架行程较小，且每个车轮上分别设置有对应的动力输出电机，该动力输出电机岁车轮一起浮动，电机设置数量较多，控制冗余复杂，因此需要寻找一种新的装置或方法解决此类问题。

实用新型内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本实用新型提供了一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，包括N个浮动组件，每个浮动组件包括：一端通过第一转轴可转动地安装在轨道巡检机器人的机器人车身上的悬架浮动臂；一端固定安装在所述机器人车身上的弹性阻尼件，所述弹性阻尼件的另一端通过第二转轴与对应的所述悬架浮动臂的另一端可转动地连接，所述N为大于1的正整数；N个分别与N个所述第二转轴一一对应同轴固定联结的车轮；旋转驱动部，所述旋转驱动部具有N个分别与N个所述第二转轴一一对应且同轴固定联结的输出端。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，目前巡检机器人轨道轮与机器人车身大多采用刚性连接,刚性连接无法过滤掉轨道面的颠簸，多个车轮在不平整的轨道面行走时无法同时接触路面，造成个别车轮打滑空转；部分轮式机器人设置有悬架动力输入结构，但其结构复杂，悬架行程较小，且每个车轮分别设置有对应的动力输出电机，电机设置数量较多，控制冗余复杂；而本实用新型公开的一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，悬架浮动臂上端与机器人车身转动连接，下端通过第二转轴与弹性阻尼件下端转动连接，第二转轴构成车轮主轴，弹性阻尼件上端与机器人车身固定连接，承载车身重量，悬架浮动臂、弹性阻尼件以及机器人车身形成依次连接成环的三连杆机构；在路面颠簸向车轮，车轮需要相对于机器人车身向上或向下运动以过滤路面颠簸，本案中，当路面颠簸时，弹性阻尼件伸缩，同时悬架浮动臂上端以第一转轴轴心为转动中心相对于机器人车身转动，第二转轴及固定在第二转轴上的车轮上下浮动，越过路面障碍和过滤掉路面的颠簸，有效避免了个别车轮悬空空转，且结构简单，通过同步带浮动传动，既可以传递动力输出，也可以绕轴摆动，替代了传统使用万向节机构输出轴波动的功能，悬架行程范围较大。

另外，根据本实用新型公开的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述旋转驱动部包括：固定安装在所述机器人车身上的旋转驱动单元，所述旋转驱动单元具有N个旋转输出轴，所述旋转输出轴构成所述第一转轴，所述浮动组件的一端可转动地安装在对应的所述旋转输出轴上从而可转动地安装在所述机器人车身上；以及N个输入端分别与N个所述旋转输出轴一一对应同轴固定联结的传动单元，所述传动单元的输出端与所述第二转轴同轴固定联结。

本案中，旋转驱动单元固定在机器人车身上，具有多个旋转输出轴；悬架浮动臂可转动地安装在对应的旋转输出轴上，另一端安装有第二转轴且第二转轴能够相对于悬架浮动臂转动，第二转轴即为车轮主轴；传动单元安装在对应的悬架浮动臂上，该传动单元输入端与旋转输出轴固接，输出端与第二转轴固接，当弹性阻尼件上下伸缩时，传动单元的输出端随着悬架浮动臂一起绕旋转输出轴转动，传动单元的输出端和输入端安装在悬架浮动臂上，受悬架浮动臂控制，传动稳定，因此，本案的浮动悬架动力系统，在能够向车轮与机器人车身之间提供弹性连接、过滤路面颠簸的同时，实现了通过单一动力源向多个车轮平稳输出动力。

更进一步地，所述N为4，四个所述浮动组件呈矩形阵列安装所述机器人车身的四侧，所述旋转驱动单元为两个双驱轴驱动电机。

更进一步地，所述N为4，四个所述浮动组件呈矩形阵列安装所述机器人车身的四侧，所述旋转驱动单元为四驱轴驱动电机。

更进一步地，所述传动单元包括同步带轮机构，所述同步带轮机构包括同轴固定安装在对应的所述旋转输出轴上的主动带轮、同轴固定安装在所述第二转轴上的从动带轮、以及连接所述主动带轮和所述从动带轮的同步带。

