本實用新型涉及機器人技術領域，尤其涉及一種雙蝸輪機構變形行走部及具有其的消防移動平臺。

背景技術：

應用于消防救援、探測偵察等領域的移動機器人，需要面臨復雜的地形環境，因此要求機器人應具有良好的地形適應性、通過性以及運動穩定性。有些地形要求機器人具有較高的凈空高度，以防止障礙卡阻機器人底盤；有些地形要求機器人具有較低的重心位置，增加機器人的接地以提供良好的穩定性，如攀爬斜坡時。而目前的機器人行走部不能根據地形的變化而調整姿態，因此越障能力與地形通過性受到影響。如專利(專利號：200810023553.3)提出的一種搖桿式四輪機器人，其具有被動適應地形的性能，但是其行走部為固定的行走部，不能根據地形的需要調整其夾角。當所述機器人攀爬大坡度的斜坡時，因重心位置較高，容易發生翻滾；當所述機器人從中間跨過較高障礙物時，若凈空高度小于障礙物，則無法通過或發生卡阻。若可根據地形障礙的特征，機器人移動平臺的行走部可主動地改變其夾角、形狀，以改變機器人移動平臺的整體高度、重心高度、接地尺寸、凈空高度，則可提高采用這種行走部的移動平臺的地形通過性、適應性與運動穩定性。因而，設計一種可變形的機器人行走部及采用該行走部設計的移動平臺很有意義。

技術實現要素：

本實用新型旨在解決現有技術中存在的技術問題。為此，本實用新型的目的在于提出一種雙蝸輪機構變形行走部及具有其的消防移動平臺，該行走部可根據地形發生主動變形，這樣采用其的移動平臺可以調節整體高度、重心位置，調節其接地尺寸，以提高其適應不同地形的能力。

本實用新型的具體技術方案為：一種利用雙蝸輪機構變形的行走部，包括：基架、雙蝸輪機構、變形驅動組件和行走組件；所述雙蝸輪機構包括：蝸桿，所述蝸桿與所述基架可樞轉地相連；蝸輪，所述蝸輪為兩個，兩個所述蝸輪對稱地設在所述蝸桿兩側且均與所述蝸桿嚙合，兩個所述蝸輪均與所述基架可樞轉地相連；所述變形驅動組件與所述蝸桿相連并驅動所述蝸桿轉動；所述行走組件為兩個，兩個所述行走組件分別與兩個所述蝸輪相連。

作為優選，本實用新型的利用雙蝸輪機構變形的行走部，還可以包括夾角檢測模塊，所述夾角檢測模塊與所述變形驅動組件相連用以檢測所述蝸輪轉角。

可選的，所述夾角檢測模塊為編碼器。

可選的，本實用新型的利用雙蝸輪機構變形的行走部，所述行走組件為輪式行走組件，所述輪式行走組件包括：輪式行走組件架，所述輪式行走組件架與所述蝸輪相連；車輪組件，所述車輪組件與所述輪式行走組件架相連；車輪驅動件，所述車輪驅動件與所述車輪組件相連，并驅動所述車輪組件轉動。

可選的，本實用新型的利用雙蝸輪機構變形的行走部，所述行走組件為履帶式行走組件，所述履帶式行走組件包括：履帶架，所述履帶架與所述蝸輪相連；履帶輪，所述履帶輪與所述履帶架相連，所述履帶輪包括驅動履帶輪和從動履帶輪；履帶，所述履帶包絡在所述履帶輪外，并與所述驅動履帶輪相嚙合；履帶輪驅動件，所述履帶輪驅動件與所述驅動履帶輪相連，并驅動所述驅動履帶輪轉動。

進一步地，本實用新型的雙蝸輪機構變形的行走部，所述蝸輪上設有蝸輪軸，且所述蝸輪軸的兩端與所述基架可樞轉地相連且伸出所述基架，所述蝸輪軸在所述基架的外側與所述行走組件相連。

