輪履結合的可變履帶式機器人行走機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供的是一種輪履結合的可變履帶式機器人行走機構。包括框架，在框架的前方通過傳動軸安裝行走輪，在框架的后方設置履帶機構，所述履帶機構的結構為導向輪安裝在導向軸的兩端，驅動輪安裝在驅動軸的兩端，可變履帶齒輪安裝在可變履帶主臂桿的一端，另一端通過轉軸安裝在驅動軸與導向軸之間的履帶架上的A點處，可變形履帶外切于驅動輪、導向輪和可變履帶齒輪，轉軸與驅動電機相連，驅動軸通過減速齒輪機構與驅動電機相連。本實用新型減緩了地形變化對主車體的振動，對復雜的地形具有良好的通過性與轉向性，適宜在井下復雜地形中探測環境信息。
【專利說明】輪履結合的可變履帶式機器人行走機構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種機器人行走機構，具體地說是一種輪履結合的可變履帶式井下探測機器人行走機構。

【背景技術】
[0002]近年來，關注煤礦安全生產成為了煤礦產業加速發展的重中之重，在煤礦井下發生瓦斯、煤塵等爆炸事故后，第一時間就是解救井下被困人員。然而這種事故的發生往往使得井下環境異常兇險，救援人員無法及時下井，耽誤了寶貴的救援時間，這就造成了更多人員的傷亡。事故發生后，井下的各項生命指標是事故專家和決策者做出判斷與決策的主要依據，利用井下探測機器人深入井下災害現場，在未知的危險區域進行環境探測，并將井下信息及時反饋到救援指揮中心，輔助指揮人員進行緊急決策，并對災害現場進行評估，為指揮人員制定救援方案提供參考，為救援工作搭建寶貴的通信平臺，是一種降低礦難所造成的傷害的有效手段。
[0003]輪式機器人行走機構、履帶式機器人行走機構的研究已經比較成熟，也有一些關于可轉向、可越障輪式或履帶式機器人行走機構的公開報道。但是，由于煤礦井下環境，尤其是災害后的環境為空間受限的非結構化環境，且由于瓦斯爆炸引起的頂板冒落、片幫、設備錯亂翻倒，導致災區現場地形復雜，這一空間有限的非結構化極端環境給機器人的行走帶來非常大的困難，所以普通的輪式或履帶式機器人行走機構不能適用于井下探測。普通的輪式機器人，機構穩定性較差，越障、爬坡能力較弱，但轉彎靈活，轉彎半徑小；而普通的履帶式機器人，雖具有較強的越野機動性，運行穩定，但轉彎困難，運動慣性大。故本實用新型將二者結合起來，設計一種輪履結合的可變履帶式井下探測機器人，既發揮了履帶機器人的優勢，又克服了履帶機器人轉彎差的缺陷，以使機器人能夠成功的攀越井下連續臺階、圓形凸臺、矩形凸臺、梯形凸臺、斜坡地形和溝道地形等。


【發明內容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種以適應不同的運動和作業環境，并可攀越陡峭障礙，轉向靈活的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構。
[0005]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0006]包括框架，在框架的前方通過傳動軸14安裝行走輪，在框架的后方設置履帶機構，所述履帶機構包括驅動軸12、導向軸13、驅動輪3、導向輪8、可變履帶齒輪9和可變形履帶11，所述導向輪8安裝在導向軸13的兩端，所述驅動輪3安裝在驅動軸12的兩端，可變履帶齒輪9安裝在可變履帶主臂桿10的一端，可變履帶主臂桿10的另一端通過轉軸安裝在驅動軸12與導向軸13之間的履帶架4的A點上，可變形履帶11外切于驅動輪3、導向輪8和可變履帶齒輪9，轉軸與驅動電機16相連，驅動軸12通過減速齒輪機構與驅動電機2相連。
[0007]本實用新型的可變履帶式機器人行走機構還可以包括:
[0008]1、在驅動軸12與導向軸13之間連接履帶架4，可變履帶主臂桿10的另一端通過轉軸安裝在履帶架4的中間部位A點處。
