專利名稱：爬樓梯機械裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機器人，尤其是涉及一種爬樓梯機械裝置。
背景技術(shù)：
隨著科學技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)實中的需要，研究人員研制出了多種能夠適應復雜地形的機器人載體，也可以稱為移動式機器人，可以在危險、惡劣、有害的場所代替人完成一些工作，比如災后搜救、野外搜索、環(huán)境探測等工作。由于上述作業(yè)場所的地形比較復雜，因此對機械結(jié)構(gòu)的行駛能力有很高的要求，如要能上下樓梯、過障礙、轉(zhuǎn)彎半徑小等要求。目前，多采用履帶或履帶和輪式相結(jié)合的結(jié)構(gòu)來滿足上述提出行駛能力的要求，但是在實際使用中還存在著不足。中國專利申請?zhí)?01010248695. 7提出的一種伴隨災情 機器人，采用履帶的行駛方式，該類機器人大部分時間是在較為平整的地面上行駛，而像上下樓梯、過障礙等復雜地形工作機會較少，而且在攀爬樓梯時的效率和平穩(wěn)性不夠高，特別是在轉(zhuǎn)向時機身容易傾斜，甚至出現(xiàn)翻車現(xiàn)象。同時，履帶結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)向時，履帶與其接觸面會產(chǎn)生很大的相對滑動，特別是在原地轉(zhuǎn)向的情況下，相對滑動的幅度更大，能夠產(chǎn)生較大的摩擦力，因此要求機器人載體的驅(qū)動功率較大。而在地表狀況比較復雜情況下行駛時，轉(zhuǎn)向會更為困難，常常會出現(xiàn)履帶脫落現(xiàn)象，有時甚至會產(chǎn)生驅(qū)動電機因長時間過載而燒壞或履帶撕裂等問題。中國專利CN2186639Y提出的一種適應復雜地形機器人移動載體，其行駛結(jié)構(gòu)為履帶和輪式相結(jié)合的方式，有效的解決了在復雜地面上轉(zhuǎn)向困難和履帶易脫落的問題，在平整地面的行駛效率較高，但是，在攀爬樓梯時效率較低、穩(wěn)定性不好的問題仍然沒有有效解決。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是要提供一種爬樓梯機械裝置，該裝置可以提高攀爬樓梯的效率，并且能夠適應多種復雜的地形，可以作為災后搜救、野外搜索、環(huán)境探測移動機器人的平臺。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種爬樓梯機械裝置，包括前機身、后機身、機身連接部件、四個五星形輪腿、四個直流伺服電機和輪腿固定部件，其特點是前機身和后機身通過機身連接部件連接為一體，四個五星形輪腿分別通過輪腿固定部件固定在前、后機身兩側(cè)上，且每個五星形輪腿與固定在機身上的直流伺服電機傳動連接。五星形輪腿包括五個車輪桿，橡膠輪，車輪體，車輪體外周上均布有五個細長桿，細長桿上可調(diào)連接車輪桿，車輪桿前端上裝有橡膠輪。輪腿固定部件包括電機固定板、輪腿固定板、輪腿軸承座、傳動軸、軸承座端蓋、軸承a，輪腿固定板與機身固定連接，其直角板前、后兩側(cè)分別固定連接輪腿軸承座和電機固定板，輪腿軸承座內(nèi)通過軸承a安裝有傳動軸，輪腿軸承座前端裝有軸承座端蓋，電機固定板后端面上固定連接直流伺服電機，傳動軸后端通過聯(lián)軸器與直流伺服電機輸出軸固定連接，傳動軸前端與五星形輪腿的車輪體固定連接。機身連接部件包括連接軸、連接軸承座、連接板a、連接板b、軸承b、連接板b和連接板a分別固定在前、后機身上，連接板a上固定連接連接軸承座，連接板b上固定連接連接軸，連接軸承座與連接軸之間通過軸承b連接。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較，其優(yōu)點和有益效果是整體結(jié)構(gòu)簡單，可以根據(jù)行駛地表情況的不同，調(diào)節(jié)五星形輪腿車輪桿的外伸長度，提高運行效率與運行平穩(wěn)性。