進一步地，本實用新型的雙蝸輪機構變形的行走部，所述蝸桿與所述基架間設有軸承，所述蝸輪軸的兩端與所述基架間設有軸承。

可選的，本實用新型的雙蝸輪機構變形的行走部，所述蝸輪為不完整齒蝸輪。

可選的，本實用新型的雙蝸輪機構變形的行走部，所述的變形驅動組件包括驅動件，所述驅動件為電機，或液壓馬達，或經過減速的電機，或經過減速的液壓馬達。

通過上述技術方案，所述雙蝸輪機構的蝸桿轉動時，可驅動兩個與所述蝸桿相嚙合的所述蝸輪反向地轉動；因為兩個所述行走組件分別與兩個所述蝸輪相連接，所以當所述變形驅動組件帶動所述蝸桿轉動時，兩個所述行走組件可反向地擺動，從而改變了兩個所述行走組件的夾角，實現了行走部的變形。若兩個所述蝸輪的齒數相同，可實現兩個所述行走組件同速反向擺動；若兩個所述蝸輪的齒數不相同，可實現兩個所述行走組件不同速反向擺動。所述雙蝸輪機構具有自鎖性，這樣可保證兩個所述行走組件的夾角在一定載荷的作用下不發生變化。

在本實用新型的的技術方案中，所述蝸輪為不完整齒蝸輪，因此可以降低蝸輪的生產成本和重量。

本實用新型還可以包括夾角檢測模塊，所述夾角檢測模塊與所述變形驅動組件相連用以檢測蝸輪轉角，從而可檢測兩個所述行走組件的夾角，便于行走部的變形控制。根據可選的技術方案，所述夾角檢測模塊為編碼器，所述編碼器與所述變形驅動組件相連可間接地檢測出所述蝸輪的轉角；根據其他可選的技術方案，所述編碼器可與所述蝸輪同軸相連以得到所述蝸輪的轉角；進而，可得到本實用新型的所述行走部的兩個所述行走組件的夾角。

在本實用新型的技術方案中，所述行走組件可為輪式行走組件，因為兩個所述輪式行走組件架分別與兩個所述蝸輪相連接，所以當所述變形驅動組件驅動所述雙蝸輪機構時，兩個所述輪式行走組件可同速地反向擺動，從而可改變兩個所述輪式行走組件的夾角，可實現兩個所述輪式行走組件的輪距變化和本實用新型所述的行走部的高度的變化。

在本實用新型的技術方案中，所述行走組件可為履帶式行走組件，因為兩個所述履帶架分別與兩個所述蝸輪相連接，所以當所述變形驅動組件驅動所述雙蝸輪機構時，兩個所述履帶式行走組件可同時反向地擺動，從而可改變兩個所述履帶式行走組件的夾角，進而可實現兩個所述履帶式行走組件的接地長度以及本實用新型所述的行走部的高度的變化。

此外，本實用新型還提出了一種消防移動平臺，其包括：主車體、所述的利用雙蝸輪機構變形的行走部，且所述的利用雙蝸輪機構變形的行走部的所述基架分別與所述主車體的兩側相連。

作為優選，本實用新型實的一種消防移動平臺，其還可以包括差動平衡裝置，兩個所述利用雙蝸輪機構變形的行走部的所述基架與所述主車體可樞轉地相連，所述差動平衡裝置分別與所述主車體和兩個所述基架相連。

通過上述技術方案，由于使用所述的利用雙蝸輪機構變形的行走部的緣故，移動平臺的底盤高度和重心位置會隨著所述行走部夾角的變化而上下調節，這樣所述移動平臺便能根據所通過地形的需要調節底盤、重心高度，以及移動平臺的整體長度，以調高移動平臺的地形通過性、適應性與運動穩定性。

在本實用新型的技術方案中，由于所述移動平臺還可以包括所述差動平衡裝置，所以所述移動平臺除了可以調節底盤、重心高度，以及移動平臺的整體長度外，還能被動地適應地形，因此具有更好的地形通過性、適應性與運動穩定性。

采用本實用新型的技術方案將能獲得以下有益效果：(1)采用所述雙蝸輪機構實現了所述行走部的兩個所述行走組件夾角以及所述行走部高度的調節；(2)采用所述行走部的移動平臺實現了移動平臺的底盤的高度以及車身的長度調節，從而提高了移動平臺的地形通過性和適應性；(3)采用所述差動平衡裝置的移動平臺具有被動適應地形的能力；(4)采用此技術方案可以設計底盤高度和車身長度可調的機器人和其他移動設備。

