CN206171595U - 一种可轮履切换的爬楼装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可轮履切换的爬楼装置,包括机架、两套行走***和行走***切换装置,其中一套为履带行走***、另一套为主动轮行走***,两套行走***经行走***切换装置切换行走模式,机架两侧对称设有履带行走***,履带行走***包括履带、履带驱动轮、若干个从动轮、摆动轮、履带驱动***和摆动轮收放机构,主动轮行走***包括内机架、万向轮、主动轮、万向轮收放机构和主动轮驱动***,机架的内部设有内机架,机架与内机架经行走***切换装置连接;内机架能在行走***切换装置的作用下实现行走模式的切换。本实用新型采用两套行走***及采用轮履切换机构进行底盘切换,其结构紧凑、切换方便,具备爬楼、平地行走、越障越沟功能。
Description
技术领域
本实用新型属于爬楼装置领域,涉及一种爬楼和行走装置,尤其是一种可轮履切换的爬楼装置。
背景技术
目前,轮式移动装置在行走时,碰到楼梯等障碍物时,往往需要借助特殊的辅助爬楼装置,过程十分繁琐。常见的爬楼机构结构有两种:行星轮式结构和履带式结构。行星轮式结构的缺点是爬楼过程不连续的、间歇性的,重心随楼梯上下起伏波动,带来爬楼过程的安全性和舒适性等问题;另外,行星轮式爬楼机构结构复杂,不宜推广。履带式爬楼机构是目前公认理想的爬楼机构,但是履带结构适用于爬楼或越障越沟等特殊环境,在平地等工况较好情况下,其存在耗能大、噪声大、转向不灵活的缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于优化现有生产工艺的不足,适应现实需要,提供一种可轮履切换的爬楼装置。
为了实现本实用新型的目的,本实用新型采用的技术方案为:
一种可轮履切换的爬楼装置,包括机架、两套行走***和行走***切换装置,其中一套为履带行走***、另一套为主动轮行走***,两套行走***经行走***切换装置切换行走模式,所述机架两侧对称设有履带行走***,履带行走***包括履带、履带驱动轮、若干个从动轮、摆动轮、履带驱动***和摆动轮收放机构,其中,机架从左往右分为前、中、后三段,前段向上翘,履带驱动轮设置在机架的前端,若干个从动轮设置在机架的中间,摆动轮设置在机架的后端,摆动轮的轮轴与最后一级从动轮的轮轴连接,所述履带驱动轮、若干个从动轮及摆动轮均通过履带传动;
主动轮行走***包括内机架、万向轮、主动轮、万向轮收放机构和主动轮驱动***,所述机架的内部设有内机架,万向轮设置在内机架左侧的中间,主动轮设置在内机架中间靠右侧的位置;
机架与内机架经行走***切换装置连接;内机架能在行走***切换装置的作用下相对于机架垂直升降,实现行走模式的切换;当主动轮行走***工作时,进入平地行走模式;当履带行走***工作时,进入爬楼模式。
进一步,所述履带驱动***为履带驱动电机,履带驱动电机安装在机架的内侧,履带驱动电机的输出端与履带驱动轮连接。
进一步,所述摆动轮收放机构包括支座、第二电动缸、第二电动推杆、摇杆及花键,所述支座设于机架中间,第二电动缸的固定端与支座转动连接,第二电动缸的输出端与第二电动推杆的一端连接,推杆的另一端与摇杆的一端连接,摇杆的另一端经花键与最后一级从动轮的轮轴连接;
当电动缸驱动第二电动推杆往右运动时,摇杆顺时针转动,摇杆与花键相配合,花键与摆动轮绕花键轴心做顺时针运动,摆动轮被放下;
反之当电动缸驱动第二电动推杆往左运动时,摇杆逆时针转动,摆动轮被收起。
进一步,所述万向轮收放机构包括第一电动缸,第一电动缸经电动缸安装座设于内机架上,万向轮经花键及花键上的摇臂与第一电动推杆的一端连接,第一电动推杆的另一端与第一电动缸的输出端连接。
进一步,所述主动轮驱动***包括驱动电机、减速器和主动轮,驱动电机安装在减速器的箱体上,减速器安装在第一车架上,主动轮经联轴器与减速器的输出端连接。
进一步,所述从动轮有四个,其中,两个从动轮设置在机架的前端,另外两个设置在机架的后端,在机架的中间设有一排导向轮,所述履带驱动轮、若干个从动轮、导向轮及摆动轮均通过履带传动。