[0009]2、傳動軸14與框架之間設置車體減震器I。
[0010]3、減速齒輪機構包括安裝在驅動軸12上的與驅動軸12同軸心的第一直齒圓柱齒輪5、與驅動電機同軸心的第二直齒圓柱齒輪6、與第二直齒圓柱齒輪6哨合的第三直齒圓柱齒輪7和與第三直齒圓柱齒輪7同軸心且與第一直齒圓柱齒輪5哨合的第四直齒圓柱齒輪15。
[0011]4、所述驅動電機2為兩個，每個驅動電機對應一套減速齒輪機構。
[0012]本實用新型的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構具有較強的對復雜地形的適應能力和爬坡越障能力，能夠攀越連續臺階、圓形凸臺、矩形凸臺、梯形凸臺、斜坡地形和溝道地形等。當兩條履帶速度相同時，機器人可以實現前進或后退運動；當兩條履帶的速度不同時，機器人可以實現轉向運動。且兩側的可變履帶主臂桿10均由直流電機驅動，繞履帶架上的轉軸旋轉，從而實現履帶的不同構形，以適應不同的運動和作業環境，且可變履帶主臂桿越高，機器人可攀越的障礙越陡峭。
[0013]本實用新型的工作原理為:首先將驅動電機2的開關打開，使電機開始工作。由驅動電機2驅動與其同軸的第二直齒圓柱齒輪6開始轉動，第二直齒圓柱齒輪6的轉動帶動與其嚙合的第三齒直齒圓柱齒輪7旋轉，第三直齒圓柱齒輪7的旋轉帶動與其同軸的第四直齒圓柱齒輪15開始轉動，第四直齒圓柱齒輪15再帶動與機器人行走機構驅動軸12同軸心的第一直齒圓柱齒輪5轉動，從而使得機器人的行走機構驅動軸12轉動，在驅動軸12上的行走機構驅動輪3隨之轉動,并帶動可變形履帶11運動。可變形履帶11的運動帶動了機器人可變履帶齒輪9和導向輪8的轉動，從而使機器人行走機構導向軸13轉動，最終使得機器人行走機構產生運動，并帶動行走機構傳動軸14和其上的行走輪轉動，完成在井下災區地形下的行走。
[0014]借助于可變履帶主臂桿10，實現對于井下臺階地形、斜坡地形和溝道地形的攀越。將控制可變履帶主臂桿10的轉向電機16的開關打開，由轉向電機16驅動可變履帶主臂桿10和其上的可變履帶齒輪9繞4上的旋轉中心A點轉動，從而實現機器人行走機構可變形履帶11的變形，完成在井下災區復雜地形下的行走。
[0015]本實用新型是一種輪履結合的可變履帶式機器人行走機構，對地形的適應能力強，支承面積大，動載荷小，路面粘著力強，越野機動性好，且履帶支承面上有履齒，履帶本身給車輪起鋪路的作用，其結構設計緊湊，不易打滑，容易爬坡，轉彎靈活，轉彎半徑小。該設計還具有結構獨特新穎，使用簡單方便等優點，有利于機器人發揮較大的牽引力，緩沖井下不規則路面沖擊，提高機器人整體機構的穩定性和可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構的結構示意圖。
[0017]圖2是圖1的俯視圖。
[0018]圖3是圖1的左視圖。
[0019]圖4a-圖4b是本實用新型的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構上凸臺過程示意圖。
[0020]圖5a-圖5c是本實用新型的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構下凸臺過程示意圖。
[0021]圖6a-圖6c是本實用新型的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構上連續臺階過程示意圖。
[0022]圖7a-圖7b是本實用新型的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構下連續臺階過程示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合圖舉例對本實用新型做更詳細的描述。
