CN201619622U - 机器人复合底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机器人复合底盘，动力箱固定在机架上，其行走输出轴连接前轮，越障、爬楼输出轴通过传动轴连接后轴齿轮箱，后轴齿轮箱通过后轮轴驱动越障履带的带轮，后轮的翻转架通过轴套安装在后轮轴上，副履带架与履带架相铰接，副履带架与动力箱之间由前连杆活动相连，副履带架与后轮的翻转架之间由链轮相连，电动推杆的一端连接在机架上，另一端通过变姿态机构驱动后轮翻转，承载架、机架和后连杆的一端同轴固定在支轴上，支轴的两端固定定位块，定位块与履带架端部的扣环相配合，后连杆的另一端与履带架铰接。本实用新型具备平地行走、跨坎越沟、上下爬楼等功能，具有结构紧凑、工作稳定、使用安全，体积小巧的优点。

Description

机器人复合底盘

技术领域

本实用新型涉及一种机器人复合底盘。

背景技术

目前有关报道机器人的底盘大概分为两种，一种为轮式，如轮式移动机器人、电动轮椅，另一种为履带式，如消防、救援、防爆机器人，爬楼车等，轮式底盘具有速度快、转向灵活的特点，但越障能力差。而履带式底盘的越障能力强，但速度慢、转向灵活性差。现有技术中尚缺乏兼具两者优点的机器人复合底盘。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、工作稳定、安全，体积小巧、并具有平地行走、跨坎、越沟、上下爬楼等越障功能的机器人复合底盘。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括副履带架、越障履带、前连杆、前轮、履带架、复合动力箱体、电动推杆、传动轴、变姿态机构、承载架、机架、后轮、后连杆、定位块、后轴齿轮箱、后轮轴和扣环，复合动力箱体固定在机架上，复合动力箱体的行走输出轴连接前轮，越障、爬楼输出轴通过传动轴连接后轴齿轮箱，后轴齿轮箱通过后轮轴驱动越障履带的带轮，后轮的翻转架通过轴套安装在后轮轴上，副履带架与履带架相铰接，副履带架与复合动力箱体之间由前连杆活动相连，副履带架与后轮的翻转架之间由链轮相连，电动推杆的一端连接在机架上，另一端通过变姿态机构驱动后轮翻转，承载架、机架和后连杆的一端同轴固定在支轴上，支轴的两端固定定位块，定位块与履带架端部的扣环相配合，后连杆的另一端与履带架铰接。

变姿态机构包括变姿轴、机构架和后轮轴架，机构架一组两个对称设置平行连接变姿轴和后轮轴架，在两机构架之间的变姿轴上固定两个摆臂，两摆臂之间由销轴相连，电动推杆的一端铰接在销轴上，在机构架的一侧设置随动凸形摆，随动凸形摆与机构架之间由凸形摆轴相连，随动凸形摆上设有随动滑槽，机构架上设有导向槽，摆臂的一端通过滑销同时与随动滑槽、导向槽滑动配合，凸形摆轴的端部固定随动小链轮，随动小链轮通过随动链条与固定在变姿轴上的随动大链轮相连，在变姿轴上固定扇形链轮，扇形链轮通过后轮翻转链条与固定在翻转架上的后轮翻转链轮相连。

在变姿轴的一侧设置张紧轴，张紧轴上固定张紧轮，后轮翻转链条咬合张紧轮。

在承载架的下方设置减震器，减震器的一端固定在承载架上，另一端固定在复合动力箱体上。

本实用新型通过上述具体设计，使机器人复合底盘不仅适合于平地行走功能，而且具备跨坎、越沟、上下爬楼等越障功能，具有结构紧凑、、工作稳定、安全，体积小巧、可靠性强的优点。

