CN220262917U - 一种适应复杂地形的无人车履带轮结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，摆臂支架固定安装在支撑腿的顶端，摆臂支架的顶端通过关节轴承与无人车车身平台的侧壁铰接相连，摆臂支架和无人车车身平台之间安装有用于驱动摆臂支架摆动的摆臂驱动机构；支撑腿的底端支撑安装有三角履带机构，三角履带机构与用于驱动其转动的履带动力装置相连，履带动力装置固定在支撑腿的内侧壁上。此无人车履带轮结构针对长距离隧洞底板存在冲坑、钢筋裸漏、杂物如块石、树枝淤堵等导致的底板凹凸不平情况，提出融合轮胎与履带优点的可适应复杂地形的无人车履带轮结构，能够满足高通过性与高机动性等要求，具有较强的越障和避障能力，进而很好的适应复杂地形。

Description

一种适应复杂地形的无人车履带轮结构

技术领域

本实用新型属于长距离隧洞检测技术领域，特别是涉及一种适应复杂地形的无人车履带轮结构。

背景技术

长距离隧洞作为高坝大库、引水工程等重要工程的建筑物组成部分，发挥着防洪、供水、发电等重要作用，长距离隧洞对工程的安全运行和社会民生意义重大。因此，需对长距离隧洞进行定期检测，并掌握其实际运行状态，比如有无块石掉落、阻塞、洞壁漏水等异常，并及时处理以确保建筑物安全运行。

由于长距离隧洞空间较为封闭，洞内光照条件差、环境复杂，人工巡检安全性较低，通过研发无人检测车来代替传统人工检查方式具有较大的实用意义。

实用新型内容

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，此无人车履带轮结构针对长距离隧洞底板存在冲坑、钢筋裸漏、杂物如块石、树枝淤堵等导致的底板凹凸不平情况，提出融合轮胎与履带优点的可适应复杂地形的无人车履带轮结构，能够满足高通过性与高机动性等要求，具有较强的越障和避障能力，进而很好的适应复杂地形。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，它包括摆臂支架，摆臂支架固定安装在支撑腿的顶端，摆臂支架的顶端通过关节轴承与无人车车身平台的侧壁铰接相连，摆臂支架和无人车车身平台之间安装有用于驱动摆臂支架摆动的摆臂驱动机构；支撑腿的底端支撑安装有三角履带机构，三角履带机构与用于驱动其转动的履带动力装置相连，履带动力装置固定在支撑腿的内侧壁上。

所述摆臂支架和支撑腿通过法兰板固定相连。

所述摆臂驱动机构固定在摆臂支架外壁上的第一铰接座上，第一铰接座与电动推杆的活塞杆铰接，电动推杆的缸体通过第二铰接座与无人车车身平台侧壁上的侧板铰接相连。

所述三角履带机构包括固定在支撑腿底端外侧壁上的主轴座，主轴座的内部转动安装有主动轮轴，主动轮轴上安装有主动履带轮，主动履带轮与行走履带啮合传动，主轴座的底端安装有第一履带轮板，第一履带轮板的另一侧通过弧形板固定有第二履带轮板，第一履带轮板和第二履带轮板底端安装有用于和行走履带相配合的第一导向轮、第一承重轮、第二承重轮和第二导向轮。

所述履带动力装置包括固定在支撑腿内侧壁上的电机安装板，电机安装板上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴与减速器相连，减速器的输出端与主动轮轴固定相连，驱动电机和减速器的外部安装有外壳体。

所述第二承重轮和第二导向轮之间通过连接杆连接。

所述无人车履带轮结构为无人车的驱动结构，通过在无人车车身平台将四个无人车履带轮结构连接即可拼接成无人车，无人车车身平台上部能够用于搭载各种检测设备。

所述检测设备包括激光雷达、高清全景摄像头、红外热成像摄像头和超声波检测设备，从而实现无人车长距离自动检测。

本实用新型有如下有益效果：

1、由于隧洞空间较为封闭，洞内光照条件差、环境复杂，人工巡检安全性较低，同时隧洞底板常存在冲坑、钢筋裸漏、杂物如块石、树枝淤堵等现象，导致底板凹凸不平，路况较为复杂。本实用新型提供的一种无人检测车专用行走和驱动设备，代替传统人工检查方式以进行长距离隧洞无人检测。区别于传统的无人车行走方式，本实用新型通过融合轮胎与履带行走优点提出适应复杂地形的无人车履带轮结构，可确保无人车在斜面不发生侧滑，陷入凹坑时具有抗倾覆能力，并可跨越一定高度障碍。满足高通过性与高机动性等要求，具有较强的越障和避障能力。

2、通过上述的摆臂驱动机构能够用于驱动摆臂支架进行转动，进而达到调平的效果。

3、通过上述的三角履带机构能够实现履带行走，替代传统的轮胎车轮的行走模式，增强了无人车行走移动的稳定性，起到了抗倾覆的效果。

4、通过上述的履带动力装置能够用于提供行走动力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型第一视角三维图。

