CN214729188U - 一种小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构，涉及复杂环境下的巡检领域，涉及第一传动支架、第一摇臂、第一空心轴、第一摇臂轴、行走驱动装置、第一摇臂驱动装置、第一主摇臂带轮、主履带轮、第二传动支架、第二摇臂、第二摇臂驱动装置、第二主摇臂带轮、从履带轮、编码器、行星齿轮减速器、同步带、同步带轮、第一蜗轮、第一蜗杆、壳体、第二涡轮、第二蜗杆、直齿圆柱齿轮传动机构、控制模块、第一空心圆柱形连接器、第二空心圆柱形连接器、第二空心轴、第二摇臂轴、第一摇臂履带、第二摇臂履带、主履带、第一摇臂支架挡板、第二摇臂支架挡板，其中行走驱动装置通过齿轮传动机构带动第一空心轴转动从而带动主履带轮转动。

Description

一种小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构

技术领域

本实用新型涉及复杂危险环境下的无人巡检技术领域，具体为一种小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构。

背景技术

随着传感器以及人工智能技术的发展，机器人对复杂外部环境的感知能力不断加强，这使得设计一种用于复杂环境的巡检机器人成为可能，工人可以远程操作这些巡检机器人结合在巡检机器人上安装的一系列传感器来进行巡检工作。国内很多工作场所地形复杂、工作条件恶劣、环境危险，例如煤矿行业的井下巷道以及采煤工作面、面粉厂电厂的工作车间等。在这些工作场所，都需要有专门的巡检人员，对工作环境进行巡检工作，这种工作内容单一，且往往需要徒步行走很长的距离，耗时费力。巡检机器人的出现可以很好地解决这些问题并节省人力和改善工作环境，但是对于很多工作场所，例如井下的巷道和采煤工作面等，通道狭窄，且空间高度有限的环境，市面上大型且笨重的轮式巡检机器人就无法胜任此类工作，本实用新型设计了一种小型履带式巡检机器人传动机构，在保证传动效率的同时极大的减小了巡检机器人的结构尺寸并增大了履带式巡检机器人壳体内部的空间利用率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构，以缓解现有技术中巡检机器人体型过大，以及对复杂环境适应能力弱的特点并在保证传动效率的同时极大的减小了巡检机器人的结构尺寸并增大了履带式巡检机器人壳体内部的空间利用率。

本实用新型提供了一种小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构，包括壳体、第一传动支架、第一摇臂、第一空心轴、第一摇臂轴、第一主摇臂带轮、第一蜗轮、主履带轮、主履带、第一摇臂履带以及安装在所述第一传动支架上的行走驱动装置和第一摇臂驱动装置；

所述第一传动支架固定在壳体上，第一空心轴可转动地安装在所述第一传动支架上并在第一空心轴上同轴固定有主履带轮和第一主摇臂带轮，在第一空心轴中同轴安装有第一摇臂轴、第一摇臂轴内侧同轴固定有第一涡轮，所述第一摇臂轴可在第一空心轴中自由转动，第一摇臂轴的最外端固定有第一摇臂，所述第一主摇臂带轮用于带动所述第一摇臂上的履带转动，所述主履带轮用于带动主履带转动，所述行走驱动装置用于驱动所述第一空心轴转动，所述第一摇臂驱动装置用于驱动第一摇臂轴转动从而带动第一摇臂转动。

进一步的，还包括第二传动支架、第二摇臂、第二空心轴、第二摇臂轴、第二蜗轮、第二摇臂履带、第二主摇臂带轮、从履带轮、以及安装在所述第二传动支架上第二摇臂驱动装置；

所述第二传动支架与第一传动支架分别固定于壳体同侧的前后两端，所述第二空心轴不可转动且固定于壳体上，其上同轴可转动的安装有从履带轮和第二主摇臂带轮，在第二空心轴中同轴安装有第二摇臂轴、第二摇臂轴内侧同轴固定有第二蜗轮，所述第二主摇臂带轮用于带动第二摇臂履带转动，所述摇臂驱动装置用于驱动第二摇臂轴转动从而带动第二摇臂转动；

