一種三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及特種機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，具體地說是一種三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，底盤箱體的兩側(cè)對稱設(shè)有多個(gè)三角履帶總成，每一側(cè)三角履帶總成具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，兩側(cè)的三角履帶總成分別通過傳動(dòng)裝置與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接；三角履帶總成包括支架、驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支撐輪、連桿、減震器、漲緊桿及履帶，驅(qū)動(dòng)輪由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，支架的上部與驅(qū)動(dòng)輪鉸接，下部鉸接有導(dǎo)向輪；支撐輪分別與連桿和減震器的一端鉸接，連桿的另一端鉸接于支架，減震器的另一端鉸接于安裝在支架上的漲緊桿；驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪及支撐輪之間通過履帶包裹相連。本發(fā)明的三角履帶總成具有減震功能，保護(hù)了底盤箱體內(nèi)的各零部件和電器件，提高了移動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性和通過性。
【專利說明】一種三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及特種機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，具體地說是一種三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，對于一些極其復(fù)雜、惡劣的地形環(huán)境，如積雪較深的地面，極其松軟的土壤、沙漠，雜草較高的草原等地形，輪胎的通過性就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如履帶了。這是因?yàn)槁膸У慕拥孛娣e大，大大提高了履帶式車輛的抓地力和牽引力；此外履帶對地面的壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輪子對地面的壓強(qiáng)，使車輛能輕松地克服各種復(fù)雜惡劣的地形環(huán)境。
[0003]履帶在車輛上的應(yīng)用主要有莽式結(jié)構(gòu)和三角履帶結(jié)構(gòu)，三角履帶結(jié)構(gòu)與常規(guī)的莽式履帶結(jié)構(gòu)相比較，一方面，三角履帶的驅(qū)動(dòng)輪高置形式，消除了地面直接傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的垂直載荷，也可提高其排沙排土性能；另一方面，三角履帶選用橡膠履帶，具有重量輕、柔韌性好、噪聲低的優(yōu)點(diǎn)，更加適合松軟地表。三角履帶結(jié)構(gòu)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式使車輛適用于雪地、沙漠、戈壁、沼澤、草原等各種惡劣復(fù)雜地型。而現(xiàn)有的移動(dòng)機(jī)構(gòu)多為輪式或單條履帶式，遇到復(fù)雜惡劣的地形就無法適應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有輪式、單條履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)對復(fù)雜惡劣地形的不適應(yīng)性，本發(fā)明的目的在于提供一種三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。該三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)可作為行走機(jī)構(gòu)應(yīng)用于各種惡劣復(fù)雜環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人平臺進(jìn)行探測、偵察、作業(yè)等。