本實用新型提出的一種爬樓梯機械裝置，通過控制不同輪腿的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動速度與方向，可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，控制方式容易實現(xiàn)。攀爬樓梯時，五星形輪腿每轉(zhuǎn)過一周可以攀爬五個臺階的樓梯，效率很高，前、后機身可以繞連接軸的軸線自由轉(zhuǎn)動，提高了在攀爬樓梯過程中的行駛平穩(wěn)性。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)立體示意圖；圖2是機身連接部件的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3是輪腿固定部件的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4是五星形輪腿的車輪體結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中沿A-A的剖視圖；圖6是五星形輪腿的車輪桿結(jié)構(gòu)示意圖；圖7傳動軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。如圖1，3所示，本實用新型的爬樓梯機械裝置，包括前機身I、后機身4、機身連接部件、四個五星形輪腿、四個直流伺服電機3和輪腿固定部件。機身連接部件將前機身I和后機身4連接為一體，四個相同的五星形輪腿通過輪腿固定部件固定在前、后機身1，4上，電機固定板12將直流伺服電機3固定在機身上，直流伺服電機3輸出軸通過聯(lián)軸器11與傳動軸15相連,傳動軸15與五星形輪腿之間米用鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩；每個五星形輪腿包括五個車輪桿2，車輪桿2之間的夾角相等外伸長度可以調(diào)整，五星形輪腿轉(zhuǎn)過一周，能夠?qū)崿F(xiàn)攀爬五個臺階的樓梯。如圖1，2所示，機身連接部件包括連接軸7、連接軸承座6、連接板a5、連接板b8、軸承b20、軸用彈性擋圈b21和孔用彈性擋圈22。連接軸7和連接板b8分別加工有尺寸相同的螺紋孔，采用螺栓將其緊固為一體，連接軸7為階梯軸，軸承b20安裝在連接軸7的軸頸上，通過軸肩和軸用彈性擋圈b21實現(xiàn)對軸承內(nèi)圈的軸向固定；連接軸承座6和連接板a5通過螺栓緊固為一體，并將軸承b20的外圈安裝在連接軸承座6內(nèi)，采用孔用彈性擋圈22對其外圈軸向固定，最后采用螺栓將連接板b8和連接板a5分別固定在前、后機身上，實現(xiàn)對前、后機身的連接。機身連接部件將前機身I和后機身4連接為一體后，前、后機身可以繞連接軸7的軸線自由轉(zhuǎn)動，有效提高爬樓梯機械裝置的運行平穩(wěn)性。如圖3所示，輪腿固定部件包括輪腿固定板13、輪腿軸承座14、傳動軸15、軸承座端蓋16、墊片17、軸用彈性擋圈al8、軸承al9。軸承al9的內(nèi)圈安裝在傳動軸15的軸頸上，用軸用彈性擋圈al8和軸肩實現(xiàn)軸承al9內(nèi)圈的軸向固定,再將軸承al9的外圈安裝在輪腿軸承座14內(nèi)，軸承座端蓋16和輪腿軸承座14通過螺栓緊固，實現(xiàn)對軸承al9外圈的軸向固定；傳動軸15的一端加工有鍵槽，采用普通平鍵a23和車輪體10內(nèi)孔配合，通過螺栓和墊片17將其緊固；輪軸固定板13和輪腿軸承座14通過螺栓緊固，最后將輪腿固定板13通過螺栓緊固在機身上。直流伺服電機3和電機固定板12通過螺栓緊固，并將聯(lián)軸器11的一端安裝在直流伺服電機13輸出軸上，并且聯(lián)軸器11與直流伺服電機13上的普通平鍵b24配合；另一端加工有螺紋孔并和傳動軸15配合，傳動軸15與聯(lián)軸器11配合的一端加工有平面，如圖7所示，安裝后將螺栓旋入聯(lián)軸器11的螺紋孔，螺栓壓緊傳動軸15的平面，實現(xiàn)緊固并傳遞轉(zhuǎn)矩，最后采用螺栓將電機固定板12和輪腿固定板13緊固。