CN214138740U - 一种用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，包括：本体组件，用于悬挂组件、摆臂组件、驱动组件的连接、支撑和固定；悬挂组件，设有两套，对称设置于本体组件的左右两侧；摆臂组件，设有四套，分别设置于每套悬挂组件的前后两端；驱动组件，设置于本体组件内，驱动组件与悬挂组件和摆臂组件连接，用于为移动底盘提供动力驱动。采用四摆臂结构，借助齿形对障碍物的抓爬力来实现不断地向上攀爬，提高机器人爬坡越障性能；同时利用凸起式拖带轮，实现移动底盘的正反双向爬行移动，提高机器人爬坡越障和紧急侧翻后的自救能力。

Description

一种用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘

技术领域

本实用新型属于履带式底盘技术领域，具体涉及一种用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘。

背景技术

履带式底盘具有动作灵活、负重性能好、越障能力强等优点，常用于复杂恶劣地面特种机器移动平台。相对轮式履带式底盘，履带式底盘由于设置有悬挂减震机构，具备更强的越障性能和复杂地形通过能力，目前正向着高越障性能和高平稳性等方向发展。

履带式机器人类型主流分为两种：(1)采用无摆臂结构，越障能力一般，具备一定的减震效果；典型的有：申请号为201821406609.9的履带车，申请号为201910951593.2的可变式履带底盘，申请号为201811045033.2的一种履带行走底盘和履带越壕车等。(2)摆臂式履带机器人：为进一步提高机器人的越障能力，在移动底盘平台前后端增加摆臂驱动机构，优点是越障和在复杂地面环境中的脱困能力强。典型的方案有：申请号为201610710117.8公开的一种六履带四摆臂救援机器人及其自主行走控制方法，申请号为201520113328.4公开的一种摆臂式履带排爆机器人，以及申请号为201910736596.4公开的一种集轮胎、履带、摆臂三合一行走机构的多功能机器人等。

现有的履带式底盘的悬挂组件一般采用固定式结构，遇到非结构复杂地面环境越障能力不够；采用常规摆臂式结构的移动底盘发生侧翻后无法移动自救。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，包括：

本体组件，用于悬挂组件、摆臂组件、驱动组件的连接、支撑和固定；

悬挂组件，设有两套，对称设置于本体组件的左右两侧；

摆臂组件，设有四套，分别设置于每套悬挂组件的前后两端；

驱动组件，设置于本体组件内，驱动组件与悬挂组件和摆臂组件连接，用于为移动底盘提供动力驱动；

每套悬挂组件包括拖带轮架、拖带轮、主履带、支重轮、导向条固定梁、导向条、驱动轮、从动轮，拖带轮架安装于本体组件的两侧，拖带轮架的上端高于本体组件的上表面，拖带轮架的上端安装有拖带轮，本体组件两侧的前端设有从动轮，本体组件两侧的后端设有驱动轮，从动轮和驱动轮之间的本体组件下部设有支重轮，驱动轮、从动轮、支重轮、拖带轮的外轮廓上啮合连接有主履带，本体组件下部固定连接有导向条固定梁，导向条固定梁的下方设有用于对主履带限位和导向的导向条；

进一步地，所述拖带轮架包括固定板和转轴，固定板的下端固定连接于本体组件上，固定板的上端通过转轴连接有拖带轮。

进一步地，每套摆臂组件包括摆臂驱动轮、小履带、压条、支撑轮、张紧滑块、张紧轮、摆臂支撑板，摆臂驱动轮安装于摆臂支撑板的一端，且摆臂驱动轮与驱动轮或从动轮同轴连接，随驱动轮和从动轮的转动而转动，摆臂支撑板的另一端设有张紧轮，摆臂支撑板的上部和下部均设有支撑轮，摆臂驱动轮、张紧轮、支撑轮的外轮廓上啮合连接有小履带，摆臂支撑板的上部和下部的边缘固定有压条，压条与小履带的内侧接触，摆臂支撑板上设有滑轨，滑轨内设有张紧滑块，张紧滑块与张紧轮连接。