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明包括底盤箱體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及三角履帶總成，其中底盤箱體的兩側(cè)對稱設(shè)有多個(gè)三角履帶總成，每一側(cè)的三角履帶總成具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，兩側(cè)的三角履帶總成分別通過傳動(dòng)裝置與安裝在底盤箱體內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接；所述三角履帶總成包括支架、驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支撐輪、連桿、減震器、漲緊桿及履帶，驅(qū)動(dòng)輪由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，支架的上部與所述驅(qū)動(dòng)輪鉸接，下部兩端分別鉸接有導(dǎo)向輪；所述支撐輪分別與連桿和減震器的一端鉸接，連桿的另一端鉸接于支架上，減震器的另一端鉸接于安裝在支架上的漲緊桿；所述驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪及支撐輪之間通過履帶包裹相連，在漲緊桿上螺紋連接有螺母，通過旋轉(zhuǎn)螺母調(diào)整所述履帶的松緊度。
[0007]其中:所述支架通過防傾桿連接于底盤箱體的底面；所述每個(gè)三角履帶總成具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪及兩個(gè)導(dǎo)向輪，驅(qū)動(dòng)輪及導(dǎo)向輪輪軸中心之間的連線呈等腰三角形，所述支撐輪位于兩導(dǎo)向輪的中間；所述每個(gè)三角履帶總成中具有兩個(gè)支撐輪，每個(gè)支撐輪均為雙排輪、騎跨在履帶中間凸齒的兩側(cè)；所述導(dǎo)向輪為雙排輪、騎跨在履帶中間凸齒的兩側(cè)；所述漲緊桿安裝在兩個(gè)支撐輪的中間，每個(gè)支撐輪分別通過減震器與漲緊桿鉸接；所述導(dǎo)向輪的高度高于支撐輪，導(dǎo)向輪與支撐輪之間的履帶傾斜于地面；所述底盤箱體內(nèi)的一端設(shè)有電機(jī)支架，另一端設(shè)有從傳動(dòng)軸支架，兩側(cè)三角履帶總成的兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別安裝在電機(jī)支架上；所述底盤箱體的兩側(cè)分別設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的多根傳動(dòng)軸，每側(cè)的其中一根為主傳動(dòng)軸，其余的為從傳動(dòng)軸，底盤箱體兩側(cè)的每根主傳動(dòng)軸的一端及對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上分別設(shè)有兩個(gè)相互嚙合的錐齒輪，每根主傳動(dòng)軸的另一端連接有帶輪和驅(qū)動(dòng)輪；所述底盤箱體兩側(cè)的各從傳動(dòng)軸的一端安裝在從傳動(dòng)軸支架上，另一端連接有帶輪和驅(qū)動(dòng)輪，每側(cè)的從傳動(dòng)軸上的帶輪與同側(cè)的主傳動(dòng)軸上的帶輪之間通過同步帶相連；所述底盤箱體兩側(cè)的各傳動(dòng)軸的軸向中心線共面，且與水平面平行；所述底盤箱體每側(cè)的主傳動(dòng)軸與從傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速相同，兩側(cè)的傳動(dòng)軸通過各自驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速；所述減震器包括可伸縮的導(dǎo)向桿及壓簧，其中導(dǎo)向桿的兩端分別鉸接于所述連桿的一端及漲緊桿，所述壓簧套在導(dǎo)向桿上，抵接于導(dǎo)向桿的上下兩端。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0009]1.本發(fā)明由三角履帶總成作為行駛機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)輪高置形式消除了地面直接傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上的垂直載荷，其敞開式結(jié)構(gòu)也提高了排沙土性能；三角履帶總成的結(jié)構(gòu)形式使機(jī)構(gòu)適用于雪地、沙漠、戈壁、沼澤、草原等各種惡劣復(fù)雜地型。
[0010]2.本發(fā)明采用的三角履帶結(jié)構(gòu)，在支撐輪上采用減震器部件，增加了移動(dòng)機(jī)構(gòu)的減震功能，有效保護(hù)了移動(dòng)機(jī)構(gòu)各種零部件和控制器件，并提高了移動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性和通過性。
[0011]3.本發(fā)明的兩個(gè)主傳動(dòng)軸和兩個(gè)從傳動(dòng)軸通過支架連接在一起，其軸心位于同一平面，此結(jié)構(gòu)形式提高了底盤箱體的整體剛度。
[0012]4.本發(fā)明三角履帶總成兩端的導(dǎo)向輪采用上傾形式，使移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠攀爬一定高的障礙。
