一種履帶擺臂式越障機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人裝置領(lǐng)域，具體涉及一種履帶擺臂式越障機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]履帶擺臂式越障機(jī)器人是一種能夠移動(dòng)并翻越障礙的設(shè)備，是野外環(huán)境偵查、巡視、掃雷排險(xiǎn)和惡劣危險(xiǎn)環(huán)境中探測(cè)等情況下工作的重要自動(dòng)化裝備之一，由于該種類型的機(jī)器人越障能力和適應(yīng)室外復(fù)雜地形的能力強(qiáng)，在凹凸不平和有障礙物的路面環(huán)境中通過(guò)性好，所以其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣。目前現(xiàn)有的越障機(jī)器人產(chǎn)品存在以下缺陷:(1)機(jī)器人雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是傳輸扭矩不夠大，在翻越障礙時(shí)動(dòng)力不足，這將大大減弱其越障能力；(2)雖然有些機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活，但是其需要控制的電機(jī)數(shù)目較多，從而導(dǎo)致機(jī)器人控制系統(tǒng)復(fù)雜，功耗增大，機(jī)械可靠性低，平均無(wú)故障時(shí)間短，這在某種程度上為其推廣應(yīng)用帶來(lái)困難；(3)還有一些機(jī)器人產(chǎn)品，雖然越障方式新穎，但是其在越障過(guò)程中操作繁瑣復(fù)雜，越障效率低，在一些需要快速通過(guò)障礙物的場(chǎng)合無(wú)法應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，為滿足野外復(fù)雜地形偵查、巡視和危險(xiǎn)環(huán)境探測(cè)等工作需要提供裝備，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了機(jī)器人內(nèi)部傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，基于該傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器人不僅能夠靈活移動(dòng)還具有傳輸扭矩大、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、機(jī)械可靠性和越障效率高等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景，值得推廣。
[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:
一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，包括車體，所述車體的兩側(cè)分別設(shè)有一組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，每組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括兩個(gè)履帶擺臂裝置，分別設(shè)于車體一側(cè)的兩端，所述履帶擺臂裝置包括擺臂以及設(shè)于擺臂上的履帶，所述車體內(nèi)設(shè)有同時(shí)控制兩組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)的第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及控制一側(cè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中履帶轉(zhuǎn)動(dòng)的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于車體的中部，所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)為兩組，分別設(shè)置于第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩側(cè)。
[0005]前述的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一電機(jī)以及由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一主動(dòng)輪，所述第一主動(dòng)輪的兩側(cè)分別依次嚙合于第一從動(dòng)輪、第二從動(dòng)輪，所述第二從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端分別連接擺臂。
[0006]前述的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，所述第二從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端分別通過(guò)電磁離合器與擺臂相連接。
[0007]前述的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，對(duì)稱設(shè)置于第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩側(cè)的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二電機(jī)以及由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二主動(dòng)輪，所述第二主動(dòng)輪的兩側(cè)分別與第三從動(dòng)輪相嚙合，所述第三從動(dòng)輪與第四從動(dòng)輪同軸連接，即第三從動(dòng)輪與第四從動(dòng)輪共用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸或者二者的轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連接，則第三從動(dòng)輪與第四從動(dòng)輪平行，所述第四從動(dòng)輪嚙合于第五從動(dòng)輪，所述第五從動(dòng)輪帶動(dòng)履帶轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]前述的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，所述第五從動(dòng)輪的中部貫穿有套筒，所述套筒的一端連接于帶動(dòng)履帶轉(zhuǎn)動(dòng)的大履帶輪，所述大履帶輪的一側(cè)設(shè)有隨大履帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的小履帶輪，所述履帶圍設(shè)在大履帶輪、小履帶輪的外側(cè)。因此，其實(shí)，第一主動(dòng)輪、第二主動(dòng)輪兩側(cè)從動(dòng)輪的分布均是對(duì)稱設(shè)置的，亦即說(shuō)明，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身就為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0009]前述的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，第二從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端分別穿過(guò)套筒與擺臂相連接。
[0010]前述的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，第一電機(jī)與第一主動(dòng)輪、第二電機(jī)與第二主動(dòng)輪之間均設(shè)有蝸桿減速器。
[0011]前述的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，所述第一電機(jī)為小型步進(jìn)電機(jī)，所述第一電機(jī)到擺臂的總減速比為80。