所述第二空心轴中同轴安装有第二摇臂轴，所述第二摆臂轴可在第二空心轴中自由转动，第二摇臂轴的最外端固定有第二摇臂，所述第二摇臂驱动装置用于驱动所述第二摇臂轴转动。

进一步的，所述第一摇臂轴的两端均由第一空心轴空腔内伸出，所述第一空心轴两侧设有深沟球轴承，所述第一空心轴空腔内两端设有深沟球轴承用于固定第一摇臂轴。

进一步的，所述第一空心轴和第一摇臂轴设有两个，分别位于矩形壳体左右对角处，所述第二空心轴设有两个分别位于壳体剩余的左右对角处，且第一空心轴、第一摇臂轴与第二空心轴、第二摇臂轴共轴线设置，另一个第一空心轴、另一个第一摇臂轴与另一个第二空心轴、另一个第二摇臂轴也共轴线设置。

进一步的，所述主履带轮有两个，所述从履带轮也有两个，一个所述第一空心轴上的所述主履带轮与一个所述第二空心轴上的所述从履带轮通过履带传动连接，另一个所述第一空心轴上的所述主履带轮与另一个所述第二空心轴上的所述从履带轮也通过履带传动连接。

进一步的，所述第一主摇臂带轮有两个，所述主履带轮也有两个，一个所述主履带轮经由开有通孔的第一空心圆柱形连接器通过螺钉与开有螺纹孔的第一主摇臂带轮固定，以实现共同转动，另一个所述第一摇臂带轮与另一个所述主履带轮也使用同样的方式经由开有通孔的第一空心圆柱形连接器通过螺钉固定，以实现共同转动。

进一步的，所述第二主摇臂带轮有两个，所述从履带轮也有两个，一个所述第二主摇臂带轮与所述一个从履带轮经由第二空心圆柱形连接器通过螺栓和螺母固定，以实现共同转动，另一个所述第二摇臂带轮与另一个所述从履带轮也经由第二空心圆柱形连接器通过螺栓和螺母固定，以实现共同转动。

进一步的，所述第一主摇臂带轮和所述主履带轮通过所述第一空心圆柱形连接器连为一体，并通过第一空心圆柱形连接器与第一空心轴的胀紧固定在所述第一空心轴上，所述第二主摇臂轮和所述从履带轮均通过所述结构类似的第二空心圆柱形连接器连为一体后，通过轴承以及第二空心轴上的台阶，固定在所述第二空心轴上。

进一步的，所述第一传动支架有两个、所述行走驱动装置有两个、所述第一摇臂驱动装置有两个，都分别位于壳体的对角处，所述行走驱动装置通过直齿圆柱齿轮传动机构与所述两个第一空心轴驱动连接，所述第一摇臂驱动装置通过同步带机构和蜗轮蜗杆机构与所述第一摇臂轴驱动连接。

进一步的，所述第二传动支架有两个、所述第二摇臂驱动装置有两个，都分别位于壳体的对角处，所述第二摇臂驱动装置通过同步带机构和蜗轮蜗杆机构与所述第二摇臂轴驱动连接。

进一步的，所述第一摇臂包括，第一摇臂支架、第一从动摇臂轮和第一摇臂支架挡板，第一摇臂轴通过其最外端的花键将第一摇臂支架固定在其的最外端，第一摇臂轴的最外端的轴心开有螺纹孔，螺纹孔用于固定第一摇臂支架挡板，从而防止第一摇臂支架的轴向移动，第一从动摇臂轮通过滚动轴承可转动地安装在第一摆臂支架上。

进一步的，所述第二摇臂包括，第二摇臂支架、第二从动摇臂轮和第二摇臂支架挡板，第二摇臂轴通过其最外端的花键将第二摇臂支架固定在其的最外端，第二摇臂轴的最外端的轴心开有螺纹孔，螺纹孔用于固定第二摇臂支架挡板，从而防止第二摇臂支架的轴向移动，第二从动摇臂轮通过滚动轴承可转动地安装在第二摆臂支架上。

进一步的，还包括位于壳体中部的控制模块、一片固定用铝板，以及固定在其上的蓄电池、单片机以及六个电机驱动器。

进一步的，所述第一摇臂履带有两个，所述第二摇臂履带有两个并且所述主履带有两个。

进一步的，所述第所述主履带轮和所述从履带轮均由铝合金材料制成。

本实用新型提供小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构，包括如上述所述的传动机构。

相对于现有技术，本实用新型提供的小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构的有益效果如下：

两个走驱动装置由于体积和质量较大，故将它们分别固定在两个第一传动支架上，所述两个行走驱动装置通过固定在两个第一传动支架上的直齿圆柱齿轮传动机构与所述两个第一空心轴驱动连接,两个第一摇臂驱动装置也固定在两个第一传动支架上，两个第一传动支架分别固定于矩形壳体的一个对角线的两端，所述两个第二传动支架其上固定有第二摇臂驱动装置、同步带机构以及蜗轮蜗杆机构，两个第二传动支架分别位于矩形壳体的另外对角线的两端，相比于传统的整体式传动支架结构，此种分体式支架结合壳体固定的结构使得巡检机器人横向尺寸减小，整体结构质量分布更加均匀，履带式巡检机器人的重心更加接近其几何中心，从而增强了其越障能力和稳定性。

