CN111874118B - 一种基于轮履腿式底盘的越障机器人 - Google Patents

一种基于轮履腿式底盘的越障机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于轮履腿式底盘的越障机器人，包括底盘本体、两套腿式摇臂***、两套履带***和两套轮式驱动***，两套所述轮式驱动***分别对称设置在底盘本体两侧，两套所述履带***分别与所述轮式驱动***配合设置，两套所述腿式摇臂***分别与底盘本体两侧的履带***和轮式驱动***配合连接。本发明结构合理、可靠，体型较小，越障效果优越，驱动方便，制造成本相对较低，可实现任意方向移动、原地旋转。悬臂可绕传动轴转动任意角度，适用于复杂的室外与室内环境。

Description

一种基于轮履腿式底盘的越障机器人
技术领域
本发明涉及一种基于轮履腿式底盘的越障机器人，属于越野机器人技术领域。
背景技术
随着人类活动领域的不断延伸，越障机器人的工作环境也逐步深人到一些不可预测的环境中，这就要求越障机器人具备很强的地形适应能力和高效自主的运动模式。根据行走方式的不同，越障机器人分为轮式、腿式、履带式和混合式等多种形式。轮式结构简单，运行速度快，但在非结构化环境下其越障能力和平稳性存在一定缺陷。腿式结构具有很强的地形适应能力，但控制复杂，不易满足高灵活性的要求。履带式结构及有很强的越障能力，但是在平地上行进速度较慢且转向不灵活。
发明内容
针对上述问题，本发明公开一种基于轮履腿式底盘的越障机器人，融合了轮式的高效性、履带式的高适应性和腿式的高灵活性等特点，提升了越障能力，增大了作业范围。
本发明中主要采用的技术方案为：
一种基于轮履腿式底盘的越障机器人，包括底盘本体、两套腿式摇臂***、两套履带***和两套轮式驱动***，两套所述轮式驱动***分别对称设置在底盘本体两侧，两套所述履带***分别与所述轮式驱动***配合设置，两套所述腿式摇臂***分别与底盘本体两侧的履带***和轮式驱动***配合连接。
优选地，所述底盘本体包括上底盘、下底盘、两块弧形连接板和两块本体侧板，所述上底盘和下底盘两端分别通过弧形连接板连接，所述上底盘和下底盘两侧分别通过本体侧板连接。
优选地，所述轮式驱动***包括第一斜齿轮、第二斜齿轮、内传动轴、外传动轴、第一轴承座、第二轴承座、第三轴承座、第一轴承、第二轴承、第三轴承、第四轴承、第一锥齿轮、第二锥齿轮、履带驱动电机、摇臂驱动电机，所述摇臂驱动电机的输出轴与第一锥齿轮连接，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮垂直啮合连接，所述第二锥齿轮通过键与所述内传动轴的一端连接，所述内传动轴另一端依次穿过外传动轴、第一内履带轮、第一越野轮和第一外履带轮与所述腿式摇臂***中的第一法兰盘通过键连接，所述内传动轴与所述第一轴承配合连接，所述第一轴承安装在第一轴承座内，所述履带驱动电机的输出轴与第一斜齿轮连接，所述第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合连接，所述第二斜齿轮与所述外传动轴过盈配合连接，所述外传动轴分别与所述第二轴承和所述第三轴承配合连接，且第二轴承与第三轴承分别设置在第二斜齿轮两侧，所述第二轴承和所述第三轴承分别安装在第二轴承座和第三轴承座内，所述外传动轴与所述内传动轴同轴心设置，所述内转动轴与外传动轴之间设有第四轴承。