图2为本实用新型第二视角三维图。

图3为本实用新型在无人车上安装布置的第一视角三维图。

图中：关节轴承1、摆臂支架2、法兰板3、支撑腿4、第一铰接座5、电动推杆6、第二铰接座7、外壳体8、电机安装板9、行走履带10、主动轮轴11、主动履带轮12、弧形板13、第二履带轮板14、第一导向轮15、第一承重轮16、第二承重轮17、连接杆18、第二导向轮19、主轴座20、第一履带轮板21、侧板22、无人车车身平台23。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

参见图1-3，一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，它包括摆臂支架2，摆臂支架2固定安装在支撑腿4的顶端，摆臂支架2的顶端通过关节轴承1与无人车车身平台23的侧壁铰接相连，摆臂支架2和无人车车身平台23之间安装有用于驱动摆臂支架2摆动的摆臂驱动机构；支撑腿4的底端支撑安装有三角履带机构，三角履带机构与用于驱动其转动的履带动力装置相连，履带动力装置固定在支撑腿4的内侧壁上。通过采用上述的无人车履带轮结构，有效的的融合轮胎与履带行走优点提出适应复杂地形的无人车履带轮结构，可确保无人车在斜面不发生侧滑，陷入凹坑时具有抗倾覆能力，并可跨越一定高度障碍。满足高通过性与高机动性等要求，具有较强的越障和避障能力。具体工作过程中，通过摆臂驱动机构能够用于驱动摆臂支架2进行摆动，进而调节无人车车身平台23的顶部平面度，进而达到调平的目的，来适应不同坡度的地面，通过履带动力装置驱动三角履带机构，能够实现整个无人车的行走移动。

进一步的，所述摆臂支架2和支撑腿4通过法兰板3固定相连。通过上述的法兰板3能够实现两者可靠的连接。

进一步的，所述摆臂驱动机构固定在摆臂支架2外壁上的第一铰接座5上，第一铰接座5与电动推杆6的活塞杆铰接，电动推杆6的缸体通过第二铰接座7与无人车车身平台23侧壁上的侧板22铰接相连。通过上述的摆臂驱动机构能够用于驱动摆臂支架2进行转动，进而达到调平的效果。工作过程中，通过启动电动推杆6，通过电动推杆6带动摆臂支架2绕着关节轴承1转动，进而对摆臂支架2的位置进行调节。

进一步的，所述三角履带机构包括固定在支撑腿4底端外侧壁上的主轴座20，主轴座20的内部转动安装有主动轮轴11，主动轮轴11上安装有主动履带轮12，主动履带轮12与行走履带10啮合传动，主轴座20的底端安装有第一履带轮板21，第一履带轮板21的另一侧通过弧形板13固定有第二履带轮板14，第一履带轮板21和第二履带轮板14底端安装有用于和行走履带10相配合的第一导向轮15、第一承重轮16、第二承重轮17和第二导向轮19。通过上述的三角履带机构能够实现履带行走，替代传统的轮胎车轮的行走模式，增强了无人车行走移动的稳定性，起到了抗倾覆的效果。工作过程中，通过主动轮轴11带动主动履带轮12，通过主动履带轮12驱动行走履带10，进而通过行走履带10与地面之间的接触来实现行走移动，通过第一承重轮16、第二承重轮17能够起到很好的承重效果，通过第一导向轮15和第二导向轮19起到对行走履带10进行导向的目的。

进一步的，所述履带动力装置包括固定在支撑腿4内侧壁上的电机安装板9，电机安装板9上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴与减速器相连，减速器的输出端与主动轮轴11固定相连，驱动电机和减速器的外部安装有外壳体8。通过上述的履带动力装置能够用于提供行走动力。工作过程中，通过驱动电机驱动减速器，通过减速器驱动主动轮轴11，通过主动轮轴11驱动主动履带轮12，进而通过主动履带轮12带动行走履带10，通过行走履带10的转动，带动整个无人车移动行走。

进一步的，所述第二承重轮17和第二导向轮19之间通过连接杆18连接。通过上述的连接杆18保证了第二承重轮17和第二导向轮19可靠连接。

进一步的，所述无人车履带轮结构为无人车的驱动结构，通过在无人车车身平台23将四个无人车履带轮结构连接即可拼接成无人车，无人车车身平台23上部能够用于搭载各种检测设备。通过上述的安装结构能够实现对无人车车身平台23的稳定搭载，而且保证了其能够正常行走。

进一步的，所述检测设备包括激光雷达、高清全景摄像头、红外热成像摄像头和超声波检测设备，从而实现无人车长距离自动检测。

实施例2：

该泄水隧洞全长约4km，为某高坝大库的重要泄水设施，为及时发现隧洞异常并采取应对措施，本次采用所提的履带轮结构组装成无人车，无人车总重约280kg。该无人车可在隧洞复杂地形条件下进行越障和避障行走，并搭载检测设备进行隧洞巡视检查，取得良好的检测成果。

驱动电机及减速器安装在三角履带机构上，控制履带轮驱动、加速与减速，履带轮通过摆臂支架与关节轴承和电动推杆连接，关节轴承是摆臂支架与无人车车身的主要连接件，将三角履带机构同无人车相连。摆臂支架与电动推杆连接，电动推杆推动摆臂支架，从而改变摆臂支架角度带动履带轮进行越障、转向和绕行避障。同时可降低车身重心，增加整车的稳定性和通过性。电动推杆推动摆臂支架带动履带轮进行越障时最大越障高度约18cm。

