CN216611348U - 用于爬壁机器人的全方向转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于爬壁机器人的全方向转向装置，属于爬壁机器人技术领域，该转向装置包括连接梁和两套车轮系统，两套车轮系统分别对称设置于连接梁的两端。每套车轮系统包括车桥、两组车轮组件、两组驱动组件和两组转向组件；车桥垂直于连接梁设置，车桥固定连接于连接梁的一端；两组车轮组件分别对称设置于车桥两端；两组驱动组件用于驱动车轮组件运动，两组驱动组件与两组车轮组件一一对应连接；两组转向组件用于改变车轮组件运动方向，两组转向组件与两组车轮组件一一对应连接。每套车轮系统中的两组车轮组件，在与各自对应连接的驱动组件和转向组件的作用下，单独运动和转向。该用于爬壁机器人的全方向转向装置转弯半径小，转弯灵活性。

Description

用于爬壁机器人的全方向转向装置

技术领域

本实用新型属于爬壁机器人技术领域，尤其涉及一种用于爬壁机器人的全方向转向装置。

背景技术

爬壁机器人是在导磁壁面上进行特定作业如检查、监测、焊接、打磨等的一种自动化机械装置，常工作于恶劣、危险、极限环境中。目前爬壁机器人已在核工业、石化工业、建筑工业、消防部门、造船业等铁磁性结构的生产施工中得到了广泛的应用。

爬壁机器人在执行工作任务时，其工作环境可能是结构化环境，也可能是不确定、多变的非结构化环境，需要爬壁机器人具有较高的可操作性、灵活性，然而目前爬壁机器人都是通过驱动轮利用两侧的转速差实现转向，转弯半径较大，灵活性较差，其行走范围或行走的灵活性会严重受限，难以适用于作业空间较小的场合。

实用新型内容

针对相关技术中存在的不足之处，本实用新型提供了一种用于爬壁机器人的全方向转向装置，每组车轮组件都能够单独运动和转向，以减小爬壁机器人的转弯半径，提高爬壁机器人的灵活性。

本实用新型提供一种用于爬壁机器人的全方向转向装置，包括：

连接梁；

两套车轮系统，两套车轮系统分别对称设置于连接梁的两端，每套车轮系统包括：

车桥，车桥垂直于连接梁设置，车桥固定连接于连接梁的一端；

两组车轮组件，两组车轮组件分别对称设置于车桥两端；

两组驱动组件，用于驱动车轮组件运动，两组驱动组件与两组车轮组件一一对应连接；

两组转向组件，用于改变车轮组件运动方向，两组转向组件与两组车轮组件一一对应连接；

其中，每套车轮系统中的两组车轮组件，在与各自对应连接的驱动组件和转向组件的作用下，单独运动和转向。

本技术方案中，针对每套车轮系统中的每组车轮组件都单独设置对应的驱动组件和转向组件，以使同套车轮系统中的两组车轮组件能够单独运动和转向，从而，两套车轮系统能够相互独立工作，互不干涉，减小了爬壁机器人的转弯半径，提高了爬壁机器人的灵活性。

在其中一些实施例中，车轮组件包括车轮安装架，车轮安装架安装有车轮，车轮安装架连接于转向组件；车轮的轮轴连接于驱动组件，驱动组件位于车轮安装架横向的一侧。

在其中一些实施例中，车轮安装架呈倒U型，车轮安装架下端与车轮轮轴的两端均转动连接。

在其中一些实施例中，驱动组件包括：

旋转连接件，旋转连接件与车轮共轴线设置，旋转连接件与车轮的轮轴连接；

第一伺服电机，用于驱动旋转连接件转动，第一伺服电机的输出轴与旋转连接件连接，第一伺服电机固定连接于车轮安装架横向的一侧。

本技术方案通过设置第一伺服电机的输出轴与旋转连接件连接，利用旋转连接件与车轮的轮轴连接，以驱动车轮转动；通过设置第一伺服电机固定连接于车轮安装架，增加了整体结构的紧凑性，方便布置。

在其中一些实施例中，旋转连接件包括第一伞齿轮，第一伞齿轮的中心部分固定连接有连接轴，连接轴与车轮的轮轴固定连接；第一伞齿轮啮合有第二伞齿轮，第二伞齿轮固定连接于第一伺服电机的输出轴。

本技术方案通过设置的第一伞齿轮和第二伞齿轮传递第一伺服电机对车轮的驱动力，第一伞齿轮和第二伞齿轮改变了力的传递方向，使得第一伺服电机能够竖直设置于车轮安装架横向的一侧，使得整体结构更加紧凑。