优选地，所述履带***包括第一内履带轮、第二内履带轮、内履带、第一越野轮、第二越野轮、支撑柱端盖、越野轮支撑柱、第五轴承、第六轴承和轴套，所述第一越野轮和第二越野轮内侧分别通过螺丝与所述第一内履带轮和第二内履带轮连接，所述内履带张紧设置在第一内履带轮和第二内履带轮上，所述第一内履带轮与所述外传动轴连接通过螺丝连接，所述越野轮支撑柱与所述本体侧板通过螺丝连接，安装在本体侧板内侧，所述支撑柱端盖与所述越野轮支撑柱伸出本体侧板端通过螺丝连接，所述第五轴承、所述轴套和第六轴承分别与所述越野轮支撑柱同轴心配合连接，且所述轴套位于所述第五轴承和第六轴承之间，所述第五轴承与所述第二越野轮同轴心配合安装，所述第六轴承与所述第二内履带轮同轴心配合安装，所述支撑柱端盖与所述越野轮支撑柱伸出本体侧板端通过螺丝连接，且所述支撑柱端盖内侧与所述第五轴承外侧相接触。
优选地，所述腿式摇臂***包括旋转摇臂、第一法兰盘、第二法兰盘、第七轴承、第一外履带轮、第二外履带轮、外履带，所述第一外履带轮通过螺丝连接在第一越野轮的外侧，所述第一法兰盘和第二法兰盘分别通过螺栓与所述旋转摇臂的两端固定连接，所述第一法兰盘与所述第一外履带轮为同轴心设置，所述第七轴承与第二法兰盘的转轴配合连接，所述第二外履带轮与所述第七轴承配合连接，所述外履带张紧设置在第一外履带轮和第二外履带轮上，所述第一法兰盘通过螺栓与所述旋转摇臂外端面连接，所述第二法兰盘通过螺栓与所述旋转摇臂的内端面连接，所述第一法兰盘的转轴与所述内传动轴通过键连接。
优选地，所述第一轴承座、第二轴承座和第三轴承座均固定安装在下底盘上，且所述轮式驱动***均设置在底盘本体内。
有益效果：本发明提供一种基于轮履腿式底盘的越障机器人，结构合理、可靠，体型较小，越障效果优越，驱动方便，制造成本相对较低，可实现任意方向移动、原地旋转。悬臂可绕传动轴转动任意角度，适用于复杂的室外与室内环境。
附图说明
图1是整体部件外观示意图。
图2是整体部件分布示意图。
图3是所述履带***分布示意图。
图4是所述轮式驱动***剖面示意图。
图5是所述机器人后部转轴剖面示意图。
图6是所述轮式驱动***结构简图。
图7是所述腿式摇臂***分布示意图。
图8是本发明的***示意图。
图中：上底盘1-1、下底盘1-2、弧形连接板1-3、本体侧板1-4、第一斜齿轮2-1、第二斜齿轮2-2、内传动轴2-3、外传动轴2-4、第一轴承座2-5、第二轴承座2-6、第三轴承座2-7、第一轴承2-8、第二轴承2-9、第三轴承2-10、第四轴承2-11、第一锥齿轮2-12、第二锥齿轮2-13、履带驱动电机2-14、摇臂驱动电机2-15、键2-16、第一内履带轮3-1、第二内履带轮3-2、内履带3-3、第一越野轮3-4、第二越野轮3-5、支撑柱端盖3-6、越野轮支撑柱3-7、第五轴承3-8、第六轴承3-9、轴套3-10、旋转摇臂4-1、第一法兰盘4-2、第二法兰盘4-3、第七轴承4-5、第一外履带轮4-6、第二外履带轮4-7、外履带4-8。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
一种基于轮履腿式底盘的越障机器人，包括底盘本体、两套腿式摇臂***、两套履带***和两套轮式驱动***，两套所述轮式驱动***分别对称设置在底盘本体两侧，两套所述履带***分别与所述轮式驱动***配合设置，两套所述腿式摇臂***分别与底盘本体两侧的履带***和轮式驱动***配合连接。