[0013]5.本發(fā)明的支撐輪、導(dǎo)向輪為雙排結(jié)構(gòu)，騎跨在履帶內(nèi)凸齒兩側(cè)，保證履帶不會(huì)橫向滑動(dòng)。
[0014]6.本發(fā)明的三角履帶總成的防傾桿將支架和底盤箱體連接在一起,防傾桿采用彈性材料，在其軸向具有彈性變形功能，保證三角履帶總成不會(huì)繞傳動(dòng)軸任意轉(zhuǎn)動(dòng)，在移動(dòng)機(jī)構(gòu)遇到障礙時(shí)也起到減震功能。
[0015]7.本發(fā)明的三角履帶選用橡膠材質(zhì)，具有重量輕、柔韌性好、傳動(dòng)噪聲低的優(yōu)點(diǎn)，更加適合松軟地表。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視圖；
[0017]圖2為圖1的左視圖；
[0018]圖3為圖1的俯視圖；
[0019]其中:1為支架,2為底盤箱體,3為驅(qū)動(dòng)輪,4為導(dǎo)向輪,5為支撐輪,6為連桿,7為減震器，8為漲緊桿,9為防傾桿，10為電池，11為電機(jī)支架，12為錐齒輪,13為主傳動(dòng)軸，14為帶輪，15為同步帶，16為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，17為從傳動(dòng)軸，18為從傳動(dòng)軸支架，19為履帶，20為螺母，21為導(dǎo)向桿，22為壓簧。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0021]本發(fā)明包括底盤箱體2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)16及三角履帶總成，其中底盤箱體2的左右兩側(cè)對稱設(shè)有多個(gè)三角履帶總成，每一側(cè)的三角履帶總成具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)16，左右兩側(cè)的三角履帶總成分別通過傳動(dòng)裝置與安裝在底盤箱體2內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)16連接；如圖3所示，本實(shí)施例具有四個(gè)三角履帶總成，底盤箱體2的每側(cè)各設(shè)置兩個(gè)，兩兩對稱。
[0022]底盤箱體2內(nèi)的前后兩端分別設(shè)有電機(jī)支架11和從傳動(dòng)軸支架18，提高了底盤箱體2的剛度，兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)16分別固定在電機(jī)支架11上；底盤箱體2的左右兩側(cè)各設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的兩根傳動(dòng)軸，其中一根為主傳動(dòng)軸13,另一根為從傳動(dòng)軸17,底盤箱體2兩側(cè)的兩根主傳動(dòng)軸13的一端及對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)16的輸出軸上分別設(shè)有兩個(gè)相互嚙合的錐齒輪12，每根主傳動(dòng)軸13的另一端連接有帶輪14和驅(qū)動(dòng)輪3 ;底盤箱體2左右兩側(cè)的兩根從傳動(dòng)軸17的一端安裝在從傳動(dòng)軸支架18上，另一端連接有帶輪14和驅(qū)動(dòng)輪3，每側(cè)的從傳動(dòng)軸17上的帶輪14與同側(cè)的主傳動(dòng)軸13上的帶輪14之間通過同步帶15相連。在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)16的驅(qū)動(dòng)下，位于移動(dòng)機(jī)構(gòu)一側(cè)的主傳動(dòng)軸13和從傳動(dòng)軸17保持相同的轉(zhuǎn)速，而移動(dòng)機(jī)構(gòu)兩側(cè)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速在分別獨(dú)立的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)16的帶動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速，即實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)構(gòu)行駛的不同速度和轉(zhuǎn)彎的需要。底盤箱體2左右兩側(cè)的各傳動(dòng)軸的軸向中心線共面，且與水平面平行。