附圖說明

圖1是根據本實用新型實施例的輪式行走組件的主視示意圖；

圖2是圖1所示輪式行走組件的立體示意圖；

圖3是圖2中I處的局部放大圖；

圖4是圖1所示輪式行走組件的基架的立體爆炸圖；

圖5是圖1所示輪式行走組件夾角為180度時的主視示意圖；

圖6是圖1所示輪式行走組件夾角較小時的主視示意圖；

圖7是根據本實用新型另一實施例的履帶式行走組件的主視示意圖；

圖8是圖7所示履帶式行走組件的立體示意圖；

圖9是圖7所示履帶式行走組件重心較低的主視示意圖；

圖10是圖7所示履帶式行走組件重心較高的主視示意圖；

圖11是根據本實用新型實施例的輪式移動平臺的立體圖；

圖12是圖11所示輪式移動平臺通過障礙抬高底盤時的立體示意圖；

圖13是圖11所示輪式移動平臺降低底盤時的立體示意圖；

圖14是根據本實用新型另一實施例的裝有差動平衡裝置的履帶式移動平臺通過起伏地面的狀態圖；

附圖標記：

1000行走部；2000主車體；3000差動平衡裝置；4000側轉軸；

1基架；

11底座；

111蝸桿下座；112蝸輪軸座安裝孔；

12頂蓋；

121蝸桿上座；

13蝸輪軸座；

131軸承端座；132軸承；133端蓋；

2雙蝸輪機構；

21蝸桿；

22蝸輪；

221蝸輪軸；222鍵；

3變形驅動組件；

31驅動件；32驅動連接件；

4行走組件；

41輪式行走組件；

411輪式行走組件架；412車輪組件；413車輪驅動件；414連接法蘭盤；

42履帶式行走組件；

421履帶架；

4211履帶主架；4212連接板；

422履帶輪；

4221驅動履帶輪；4222從動履帶輪；

423履帶；

424履帶輪驅動件；

5編碼器；

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

下面結合圖1至圖12詳細描述根據本實用新型實施例的利用雙蝸輪機構變形的行走部1000，該行走部1000可用于移動平臺，但不限于此。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，根據本實用新型的一些實施例的利用雙蝸輪機構變形的行走部，包括：基架1、雙蝸輪機構2、變形驅動組件3和行走組件4；雙蝸輪機構2包括：蝸桿21，蝸桿21與基架1可樞轉地相連；蝸輪22，蝸輪22為兩個，兩個蝸輪22對稱地設在蝸桿21兩側且均與蝸桿21嚙合，兩個蝸輪22均與基架1可樞轉地相連；變形驅動組件3與蝸桿21相連并驅動蝸桿21轉動；行走組件4為兩個，兩個行走組件4分別與兩個蝸輪22相連。圖1、圖2所示的實施例中，兩個蝸輪22的齒數與模數相同。

根據圖4所示的實施例，具體而言，基架1包括底座11、頂蓋12和蝸輪軸座13；底座11的底部設有蝸桿下座111，底座11的側面設有蝸輪軸座安裝孔112；頂蓋12上設有蝸桿上座121，頂蓋12與底座11通過螺紋連接件連接，形成一個箱體；蝸輪軸座13安裝在蝸輪軸座安裝孔112，且蝸輪軸座13包括軸承端座131、軸承132和端蓋133；軸承端座131與基架1通過螺紋連接件相連；軸承132設于軸承端座131中；端蓋133與軸承端座131同軸線地通過螺紋連接件相連，并對軸承132進行軸向限位。根據圖3所示的實施例，雙蝸輪機構2的蝸桿21限位于蝸桿下座111與蝸桿上座121之間，且蝸桿21與蝸桿下座111及蝸桿21與蝸桿上座121間均設有軸承；雙蝸輪機構2的蝸輪22上設有蝸輪軸221，且蝸輪軸221的兩端與基架1可樞轉地相連且伸出基架1，蝸輪軸221在基架1的外側與行走組件4相連。在本實施例中，蝸輪軸221的兩端分別設于兩個蝸輪軸座13內，且蝸輪軸221受到軸承132的支承；具體而言，本實施例中，蝸輪軸221與蝸輪22通過鍵222連接在一起。通過上述技術方案與結構，雙蝸輪機構2的蝸桿21受到基架1的底座11與頂蓋12的限位做樞轉運動，蝸輪22在安裝在基架1兩側的蝸輪軸座13的限位做樞轉運動；這樣，上述結構構成了一套單蝸桿雙蝸輪的傳動裝置，保證了蝸桿21與蝸輪22的傳動。在本實施例中，變形驅動組件3包括驅動件31與驅動連接件32，驅動件31通過驅動連接件32與基架1的頂蓋12固定連接，且驅動件31與蝸桿21相連并驅動蝸桿21轉動。