进一步地，所述张紧滑块包括端部的固定轴和尾部的螺钉，固定轴与螺钉螺纹连接，固定轴的端部与张紧轮连接。

进一步地，所述驱动组件包括行走电机、行走减速机、摆臂电机、摆臂减速机、驱动轴、电源、减速箱，行走电机、行走减速机有两套，分别设置于本体组件内部的左右两侧，行走电机与行走减速机连接，行走减速机通过链条与驱动轮连接；摆臂电机、摆臂减速机、减速箱、驱动轴设有两套，分别设置于本体组件内部的前后两侧，减速箱固定于本体组件的内壁上，摆臂电机通过摆臂减速机与驱动轴连接，驱动轴位于减速箱内，位于本体组件前侧的驱动轴的两端穿过从动轮后与摆臂支撑板连接；位于本体组件后侧的驱动轴的两端穿过驱动轮后与摆臂支撑板连接；电源设置于本体组件的中部，用于为行走电机、摆臂电机供电。

进一步地，所述本体组件包括机架和壳体，壳体安装于机架的外壁上，形成密封的中空结构。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型摆臂式履带移动底盘采用四摆臂结构，借助齿形对障碍物的抓爬力来实现不断地向上攀爬，提高机器人爬坡越障性能；同时利用凸起式拖带轮，实现移动底盘的正反双向爬行移动，提高机器人爬坡越障和紧急侧翻后的自救能力。

附图说明

图1是本实用新型摆臂式履带移动底盘的立体结构示意图。

图2是本实用新型摆臂式履带移动底盘去掉部分壳体的主视结构示意图。

图3是本实用新型摆臂式履带移动底盘去掉部分壳体的俯视结构示意图。

图4是本实用新型摆臂式履带移动底盘去掉部分壳体的立体结构示意图。

图5是本实用新型摆臂式履带移动底盘摆臂组件的结构示意图。

图6是本实用新型摆臂式履带移动底盘越障模拟图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-5所示，一种用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，包括本体组件1、悬挂组件2、摆臂组件3、驱动组件4。

本体组件1，是特种机器人的本体，用于悬挂组件2、摆臂组件3、驱动组件4的连接、支撑和固定；本体组件1包括机架1-1和壳体1-2，壳体1-2是多组板状结构，共六面，壳体1-2安装于机架1-1的外壁上，形成密封的中空结构，用于保护底盘内部组件。

悬挂组件2，可实现底盘与地面的驱动接触摩擦和行进，设有两套，对称设置于本体组件1的左右两侧。每套悬挂组件2包括拖带轮架2-1、拖带轮2-2、主履带2-3、支重轮2-4、导向条固定梁2-5、导向条2-6、驱动轮2-7、从动轮2-8。

拖带轮架2-1安装于本体组件1的两侧的中间位置，前后各两个，拖带轮架2-1的上端高于本体组件1的上表面，拖带轮架2-1包括固定板和转轴，固定板的下端固定连接于本体组件1上，固定板的上端通过转轴连接有拖带轮2-2，用来支撑主履带，转轴可以调节高度实现主履带张紧。上述拖带轮架2-1和拖带轮2-2的联合作用效果为：拖带轮2-2突出于壳体1-2上壁面，当移动底盘侧翻后，拖带轮架2-1反向接触地面，形成支撑效果，实现移动平台的翻转移动，实现紧急自救。

主履带2-3为橡胶结构，设置于由拖带轮2-2、驱动轮2-7、支重轮2-4和从动轮2-8组成的轮廓上，通过驱动轮2-8的转动和从动轮2-7和拖带轮2-2对主履带的从动拖动，实现对主履带2-3的转动和铺设，从而带动底盘运动。