[0023]如圖1、圖2所示，三角履帶總成包括支架1、驅(qū)動(dòng)輪3、導(dǎo)向輪4、支撐輪5、連桿6、減震器7、漲緊桿8及履帶19，其中驅(qū)動(dòng)輪3安裝在主傳動(dòng)軸13或從傳動(dòng)軸17上，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)16驅(qū)動(dòng)由主傳動(dòng)軸13或從傳動(dòng)軸17帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；支架I通過防傾桿9連接于底盤箱體2的底面，防傾桿9采用彈性材料，限制了支架I和驅(qū)動(dòng)輪3在主傳動(dòng)軸13和從傳動(dòng)軸17軸線的旋轉(zhuǎn)角度，起到減震的效果。本實(shí)施例的防傾桿9中間為錳鋼桿，外面硫化橡膠。每個(gè)三角履帶總成具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪3、兩個(gè)導(dǎo)向輪4及兩個(gè)支撐輪5，驅(qū)動(dòng)輪3、導(dǎo)向輪4及支撐輪5之間通過履帶19包裹相連，驅(qū)動(dòng)輪3的高度最高，導(dǎo)向輪4的高度高于支撐輪5，導(dǎo)向輪4與支撐輪5之間的履帶傾斜于地面。一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪3及兩個(gè)導(dǎo)向輪4輪軸中心之間的連線呈等腰三角形，兩個(gè)支撐輪5位于兩導(dǎo)向輪4的中間；每個(gè)支撐輪5及每個(gè)導(dǎo)向輪4均為雙排輪、騎跨在履帶19中間凸齒的兩側(cè)。支架I的上部與驅(qū)動(dòng)輪3鉸接，下部兩端分別鉸接有導(dǎo)向輪4 ;每個(gè)支撐輪5分別與連桿6和減震器7的一端鉸接，兩個(gè)連桿6的另一端均鉸接于支架I上，兩個(gè)減震器7的另一端均鉸接于固接在支架I上的漲緊桿8 ;漲緊桿8安裝在兩個(gè)支撐輪5的中間，在漲緊桿8上螺紋連接有螺母20，通過旋轉(zhuǎn)螺母20調(diào)整所述履帶19的松緊度。減震器7增加了三角履待總成的減震功能，包括可伸縮的導(dǎo)向桿21及壓簧22，其中導(dǎo)向桿21的兩端分別鉸接于連桿6的一端及漲緊桿8，壓簧22套在導(dǎo)向桿21上，抵接于導(dǎo)向桿21的上下兩端。
[0024]本發(fā)明的工作原理為:
[0025]驅(qū)動(dòng)電機(jī)16為移動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，兩組驅(qū)動(dòng)電機(jī)16通過錐齒輪12、主傳動(dòng)軸13、從傳動(dòng)軸17、帶輪14和同步帶15分別為底盤箱體2左右兩側(cè)的三角履帶總成提供扭矩；底盤箱體2左右兩側(cè)的三角履帶總成根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)16轉(zhuǎn)速的變化來改變移動(dòng)機(jī)構(gòu)的行駛速度，并驅(qū)動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)前進(jìn)、后退以及轉(zhuǎn)向。
[0026]本發(fā)明的三角履帶總成的支撐輪5通過連桿6和減震器7與支架I鉸接，具有減震功能。三角履帶總成兩端的導(dǎo)向輪采用上傾形式，使移動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠攀爬設(shè)定高度的障礙。支撐輪5、導(dǎo)向輪4均為雙排結(jié)構(gòu)，騎跨在履帶19內(nèi)凸齒兩側(cè)，保證履帶19不會(huì)橫向滑動(dòng)；驅(qū)動(dòng)輪3為外敞開式，沙土不會(huì)存于驅(qū)動(dòng)輪3內(nèi)，保證驅(qū)動(dòng)輪3與履帶19驅(qū)動(dòng)齒的捏合效率。
[0027]本發(fā)明的三角履帶總成的防傾桿9將支架I和底盤箱體2連接在一起，防傾桿9采用彈性材料，在其軸向具有彈性變形功能，保證三角履帶總成不會(huì)繞傳動(dòng)軸任意轉(zhuǎn)動(dòng)，在移動(dòng)機(jī)構(gòu)遇到障礙時(shí)也起到減震功能。
【權(quán)利要求】
1.一種三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括底盤箱體(2)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)及三角履帶總成，其中底盤箱體(2)的兩側(cè)對稱設(shè)有多個(gè)三角履帶總成，每一側(cè)的三角履帶總成具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)，兩側(cè)的三角履帶總成分別通過傳動(dòng)裝置與安裝在底盤箱體(2)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)連接；所述三角履帶總成包括支架(I)、驅(qū)動(dòng)輪(3)、導(dǎo)向輪(4)、支撐輪(5)、連桿(6)、減震器(7)、漲緊桿(8)及履帶(19)，驅(qū)動(dòng)輪(3)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，支架(I)的上部與所述驅(qū)動(dòng)輪(3)鉸接，下部兩端分別鉸接有導(dǎo)向輪(4);所述支撐輪(5)分別與連桿(6)和減震器(7)的一端鉸接，連桿(6)的另一端鉸接于支架(I)上，減震器(7)的另一端鉸接于安裝在支架(I)上的漲緊桿(8);所述驅(qū)動(dòng)輪(3)、導(dǎo)向輪(4)及支撐輪(5)之間通過履帶(19)包裹相連，在漲緊桿(8)上螺紋連接有螺母(20)，通過旋轉(zhuǎn)螺母(20)調(diào)整所述履帶(19)的松緊度。
