CN107186691A - 一种用于特定路面的机器人导向机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于特定路面的机器人导向机构，包括前轮组件、后轮组件以及机架，所述前轮组件和所述后轮组件分别安装在机架的前后部，其中所述机架后部两侧各安装一套后轮组件；所述前轮组件包括前导向轮、前轴、第一弹簧和前支架；所述后轮组件包括后支架、后轴、第二弹簧、后导向轮以及调节螺母。本发明的有益效果在于：能完整有效地正确导向；通过四个定制的橡胶轮可有效贴合路面上的凸起，并在正确行驶方向下与路面产生相对转动，摩擦力小，利于机器人的正常行驶；当在行驶方向产生偏差时，路面凸起施于导向轮一个反偏差方向的力，使机器人回到正确的轨道，并且由于有弹簧的存在，机器人在调整方向时更加平稳。

Description

一种用于特定路面的机器人导向机构
技术领域
本发明涉及一种用于特定路面的机器人导向机构。
背景技术
一般的轮式或履带式爬行机器人的导向大多是通过传感器来感知机器人的位置进而来保持直线或按指定方向行走，导致成本高、制造困难，但是利用机构来导向的爬行机器人并不多，尤其是适用于一些特殊形状路面的导向机构暂时还没有。
发明内容
为了解决目前的轮式或履带式爬行机器人的导向需要传感器感应、成本高、制造复杂的问题，本发明提出了一种单纯利用机械结构实现机器人导向、结构简单、成本低、导向效果好的用于特定路面的机器人导向机构。
本发明所述的一种用于特定路面的机器人导向机构，其特征在于：包括前轮组件、后轮组件以及机架，所述前轮组件和所述后轮组件分别安装在机架的前后部，其中所述机架后部两侧各安装一套后轮组件；所述前轮组件包括前导向轮、前轴、第一弹簧和前支架，所述前支架的上部与所述机架的前部固接，所述前支架的下部设有用于水平插接前轴的第一安装孔，所述前支架与所述前轴的外端部转动连接；所述前轴对称安装两个前导向轮，并且两个前导向轮之间留有用于卡入路面凸起的间隙；所述前导向轮与同侧的前支架之间设有用于调整两前导向轮之间间距的第一弹簧，其中第一弹簧的一端与前导向轮固接，另一端与前支架固接；所述后轮组件包括后支架、后轴、第二弹簧、后导向轮以及调节螺母，所述后支架的上部与所述机架后部固接，所述后支架的下部设有用于水平***后轴的第二安装孔；所述后轴的一端与所述后支架的下部转动连接；所述后轴的另一端装有后导向轮，并且所述后轴的末端螺接调节螺母；所述第二弹簧套接在所述后轴外部，并且所述弹簧的一端与后支架相连，另一端与后导向轮的第四轴承相连。
所述机架后部两侧各对称安装一套后轮组件，两套后轮组件关于机架中心对称，且保持前导向轮的最低点与后导向轮的最低点处于同一水平面上。
所述前支架包括横梁、两根垂直安装架、用于限制前轴轴向移动的第一轴承、用于支撑前轴的第二轴承、圆板以及轴承端盖，所述横梁与机架前部底面固接，两根所述垂直安装架相对布置，且垂直安装架的上端分别与横梁的两端固接拼成门型结构；每根垂直安装架的第一安装孔内侧固接一块圆板，外侧固接一个用于限制前轴轴向移动的轴承端盖；所述第二轴承嵌入所述第一安装孔内，所述前轴的两端***相应的第二轴承上，并与同侧的圆板、轴承端盖螺接；所述第一轴承套在前轴两端，并且通过其轴肩固定。
所述后支架的第二安装孔内嵌有用于支撑后轴的第三轴承，后轴的内端***第三轴承内圈，并与之固接；后轴安装第四轴承，第四轴承的外端面套接用于固定后导向轮的套筒，并通过垫片以及调节螺母限制套筒沿后轴的轴向移动；第四轴承内端面与后支架之间套接第二弹簧，其中第二弹簧的一端与后支架固接，另一端与轴承相连。
所述前导轮和所述后导轮一侧渐缩形成能与路面凸起贴合的锥面，其中两个所述前导轮的锥面相对，两个后导轮的锥面反向向外。