附图说明

以下结合附图和实施例说明本实用新型的详细内容。

图1是本实用新型平地行走状态结构示意图；

图2是本实用新型跨坎、越沟状态结构示意图；

图3是本实用新型爬楼状态结构示意图；

图4是本实用新型变姿态机构的结构示意图；

图5是本实用新型中机架和承载架间的装配结构示意图；

图6是副履带架与后轮的翻转架间的装配结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括副履带架1、越障履带2、前连杆3、前轮4、履带架5、复合动力箱体7、电动推杆9、传动轴10、变姿态机构11、承载架12、机架13、后轮14、后连杆15、定位块16、后轴齿轮箱17、后轮轴19和扣环18，复合动力箱体7固定在机架13上，复合动力箱体7的行走输出轴连接前轮4，越障、爬楼输出轴通过传动轴10连接后轴齿轮箱17，后轴齿轮箱17通过后轮轴19驱动越障履带2的带轮20，后轮14的翻转架39通过轴套40安装在后轮轴19上，副履带架1与履带架5相铰接，副履带架1与复合动力箱体7之间由前连杆3活动相连，副履带架1与后轮14的翻转架39之间由链轮41相连，电动推杆9的一端连接在机架13上，另一端通过变姿态机构11驱动后轮14翻转，承载架12、机架13和后连杆15的一端同轴固定在支轴21上，支轴21的两端固定定位块16，定位块16与履带架5端部的扣环18相配合，后连杆15的另一端与履带架5铰接。变姿态机构11包括变姿轴22、机构架23和后轮轴架42，机构架23一组两个对称设置平行连接变姿轴22和后轮轴架42，在两机构架23之间的变姿轴22上固定两个摆臂24，两摆臂24之间由销轴25相连，电动推杆9的一端铰接在销轴25上，在机构架23的一侧设置随动凸形摆26，随动凸形摆26与机构架23之间由凸形摆轴27相连，随动凸形摆26上设有随动滑槽28，机构架6上设有导向槽29，摆臂24的一端通过滑销30同时与随动滑槽28、导向槽29滑动配合，凸形摆轴27的端部固定随动小链轮31，随动小链轮31通过随动链条32与固定在变姿轴22上的随动大链轮33相连，在变姿轴22上固定扇形链轮34，扇形链轮34通过后轮翻转链条35与固定在翻转架39上的后轮翻转链轮36相连。在变姿轴22的一侧设置张紧轴6，张紧轴6上固定张紧轮38，后轮翻转链条35咬合张紧轮38。在承载架12的下方设置减震器8，减震器8的一端固定在承载架12上，另一端固定在复合动力箱体7上。本实用新型具体的结构内容、工作原理和机构实现的方法如下：

平地行走时，复合动力箱体7切入轮式行走档，平地行走机构获取动力，越障行走机构失去动力，由于副履带架1、越障履带2、履带架5通过支架13以扣环18为支点由电动推杆9向上提拉，使其离开地面，前轮4、后轮14着地。

平地跨坎、越沟时，可起动机器人复合底盘变姿态机构11，定位块16与扣环18脱离，电力推杆9伸长，由于前连杆3和后连杆15的作用，使履带架5水平下放着地，前轮4相对提起离开地面，因副履带架1与前连杆3铰接，故可控制与地面形成一越障角度，履带架5后部也成一倾斜越障坡度，后轮14由于变姿态机构11中各链条、链轮的联动翻转，超越越障履带2藏于复合底盘内。此时带轮20、越障履带2通过传动轴10、后轴齿轮箱17获取动力，前轮4同时失去动力。姿态调整完毕后机器人复合底盘就可在有地沟、坎或凹凸不平不同的路面上直线行走、转向、倒退、掉头，由于采用2副复合动力箱，因此只要控制电机的转速和转向，机器人复合底盘就可轻松做到适宜的行驶速度、转向及原地360度旋转。

上下爬楼梯时，首先要进行底盘角度的调整(姿态准备)。当机器人复合底盘倒行至楼梯台阶前时，起动变姿态开关。此时电力推杆9伸长，以扣环(18)为支点使履带架5倾斜下放着地，因副履带架1与前连杆3固定，故与地面形成一越障坡度，同时也降低了承载架12的高度，同时越障履带2获取动力，行走前轮4同时失去动力，

当机器人复合底盘向楼梯倒行，后轮14接触楼梯台阶为爬楼姿态准备完毕。由于副履带架1的作用使机器人复合底盘的重心大幅度降低，提高稳定性。

当机器人复合底盘继续向楼梯爬行，越障履带2开始接触楼梯台阶并强制后轮14向机器人复合底盘内作顺时针方向翻转，由于后轮14带动变姿态机构11动作，为保证承载架12正常状态不变，促使电动推杆9伸长，后轮14随进入台阶程度逐渐收拢。

随后进入爬楼过程，当越障机构完全与台阶结合时，后轮14随进入台阶程度逐渐收拢，后轮14收拢至胶履齿底线以内离开台阶斜面，后轮14收拢完毕，整个后轮14收拢过程自动完成。同时复合底盘姿态的调整保证机器人复合底盘在上下楼时，其重心在支撑范围内，整个过程平稳安全。电动推杆9伸长使履带架5与承载架12形成与台阶倾斜度相吻合的夹角，机器人复合底盘在台阶斜面的过程中前轮抬起离开台阶斜面，通过双轴倾角传感器可根据台阶倾斜度度变化，随动控制电动推杆9伸长或收缩从而使承载架12始终处于正常状态。