根據本實用新型的一些實施例，驅動件31為電機，或液壓馬達，或經過減速的電機，或經過減速的液壓馬達。圖1、2所示的實施例的驅動件31采用了經過減速的電機。

根據本實用新型實施例的利用雙蝸輪機構變形的行走部，蝸輪22為不完整齒蝸輪，該不完整齒蝸輪的齒數只需能與蝸桿21嚙合并到達兩個極限位置，這樣既能保證蝸輪22轉角的大小滿足需求，又可以減小蝸輪22的重量、加工成本。

通過上述方案，變形驅動組件3驅動雙蝸輪機構2的蝸桿21轉動時，可驅動兩個與之相嚙合的蝸輪22反向轉動；因為兩個行走組件4分別與兩個蝸輪22相連接，所以當變形驅動組件4帶動蝸桿21轉動時，兩個行走組件4可反向擺動，從而改變了兩個行走組件4的夾角，實現了行走部的變形。因為雙蝸輪機構2中的蝸輪蝸桿傳動具有自鎖性，這樣可保證兩個行走組件4的夾角在一定外載荷的作用下不發生變化。

根據本實用新型的一些實施例的利用雙蝸輪機構變形的行走部，還可以包括夾角檢測模塊，該夾角檢測模塊為編碼器5，編碼器5與變形驅動組件3的驅動件31相連可間接地檢測出蝸輪22的轉角，根據本實用新型的另一些實施例，所述夾角檢測模塊與蝸輪22同軸相連以得到蝸輪22的轉角從而得到兩個行走組件4的夾角。

根據本實用新型的一些實施例，行走組件4為輪式行走組件41，如圖1、2所示，輪式行走組件41包括輪式行走組件架411，輪式行走組件架411與蝸輪22相連；車輪組件412，車輪組件412與輪式行走組件架411相連；車輪驅動件413，車輪驅動件413與車輪組件412相連，并驅動車輪組件412轉動；連接法蘭盤414，連接法蘭盤414與輪式行走組件架411相連，連接法蘭盤414與蝸輪22相連。

根據本實用新型的一些實施例，如圖1、2所示，輪式行走組件41通過連接法蘭盤414與蝸輪22相連，具體的，連接法蘭盤414套在蝸輪軸221上，并與蝸輪軸221通過鍵222相連，連接法蘭盤414的一個端面頂在蝸輪軸軸肩上，螺母與蝸輪軸221通過螺紋連接并緊固在連接法蘭盤414的另一端面上，這樣，連接法蘭盤414與蝸輪軸221固定連接。進一步的，輪式行走組件架411與連接法蘭盤414通過螺栓連接件連接，因此，輪式行走組件41與蝸輪22相連并隨著蝸輪軸221的轉動而改變夾角。圖1與圖2所示的實施例中，蝸輪軸221兩端均連接有連接法蘭盤414，輪式行走組件41的輪式行走組件架411上端呈叉狀，與兩個連接法蘭盤414均相連。通過此方案與結構，蝸輪22與蝸輪軸221同軸地固定連接在一起，蝸輪軸221與連接法蘭盤414固定連接在一起，輪式行走組件41的輪式行走組件架411與連接法蘭盤414固定連接在一起。當雙蝸輪機構2的兩個蝸輪的齒數相同時，變形驅動組件3驅動雙蝸輪機構2運動時，蝸輪22帶動兩個輪式行走組件41同速反向轉動，從而實現了兩個輪式行走組件41的夾角大小的調節，即實現了本實用新型的輪式行走組件的變形。根據其他的一些實施例，兩個蝸輪22的齒數不相同，可實現所述行走組件4不同速反向擺動。