工作原理：当机器人沿路面向前正常行驶时，前后导向轮与路面正常贴合，并相对滚动。当机器人运转方向偏置时，此时前后导向轮同时也发生偏置，并抵触到路面的凸起，同时路面产生一个反作用力作用于前后导向轮，迫使偏置一侧的前后导向轮发生转向，从而带动整个机器人转向。机器人保持在一定范围内直线向上行驶。前后导向轮连接着所述弹簧，在工作时所述弹簧可起到缓冲的作用，避免出现撞击等不稳定现象，同时由于所述弹簧的存在使所述导向轮可适应实际情况下的有误差的路面。通过调节所述调节螺母可微调所述后轮组件中所述导向轮的位置，使所述导向机构可适应小范围内尺寸变化的路面。前后导向轮采用橡胶制作，因橡胶也具有较好的塑性，因此采用橡胶材质的所述导向轮也具有一定的缓冲作用；所述导向机构与路面共有三个接触点，三点形成面，此时所述导向轮可更好的贴合路面。
本发明的有益效果在于：设计巧妙，能完整有效地正确导向，有益效果明显；通过四个定制的橡胶轮可有效贴合路面上的凸起，并在正确行驶方向下与路面产生相对转动，摩擦力小，利于机器人的正常行驶。当在行驶方向产生偏差时，路面凸起施于导向轮一个反偏差方向的力，使机器人回到正确的轨道，并且由于有弹簧的存在，机器人在调整方向时更加平稳并且弹簧使该导向同样可胜任路面凸起有略微变化的情况。
附图说明
图1是本发明整体结构的侧向视图。
图2是本发明机构的等轴测图。
图3是发明中去掉轴承端盖和橡胶轮后的后导向组件立体图。
图4是本发明中去掉单个轴承端盖和橡胶轮后的前导向组件立体图。
图5是本发明的使用状态图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明
参照附图：
实施例1本发明所述的一种用于特定路面的机器人导向机构，包括前轮组件1、后轮组件2以及机架3，所述前轮组件1和所述后轮组件2分别安装在机架3的前后部，其中所述机架3后部两侧各安装一套后轮组件2；所述前轮组件1包括前导向轮11、前轴12、第一弹簧13和前支架14，所述前支架14的上部与所述机架3的前部固接，所述前支架14的下部设有用于水平插接前轴的第一安装孔，所述前支架14与所述前轴12的外端部转动连接；所述前轴12对称安装两个前导向轮11，并且两个前导向轮11之间留有用于卡入路面4凸起41的间隙；所述前导向轮11与同侧的前支架14之间设有用于调整两前导向轮之间间距的第一弹簧13，其中第一弹簧13的一端与前导向轮11固接，另一端与前支架14固接；所述后轮组件2包括后支架21、后轴22、第二弹簧23、后导向轮24以及调节螺母25，所述后支架21的上部与所述机架3后部固接，所述后支架21的下部设有用于水平***后轴的第二安装孔；所述后轴22的一端与所述后支架21的下部转动连接；所述后轴22的另一端装有后导向轮24，并且所述后轴22的末端螺接调节螺母25；所述第二弹簧23套接在所述后轴22外部，并且所述第二弹簧23的一端与后支架21相连，另一端与后导向轮22的第四轴承相连。
所述机架3后部两侧各对称安装一套后轮组件2，两套后轮组件2关于机架中心对称，且保持前导向轮11的最低点与后导向轮21的最低点处于同一水平面上。
所述前支架14包括横梁141、两根垂直安装架142、用于限制前轴轴向移动的第一轴承、用于支撑前轴的第二轴承144、圆板145以及轴承端盖146，所述横梁141通过螺钉与机架3前部底面固接，两根所述垂直安装架142相对布置，且垂直安装架142的上端分别与横梁141的两端固接拼成门型结构；每根垂直安装架142的第一安装孔内侧固接一块圆板145，外侧固接一个用于限制前轴轴向移动的轴承端盖146；所述第二轴承144嵌入所述第一安装孔内，所述前轴12的两端***相应的第二轴承144上，并与同侧的圆板145、轴承端盖146螺接；所述第一轴承143套在前轴两端，并且通过其轴肩固定。
所述后支架21的第二安装孔内嵌有用于支撑后轴的第三轴承211，后轴22的内端***第三轴承211内圈，并与之固接；后轴22安装第四轴承221，第四轴承221的外端面套接用于固定后导向轮的套筒222，并通过垫片223以及调节螺母25限制套筒222沿后轴22的轴向移动；第四轴承221内端面与后支架21之间套接第二弹簧23，其中第二弹簧23的一端与后支架固接，另一端与第四轴承221相连。