优选地，所述底盘本体包括上底盘1-1、下底盘1-2、两块弧形连接板1-3和两块本体侧板1-4，所述上底盘1-1和下底盘1-2两端分别通过弧形连接板1-3连接，所述上底盘1-1和下底盘1-2两侧分别通过本体侧板1-4连接。
优选地，所述轮式驱动***包括第一斜齿轮2-1、第二斜齿轮2-2、内传动轴2-3、外传动轴2-4、第一轴承座2-5、第二轴承座2-6、第三轴承座2-7、第一轴承2-8、第二轴承2-9、第三轴承2-10、第四轴承2-11、第一锥齿轮2-12、第二锥齿轮2-13、履带驱动电机2-14、摇臂驱动电机2-15，所述摇臂驱动电机2-15的输出轴与第一锥齿轮2-12连接，所述第一锥齿轮2-12与所述第二锥齿轮2-13垂直啮合连接，所述第二锥齿轮2-13通过键2-16与所述内传动轴2-3的一端连接，所述内传动轴2-3另一端依次穿过外传动轴2-4、第一内履带轮3-1、第一越野轮3-4和第一外履带轮4-6与所述腿式摇臂***中的第一法兰盘4-2通过键连接，所述内传动轴2-3与所述第一轴承2-8配合连接，所述第一轴承2-8安装在第一轴承座2-5内，所述履带驱动电机2-14的输出轴与第一斜齿轮2-1连接，所述第一斜齿轮2-1与第二斜齿轮2-2啮合连接，所述第二斜齿轮2-2与所述外传动轴2-4过盈配合连接，所述外传动轴2-4分别与所述第二轴承2-9和所述第三轴承2-10配合连接，且第二轴承2-9与第三轴承2-10分别设置在第二斜齿轮2-2两侧，所述第二轴承2-9和所述第三轴承2-10分别安装在第二轴承座2-6和第三轴承座2-7内，所述外传动轴2-4与所述内传动轴2-3同轴心设置，所述内转动轴2-3与外传动轴2-4之间设有第四轴承2-11。
优选地，所述履带***包括第一内履带轮3-1、第二内履带轮3-2、内履带3-3、第一越野轮3-4、第二越野轮3-5、支撑柱端盖3-6、越野轮支撑柱3-7、第五轴承3-8、第六轴承3-9和轴套3-10，所述第一越野轮3-4和第二越野轮3-5内侧分别通过螺丝与所述第一内履带轮3-1和第二内履带轮3-2连接，所述内履带3-3张紧设置在第一内履带轮3-1和第二内履带轮3-2上，所述第一内履带轮3-1与所述外传动轴2-4连接通过螺丝连接，所述越野轮支撑柱3-7与所述本体侧板1-4通过螺丝连接，安装在本体侧板内侧，所述支撑柱端盖3-6与所述越野轮支撑柱3-7伸出本体侧板1-4端通过螺丝连接，所述第五轴承3-8、所述轴套3-10和第六轴承3-9分别与所述越野轮支撑柱3-7同轴心配合连接，且所述轴套3-10位于所述第五轴承3-8和第六轴承3-9之间，所述第五轴承3-8与所述第二越野轮3-5同轴心配合安装，所述第六轴承3-9与所述第二内履带轮3-2同轴心配合安装，所述支撑柱端盖3-6与所述越野轮支撑柱3-7伸出本体侧板1-4端通过螺丝连接，且所述支撑柱端盖3-6内侧与所述第五轴承3-8外侧相接触。