进一步地，所述传动单元包括齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括同轴固定安装在对应的所述旋转输出轴上的主动齿轮、以及同轴固定安装在所述第二转轴上并与所述主动齿轮啮合的从动齿轮。

进一步地，所述悬架浮动臂的一端通过轴承可转动地安装在对应的所述旋转输出轴上，另一端通过轴承可转动地安装在对应的所述第二转轴上。

进一步地，每个所述浮动组件包括两个所述弹性阻尼件，该两个所述弹性阻尼件通过分别阻尼安装架可转动地安装在对应的所述第二转轴上，所述阻尼安装架为开口朝下的U型架，所述U型架的下侧两端分别通过轴承可转动地安装在对应的所述第二转轴上，所述传动单元的输出端、所述车轮位于对应的所述U型架的下侧两端之间，所述两个所述弹性阻尼件的下端分别固定安装在所述U型架左右两侧。

进一步地，所述第二转轴具有转轴本体以及设置在所述转轴本体两端且直径小于所述转轴本体直径的安装段，所述U型架的下侧两端分别通过轴承可转动地安装在两个所述安装段上。

进一步地，所述弹性阻尼件为气弹簧。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例中一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统的结构示意图。

其中，1为悬架浮动臂，2为旋转输出轴，3为弹性阻尼件，4为第二转轴，5为车轮，6为主动带轮，7为从动带轮，8为同步带，9为阻尼安装架，10为旋转驱动单元。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”、“连通”、“相连”、“联结”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定联结，一体地联结，也可以是可拆卸联结；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；“配合”可以是面与面的配合，也可以是点与面或线与面的配合，也包括孔轴的配合，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的实用新型构思如下，提供一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，悬架浮动臂上端与机器人车身转动连接，下端通过第二转轴与弹性阻尼件下端转动连接，第二转轴构成车轮主轴，弹性阻尼件上端与机器人车身固定连接，承载车身重量，悬架浮动臂、弹性阻尼件以及机器人车身形成依次连接成环的三连杆机构；在路面颠簸向车轮，车轮需要相对于机器人车身向上或向下运动以过滤路面颠簸，本案中，当路面颠簸时，弹性阻尼件伸缩，同时悬架浮动臂上端以第一转轴轴心为转动中心相对于机器人车身转动，第二转轴及固定在第二转轴上的车轮上下浮动，越过路面障碍和过滤掉路面的颠簸，有效避免了个别车轮悬空空转，且结构简单，悬架行程范围较大。

下面将参照附图来描述本实用新型的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其中图1是本实用新型实施例中一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统的结构示意图。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，所述用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统包括N个浮动组件，每个浮动组件包括：一端通过第一转轴可转动地安装在轨道巡检机器人的机器人车身上的悬架浮动臂1；一端固定安装在所述机器人车身上的弹性阻尼件3，所述弹性阻尼件3的另一端通过第二转轴4与对应的所述悬架浮动臂1的另一端可转动地连接，所述N为大于1的正整数；N个分别与N个所述第二转轴4一一对应同轴固定联结的车轮5；旋转驱动部，所述旋转驱动部具有N个分别与N个所述第二转轴4一一对应且同轴固定联结的输出端。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，目前巡检机器人轨道轮与机器人车身大多采用刚性连接,刚性连接无法过滤掉轨道面的颠簸，多个车轮5在不平整的轨道面行走时无法同时接触路面，造成个别车轮5打滑空转；部分轮式机器人设置有悬架动力输入结构，但其结构复杂，悬架行程较小，且每个车轮5分别设置有对应的动力输出电机，电机设置数量较多，控制冗余复杂；而本实用新型公开的一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，悬架浮动臂1上端与机器人车身转动连接，下端通过第二转轴4与弹性阻尼件3下端转动连接，第二转轴4构成车轮主轴，弹性阻尼件3上端与机器人车身固定连接，承载车身重量，悬架浮动臂1、弹性阻尼件3以及机器人车身形成依次连接成环的三连杆机构；在路面颠簸向车轮5，车轮5需要相对于机器人车身向上或向下运动以过滤路面颠簸，本案中，当路面颠簸时，弹性阻尼件3伸缩，同时悬架浮动臂1上端以第一转轴轴心为转动中心相对于机器人车身转动，第二转轴4及固定在第二转轴4上的车轮5上下浮动，越过路面障碍和过滤掉路面的颠簸，有效避免了个别车轮5悬空空转，且结构简单，悬架行程范围较大。

