本發明涉及一種機械設備,具體說涉及一種新型機器人行走底盤。
背景技術:
現有的農田噴藥主要采用人工噴藥,噴藥機械噴藥,飛機噴藥等幾種形式。我公司之前申請了專利一種農用噴藥機器人(專利申請號2016100111412),該機器人采用足式行走底盤,但是該行走底盤運行平穩性解決起來比較復雜,因此,我們又對該種足式行走底盤進行了重新設計,本發明公開的機器人底盤方案與之前公開的方案相比,行走更加平穩、使用更加便捷。
技術實現要素:
為了實現機器人底盤行走更加平穩、使用更加便捷這一目的,本發明公開一種新型機器人行走底盤,該發明包括工作裝置安裝座、運動均衡裝置、底盤轉向系統、底盤轉運系統、底盤行走系統、底盤調向系統、控制動力系統,工作裝置安裝座用于安裝各種工作裝置,運動均衡裝置位于工作裝置安裝座和底盤行走系統之間,可以使工作裝置安裝座平穩運動,底盤轉向系統位于底盤下側,用于底盤的大角度轉向,底盤轉運系統用于底盤轉場運輸,底盤行走系統可以使整個底盤移動,底盤調向系統用于底盤工作走偏時進行小角度調向,控制動力系統用于控制各部分協同工作,并為整個機器人行走底盤提供能量。
優選地,所述底盤轉向系統,其底盤轉向馬達位于底盤行走系統下側,底盤轉向系統支架位于底盤轉向馬達和底盤轉向伸縮缸之間,用于支撐固定底盤轉向伸縮缸,底盤轉向支腿座位于底盤轉向伸縮缸下部。
優選地,所述底盤轉運系統,機器人行走底盤大架上設有轉運輪安裝座,轉運輪支撐桿可以和轉運輪安裝座配合,兩者可以拆裝,轉運輪安裝在轉運輪支撐桿下端,這樣整個行走底盤在需要轉場時就可以通過轉運輪進行移動。
優選地,所述底盤轉運系統,機器人行走底盤大架上還設有底盤轉運掛鉤,底盤轉運掛鉤便于托運車輛和行走底盤連接托運。
優選地,所述底盤行走系統,其第一主支腿置于第一伸縮前桿上,第一副支腿置于第一伸縮后桿上,第二主支腿置于第二伸縮前桿上,第二副支腿置于第二伸縮后桿上,第三主支腿置于第一伸縮后桿上,第三副支腿置于第一伸縮內桿上,第一伸縮內桿與第一伸縮前桿嵌套配合,兩者之間可以相互滑動,第四主支腿置于第二伸縮后桿上,第四副支腿置于第二伸縮內桿上,第二伸縮內桿與第二伸縮前桿嵌套配合,兩者之間可以相互滑動,第一伸縮前桿與第一伸縮后桿嵌套配合,兩者之間可以相互移動,第二伸縮前桿與第二伸縮后桿嵌套配合,兩者之間可以相互移動,前橫桿與第一伸縮前桿嵌套配合,兩者可以相互滑動,前橫桿與第二伸縮前桿固定連接,前橫桿與前橫桿伸縮連接桿固連,前橫桿伸縮連接桿與中部骨架嵌套配合,兩者可以相互滑動,中部骨架與第一伸縮后桿固定連接,中部骨架與第二伸縮后桿嵌套配合,兩者可以相互滑動。
優選地,所述底盤行走系統,其伸縮內桿與伸縮前桿嵌套配合,伸縮前桿上設有溝槽,伸縮內桿上設有定位銷軸,定位銷軸與溝槽配套,定位銷軸可以在溝槽內部在一定范圍內滑動。
優選地,所述底盤行走系統,其伸縮前桿與伸縮后桿嵌套配合,伸縮前桿和伸縮后桿之間設有動力缸,動力缸可以驅動伸縮前桿和伸縮后桿來回伸縮。
優選地,所述底盤行走系統,各主支腿上都設有主支腿支撐套凹槽。
優選地,所述底盤調向系統,前橫桿兩側分別設有前調向左側伸縮缸和前調向右側伸縮缸,前調向左側伸縮缸和第一伸縮前桿之間設有前調向左側鉸鏈,前調向右側伸縮缸和第二伸縮前桿之間設有前調向右側鉸鏈,中部骨架兩側分別設有后調向左側伸縮缸和后調向右側伸縮缸,后調向左側伸縮缸和第一伸縮后桿之間設有后調向左側鉸鏈,后調向右側伸縮缸和第二伸縮后桿之間設有后調向右側鉸鏈。