本实施例中，关节轴承是摆臂机构与车身的主要连接件，拟选用交叉滚子轴承XRU5515，并计算得到额定动载荷为20.3kN，静载荷29.5kN。

本实施例中，所选用的电动推杆最大推力3000N、最大拉力3000N、行程为100mm、防水等级为IP65。

本实施例中，所选用的驱动电机为无刷直流电机，额定转速3000RPM，额定扭矩1.59Nm，减速器选用直角减速器，为二级减速，速比30，最大负载80Nm。

本实施例中，三角履带机构包含行走履带、驱动轮、导向轮、支重轮、托轮和机架轴承。为避免异物卷入，在履带轮侧面安装网罩。履带轮主动轮直径为200mm，单轮承重150kg。

本实施例中，三角履带机构具有较强的复杂地形适应能力，可确保无人车在斜面不发生侧滑，陷入凹坑时具有抗倾覆能力，并可跨越一定高度障碍物。本实施例中无人车总重280kg，经受力分析和现场测试，无人车可在最大坡度为16度时不发生侧滑，深度小于80cm的凹坑不发生倾覆，可跨越障碍物高度为18cm。

本实施例中，无人车车身平台搭载高清全景摄像头和红外热成像摄像头进行长距离隧洞无人巡检，进行块石掉落、阻塞、洞壁漏水等异常检测。

本实用新型的使用过程如下：

当需要对隧洞进行无人巡检时，启动履带动力装置，通过驱动电机驱动减速器，通过减速器驱动主动轮轴11，通过主动轮轴11驱动主动履带轮12，进而通过主动履带轮12带动行走履带10，通过行走履带10的转动，带动整个无人车移动行走，在其移动过程中，通过搭载在无人车车身平台上的高清全景摄像头和红外热成像摄像头进行长距离隧洞无人巡检，进行块石掉落、阻塞、洞壁漏水等异常检测；当遇到斜坡不平路面时，通过摆臂驱动机构驱动摆臂支架2进行摆动，进而调节无人车车身平台23的顶部平面度，进而达到调平的目的，来适应不同坡度的地面，通过履带动力装置驱动三角履带机构，能够实现整个无人车的行走移动。

Claims (8)

1.一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，其特征在于：它包括摆臂支架（2），摆臂支架（2）固定安装在支撑腿（4）的顶端，摆臂支架（2）的顶端通过关节轴承（1）与无人车车身平台（23）的侧壁铰接相连，摆臂支架（2）和无人车车身平台（23）之间安装有用于驱动摆臂支架（2）摆动的摆臂驱动机构；支撑腿（4）的底端支撑安装有三角履带机构，三角履带机构与用于驱动其转动的履带动力装置相连，履带动力装置固定在支撑腿（4）的内侧壁上。

2.根据权利要求1所述一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，其特征在于：所述摆臂支架（2）和支撑腿（4）通过法兰板（3）固定相连。

3.根据权利要求1所述一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，其特征在于：所述摆臂驱动机构固定在摆臂支架（2）外壁上的第一铰接座（5）上，第一铰接座（5）与电动推杆（6）的活塞杆铰接，电动推杆（6）的缸体通过第二铰接座（7）与无人车车身平台（23）侧壁上的侧板（22）铰接相连。

4.根据权利要求1所述一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，其特征在于：所述三角履带机构包括固定在支撑腿（4）底端外侧壁上的主轴座（20），主轴座（20）的内部转动安装有主动轮轴（11），主动轮轴（11）上安装有主动履带轮（12），主动履带轮（12）与行走履带（10）啮合传动，主轴座（20）的底端安装有第一履带轮板（21），第一履带轮板（21）的另一侧通过弧形板（13）固定有第二履带轮板（14），第一履带轮板（21）和第二履带轮板（14）底端安装有用于和行走履带（10）相配合的第一导向轮（15）、第一承重轮（16）、第二承重轮（17）和第二导向轮（19）。

5.根据权利要求4所述一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，其特征在于：所述履带动力装置包括固定在支撑腿（4）内侧壁上的电机安装板（9），电机安装板（9）上安装有驱动电机，驱动电机的输出轴与减速器相连，减速器的输出端与主动轮轴（11）固定相连，驱动电机和减速器的外部安装有外壳体（8）。

6.根据权利要求4所述一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，其特征在于：所述第二承重轮（17）和第二导向轮（19）之间通过连接杆（18）连接。

7.根据权利要求1所述一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，其特征在于：所述无人车履带轮结构为无人车的驱动结构，通过在无人车车身平台（23）将四个无人车履带轮结构连接即可拼接成无人车，无人车车身平台（23）上部能够用于搭载各种检测设备。

8.根据权利要求7所述一种适应复杂地形的无人车履带轮结构，其特征在于：所述检测设备包括激光雷达、高清全景摄像头、红外热成像摄像头和超声波检测设备，从而实现无人车长距离自动检测。