如圖3至圖6所示，車輪體10焊接有五個夾角相等的細桿，將車輪桿2的車輪桿套筒2a安裝在每個細桿上，并用螺釘壓緊，可以根據(jù)爬樓梯機械裝置運行時的地表情況調(diào)節(jié)車輪桿2與細桿重合的尺寸，實現(xiàn)輪腿尺寸的調(diào)整；橡膠輪9通過螺栓固定在車輪桿的端 部。運行時，通過控制與每個輪腿相連的直流伺服電機3的轉(zhuǎn)動速度與方向，實現(xiàn)對爬樓梯機械裝置轉(zhuǎn)頭與轉(zhuǎn)向的控制，即采用四個伺服電機的速度差實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。前機身、后機身、機身連接部件、五星形輪腿和輪腿固定部件的材料為鋁合金，各部分連接方式均為螺栓連接。
權(quán)利要求1.一種爬樓梯機械裝置，包括前機身(I)、后機身(4)、機身連接部件、四個五星形輪腿、四個直流伺服電機(3)和輪腿固定部件，其特征在于所述前機身(I)和后機身(4)通過機身連接部件連接為一體，四個五星形輪腿分別通過輪腿固定部件固定在前、后機身(1，4)兩側(cè)上，且每個五星形輪腿與固定在機身上的直流伺服電機(3 )傳動連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的爬樓梯機械裝置，其特征在于所述五星形輪腿包括五個車輪桿(2 )，橡膠輪(9 )，車輪體(10 )，車輪體(10 )外周上均布有五個細長桿，細長桿上可調(diào)連接車輪桿(2 )，車輪桿(2 )前端上裝有橡膠輪(9 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的爬樓梯機械裝置，其特征在于所述輪腿固定部件包括電機固定板(12)、輪腿固定板(13)、輪腿軸承座(14)、傳動軸(15)、軸承座端蓋(16)、軸承a (19)，輪腿固定板(13)與機身固定連接，其直角板前、后兩側(cè)分別固定連接輪腿軸承座(14)和電機固定板(12)，輪腿軸承座(14)內(nèi)通過軸承a (19)安裝有傳動軸(15)，輪腿軸承座(14)前端裝有軸承座端蓋(16)，電機固定板(12)后端面上固定連接直流伺服電機(3)，傳動軸(15)后端通過聯(lián)軸器(11)與直流伺服電機(3)輸出軸固定連接,傳動軸(15)前端與五星形輪腿的車輪體(10)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的爬樓梯機械裝置，其特征在于所述機身連接部件包括連接軸(7)、連接軸承座(6)、連接板a (5)、連接板b (8)、軸承b (20)、連接板b (8)和連接板a (5)分別固定在前、后機身(1，4)上，連接板a (5)上固定連接連接軸承座(6)，連接板b(8 )上固定連接連接軸(7 )，連接軸承座(6 )與連接軸(7 )之間通過軸承b (20 )連接。
專利摘要本實用新型涉及一種爬樓梯機械裝置，包括前機身、后機身、機身連接部件、四個五星形輪腿、四個直流伺服電機和輪腿固定部件，其特點是前機身和后機身通過機身連接部件連接為一體，四個五星形輪腿分別通過輪腿固定部件固定在前、后機身兩側(cè)上，且每個五星形輪腿與固定在機身上的直流伺服電機傳動連接。每個五星形輪腿包括五個車輪桿，車輪桿之間的夾角相等且外伸長度可以調(diào)整，五星形輪腿轉(zhuǎn)過一周，能夠?qū)崿F(xiàn)攀爬五個臺階的樓梯。本實用新型爬樓梯的效率高，同時能夠較好的適應室外不平整地形，可以作為災后搜救、野外搜索、環(huán)境探測移動機器人的平臺。
文檔編號B62D57/02GK202557647SQ20122019433
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者李海偉, 黃之文, 翟東婷, 朱堅民, 李孝茹, 李付才, 沈正強, 周冬兒, 毛得吉 申請人:上海理工大學