優選地,所述底盤調向系統,第一副支腿和第一伸縮后桿以及第二副支腿和第二伸縮后桿之間均設有副支腿鉸鏈,副支腿鉸鏈兩側設置有鉸鏈復位彈簧片,副支腿鉸鏈可以使第一副支腿和第一伸縮后桿以及第二副支腿和第二伸縮后桿之間可以在受到外力作用時進行轉動,鉸鏈復位彈簧片可以使副支腿鉸鏈在外力去除后恢復設定狀態,這樣就使得行走底盤在進行調向時各副支腿和對應伸縮后桿之間有一定的柔性。
優選地,所述底盤調向系統,在前調向左側伸縮缸和后調向左側伸縮缸伸縮相同的位移量時可以調節兩側支腿間的間距,前調向右側伸縮缸和后調向右側伸縮缸伸縮相同的位移量時也可以調節兩側支腿間的間距。
優選地,所述底盤調向系統,可以將前調向左側伸縮缸和前調向右側伸縮缸合并為一個伸縮缸,將后調向左側伸縮缸和后調向右側伸縮缸合并為一個缸。
通過上述技術方案,本發明公開的機器人底盤方案與之前公開的方案相比,行走更加平穩、使用更加便捷。
本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。附圖是用來提供對本發明的進一步理解,并且構成說明書的一部分,與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明,但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
圖1是機器人行走底盤整體布局示意圖;
圖2是底盤轉向系統工作示意圖;
圖3是底盤轉運系統工作示意圖;
圖4是底盤行走系統結構示意圖;
圖5是底盤行走系統原理結構示意圖;
圖6是底盤調向系統結構示意圖;
圖7是第一主支腿完成前移動作示意圖;
圖8是第二主支腿完成前移動作示意圖;
圖9是第三主支腿完成前移動作示意圖;
圖10是第四主支腿完成前移動作示意圖;
圖11是第一伸縮內桿完成前移動作示意圖;
附圖標記說明
1、工作裝置安裝座;2、運動均衡裝置;3、底盤轉向系統;301、底盤轉向馬達;302、底盤轉向系統支架;303、底盤轉向伸縮缸;304、底盤轉向支腿座;4、底盤轉運系統;401、底盤轉運掛鉤;402、轉運輪安裝座;403、轉運輪支撐桿;404、轉運輪;5、底盤行走系統;501、第一主支腿;501a、主支腿支撐套凹槽;502、第一伸縮前桿;503、第一副支腿;504、第一伸縮后桿;505、前橫桿;505a、前橫桿伸縮連接桿;506、第二主支腿;507、第二伸縮前桿;508、第二副支腿;509、第二伸縮后桿;510、第三主支腿;511、第一伸縮內桿;512、第三副支腿;513、第四主支腿;514、第二伸縮內桿;515、第四副支腿;516、中部骨架;517、伸縮內桿;518、伸縮后桿;519、伸縮前桿;520、溝槽;521、定位銷軸;522、動力缸;6、底盤調向系統;601、副支腿鉸鏈;602、鉸鏈復位彈簧片;603、前調向左側鉸鏈;604、前調向左側伸縮缸;605、前調向右側伸縮缸;606、前調向右側鉸鏈;607、后調向左側鉸鏈;608、后調向左側伸縮缸;609、后調向右側伸縮缸;610、后調向右側鉸鏈;7、控制動力系統。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明,并不用于限制本發明。
在本發明中,在未作相反說明的情況下,使用的方位詞如“上、下、頂、底”通常是針對附圖所示的方向而言的或者是針對豎直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置關系描述用詞。使用的方位詞如“左、右”是指附圖中的左、右方位。