2.按權(quán)利要求1所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述支架(I)通過防傾桿(9)連接于底盤箱體(2)的底面。
3.按權(quán)利要求1所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述每個(gè)三角履帶總成具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(3)及兩個(gè)導(dǎo)向輪(4)，驅(qū)動(dòng)輪(3)及導(dǎo)向輪(4)輪軸中心之間的連線呈等腰三角形，所述支撐輪(5)位于兩導(dǎo)向輪(4)的中間。
4.按權(quán)利要求3所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述每個(gè)三角履帶總成中具有兩個(gè)支撐輪(5)，每個(gè)支撐輪(5)均為雙排輪、騎跨在履帶(19)中間凸齒的兩側(cè)；所述導(dǎo)向輪(4)為雙排輪、騎跨在履帶(19)中間凸齒的兩側(cè)。
5.按權(quán)利要求4所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述漲緊桿(8)安裝在兩個(gè)支撐輪(5 )的中間，每個(gè)支撐輪(5 )分別通過減震器(7 )與漲緊桿(8 )鉸接。
6.按權(quán)利要求1所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述導(dǎo)向輪(4)的高度高于支撐輪(5 )，導(dǎo)向輪(4 )與支撐輪(5 )之間的履帶傾斜于地面。
7.按權(quán)利要求1所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述底盤箱體(2)內(nèi)的一端設(shè)有電機(jī)支架(11)，另一端設(shè)有從傳動(dòng)軸支架(18)，兩側(cè)三角履帶總成的兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)分別安裝在電機(jī)支架(11)上；所述底盤箱體(2)的兩側(cè)分別設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的多根傳動(dòng)軸，每側(cè)的其中一根為主傳動(dòng)軸(13 )，其余的為從傳動(dòng)軸(17)，底盤箱體(2 )兩側(cè)的每根主傳動(dòng)軸(13)的一端及對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)的輸出軸上分別設(shè)有兩個(gè)相互嚙合的錐齒輪(12)，每根主傳動(dòng)軸(13)的另一端連接有帶輪(14)和驅(qū)動(dòng)輪(3);所述底盤箱體(2)兩側(cè)的各從傳動(dòng)軸(17)的一端安裝在從傳動(dòng)軸支架(18)上，另一端連接有帶輪(14)和驅(qū)動(dòng)輪(3)，每側(cè)的從傳動(dòng)軸(17)上的帶輪(14)與同側(cè)的主傳動(dòng)軸(13)上的帶輪(14)之間通過同步帶(15)相連。
8.按權(quán)利要求7所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述底盤箱體(2)兩側(cè)的各傳動(dòng)軸的軸向中心線共面，且與水平面平行。
9.按權(quán)利要求7所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述底盤箱體(2)每側(cè)的主傳動(dòng)軸(13)與從傳動(dòng)軸(17)的轉(zhuǎn)速相同，兩側(cè)的傳動(dòng)軸通過各自驅(qū)動(dòng)電機(jī)(16)的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速。
10.按權(quán)利要求1所述的三角履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述減震器(7)包括可伸縮的導(dǎo)向桿(21)及壓簧(22)，其中導(dǎo)向桿(21)的兩端分別鉸接于所述連桿(6)的一端及漲緊桿(8)，所述壓簧(22)套在導(dǎo)向桿(21)上，抵接于導(dǎo)向桿(21)的上下兩端。
【文檔編號】B62D55/065GK103863423SQ201210547778
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月17日
【發(fā)明者】智迪, 姚辰, 李小凡, 何子清, 王 忠, 王挺, 羅宇, 徐梁, 劉敏杰 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所