进一步,在第一个从动轮与驱动轮之间设有顶紧轮,顶紧轮对履带进一步顶紧。
进一步,行走***切换装置包括框架、电动缸和两套导向机构,框架设置在内机架上,
电动缸经电动缸固定支座固定在框架中间,两套导向机构对称设置在框架的两侧,导向机构包括导向座、导向杆、水平推杆、竖齿条和齿轮轴,导向座的两端设有导向杆,导向杆的下部与机架连接,齿轮轴经齿轮轴安装座安装在框架的外侧,齿轮轴上由内向外依次设有第二齿轮和第一齿轮,导向座中间固设有竖齿条,竖齿条的后方设有水平推杆,水平推杆的一端与电动缸的输出端连接,水平推杆的另一端设有齿条,水平推杆的齿条与第一齿轮位置对应,第二齿轮与竖齿条啮合;
当水平推杆往右推逆时针转动时,水平推杆的齿条与第一齿轮啮合,第一齿轮逆时针转动并带动同轴的第二齿轮逆时针转动,第二齿轮与竖齿条啮合,第二齿轮逆时针转动带动竖齿条向下运动,从而带动导向座及导向杆向下运动,使履带离地;
反之,当第一齿轮顺时针转动并带动同轴的第二齿轮顺时针转动,第二齿轮与竖齿条啮合,第二齿轮顺时针转动带动竖齿条向上运动,从而带动导向座及导向杆向上运动,使履带着地。
进一步,履带的外侧设有履带固定板,两块履带固定板形成履带支架,履带支架的前后两端分别设有前压紧轮和后压紧轮。
进一步,摆动轮的轮轴经螺钉安装在履带固定板的腰型孔内。
本实用新型的有益效果在于:
1)采用两套行走***及采用轮履切换机构进行底盘切换,其结构新颖且紧凑、切换方便,具备爬楼、平地行走、越障越沟功能,能适应多种工况;
2)具备可扩展性,可推广应用,市场前景广泛,整个爬楼装置作为一个移动平台,其上可搭载多种设备,如搭载机械手克成为排爆机器人,搭载座椅克成为爬楼轮椅,搭载灭火设备可称为爬楼消防机器人,等等;
3)采用履带结构,爬楼过程连续、平稳、安全;
4)平地行走模式采用三轮式结构,行走灵活、转弯半径小。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型的俯视图;
图3和图4是本实用新型轮履切换机构的结构示意图;
图5是轮履切换装置的局部视图;
图6是履带行走***的结构示意图;
图7是图6的俯视图;
图8是履带支架的结构示意图;
图9是行走状态示意图;
图10是爬楼状态示意图。
图中;履带1,履带驱动轮2,履带驱动电机3,电动缸4,行走***切换装置5,主动轮行走***6、后压紧轮7,万向轮8,内机架9,机架10,第一电动缸11,框架12,水平推杆13,第一齿轮14,竖齿条15,第二齿轮16,导向杆17,固定支座18,从动轮19,导向轮20,第二电动缸21,第二电动推杆22,花键23,摇杆24,摆动轮25,顶紧轮26,支座27,螺钉28,履带固定板29,前压紧轮30,驱动电机31,减速器32,主动轮33,联轴器34,第一电动推杆35。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明:
实施例:参见图1—图10。
一种可轮履切换的爬楼装置,包括机架10、两套行走***和行走***切换装置5,其中一套为履带行走***、另一套为主动轮行走***6,两套行走***经行走***切换装置5切换行走模式,所述机架10两侧对称设有履带行走***,履带行走***包括履带1、履带驱动轮2、若干个从动轮19、摆动轮25、履带驱动***和摆动轮收放机构,其中,机架10从左往右分为前、中、后三段,前段向上翘,履带驱动轮2设置在机架10的前端,若干个从动轮19设置在机架10的中间,摆动轮25设置在机架10的后端,摆动轮25的轮轴与最后一级从动轮19的轮轴连接,所述履带驱动轮2、若干个从动轮19及摆动轮25均通过履带传动;
主动轮行走***6包括内机架9、万向轮8、主动轮33、万向轮收放机构和主动轮驱动***,所述机架10的内部设有内机架9,万向轮8设置在内机架9左侧的中间,主动轮33设置在内机架9中间靠右侧的位置;
机架10与内机架9经行走***切换装置5连接;内机架9能在行走***切换装置5的作用下相对于机架10垂直升降,实现行走模式的切换;当主动轮行走***6工作时,进入平地行走模式;当履带行走***工作时,进入爬楼模式。