当机器人复合底盘爬到最后一级台阶时由于传感器的作用，电动推杆9收缩工作，通过变姿态机构11使后轮14逐渐向外伸展并接触地面成为支撑。

爬楼结束后，当机器人复合底盘继续上爬进入平面即进入爬楼结束状态，如需再爬楼此姿态不作改变。当机器人复合底盘如不再爬楼，机器人复合底盘即恢复到平地行走状态。

变姿态机构11的工作原理是：电动爬楼梯轮椅向上爬楼，整机倾角起变化，由于机构中双轴倾角传感器要维持电动轮椅整机的正常状态，双轴倾角传感器控制电动推杆9继续延伸，将摆臂24下压使扇形链轮34和随动大链轮33转动一定角度，同时带动后轮翻转链轮36、随动小链轮31转动，从而使后轮14作顺时针方向转动，随动凸形摆26同时也作顺时针方向转动，随动凸形摆26由于给变姿态机构11增加阻力，使变姿态机构动作时受双轴倾角传感器控制，而后轮14在完全收拢前均能起到与地面支撑作用。另由于电动爬楼梯轮椅向上爬楼促使后轮14在楼梯台阶的作用下，也可使后轮14起到强制收拢作用。

机器人复合底盘继续向上爬楼，此时在双轴倾角传感器控制下爬楼履带完全进入楼梯台阶，电动爬楼梯轮椅整机始终处在正常状态。

机器人复合底盘继续向上爬至楼梯的最后一级台阶时，轮椅内的测距传感器对电动推杆9控制下及随动凸形摆26反作用力双重作用下使后轮14开始逐渐放开，成为平地上支撑轮。

机器人复合底盘继续向上爬楼，由于整机倾角变化，双轴倾角传感器控制电动推杆9进行收缩，拉动摆臂24、随动凸形摆26使后轮14完全放出，副履带开始收拢。

如机器人复合底盘不需要再爬楼时，启动平地行走按钮，使电动推杆9完全收缩，使越障履带2向上提拉离开地面而前轮4着地。此时越障履带失去动力前轮4获取动力。

Claims (4)

1.一种机器人复合底盘，其特征是包括副履带架(1)、越障履带(2)、前连杆(3)、前轮(4)、履带架(5)、复合动力箱体(7)、电动推杆(9)、传动轴(10)、变姿态机构(11)、承载架(12)、机架(13)、后轮(14)、后连杆(15)、定位块(16)、后轴齿轮箱(17)、后轮轴(19)和扣环(18)，复合动力箱体(7)固定在机架(13)上，复合动力箱体(7)的行走输出轴连接前轮(4)，越障、爬楼输出轴通过传动轴(10)连接后轴齿轮箱(17)，后轴齿轮箱(17)通过后轮轴(19)驱动越障履带(2)的带轮(20)，后轮(14)的翻转架(39)通过轴套(40)安装在后轮轴(19)上，副履带架(1)与履带架(5)相铰接，副履带架(1)与复合动力箱体(7)之间由前连杆(3)活动相连，副履带架(1)与后轮(14)的翻转架(39)之间由链轮(41)相连，电动推杆(9)的一端连接在机架(13)上，另一端通过变姿态机构(11)驱动后轮(14)翻转，承载架(12)、机架(13)和后连杆(15)的一端同轴固定在支轴(21)上，支轴(21)的两端固定定位块(16)，定位块(16)与履带架(5)端部的扣环(18)相配合，后连杆(15)的另一端与履带架(5)铰接。

2.根据权利要求1所述的机器人复合底盘，其特征是变姿态机构(11)包括变姿轴(22)、机构架(23)和后轮轴架(42)，机构架(23)一组两个对称设置平行连接变姿轴(22)和后轮轴架(42)，在两机构架(23)之间的变姿轴(22)上固定两个摆臂(24)，两摆臂(24)之间由销轴(25)相连，电动推杆(9)的一端铰接在销轴(25)上，在机构架(23)的一侧设置随动凸形摆(26)，随动凸形摆(26)与机构架(23)之间由凸形摆轴(27)相连，随动凸形摆(26)上设有随动滑槽(28)，机构架(6)上设有导向槽(29)，摆臂(24)的一端通过滑销(30)同时与随动滑槽(28)、导向槽(29)滑动配合，凸形摆轴(27)的端部固定随动小链轮(31)，随动小链轮(31)通过随动链条(32)与固定在变姿轴(22)上的随动大链轮(33)相连，在变姿轴(22)上固定扇形链轮(34)，扇形链轮(34)通过后轮翻转链条(35)与固定在翻转架(39)上的后轮翻转链轮(36)相连。

3.根据权利要求2所述的机器人复合底盘，其特征是在变姿轴(22)的一侧设置张紧轴(6)，张紧轴(6)上固定张紧轮(38)，后轮翻转链条(35)咬合张紧轮(38)。

4.根据权利要求1或2或3所述的机器人复合底盘，其特征是在承载架(12)的下方设置减震器(8)，减震器(8)的一端固定在承载架(12)上，另一端固定在复合动力箱体(7)上。

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