所述前导轮11和所述后导轮21一侧渐缩形成能与路面凸起贴合的锥面，其中两个所述前导轮的锥面相对，两个后导轮的锥面反向向外。
工作原理：当机器人沿路面向前正常行驶时，前后导向轮与路面正常贴合，并相对滚动。当机器人运转方向偏置时，此时前后导向轮同时也发生偏置，并抵触到路面的凸起，同时路面产生一个反作用力作用于前后导向轮，迫使偏置一侧的前后导向轮发生转向，从而带动整个机器人转向。机器人保持在一定范围内直线向上行驶。前后导向轮连接着所述弹簧，在工作时所述弹簧可起到缓冲的作用，避免出现撞击等不稳定现象，同时由于所述弹簧的存在使所述导向轮可适应实际情况下的有误差的路面。通过调节所述调节螺母可微调所述后轮组件中所述导向轮的位置，使所述导向机构可适应小范围内尺寸变化的路面。前后导向轮采用橡胶制作，因橡胶也具有较好的塑性，因此采用橡胶材质的所述导向轮也具有一定的缓冲作用；所述导向机构与路面共有三个接触点，三点形成面，此时所述导向轮可更好的贴合路面。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种用于特定路面的机器人导向机构，其特征在于：包括前轮组件、后轮组件以及机架，所述前轮组件和所述后轮组件分别安装在机架的前后部，其中所述机架后部两侧各安装一套后轮组件；所述前轮组件包括前导向轮、前轴、第一弹簧和前支架，所述前支架的上部与所述机架的前部固接，所述前支架的下部设有用于水平插接前轴的第一安装孔，所述前支架与所述前轴的外端部转动连接；所述前轴对称安装两个前导向轮，并且两个前导向轮之间留有用于卡入路面凸起的间隙；所述前导向轮与同侧的前支架之间设有用于调整两前导向轮之间间距的第一弹簧，其中第一弹簧的一端与前导向轮固接，另一端与前支架固接；所述后轮组件包括后支架、后轴、第二弹簧、后导向轮以及调节螺母，所述后支架的上部与所述机架后部固接，所述后支架的下部设有用于水平***后轴的第二安装孔；所述后轴的一端与所述后支架的下部转动连接；所述后轴的另一端装有后导向轮，并且所述后轴的末端螺接调节螺母；所述第二弹簧套接在所述后轴外部，并且所述弹簧的一端与后支架相连，另一端与后导向轮的第四轴承相连。
2.如权利要求1所述的一种用于特定路面的机器人导向机构，其特征在于：所述机架后部两侧各对称安装一套后轮组件，两套后轮组件关于机架中心对称，且保持前导向轮的最低点与后导向轮的最低点处于同一水平面上。
3.如权利要求1所述的一种用于特定路面的机器人导向机构，其特征在于：所述前支架包括横梁、两根垂直安装架、用于限制前轴轴向移动的第一轴承、用于支撑前轴的第二轴承、圆板以及轴承端盖，所述横梁与机架前部底面固接，两根所述垂直安装架相对布置，且垂直安装架的上端分别与横梁的两端固接拼成门型结构；每根垂直安装架的第一安装孔内侧固接一块圆板，外侧固接一个用于限制前轴轴向移动的轴承端盖；所述第二轴承嵌入所述第一安装孔内，所述前轴的两端***相应的第二轴承上，并与同侧的圆板、轴承端盖螺接；所述第一轴承套在前轴两端，并且通过前轴轴肩限制其固定。
4.如权利要求1所述的一种用于特定路面的机器人导向机构，其特征在于：所述后支架的第二安装孔内嵌有用于支撑后轴的第三轴承，后轴的内端***第三轴承内圈，并与之固接；后轴套入第四轴承，第四轴承的外端面套接用于固定后导向轮的套筒，并通过垫片以及调节螺母限制套筒沿后轴的轴向移动；第四轴承内端面与后支架之间套接第二弹簧，其中第二弹簧的一端与后支架固接，另一端与轴承相连。
5.如权利要求1所述的一种用于特定路面的机器人导向机构，其特征在于：所述前导轮和所述后导轮一侧渐缩形成能与路面凸起贴合的锥面，其中两个所述前导轮的锥面相对，两个后导轮的锥面反向向外。
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