所述履带驱动***为履带驱动电机3,履带驱动电机3安装在机架10的内侧,履带驱动电机3的输出端与履带驱动轮2连接。
所述摆动轮收放机构包括支座27、第二电动缸21、第二电动推杆22、摇杆24及花键23,所述支座27设于机架10中间,第二电动缸21的固定端与支座27转动连接,第二电动缸21的输出端与第二电动推杆22的一端连接,推杆的另一端与摇杆24的一端连接,摇杆24的另一端经花键23与最后一级从动轮19的轮轴连接;
当电动缸驱动第二电动推杆22往右运动时,摇杆24顺时针转动,摇杆24与花键23相配合,花键23与摆动轮25绕花键23轴心做顺时针运动,摆动轮25被放下;
反之当电动缸驱动第二电动推杆22往左运动时,摇杆24逆时针转动,摆动轮25被收起。
所述万向轮收放机构包括第一电动缸11,第一电动缸11经电动缸安装座设于内机架9上,万向轮8经花键及花键上的摇臂与第一电动推杆35的一端连接,第一电动推杆35的另一端与第一电动缸11的输出端连接。
所述主动轮驱动***包括驱动电机31、减速器32和主动轮33,驱动电机31安装在减速器32的箱体上,减速器32安装在第一车架36上,主动轮33经联轴器34与减速器32的输出端连接。
所述从动轮19有四个,其中,两个从动轮19设置在机架10的前端,另外两个设置在机架10的后端,在机架10的中间设有一排导向轮20,所述履带驱动轮2、若干个从动轮19、导向轮20及摆动轮25均通过履带传动。
在第一个从动轮与驱动轮2之间设有顶紧轮26,顶紧轮26对履带进一步顶紧。
行走***切换装置5包括框架12、电动缸4和两套导向机构,框架12设置在内机架9上,
电动缸4经电动缸固定支座18固定在框架12中间,两套导向机构对称设置在框架12的两侧,导向机构包括导向座、导向杆17、水平推杆13、竖齿条15和齿轮轴,导向座的两端设有导向杆17,导向杆17的下部与机架10连接,齿轮轴经齿轮轴安装座安装在框架12的外侧,齿轮轴上由内向外依次设有第二齿轮16和第一齿轮14,导向座中间固设有竖齿条15,竖齿条15的后方设有水平推杆13,水平推杆13的一端与电动缸4的输出端连接,水平推杆13的另一端设有齿条,水平推杆13的齿条与第一齿轮14位置对应,第二齿轮16与竖齿条15啮合;
当水平推杆13往右推逆时针转动时,水平推杆13的齿条与第一齿轮14啮合,第一齿轮14逆时针转动并带动同轴的第二齿轮16逆时针转动,第二齿轮16与竖齿条15啮合,第二齿轮16逆时针转动带动竖齿条15向下运动,从而带动导向座及导向杆17向下运动,使履带离地;
反之,当第一齿轮14顺时针转动并带动同轴的第二齿轮16顺时针转动,第二齿轮16与竖齿条15啮合,第二齿轮16顺时针转动带动竖齿条15向上运动,从而带动导向座及导向杆17向上运动,使履带着地。
履带1的外侧设有履带固定板29,两块履带固定板29形成履带支架,履带支架的前后两端分别设有前压紧轮30和后压紧轮7。
摆动轮25的轮轴经螺钉28安装在履带固定板29的腰型孔内。
轮履切换装置工作原理:当需要平地行走状态时,第一电动缸11回拉放下万向轮8,同时电动缸4前推通过轮履切换装置放下主动轮33,上底盘总成(即履带)离地。当需要爬楼时,第一电动缸11推杆推出收起万向轮,电动缸4推杆回收抬起主动轮,上底盘总成(履带)着地。
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,行走***切换装置5切入平地行走模式,主动轮行走***6工作,此时履带离地,主动轮和万向轮着地。
本实用新型能攀爬标准斜度小于等于15°和第一级台阶面高度低于履带驱动轮高度的标准台阶。爬楼时,第一电动缸11推出,万向轮收起,行走***切换装置5切回爬楼模式,主动轮离地,履带驱动轮获得动力,在爬楼之初,摆动轮25缓慢收起与履带底面成一定角度,贴合地面起支撑作用使平地行走和爬楼之间过渡平稳,在底盘完全进入台阶之后前级履带完全收起。当底盘进入最后一级台阶时,第一电动缸11作用将万向轮缓慢放下,使底盘进入平地的过程平稳。