另外，根据本实用新型公开的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统还具有如下附加技术特征：

根据本实用新型的一些实施例，所述旋转驱动部包括：固定安装在所述机器人车身上的旋转驱动单元10，所述旋转驱动单元10具有N个旋转输出轴2，所述旋转输出轴2构成所述第一转轴，所述浮动组件的一端可转动地安装在对应的所述旋转输出轴2上从而可转动地安装在所述机器人车身上；以及N个输入端分别与N个所述旋转输出轴2一一对应同轴固定联结的传动单元，所述传动单元的输出端与所述第二转轴4同轴固定联结。

本案中，旋转驱动单元10固定在机器人车身上，具有多个旋转输出轴2；悬架浮动臂1可转动地安装在对应的旋转输出轴2上，另一端安装有第二转轴4且第二转轴4能够相对于悬架浮动臂1转动，第二转轴4即为车轮主轴；传动单元安装在对应的悬架浮动臂1上，该传动单元输入端与旋转输出轴2固接，输出端与第二转轴4固接，当弹性阻尼件3上下伸缩时，传动单元的输出端随着悬架浮动臂1一起绕旋转输出轴2转动，传动单元的输出端和输入端安装在悬架浮动臂1上，受悬架浮动臂1控制，传动稳定，因此，本案的浮动悬架动力系统，在能够向车轮5与机器人车身之间提供弹性连接、过滤路面颠簸的同时，实现了通过单一动力源向多个车轮5平稳输出动力。

根据本实用新型的一些实施例，所述N为4，四个所述浮动组件呈矩形阵列安装所述机器人车身的四侧，所述旋转驱动单元10为两个双驱轴驱动电机，图1的旋转驱动单元10即为双驱轴驱动电机；当然，在其他实施例中，也可以是单轴驱动电机通过传动系统向四个车轮5分别提供动力。

根据本实用新型的一些实施例，所述N为4，四个所述浮动组件呈矩形阵列安装所述机器人车身的四侧，所述旋转驱动单元10为四驱轴驱动电机。

根据本实用新型的一些实施例，所述传动单元包括同步带8轮机构，所述同步带8轮机构包括同轴固定安装在对应的所述旋转输出轴2上的主动带轮6、同轴固定安装在所述第二转轴4上的从动带轮7、以及连接所述主动带轮6和所述从动带轮7的同步带8。

根据本实用新型的一些实施例，所述传动单元包括齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括同轴固定安装在对应的所述旋转输出轴2上的主动齿轮、以及同轴固定安装在所述第二转轴4上并与所述主动齿轮啮合的从动齿轮。

根据本实用新型的一些实施例，所述悬架浮动臂1的一端通过轴承可转动地安装在对应的所述旋转输出轴2上，另一端通过轴承可转动地安装在对应的所述第二转轴4上。

根据本实用新型的一些实施例，每个所述浮动组件包括两个所述弹性阻尼件3，该两个所述弹性阻尼件3通过分别阻尼安装架9可转动地安装在对应的所述第二转轴4上，所述阻尼安装架9为开口朝下的U型架，所述U型架的下侧两端分别通过轴承可转动地安装在对应的所述第二转轴4上，所述传动单元的输出端、所述车轮5位于对应的所述U型架的下侧两端之间，所述两个所述弹性阻尼件3的下端分别固定安装在所述U型架左右两侧。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二转轴4具有转轴本体以及设置在所述转轴本体两端且直径小于所述转轴本体直径的安装段，所述U型架的下侧两端分别通过轴承可转动地安装在两个所述安装段上。