如圖1所示,本發明提供了一種新型機器人行走底盤,該發明包括工作裝置安裝座1、運動均衡裝置2、底盤轉向系統3、底盤轉運系統4、底盤行走系統5、底盤調向系統6、控制動力系統7,工作裝置安裝座1用于安裝各種工作裝置,運動均衡裝置2位于工作裝置安裝座1和底盤行走系統5之間,可以使工作裝置安裝座1平穩運動,底盤轉向系統3位于底盤下側,用于底盤的大角度轉向,底盤轉運系統4用于底盤轉場運輸,底盤行走系統5可以使整個底盤移動,底盤調向系統6用于底盤工作走偏時進行小角度調向,控制動力系統7用于控制各部分協同工作,并為整個機器人行走底盤提供能量。
如圖2所示,底盤轉向馬達301位于底盤行走系統5下側,底盤轉向系統支架302位于底盤轉向馬達301和底盤轉向伸縮缸303之間,用于支撐固定底盤轉向伸縮缸303,底盤轉向支腿座304位于底盤轉向伸縮缸303下部,轉向時和地面接觸。
如圖3所示,機器人行走底盤大架上設有轉運輪安裝座402,轉運輪支撐桿403可以和轉運輪安裝座402配合,兩者可以拆裝,轉運輪404安裝在轉運輪支撐桿403下端,這樣整個行走底盤在需要轉場時就可以通過轉運輪404進行移動,機器人行走底盤大架上還設有底盤轉運掛鉤401,底盤轉運掛鉤401便于托運車輛和行走底盤連接托運。
如圖4所示,結合圖5,第一主支腿501置于第一伸縮前桿502上,第一副支腿503置于第一伸縮后桿504上,第二主支腿506置于第二伸縮前桿507上,第二副支腿508置于第二伸縮后桿509上,第三主支腿510置于第一伸縮后桿504上,第三副支腿512置于第一伸縮內桿511上,第一伸縮內桿511與第一伸縮前桿502嵌套配合,兩者之間可以相互滑動,第四主支腿513置于第二伸縮后桿509上,第四副支腿515置于第二伸縮內桿514上,第二伸縮內桿514與第二伸縮前桿507嵌套配合,兩者之間可以相互滑動,第一伸縮前桿502與第一伸縮后桿504嵌套配合,兩者之間可以相互移動,第二伸縮前桿507與第二伸縮后桿509嵌套配合,兩者之間可以相互移動,前橫桿505與第一伸縮前桿502嵌套配合,兩者可以相互滑動,前橫桿505與第二伸縮前桿507固定連接,前橫桿505與前橫桿伸縮連接桿505a固連,前橫桿伸縮連接桿505a與中部骨架516嵌套配合,兩者可以相互滑動,中部骨架516與第一伸縮后桿504固定連接,中部骨架516與第二伸縮后桿509嵌套配合,兩者可以相互滑動。
如圖5所示,伸縮內桿517與伸縮前桿519嵌套配合,伸縮前桿519上設有溝槽520,伸縮內桿517上設有定位銷軸521,定位銷軸521與溝槽520配套,定位銷軸521可以在溝槽520內部在一定范圍內滑動,伸縮前桿519與伸縮后桿518嵌套配合,伸縮前桿519和伸縮后桿518之間設有動力缸522,動力缸522可以驅動伸縮前桿519和伸縮后桿518來回伸縮。可以理解的是,此處所述伸縮前桿519對應第一伸縮前桿502和第二伸縮前桿507,伸縮后桿518對應第一伸縮后桿504和第二伸縮后桿509,伸縮內桿517對應第一伸縮內桿511和第二伸縮內桿514。各主支腿上都設有主支腿支撐套凹槽501a,各副支腿可以由主支腿支撐套凹槽501a處向下伸出以便直接與地面接觸。
如圖6所示,第一副支腿503和第一伸縮后桿504以及第二副支腿508和第二伸縮后桿509之間均設有副支腿鉸鏈601,副支腿鉸鏈601兩側設置有鉸鏈復位彈簧片602,副支腿鉸鏈601可以使第一副支腿503和第一伸縮后桿504以及第二副支腿508和第二伸縮后桿509之間可以在受到外力作用時進行轉動,鉸鏈復位彈簧片602可以使副支腿鉸鏈601在外力去除后恢復設定狀態,這樣就使得行走底盤在進行調向時各副支腿和對應伸縮后桿之間有一定的柔性。