优选地，所述腿式摇臂***包括旋转摇臂4-1、第一法兰盘4-2、第二法兰盘4-3、第七轴承4-5、第一外履带轮4-6、第二外履带轮4-7、外履带4-8，所述第一外履带轮4-6通过螺丝连接在第一越野轮3-4的外侧，所述第一法兰盘4-2和第二法兰盘4-3分别通过螺栓与所述旋转摇臂4-1的两端固定连接，所述第一法兰盘4-2与所述第一外履带轮4-6为同轴心设置，所述第七轴承4-5与第二法兰盘4-3的转轴配合连接，所述第二外履带轮4-7与所述第七轴承4-5配合连接，所述外履带4-8张紧设置在第一外履带轮和第二外履带轮上，所述第一法兰盘4-2通过螺栓与所述旋转摇臂4-1外端面连接，所述第二法兰盘4-3通过螺栓与所述旋转摇臂4-1的内端面连接，所述第一法兰盘4-2的转轴与所述内传动轴通过键连接。
优选地，所述第一轴承座2-5、第二轴承座2-6和第三轴承座2-7均固定安装在下底盘上，且所述轮式驱动***均设置在底盘本体内。
本发明的工作原理如下：
工作时，越障机器人的动力由履带驱动电机2-14和摇臂驱动电机2-15提供。当机器人需要前进、后退或者转向时，履带驱动电机2-14通过电机输出轴上连接的第一斜齿轮2-1，啮合传动到第二斜齿轮2-2上，第二斜齿轮2-2与外传动轴2-4通过键连接，带动外传动轴2-4转动，第一内履带轮3-1与第一越野轮3-4和第一外履带轮4-6通过螺丝连接，外传动轴2-4转动时带动与其通过螺丝连接的第一内履带轮3-1转动，实现机器人的移动。当机器人需要进行越障或翻越沟壑时，摇臂驱动电机2-15通过电机输出轴上连接的第一锥齿轮2-12，啮合传动到第二锥齿轮2-13，第二锥齿轮带动其一端通过键连接的内传动轴2-3转动，内传动轴2-3的另一端与第一法兰盘4-2通过键连接，法兰盘4-2通过螺栓与旋转摇臂4-1固连，内传动轴带动法兰盘和法兰盘上固连的旋转摇臂转动，完成摇臂的旋转、跨越沟壑的动作，旋转摇臂的另一端固定有第二法兰盘4-3，第二法兰盘4-3上固定有第七轴承4-5，第二外履带轮3-5固定在第七轴承4-5上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于轮履腿式底盘的越障机器人，其特征在于，包括底盘本体、两套腿式摇臂***、两套履带***和两套轮式驱动***，两套所述轮式驱动***分别对称设置在底盘本体两侧，两套所述履带***分别与所述轮式驱动***配合设置，两套所述腿式摇臂***分别与底盘本体两侧的履带***和轮式驱动***配合连接；
所述底盘本体包括上底盘（1-1）、下底盘（1-2）、两块弧形连接板（1-3）和两块本体侧板（1-4），所述上底盘（1-1）和下底盘（1-2）两端分别通过弧形连接板（1-3）连接，所述上底盘（1-1）和下底盘（1-2）两侧分别通过本体侧板（1-4）连接；
所述轮式驱动***包括第一斜齿轮（2-1）、第二斜齿轮（2-2）、内传动轴（2-3）、外传动轴（2-4）、第一轴承座（2-5）、第二轴承座（2-6）、第三轴承座（2-7）、第一轴承（2-8）、第二轴承（2-9）、第三轴承（2-10）、第四轴承（2-11）、第一锥齿轮（2-12）、第二锥齿轮（2-13）、履带驱动电机（2-14）、摇臂驱动电机（2-15），所述摇臂驱动电机（2-15）的输出轴与第一锥齿轮（2-12）连接，所述第一锥齿轮（2-12）与所述第二锥齿轮（2-13）垂直啮合连接，所述第二锥齿轮（2-13）通过键（2-16）与所述内传动轴（2-3）的一端连接，所述内传动轴（2-3）另一端依次穿过外传动轴（2-4）、第一内履带轮（3-1）、第一越野轮（3-4）和第一外履带轮（4-6）与所述腿式摇臂***中的第一法兰盘（4-2）通过键连接，所述内传动轴（2-3）与所述第一轴承（2-8）配合连接，所述第一轴承（2-8）安装在第一轴承座（2-5