在其中一些实施例中，转向组件，包括：

第二伺服电机，第二伺服电机固定连接于车桥；

转动连接件，转动连接件的一端固定连接于第二伺服电机的输出轴，转动连接件的另一端固定连接于车轮安装架。

在其中一些实施例中，转动连接件固定连接于第二伺服电机输出轴的一端同时转动连接于车桥。

在其中一些实施例中，转向组件是第二伺服电机，第二伺服电机固定连接于车桥，第二伺服电机的输出轴与车轮安装架固定连接。

本技术方案通过设置第二伺服电机直接作用于车轮安装架，省去其他多余的中间部件，减少了能量的损失，整体结构也得以更加紧凑。

基于上述技术方案，本实用新型实施例中用于爬壁机器人的全方向转向装置，针对每套车轮系统中的每组车轮组件都单独设置对应的驱动组件和转向组件，以使同套车轮系统中的两组车轮组件能够单独运动和转向，从而，两套车轮系统能够相互独立工作，互不干涉，减小了爬壁机器人的转弯半径，提高了爬壁机器人的灵活性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型用于爬壁机器人的全方向转向装置的结构示意图；

图2为本实用新型用于爬壁机器人的全方向转向装置中车轮组件及驱动组件的第一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型用于爬壁机器人的全方向转向装置中车轮组件及驱动组件的第二个实施例的结构示意图；

图4为本实用新型用于爬壁机器人的全方向转向装置中旋转连接件的结构示意图。

图中：

1、驱动组件；2、转向组件；3、车桥；4、车轮安装架；5、车轮；6、连接梁；

11、第一伺服电机；12、旋转连接件；

21、第二伺服电机；22、转动连接件；

121、第一伞齿轮；122、连接轴；123、第二伞齿轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

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“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两组元件内部的连通。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。

如附图1-图4所示，本实用新型提供了一种用于爬壁机器人的全方向转向装置，包括连接梁6和两套车轮系统，两套车轮系统分别对称设置于连接梁6的两端。每套车轮系统包括车桥3、两组车轮组件、两组驱动组件1和两组转向组件2；车桥3垂直于连接梁6设置，车桥3固定连接于连接梁6的一端；两组车轮组件分别对称设置于车桥3两端；两组驱动组件1用于驱动车轮组件运动，两组驱动组件1与两组车轮组件一一对应连接；两组转向组件2用于改变车轮组件运动方向，两组转向组件2与两组车轮组件一一对应连接。每套车轮系统中的两组车轮组件，在与各自对应连接的驱动组件1和转向组件2的作用下，单独运动和转向。

上述用于爬壁机器人的全方向转向装置的工作原理为：驱动组件1驱动与其对应连接的车轮组件运动，转向组件2改变与其对应连接的车轮组件的运动方向，每套车轮系统中的两组车轮组件单独运动和转向，从而，两套车轮系统相互独立工作。

上述用于爬壁机器人的全方向转向装置，针对每套车轮系统中的每组车轮组件都单独设置对应的驱动组件1和转向组件2，以使同套车轮系统中的两组车轮组件能够单独运动和转向，从而，两套车轮系统能够相互独立工作，互不干涉，减小了爬壁机器人的转弯半径，提高了爬壁机器人的灵活性。

为了使整体结构紧凑，如图1所示，车轮组件包括车轮安装架4，车轮安装架4安装有车轮5，车轮安装架4连接于转向组件2；车轮5的轮轴连接于驱动组件1，驱动组件1位于车轮安装架4横向的一侧。需要说明的是，车轮5转动安装于车轮安装架4的下端，车轮安装架4的上端与转向组件2连接，转向组件2通过改变车轮安装架4的方向来改变车轮5的运动方向，驱动组件1位于车轮安装架4横向的一侧。还需要说明的是，车轮安装架4呈倒U型，车轮安装架4下端与车轮5轮轴的两端均转动连接。上述用于爬壁机器人的全方向转向装置结构紧凑，方便布置。

为了进一步增加整体结构的紧凑性，如图1和图2所示，驱动组件1包括旋转连接件12和第一伺服电机11；旋转连接件12与车轮5共轴线设置，旋转连接件12与车轮5的轮轴连接；第一伺服电机11用于驱动旋转连接件12转动，第一伺服电机11的输出轴与旋转连接件12连接，第一伺服电机11固定连接于车轮安装架4横向的一侧。通过设置第一伺服电机11的输出轴与旋转连接件12连接，利用旋转连接件12与车轮5的轮轴连接，以驱动车轮5转动，通过设置第一伺服电机11固定连接于车轮安装架4，进一步增加了整体结构的紧凑性。

需要说明的是，如图4所示，旋转连接件12包括第一伞齿轮121，第一伞齿轮121的中心部分固定连接有连接轴122，连接轴122与车轮5的轮轴固定连接；第一伞齿轮121啮合有第二伞齿轮123，第二伞齿轮123固定连接于第一伺服电机11的输出轴。通过设置第一伞齿轮121和第二伞齿轮123传递第一伺服电机11对车轮5的驱动力，伞齿轮能够改变力的传递方向，从而第一伺服电机11能够竖直设置于车轮安装架4横向的一侧，使得整体结构更加紧凑。