前橫桿505兩側分別設有前調向左側伸縮缸604和前調向右側伸縮缸605,前調向左側伸縮缸604和第一伸縮前桿502之間設有前調向左側鉸鏈603,前調向右側伸縮缸605和第二伸縮前桿507之間設有前調向右側鉸鏈606,中部骨架516兩側分別設有后調向左側伸縮缸608和后調向右側伸縮缸609,后調向左側伸縮缸608和第一伸縮后桿504之間設有后調向左側鉸鏈607,后調向右側伸縮缸609和第二伸縮后桿509之間設有后調向右側鉸鏈610。前調向左側伸縮缸604和后調向左側伸縮缸608伸縮相同的位移量可以調節兩側支腿間的間距,伸縮不同的位移量可以使得行走底盤的走向實現調節。前調向右側伸縮缸605和后調向右側伸縮缸609也具有相同功能。當然,可以理解的是如果不考慮整機的對稱性,可以將前調向左側伸縮缸604和前調向右側伸縮缸605合并為一個伸縮缸,將后調向左側伸縮缸608和后調向右側伸縮缸609合并為一個缸。
控制動力系統7根據行走底盤的具體結構以及需要執行的具體動作提供所需控制信號,根據各執行機構具體需要提供所需能量支持,這些部分均為現有技術既可以解決,在此不再贅述。
運動均衡裝置2的實現方案與我公司之前申請的專利一種農用噴藥機器人(專利申請號2016100111412)中所述方案相似,可以實現將支腿式行走底盤的不均勻運動轉化成工作系統所需要的勻速運動,在此已屬于現有技術,因此不再贅述。
工作裝置安裝座1根據安裝的工作裝置需要可以設計成不同的尺寸、樣式,這屬于最基本的設備安裝座的設計,因此不再贅述。
為了更清楚的反應該機器人行走底盤的結構和功能,現在介紹該機器人行走底盤的工作過程,此舉例僅為多種選擇方案中的一種,不是對本發明的限制。
工作前準備:如圖3所示,該機器人行走底盤處于初始狀態,結合以上諸圖,操作者將牽引車連接到底盤轉運掛鉤401上,借助轉運輪404,可以將行走底盤運輸到工作現場,各支腿下伸將機器人底盤撐起,這時可以取下轉運輪支撐桿403和轉運輪404,這時機器人底盤的狀態就如圖4所示。
機器人底盤向前行進:第一主支腿501先向上縮回,第一副支腿503保持對機器人底盤的支撐,第一伸縮前桿502在動力缸522的驅動下向前伸出,伸到設定位置后,第一主支腿501向下伸出對機器人底盤進行支撐,這樣機器人底盤的第一主支腿501完成前移一步的動作,其狀態如圖7所示,由于伸縮內桿517與伸縮前桿519嵌套配合,伸縮前桿519上設有溝槽520,伸縮內桿517上設有定位銷軸521,定位銷軸521與溝槽520配套,定位銷軸521可以在溝槽520內部在一定范圍內滑動,因此第一伸縮前桿502可以相對于第一伸縮內桿511向前伸出,伸出后定位銷軸521將到達溝槽520末端,可以理解的是,第二伸縮前桿507向前移動時也是如此。接下來,第二主支腿506向上縮回,第二副支腿508保持對機器人底盤的支撐,第二伸縮前桿507在動力缸522的驅動下向前伸出,伸到設定位置后,第二主支腿506向下伸出對機器人底盤進行支撐,在此期間,第一副支腿503向上縮回,前橫桿505以及前橫桿伸縮連接桿505a跟隨第二伸縮前桿507一起向前移動,這樣機器人底盤的第二主支腿506就完成前移一步的動作,其狀態如圖8所示。下一步,第二副支腿508和第三主支腿510向上縮回,第三副支腿512保持對機器人底盤的支撐,第一伸縮后桿504在動力缸522的驅動下向前移動,移動到設定位置后,第三主支腿510向下伸出對機器人底盤進行支撐,在此期間,由于中部骨架516與第一伸縮后桿504固定連接,所以中部骨架516將隨第一伸縮后桿504一起向前移動,這樣機器人底盤的第三主支腿510就完成前移一步的動作,其狀態如圖9所示。