根据本实用新型的一个实施例，所述弹性阻尼件3为气弹簧。

根据本实用新型的一个实施例，所述车轮5通过轴向卡簧轴向固定在对应的所述第二转轴4上，所述第二转轴4上具有限位轴肩以及卡簧槽，所述轴向卡簧固定安装在所述卡簧槽上，所述车轮5两侧分通过所述限位轴肩以及所述轴向卡簧相抵。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二转轴4上具有限位轴肩，所述车轮5的一侧与所述限位轴肩相抵，另一侧与安装在所述第二转轴上的轴隔套相抵。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本实用新型的多个示意性实施例对本实用新型的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本实用新型原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本实用新型的精神，比如，传动单元还可以是链条传动等。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于,包括：

N个浮动组件，每个浮动组件包括：一端通过第一转轴可转动地安装在轨道巡检机器人的机器人车身上的悬架浮动臂；一端固定安装在所述机器人车身上的弹性阻尼件，所述弹性阻尼件的另一端通过第二转轴与对应的所述悬架浮动臂的另一端可转动地连接，所述N为大于1的正整数；

N个分别与N个所述第二转轴一一对应同轴固定联结的车轮；

旋转驱动部，所述旋转驱动部具有N个分别与N个所述第二转轴一一对应且同轴固定联结的输出端。

2.根据权利要求1所述的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于，所述旋转驱动部包括：固定安装在所述机器人车身上的旋转驱动单元，所述旋转驱动单元具有N个旋转输出轴，所述旋转输出轴构成所述第一转轴，所述浮动组件的一端可转动地安装在对应的所述旋转输出轴上从而可转动地安装在所述机器人车身上；以及N个输入端分别与N个所述旋转输出轴一一对应同轴固定联结的传动单元，所述传动单元的输出端与所述第二转轴同轴固定联结。

3.根据权利要求2所述的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于，所述N为4，四个所述浮动组件呈矩形阵列安装所述机器人车身的四侧，所述旋转驱动单元为两个双驱轴驱动电机。

4.根据权利要求2所述的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于，所述N为4，四个所述浮动组件呈矩形阵列安装所述机器人车身的四侧，所述旋转驱动单元为四驱轴驱动电机。

5.根据权利要求2所述的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于，所述传动单元包括同步带轮机构，所述同步带轮机构包括同轴固定安装在对应的所述旋转输出轴上的主动带轮、同轴固定安装在所述第二转轴上的从动带轮、以及连接所述主动带轮和所述从动带轮的同步带。

6.根据权利要求2所述的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于，所述传动单元包括齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括同轴固定安装在对应的所述旋转输出轴上的主动齿轮、以及同轴固定安装在所述第二转轴上并与所述主动齿轮啮合的从动齿轮。

7.根据权利要求2所述的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于，所述悬架浮动臂的一端通过轴承可转动地安装在对应的所述旋转输出轴上，另一端通过轴承可转动地安装在对应的所述第二转轴上。

8.根据权利要求2所述的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于，每个所述浮动组件包括两个所述弹性阻尼件，该两个所述弹性阻尼件通过分别阻尼安装架可转动地安装在对应的所述第二转轴上，所述阻尼安装架为开口朝下的U型架，所述U型架的下侧两端分别通过轴承可转动地安装在对应的所述第二转轴上，所述传动单元的输出端、所述车轮位于对应的所述U型架的下侧两端之间，所述两个所述弹性阻尼件的下端分别固定安装在所述U型架左右两侧。

9.根据权利要求1所述的用于轨道巡检机器人的浮动悬架动力系统，其特征在于，所述弹性阻尼件为气弹簧。

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