支重轮2-4比拖带轮大，安装在壳体1-2左右两侧，位于从动轮2-8和驱动轮2-7之间的本体组件1下部，用于支撑底盘行走。

导向条固定梁2-5为矩形梁，通过螺栓固定悬出在壳体1-2两侧，用于安装导向条2-6。

导向条2-6为长条状，固定在导向条固定梁2-5下方，底盘行进时对主履带限位和导向。

驱动轮2-7位于壳体尾部，通过驱动轴设置于本体组件1壳体1-2的两侧，用以驱动主履带2-3旋转。

从动轮2-8位于壳体前端，通过转轴设置于本体组件1壳体1-2的两侧，支撑主履带2-3，由主履带2-3带动旋转。

摆臂组件3，实现对履带移动底盘的支撑作用，设有四套，分别设置于每套悬挂组件2的前后两端。每套摆臂组件3包括摆臂驱动轮3-1、小履带3-2、压条3-3、支撑轮3-4、张紧滑块3-5、张紧轮3-6、摆臂支撑板3-7。

摆臂驱动轮3-1安装于摆臂支撑板3-7的一端，且摆臂驱动轮3-1与驱动轮2-7或从动轮2-8同轴连接，随驱动轮2-7和从动轮2-8的转动而转动，驱动动小履带3-2转动。

小履带3-2为橡胶结构，设置于由摆臂驱动轮3-1、支撑轮3-4和张紧轮3-6组成的轮廓上，通过摆臂驱动轮3-1的转动以及支撑轮3-4和张紧轮3-6对履带的从动拖动，实现对小履带3-2的转动和铺设。

压条3-3为超高分子聚乙烯材质，安装于摆臂支撑板3-7的上部和下部的边缘，用于支撑小履带3-2。

支撑轮3-4通过转轴设置在摆臂支撑板3-7的上部和下部。当摆臂组件攀爬障碍物时，用于支撑小履带3-2。

张紧滑块3-5安装在支撑板3-7上的滑轨内，张紧滑块3-5包括端部的固定轴和尾部的螺钉，固定轴与螺钉螺纹连接，固定轴的端部与张紧轮3-6连接。可通过调节张紧滑块3-5尾部螺钉旋合深度，实现张紧滑块3-5的移动，调节小履带3-2的松紧。

张紧轮3-6设置在张紧滑块3-5的固定轴上，可随小履带3-2转动。

摆臂支撑板3-7为主体支撑结构，用于安装摆臂驱动轮3-1、小履带3-2、压条3-3、支撑轮3-4、张紧滑块3-5、张紧轮3-6。摆臂支撑板3-7上设有滑轨，可现实张紧滑块3-5的限位与滑动。

驱动组件4设置于本体组件1内，驱动组件4与悬挂组件2和摆臂组件3连接，用于为移动底盘供电、提供动力驱动。驱动组件4包括行走电机4-1、行走减速机4-2、摆臂电机4-3、摆臂减速机4-4、驱动轴4-5、电源4-6、减速箱4-7。

行走电机4-1、行走减速机4-2有两套，分别设置于本体组件1内部的左右两侧，行走电机4-1与行走减速机4-2连接，行走减速机4-2通过链条与驱动轮2-7连接，实现对驱动轮2-7的驱动。摆臂电机4-3、摆臂减速机4-4、减速箱4-7、驱动轴4-5设有两套，分别设置于本体组件1内部的前后两侧，减速箱4-7固定于本体组件1的内壁上，摆臂电机4-3通过摆臂减速机4-4与驱动轴4-5连接，驱动轴4-5为圆柱轴，位于减速箱4-7内。位于本体组件1前侧的驱动轴4-5的两端穿过从动轮2-8后与摆臂支撑板3-7连接；位于本体组件1后侧的驱动轴4-5的两端穿过驱动轮2-7后与摆臂支撑板3-7连接。电源4-6设置于本体组件1的中部，用于为行走电机4-1、摆臂电机4-3供电。

如图6所示，履带移动底盘对于摆臂组件的角度调整步骤如下：

S1:机器人利用摆臂组件形成前攻角进行越障，可爬越高于自身高度的障碍物。由于机器人摆臂能把车体抬起，当障碍物高度超过摆臂组件摆臂驱动轮、张紧轮中心距时依然可以通过有效的动作序列来越过。

S2:主履带在借助齿形对障碍物的抓爬力来实现不断地向上攀爬，与此同时后摆臂组件向下摆动以使车体抬升，当摆到与地面垂直时后摆臂组件停止摆动。

S3:当主履带爬到障碍物上面时，前摆臂组件向前向下摆动并支起车体，机器人继续前进，以使其重心越过台阶。重心越过台阶之后，前摆臂组件向前向上摆动直到与地面贴合为止。