行走***切换装置5工作原理:当推杆13往右推时,第一齿轮14逆时针转动并带动同轴的第二齿轮16逆时针转动,第二齿轮16与竖齿条15啮合,第二齿轮16逆时针转动带动竖齿条15向下运动,在导向杆17的作用下主动轮被放下并着地(与此同时第一电动缸11作用,将万向轮8放下),底盘进入平地行走模式。
当轮履切换装置需要将底盘切回爬楼模式时,电动缸4向左收回推杆13(同时第一电动缸11作用,将万向轮8收起),使上履带着地。
摆动轮25的收放和万向轮8收放的工作原理类似,在此仅介绍摆动轮25的收放工作原理,第二电动缸21固定于支座27,并且具有一个旋转自由度,第二电动缸21
驱动推杆22往右运动时,摇杆24顺时针转动。摇杆24与花键23相配合,花键23与摆动轮25绕花键23轴心做顺时针运动,摆动轮25被放下。摆动轮25收起时,与放下工作原理类似,第二电动缸21带动推杆往左运动即可使摆动轮25绕花键23轴心逆时针转动,摆动轮25被收起。
四个从动轮19用于爬楼过程中支撑底盘的重量,导向轮20用于维持履带的走向,顶紧轮26防止台阶在爬楼之初将履带顶在履带驱动轮2与从动轮之间造成履带驱动轮2卡死。压紧轮7防止前级履带组件收起时履带翘起,压紧轮30功能类似。以上提到的各轮都是往里凹的,履带卡在凹槽内,具有一定的导向作用,履带驱动轮的凹槽内制成齿轮状与履带啮合。这些轮子通过履带固定板29固定,摆动轮25的轮轴经螺钉28安装在履带固定板29的腰型孔内,螺钉28顶住该轮轴可对履带的松紧度进行调节。
Claims (10)
1.一种可轮履切换的爬楼装置,包括机架(10)、两套行走***和行走***切换装置(5),其中一套为履带行走***、另一套为主动轮行走***(6),两套行走***经行走***切换装置(5)切换行走模式,其特征在于,所述机架(10)两侧对称设有履带行走***,履带行走***包括履带(1)、履带驱动轮(2)、若干个从动轮(19)、摆动轮(25)、履带驱动***和摆动轮收放机构,其中,机架(10)从左往右分为前、中、后三段,前段向上翘,履带驱动轮(2)设置在机架(10)的前端,若干个从动轮(19)设置在机架(10)的中间,摆动轮(25)设置在机架(10)的后端,摆动轮(25)的轮轴与最后一级从动轮(19)的轮轴连接,所述履带驱动轮(2)、若干个从动轮(19)及摆动轮(25)均通过履带传动;
主动轮行走***(6)包括内机架(9)、万向轮(8)、主动轮(33)、万向轮收放机构和主动轮驱动***,所述机架(10)的内部设有内机架(9),万向轮(8)设置在内机架(9)左侧的中间,主动轮(33)设置在内机架(9)中间靠右侧的位置;
机架(10)与内机架(9)经行走***切换装置(5)连接;内机架(9)能在行走***切换装置(5)的作用下相对于机架(10)垂直升降,实现行走模式的切换;当主动轮行走***(6)工作时,进入平地行走模式;当履带行走***工作时,进入爬楼模式。
2.根据权利要求1所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,所述履带驱动***为履带驱动电机(3),履带驱动电机(3)安装在机架(10)的内侧,履带驱动电机(3)的输出端与履带驱动轮(2)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,所述摆动轮收放机构包括支座(27)、第二电动缸(21)、第二电动推杆(22)、摇杆(24)及花键(23),所述支座(27)设于机架(10)中间,第二电动缸(21)的固定端与支座(27)转动连接,第二电动缸(21)的输出端与第二电动推杆(22)的一端连接,推杆的另一端与摇杆(24)的一端连接,摇杆(24)的另一端经花键(23)与最后一级从动轮(19)的轮轴连接;
当电动缸驱动第二电动推杆(22)往右运动时,摇杆(24)顺时针转动,摇杆(24)与花键(23)相配合,花键(23)与摆动轮(25)绕花键(23)轴心做顺时针运动,摆动轮(25)被放下;
反之当电动缸驱动第二电动推杆(22)往左运动时,摇杆(24)逆时针转动,摆动轮(25)被收起。