）内，所述履带驱动电机（2-14）的输出轴与第一斜齿轮（2-1）连接，所述第一斜齿轮（2-1）与第二斜齿轮（2-2）啮合连接，所述第二斜齿轮（2-2）与所述外传动轴（2-4）过盈配合连接，所述外传动轴（2-4）分别与所述第二轴承（2-9）和所述第三轴承（2-10）配合连接，且第二轴承（2-9）与第三轴承（2-10）分别设置在第二斜齿轮（2-2）两侧，所述第二轴承（2-9）和所述第三轴承（2-10）分别安装在第二轴承座（2-6）和第三轴承座（2-7）内，所述外传动轴（2-4）与所述内传动轴（2-3）同轴心设置，所述内传动轴（2-3）与外传动轴（2-4）之间设有第四轴承（2-11）；
所述履带***包括第一内履带轮（3-1）、第二内履带轮（3-2）、内履带（3-3）、第一越野轮（3-4）、第二越野轮（3-5）、支撑柱端盖（3-6）、越野轮支撑柱（3-7）、第五轴承（3-8）、第六轴承（3-9）和轴套（3-10），所述第一越野轮（3-4）和第二越野轮（3-5）内侧分别通过螺丝与所述第一内履带轮（3-1）和第二内履带轮（3-2）连接，所述内履带（3-3）张紧设置在第一内履带轮（3-1）和第二内履带轮（3-2）上，所述第一内履带轮（3-1）与所述外传动轴（2-4）连接通过螺丝连接，所述越野轮支撑柱（3-7）与所述本体侧板（1-4）通过螺丝连接，安装在本体侧板内侧，所述支撑柱端盖（3-6）与所述越野轮支撑柱（3-7）伸出本体侧板（1-4）端通过螺丝连接，所述第五轴承（3-8）、所述轴套（3-10）和第六轴承（3-9）分别与所述越野轮支撑柱（3-7）同轴心配合连接，且所述轴套（3-10）位于所述第五轴承（3-8）和第六轴承（3-9）之间，所述第五轴承（3-8）与所述第二越野轮（3-5）同轴心配合安装，所述第六轴承（3-9）与所述第二内履带轮（3-2）同轴心配合安装，所述支撑柱端盖（3-6）与所述越野轮支撑柱（3-7）伸出本体侧板（1-4）端通过螺丝连接，且所述支撑柱端盖（3-6）内侧与所述第五轴承（3-8）外侧相接触；
所述腿式摇臂***包括旋转摇臂（4-1）、第一法兰盘（4-2）、第二法兰盘（4-3）、第七轴承（4-5）、第一外履带轮（4-6）、第二外履带轮（4-7）、外履带（4-8），所述第一外履带轮（4-6）通过螺丝连接在第一越野轮（3-4）的外侧，所述第一法兰盘（4-2）和第二法兰盘（4-3）分别通过螺栓与所述旋转摇臂（4-1）的两端固定连接，所述第一法兰盘（4-2）与所述第一外履带轮（4-6）为同轴心设置，所述第七轴承（4-5）与第二法兰盘（4-3）的转轴配合连接，所述第二外履带轮（4-7）与所述第七轴承（4-5）配合连接，所述外履带（4-8）张紧设置在第一外履带轮和第二外履带轮上，所述第一法兰盘（4-2）通过螺栓与所述旋转摇臂（4-1）外端面连接，所述第二法兰盘（4-3）通过螺栓与所述旋转摇臂（4-1）的内端面连接，所述第一法兰盘（4-2）的转轴与所述内传动轴通过键连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于轮履腿式底盘的越障机器人，其特征在于，所述第一轴承座（2-5）、第二轴承座（2-6）和第三轴承座（2-7）均固定安装在下底盘上，且所述轮式驱动***均设置在底盘本体内。
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