S4:同时后摆臂组件向后向上摆动与车体成一后攻角为止，此时机器人已顺利越上台阶。整个过程中，主履带始终向前爬行。

履带移动底盘对于驱动机构的动力驱动步骤如下：

S1：行走电机输出转矩经行走减速机减速后，带动驱动轮转动，当机器人两侧主履带同向等速时，实现直线行走功能。

S2：当两侧主履带反向等速运动时，可实现机器人原地零半径回转。

S3：当两侧主履带不同速同向运动时，可实现前进任意半径旋转。

S4：当两侧主履带不同速反向运动时，可实现原地非零半径回转。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，其特征在于，包括：

本体组件，用于悬挂组件、摆臂组件、驱动组件的连接、支撑和固定；

悬挂组件，设有两套，对称设置于本体组件的左右两侧；

摆臂组件，设有四套，分别设置于每套悬挂组件的前后两端；

驱动组件，设置于本体组件内，驱动组件与悬挂组件和摆臂组件连接，用于为移动底盘提供动力驱动；

每套悬挂组件包括拖带轮架、拖带轮、主履带、支重轮、导向条固定梁、导向条、驱动轮、从动轮，拖带轮架安装于本体组件的两侧，拖带轮架的上端高于本体组件的上表面，拖带轮架的上端安装有拖带轮，本体组件两侧的前端设有从动轮，本体组件两侧的后端设有驱动轮，从动轮和驱动轮之间的本体组件下部设有支重轮，驱动轮、从动轮、支重轮、拖带轮的外轮廓上啮合连接有主履带，本体组件下部固定连接有导向条固定梁，导向条固定梁的下方设有用于对主履带限位和导向的导向条。

2.如权利要求1所述的用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，其特征在于，所述拖带轮架包括固定板和转轴，固定板的下端固定连接于本体组件上，固定板的上端通过转轴连接有拖带轮。

3.如权利要求1所述的用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，其特征在于，每套摆臂组件包括摆臂驱动轮、小履带、压条、支撑轮、张紧滑块、张紧轮、摆臂支撑板，摆臂驱动轮安装于摆臂支撑板的一端，且摆臂驱动轮与驱动轮或从动轮同轴连接，随驱动轮和从动轮的转动而转动，摆臂支撑板的另一端设有张紧轮，摆臂支撑板的上部和下部均设有支撑轮，摆臂驱动轮、张紧轮、支撑轮的外轮廓上啮合连接有小履带，摆臂支撑板的上部和下部的边缘固定有压条，压条与小履带的内侧接触，摆臂支撑板上设有滑轨，滑轨内设有张紧滑块，张紧滑块与张紧轮连接。

4.如权利要求3所述的用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，其特征在于，所述张紧滑块包括端部的固定轴和尾部的螺钉，固定轴与螺钉螺纹连接，固定轴的端部与张紧轮连接。

5.如权利要求3所述的用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，其特征在于，所述驱动组件包括行走电机、行走减速机、摆臂电机、摆臂减速机、驱动轴、电源、减速箱，行走电机、行走减速机有两套，分别设置于本体组件内部的左右两侧，行走电机与行走减速机连接，行走减速机通过链条与驱动轮连接；摆臂电机、摆臂减速机、减速箱、驱动轴设有两套，分别设置于本体组件内部的前后两侧，减速箱固定于本体组件的内壁上，摆臂电机通过摆臂减速机与驱动轴连接，驱动轴位于减速箱内，位于本体组件前侧的驱动轴的两端穿过从动轮后与摆臂支撑板连接；位于本体组件后侧的驱动轴的两端穿过驱动轮后与摆臂支撑板连接；电源设置于本体组件的中部，用于为行走电机、摆臂电机供电。

6.如权利要求1所述的用于复杂路面的多用途摆臂式履带移动底盘，其特征在于，所述本体组件包括机架和壳体，壳体安装于机架的外壁上，形成密封的中空结构。

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