下一步,第四主支腿513向上縮回,第四副支腿515保持對機器人底盤的支撐,第二伸縮后桿509在動力缸522的驅動下向前移動,移動到設定位置后,第四主支腿513向下伸出對機器人底盤進行支撐,在此之后,第一副支腿503和第二副支腿508向下伸出對機器人底盤進行支撐,第三副支腿512和第四副支腿515向上縮回,這樣機器人底盤的第四主支腿513就完成前移一步的動作,其狀態如圖10所示。下一步,又輪到第一主支腿501向前移動,第一主支腿501先向上縮回,第一副支腿503保持對機器人底盤的支撐,第一伸縮前桿502在動力缸522的驅動下向前伸出,伸到設定位置后,第一主支腿501向下伸出對機器人底盤進行支撐,與此同時,第一伸縮內桿511在定位銷軸521和溝槽520的作用下跟隨第一伸縮前桿502一起向前移動,這樣就實現了后排的第三副支腿512前移到初始位置,同理,第二主支腿506再次前移時依然可以將第四副支腿515前移到初始位置,如此,周而復始,就可以實現機器人底盤的前行。
機器人底盤調向:由于地形、機器人底盤誤差等綜合因素作用,機器人底盤在行進過程中有可能發生走偏現象,這就需要進行調向。假如機器人底盤發生向右走偏的現象,這就需要控制機器人向左進行調節,當左側的第一主支腿501先向上縮回后,由于第一副支腿503和第一伸縮后桿504設有副支腿鉸鏈601,前調向左側伸縮缸604伸長一定位移,這就驅使第一伸縮前桿502整體向左側偏移,第一伸縮前桿502伸到設定位置后,第一主支腿501向下伸出對機器人底盤進行支撐,接下來,第二主支腿506向上縮回,第二副支腿508保持對機器人底盤的支撐,在此期間,第一副支腿503向上縮回,第一副支腿503和第一伸縮后桿504之間的副支腿鉸鏈601在鉸鏈復位彈簧片602的作用下恢復原來設計的狀態,前調向左側伸縮缸604收縮到原來的長度,由于第二副支腿508和第二伸縮后桿509之間也設有副支腿鉸鏈601,這就驅使第二伸縮前桿507也整體向左側偏移,第二伸縮前桿507伸到設定位置后,第二主支腿506向下伸出對機器人底盤進行支撐,這樣機器人底盤就整體向左偏移了一個角度,實現了向左調向。可以理解的是,采用相似動作過程也可以完成機器人底盤向右調向。
機器人底盤整體轉向:當需要機器人底盤進行大角度轉向時,先將工作裝置調節至底盤轉向系統3的中心位置,底盤轉向伸縮缸303向下伸出,各主副支腿向上收回,到位后如圖2所示,底盤轉向馬達301驅動機器人底盤轉動所需角度,各主副支腿向下伸出,底盤轉向伸縮缸303向上收回,完成轉向后,繼續下面的動作。
工作完成后:將整機狀態運行到如圖10所示,之后,第一主支腿501先向上縮回,第一副支腿503保持對機器人底盤的支撐,第一伸縮前桿502在動力缸522的驅動下向前伸出,第一伸縮內桿511在定位銷軸521和溝槽520的作用下跟隨第一伸縮前桿502一起向前移動,這樣就實現了后排的第三副支腿512前移到初始位置,伸到設定位置后,第一伸縮前桿502再在動力缸522的驅動下向后縮回,這樣就自動完成了對第一伸縮內桿511的收回。可以理解的是,采用相似動作過程也可以完成對第二伸縮內桿514的收回。各伸縮桿都收縮到位后,將轉運輪支撐桿403和轉運輪404安裝上,再將各支腿向上收回,操作者將牽引車連接到底盤轉運掛鉤401上,將機器人行走底盤運離工作現場。
通過上述技術方案,本發明公開的機器人底盤方案較之前公開的方案行走更加平穩使用更加便捷。
以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式,但是,本發明并不限于上述實施方式中的具體細節,在本發明的技術構思范圍內,可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。