4.根据权利要求1或2所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,所述万向轮收放机构包括第一电动缸(11),第一电动缸(11)经电动缸安装座设于内机架(9)上,万向轮(8)经花键及花键上的摇臂与第一电动推杆(35)的一端连接,第一电动推杆(35)的另一端与第一电动缸(11)的输出端连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,所述主动轮驱动***包括驱动电机(31)、减速器(32)和主动轮(33),驱动电机(31)安装在减速器(32)的箱体上,减速器(32)安装在第一车架(36)上,主动轮(33)经联轴器(34)与减速器(32)的输出端连接。
6.根据权利要求2所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,所述从动轮(19)有四个,其中,两个从动轮(19)设置在机架(10)的前端,另外两个设置在机架(10)的后端,在机架(10)的中间设有一排导向轮(20),所述履带驱动轮(2)、若干个从动轮(19)、导向轮(20)及摆动轮(25)均通过履带传动。
7.根据权利要求6所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,在第一个从动轮与驱动轮(2)之间设有顶紧轮(26),顶紧轮(26)对履带进一步顶紧。
8.根据权利要求1或2所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,行走***切换装置(5)包括框架(12)、电动缸(4)和两套导向机构,框架(12)设置在内机架(9)上,
电动缸(4)经电动缸固定支座(18)固定在框架(12)中间,两套导向机构对称设置在框架(12)的两侧,导向机构包括导向座、导向杆(17)、水平推杆(13)、竖齿条(15)和齿轮轴,导向座的两端设有导向杆(17),导向杆(17)的下部与机架(10)连接,齿轮轴经齿轮轴安装座安装在框架(12)的外侧,齿轮轴上由内向外依次设有第二齿轮(16)和第一齿轮(14),导向座中间固设有竖齿条(15),竖齿条(15)的后方设有水平推杆(13),水平推杆(13)的一端与电动缸(4)的输出端连接,水平推杆(13)的另一端设有齿条,水平推杆(13)的齿条与第一齿轮(14)位置对应,第二齿轮(16)与竖齿条(15)啮合;
当水平推杆(13)往右推逆时针转动时,水平推杆(13)的齿条与第一齿轮(14)啮合,第一齿轮(14)逆时针转动并带动同轴的第二齿轮(16)逆时针转动,第二齿轮(16)与竖齿条(15)啮合,第二齿轮(16)逆时针转动带动竖齿条(15)向下运动,从而带动导向座及导向杆(17)向下运动,使履带离地;
反之,当第一齿轮(14)顺时针转动并带动同轴的第二齿轮(16)顺时针转动,第二齿轮(16)与竖齿条(15)啮合,第二齿轮(16)顺时针转动带动竖齿条(15)向上运动,从而带动导向座及导向杆(17)向上运动,使履带着地。
9.根据权利要求1或2所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,履带(1)的外侧设有履带固定板(29),两块履带固定板(29)形成履带支架,履带支架的前后两端分别设有前压紧轮(30)和后压紧轮(7)。
10.根据权利要求9所述的一种可轮履切换的爬楼装置,其特征在于,摆动轮(25)的轮轴经螺钉(28)安装在履带固定板(29)的腰型孔内。
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CN201621073812.XU Withdrawn - After Issue CN206171595U (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 一种可轮履切换的爬楼装置 |
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