[0012]前述的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，其特征在于，所述第二電機(jī)為小型直流電機(jī)，所述第二電機(jī)到履帶的總減速比為56。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，與輪式機(jī)器人相比，履帶具有與地面接觸面積大、傳動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)，這將增大其在凸凹不平的路面上的通過(guò)能力。當(dāng)遇到臺(tái)階、路面凸起等障礙時(shí)，機(jī)器人借助擺臂支撐車體，在此同時(shí)機(jī)器人履帶仍然可以轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使機(jī)器人越過(guò)障礙。當(dāng)機(jī)器人爬坡時(shí)，電機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)過(guò)蝸桿減速器減速后，又經(jīng)過(guò)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)，最終將動(dòng)力傳遞致履帶，這將大大增加輸出扭矩，這有助于機(jī)器人的越障和爬坡運(yùn)動(dòng)。由于蝸桿機(jī)構(gòu)具有反向自鎖的功能，所以當(dāng)機(jī)器人爬坡時(shí)或者擺臂處于車體上方，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)因?yàn)橹亓Φ淖饔枚箼C(jī)器人和擺臂自由落下，這將使控制變的相對(duì)簡(jiǎn)單。與現(xiàn)有越障機(jī)器人相比，在使用同類電機(jī)的情況下，該履帶擺臂式越障機(jī)器人能輸出更大扭矩，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)更靈活，越長(zhǎng)能力更強(qiáng)，控制系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，能滿足不同種類作業(yè)對(duì)設(shè)備的要求，具有良好的應(yīng)用前景，值得推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的一種履帶擺臂式越障機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為車體與履帶擺臂裝置連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為該履帶擺臂式越障機(jī)器人越障示意圖，其中圖4 Ca)表示該機(jī)器人遇到障礙提前將兩個(gè)前擺臂抬起，圖4 (b)表示該機(jī)器人的前擺臂與障礙物接觸，圖4 (c)表示利用擺臂將車身抬起，圖4 (d)表示該機(jī)器人將兩個(gè)后擺臂旋轉(zhuǎn)至形成攻角，圖4 (e)表示后擺臂與障礙物接觸，圖4 (f)表示該機(jī)器人翻越障礙。
[0015]附圖標(biāo)記含義如下:
1:車體；2:履帶擺臂裝置；21:擺臂；22:履帶；3:第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；31:第一電機(jī)；32:第一主動(dòng)輪；33:第一從動(dòng)輪；34:第二從動(dòng)輪；35:轉(zhuǎn)動(dòng)軸；4:第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；41:第二電機(jī)；
42:第二主動(dòng)輪；43:第三從動(dòng)輪；44:第四從動(dòng)輪；45:第五從動(dòng)輪；5:電磁離合器；6:套筒；7:大履帶輪；8:小履帶輪；9:蝸桿減速器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0017]如圖1和圖2所示，一種履帶擺臂式越障機(jī)器人，包括車體1，車體I即為該機(jī)器人車體，車體I用于存放電源和該機(jī)器人的控制系統(tǒng)，還可以作為機(jī)械手臂或其他裝備的底座支撐，所述車體I的兩側(cè)分別設(shè)有一組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)車體I兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相互配合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人的移動(dòng)，每組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括兩個(gè)履帶擺臂裝置2，分別設(shè)于車體I 一側(cè)的兩端，所述履帶擺臂裝置2包括擺臂21以及設(shè)于擺臂21上的履帶22，擺臂21和履帶22的運(yùn)動(dòng)是分開的，所述車體I內(nèi)設(shè)有同時(shí)控制兩組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中擺臂21轉(zhuǎn)動(dòng)的第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3以及控制一側(cè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中履帶22轉(zhuǎn)動(dòng)的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3設(shè)于車體I的中部，所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4設(shè)為兩組，分別設(shè)置于第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的兩側(cè)，因此，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3同時(shí)控制所有的四個(gè)擺臂21的轉(zhuǎn)動(dòng)，而每一側(cè)的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4分別控制相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)履帶22的轉(zhuǎn)動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)了履帶22轉(zhuǎn)動(dòng)與擺臂21轉(zhuǎn)動(dòng)為兩個(gè)相互獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。
[0018]詳細(xì)的，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括第一電機(jī)31以及由第一電機(jī)31驅(qū)動(dòng)的第一主動(dòng)輪32，所述第一主動(dòng)輪32的兩側(cè)分別依次嚙合于第一從動(dòng)輪33、第二從動(dòng)輪34，所述第二從動(dòng)輪34的轉(zhuǎn)動(dòng)軸35的兩端分別通過(guò)電磁離合器5與擺臂21相連接。第一電機(jī)31提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)第一主動(dòng)輪32轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一從動(dòng)輪33、第二從動(dòng)輪34轉(zhuǎn)動(dòng)，在第二從動(dòng)輪34的轉(zhuǎn)動(dòng)軸35與擺臂21之間均設(shè)置了電磁離合器5，即一個(gè)擺臂21對(duì)應(yīng)一個(gè)電磁離合器5，每個(gè)擺臂21單獨(dú)由一個(gè)電磁離合器5控制，通過(guò)車體I內(nèi)的控制系統(tǒng)控制電磁離合器5的開關(guān)，從而控制每個(gè)擺臂21的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同擺臂21的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019]詳細(xì)的，對(duì)稱設(shè)置于第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3兩側(cè)的第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4包括第二電機(jī)41以及由第二電機(jī)41驅(qū)動(dòng)的第二主動(dòng)輪42，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4設(shè)為兩個(gè)，其對(duì)稱分布在第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的兩側(cè)，即對(duì)稱分布于車體I內(nèi)部，每個(gè)第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4控制一組運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)履帶擺臂裝置2