进一步的，固定在第一、二传动支架上的所述第一、二摇臂驱动装置通过固定在一、二传动支架上的同步带机构和蜗轮蜗杆机构与所述第一、二摇臂轴驱动连接，摇臂驱动装置与行走驱动装置分别使用了涡轮蜗杆传动机构和直齿圆柱齿轮传动机构进行动力传递，所选蜗轮蜗杆传动装置具有反向自锁性，其反向自锁保证了摇臂在进行自撑起动作和越障动作时不会因为电机反向负载过大堵转甚至反向转动而烧坏电机，同步带的使用避免了因为传动距离较远导致齿轮尺寸过大造成巡检机器人整体尺寸和重量增大的问题，行走驱动装置使用直齿圆柱齿轮传动相比于蜗轮蜗杆传动提升了传动效率，降低了蓄电池的电能消耗从而增加了工作半径，同步带传动的使用增加了传动距离减轻了总重量，同时增加了壳体内部的可利用空间。

巡检机器人侧面用于固定摇臂支架轴向移动的所述第一、二摇臂支架挡板位于巡检机器人两边的最外侧，由于其较小的尺寸使得其侧面与地面的接触面积很低，从而极大的降低了巡检机器人发生侧立而无法移动的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的履带式行进平台的结构示意图(对于说明书中所说“有两个”或“存在两个”的构件只对其中之一进行了标注)；

图2为本发明实施例提供的履带式行进平台的俯视结构示意图；

图3为图2中的剖视图A－A；

图4为图2中的剖视图B－B；

图5为图2中的剖视图C－C。

图标：1－第一传动支架；2－第一摇臂；3－第一空心轴；4－第一摇臂轴；5－行走驱动装置；6－第一摇臂驱动装置；7－第一主摇臂带轮；8－主履带轮；9－第二传动支架10－第二摇臂；11－第二摇臂驱动装置；12－第二主摇臂带轮；13－从履带轮；14－编码器；15－行星齿轮减速器；16－第二同步带；17－第二同步带轮；18－第一蜗轮；19－第一蜗杆；20－壳体；21－第二涡轮；22－第二蜗杆；23－直齿圆柱齿轮传动机构；24－控制模块；25－第一空心圆柱形连接器；26－第二空心圆柱形连接器；27－第二空心轴；28－第二摇臂轴； 29－第一摇臂履带；30－第二摇臂履带；31－主履带；32－第一摇臂支架挡板；33－第二摇臂支架挡板；34－第一同步带；35－第一同步带轮；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种小型摇臂式履带巡检机器人传动机构包括固定在壳体上的第一传动支架1，第一空心轴3通过深沟球轴承可转动地安装在所述第一传动支架1上，并在第一空心轴上同轴固定有主履带轮8和第一主摇臂带轮7，螺钉穿过第一主摇臂带轮7和第一空心圆柱形连接器25的通孔旋入主履带轮8上的螺纹通孔中，螺钉将三者连接为一个整体共同转动，第一空心圆柱形连接器25可以视其为胀套，其冷却后与第一空心轴3胀紧固定，在第一空心轴3中同轴安装有第一摇臂轴4，第一摇臂轴4内侧同轴固定有第一涡轮18，所述第一摇臂轴4可在第一空心轴3中自由转动，第一摇臂轴4 的最外端固定有第一摇臂2，所述第一主摇臂带轮7用于带动所述第一摇臂2上的第一摇臂履带29转动，所述主履带轮8用于带动主履带31转动，所述行走驱动装置5通过直齿圆柱齿轮传动机构23来驱动所述第一空心轴3转动，所述第一摇臂驱动装置6通过同步带传动机构34-35和蜗轮蜗杆传动机构18-19来驱动第一摇臂轴4转动，从而带动第一摇臂转动，第一传动支架1与第一空心轴3之间和第一空心轴3与第一摇臂轴2之间均装有深沟球轴承，这样保证了三者之间的同轴转动互不干扰。