[0024]結合圖1-圖3，本實用新型的可變履帶式機器人行走機構包括框架，在框架的前方通過傳動軸14安裝行走輪，在框架的后方設置履帶機構，履帶機構包括驅動軸12、導向軸13、驅動輪3、導向輪8、可變履帶齒輪9和可變形履帶11，導向輪8安裝在導向軸13的兩端，驅動輪3安裝在驅動軸12的兩端，在驅動軸12與導向軸13之間連接履帶架4，可變履帶齒輪9安裝在可變履帶主臂桿10的一端，可變履帶主臂桿10的另一端通過轉軸安裝在履帶架4的中間部位A點處，可變形履帶11外切于驅動輪3、導向輪8和可變履帶齒輪9，轉軸與驅動電機16相連，驅動軸12通過減速齒輪機構與驅動電機2相連。減速齒輪機構包括安裝在驅動軸12上的與驅動軸12同軸心的第一直齒圓柱齒輪5、與驅動電機同軸心的第二直齒圓柱齒輪6、與第二直齒圓柱齒輪6嚙合的第三直齒圓柱齒輪7和與第三直齒圓柱齒輪7同軸心且與第一直齒圓柱齒輪5哨合的第四直齒圓柱齒輪15。第一直齒圓柱齒輪5，齒數Z=72 ;第二直齒圓柱齒輪6，齒數Z=24 ;第三直齒圓柱齒輪7，齒數Z=48 ;第四直齒圓柱齒輪15，齒數Z=24。
[0025]在傳動軸14與框架之間設置HH型雙筒式車體減震器I。驅動電機2為兩個，每個驅動電機對應一套減速齒輪機構。
[0026]本實用新型的可變履帶式機器人行走機構減緩了地形變化對主車體的振動，對復雜的地形具有良好的通過性與轉向性，且有效調節了行走機構主車體的相對平衡，適宜在井下復雜地形中探測環境信息。
【權利要求】
1.一種輪履結合的可變履帶式機器人行走機構，包括框架，其特征是:在框架的前方通過傳動軸安裝行走輪，在框架的后方設置履帶機構，所述履帶機構包括驅動軸、導向軸、驅動輪、導向輪、可變履帶齒輪和可變形履帶，所述導向輪安裝在導向軸的兩端，所述驅動輪安裝在驅動軸的兩端，可變履帶齒輪安裝在可變履帶主臂桿的一端，可變履帶主臂桿的另一端通過轉軸安裝在驅動軸與導向軸之間的履帶架的A點上，可變形履帶外切于驅動輪、導向輪和可變履帶齒輪，轉軸與轉向電機相連，驅動軸通過減速齒輪機構與驅動電機相連。
2.根據權利要求1所述的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構，其特征是:在驅動軸與導向軸之間連接履帶架，可變履帶主臂桿的另一端通過轉軸安裝在履帶架的中間部位A點處。
3.根據權利要求1或2所述的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構，其特征是:傳動軸與框架之間設置車體減震器。
4.根據權利要求3所述的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構，其特征是:減速齒輪機構包括安裝在驅動軸上的與驅動軸同軸心的第一直齒圓柱齒輪、與驅動電機同軸心的第二直齒圓柱齒輪、與第二直齒圓柱齒輪嚙合的第三直齒圓柱齒輪和與第三直齒圓柱齒輪同軸心且與第一直齒圓柱齒輪哨合的第四直齒圓柱齒輪。
5.根據權利要求1或2所述的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構，其特征是:所述驅動電機為兩個，每個驅動電機對應一套減速齒輪機構。
6.根據權利要求3所述的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構，其特征是:所述驅動電機為兩個，每個驅動電機對應一套減速齒輪機構。
7.根據權利要求4所述的輪履結合的可變履帶式機器人行走機構，其特征是:所述驅動電機為兩個，每個驅動電機對應一套減速齒輪機構。
【文檔編號】B62D55/02GK204021033SQ201420504703
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】曲芳, 明向蘭, 郝帥 申請人:黑龍江科技大學