为了使上述用于爬壁机器人的全方向转向装置转向更灵活，如图1所示，转向组件2包括第二伺服电机21和转动连接件22；第二伺服电机21固定连接于车桥3；转动连接件22的一端固定连接于第二伺服电机21的输出轴，转动连接件22的另一端固定连接于车轮安装架4。需要说明的是，转动连接件22固定连接于第二伺服电机21输出轴的一端同时转动连接于车桥3。第二伺服电机21通过转动连接件22改变车轮安装架4的方向，一方面，转动连接件22增大了第二伺服电机21与车轮安装架4的接触面积，使车轮安装架4转向更灵活；另一方面，转动连接件22通过与车桥3转动连接，起到保护作用，防止车轮安装架4沿偏离车轮安装架4所在轴线方向转向。

为了简化转向组件2的结构，减少能量损失，如图2所示，转向组件2是第二伺服电机21，第二伺服电机21固定连接于车桥3，第二伺服电机21的输出轴与车轮安装架4固定连接。通过设置第二伺服电机21直接作用于车轮安装架4，省去其他过渡部件，减少了能量的损失，整体结构也得以更加紧凑。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.用于爬壁机器人的全方向转向装置，其特征在于，包括：

连接梁(6)；

两套车轮系统，两套所述车轮系统分别对称设置于所述连接梁(6)的两端，每套所述车轮系统包括：

车桥(3)，所述车桥(3)垂直于所述连接梁(6)设置，所述车桥(3)固定连接于所述连接梁(6)的一端；

两组车轮组件，两组所述车轮组件分别对称设置于所述车桥(3)两端；

两组驱动组件(1)，用于驱动所述车轮组件运动，两组所述驱动组件(1)与两组所述车轮组件一一对应连接；

两组转向组件(2)，用于改变所述车轮组件运动方向，两组所述转向组件(2)与两组所述车轮组件一一对应连接；

其中，每套所述车轮系统中的两组所述车轮组件，在与各自对应连接的所述驱动组件(1)和所述转向组件(2)的作用下，单独运动和转向。

2.根据权利要求1所述的用于爬壁机器人的全方向转向装置，其特征在于，所述车轮组件包括车轮安装架(4)，所述车轮安装架(4)安装有车轮(5)，所述车轮安装架(4)连接于所述转向组件(2)；所述车轮(5)的轮轴连接于所述驱动组件(1)，所述驱动组件(1)位于所述车轮安装架(4)横向的一侧。

3.根据权利要求2所述的用于爬壁机器人的全方向转向装置，其特征在于，所述车轮安装架(4)呈倒U型，所述车轮安装架(4)下端与所述车轮(5)轮轴的两端均转动连接。

4.根据权利要求2或3所述的用于爬壁机器人的全方向转向装置，其特征在于，所述驱动组件(1)包括：

旋转连接件(12)，所述旋转连接件(12)与所述车轮(5)共轴线设置，所述旋转连接件(12)与所述车轮(5)的轮轴连接；

第一伺服电机(11)，用于驱动所述旋转连接件(12)转动，所述第一伺服电机(11)的输出轴与所述旋转连接件(12)连接，所述第一伺服电机(11)固定连接于所述车轮安装架(4)横向的一侧。

5.根据权利要求4所述的用于爬壁机器人的全方向转向装置，其特征在于，所述旋转连接件(12)包括第一伞齿轮(121)，所述第一伞齿轮(121)的中心部分固定连接有连接轴(122)，所述连接轴(122)与所述车轮(5)的轮轴固定连接；所述第一伞齿轮(121)啮合有第二伞齿轮(123)，所述第二伞齿轮(123)固定连接于所述第一伺服电机(11)的输出轴。

6.根据权利要求2或3所述的用于爬壁机器人的全方向转向装置，其特征在于，所述转向组件(2)，包括：

第二伺服电机(21)，所述第二伺服电机(21)固定连接于所述车桥(3)；

转动连接件(22)，所述转动连接件(22)的一端固定连接于所述第二伺服电机(21)的输出轴，所述转动连接件(22)的另一端固定连接于所述车轮安装架(4)。

7.根据权利要求6所述的用于爬壁机器人的全方向转向装置，其特征在于，所述转动连接件(22)固定连接于所述第二伺服电机(21)输出轴的一端同时转动连接于所述车桥(3)。

8.根据权利要求2或3所述的用于爬壁机器人的全方向转向装置，其特征在于，所述转向组件(2)是第二伺服电机(21)，所述第二伺服电机(21)固定连接于所述车桥(3)，所述第二伺服电机(21)的输出轴与所述车轮安装架(4)固定连接。

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