第二传动支架9与第一传动支架1分别固定于壳体20同侧的前后两端，第二传动支架9与壳体20通过螺钉固定，第一传动支架1与壳体20通过两者的几何结构固定，具体为由壳体20侧面向内伸出的空心圆柱与第一传动支架1所开对应圆孔过盈配合，并且第一传动支架1的底面与壳体20接触，以保证两者不会出现同轴转动。

第二空心轴27不可转动且通过螺钉固定于壳体20上，螺钉穿过壳体20旋入位于第二传动支架9上的螺纹孔，从履带轮13和第二主摇臂带轮12均通过深沟球轴承同轴可转动地安装在第二空心轴27上，第二空心圆柱形连接器26内有通孔，螺栓从一侧穿过履带轮13、第二空心圆柱形连接器26和第二主摇臂带轮12的通孔在另一侧用螺母固定。

在第二空心轴27中同轴安装有第二摇臂轴28、第二摇臂轴28内侧同轴固定有第二蜗轮21二者的连接方式为平键连接，第二涡轮21的左右有胀套和黄铜轴套固定，防止其在轴上左右移动，所述第二主摇臂带轮12用于带动第二摇臂履带30转动，所述第二摇臂驱动装置11通过同步带机构16-17和蜗轮蜗杆机构18-19驱动第二摇臂轴28转动，从而带动第二摇臂10转动。

值得说明的，本实施例中，每个第一空心轴3均对应一个第一摇臂轴4以及一个第一摇臂2，每个第二空心轴27均对应一个第二摇臂轴28以及一个第二摇臂33

参照图1、图2和图5，具体的，行走驱动装置5优选为电机并依次与组行星齿轮减速器15、直齿圆柱齿轮传动机构23驱动连接，考虑到行走驱动装置5的尺寸较大，这样的设置在最大限度的增加壳体20内部的空间利用率的同时，保证了传动效率，从而尽可能的减小了横向尺寸。

参照图1、图2，第一传动支架1和第二传动支架10设置于壳体20内部一侧的前后两端，另一个第一传动支架1和第二传动支架10设置于壳体20内部另一侧两端，且前后位置相反，这样的设置使得行走驱动装置5免于并排布置，极大地降低了横向和纵向尺寸的同时使得小型履带巡检机器人的质量分布更加均匀，重心更加接近几何中心，从而增加了巡检机器人的越障稳定性。

参照图1、图2、图3，巡检机器人侧面用于固定摇臂支架轴向移动的所述第一、二摇臂支架挡板32-33与摇臂轴通过螺栓固定，其具体方法为第一、二摇臂支架挡板32-33开有通孔，第一、二摇臂支架和第一、二摇臂轴4、10分别开有与之对应的螺纹孔，使用螺栓可将三者固定，第一、二摇臂支架挡板32-33分别位于巡检机器人两边的最外侧，这样的设置使得其侧面与地面的接触面积很低，从而极大地降低了巡检机器人发生侧立而无法移动的概率。

Claims (1)

1.一种小型的摇臂式履带巡检机器人传动机构，其特征在于，包括第一传动支架(1)、第一空心轴(3)、行走驱动装置(5)、第一摇臂驱动装置(6)、第一主摇臂带轮(7)、主履带轮(8)、第二传动支架(9)、第二摇臂驱动装置(11)、行星齿轮减速器(15)、第二同步带(16)、第二同步带轮(17)、第一蜗轮(18)、第一蜗杆(19)、壳体(20)、第二蜗轮(21)、第二蜗杆(22)、直齿圆柱齿轮传动机构(23)、主履带(31)、第一同步带(34)、第一同步带轮(35)；固定在壳体(20)上的第一传动支架(1)，其上固定有行走驱动装置(5)、第一摇臂驱动装置(6)、第一蜗轮(18)、第一蜗杆(19)、直齿圆柱齿轮传动机构(23)、第一同步带(34)、第一同步带轮(35)；两个走驱动装置(5)分别固定在两个第一传动支架上(1)，所述两个行走驱动装置(5)通过固定在两个第一传动支架(1)上的直齿圆柱齿轮传动机构(23)与所述两个第一空心轴(3)驱动连接，两个第一传动支架(1)分别固定于壳体(20)的一个对角线的两端，所述两个第二传动支架(9)其上固定有第二摇臂驱动装置(11)、第二同步带(16)、第二同步带轮(17)、第二蜗轮(21)、第二蜗杆(22)，两个第二传动支架(9)分别位于壳体(20)的另外对角线的两端。

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