如圖5、6所示，圖5是行走部夾角呈180度的狀態圖，此時，所述行走部的長度最大，且重心較低；圖6是輪式行走組件夾角達到較小時的狀態圖，此時，所述行走部的長度最小，其重心較高。在另外的一些實施例中，雙蝸輪機構2的蝸輪22為完整齒蝸輪，這樣，所述行走部的輪式行走組件的擺角變化范圍更大一些，在一些設計中，所述行走部的輪式行走組件可在圖5所示的位置向上、向下兩個方向擺動。

可選的，根據本實用新型的實施例，車輪驅動件413為電機、液壓馬達或者經過減速的電機或液壓馬達。圖1、2所示的實施例的車輪驅動件413采用了經過減速的電機。

根據本實用新型的另一些實施例，行走組件4還可為履帶式行走組件42。如圖7、8所示的實施例中，履帶式行走組件42包括：履帶架421，履帶架421與蝸輪22相連；履帶輪422，履帶輪422與履帶架421相連，履帶輪422包括驅動履帶輪4221和從動履帶輪4222；履帶423，履帶423包絡在履帶輪422外，并與驅動履帶輪4221相嚙合；履帶輪驅動件424，履帶輪驅動件424與驅動履帶輪4221相連，并驅動驅動履帶輪4221轉動。圖7、圖8所示的實施例中，履帶輪驅動件424與驅動履帶輪4221間采用了撓性件傳動，具體的，所述撓性件傳動采用了鏈條傳動，所述撓性件傳動也可采用同步帶傳動。在其他一些實施例中，履帶輪驅動件424與驅動履帶輪4221間還可以采用同軸相連傳動或齒輪傳動。

在圖7、圖8所示的實施例中，與輪式行走組件41和蝸輪22的連接方式類似，將履帶式行走組件42與蝸輪22相連。具體的，履帶架421包括履帶主架4211和連接板4212，連接板4212與履帶主架4211固定連接，連接板4212與蝸輪22相連接；連接板4212與蝸輪22的連接方式與圖1、圖2所示實施例中輪式行走組件41和蝸輪22的連接方式類似。

圖9、10是履帶式行走組件在兩個履帶單元處于不同夾角下的狀態圖，圖9中，本實用新型的履帶式行走組件的接地長度較大，便于通過松軟地形，便于通過溝道等地形，此時履帶式行走組件重心低，也可獲得較好的穩定性；圖10中，本實用新型的履帶式行走組件的接地長度較小，便于轉向，此時重心較高。

本實用新型還提出了一種移動平臺，如圖11、12、13所示，根據本實用新型的一些實施例，本實用新型的移動平臺包括主車體2000；利用雙蝸輪機構變形的行走部1000，行走部1000為兩個，且分別設在主車體2000兩側并與主車體2000相連。圖11至圖13展示了一種輪式移動平臺。

由于移動平臺具有利用雙蝸輪機構變形的行走部1000，當行走部1000在驅動件31的驅動下夾角發生反向同速的變化時，移動平臺的車身長度相應的變化，同時移動平臺的底盤高度也發生變化，這樣，移動平臺的底盤高度和車身長度是可調的，當移動平臺遇到障礙物時可以通過調節底盤高度進行越障；當移動平臺在斜坡上移動時，降低底盤高度可提高移動平臺的穩定性，以避免平臺傾覆。因此，具有利用雙蝸輪機構變形的行走部1000的移動平臺有更好的地形通過性、穩定性與適應性。

如圖12、13所示，圖12是具有輪式行走組件1000的移動平臺通過較高障礙時提升底盤高度的狀態圖，圖13是具有輪式行走組件的移動平臺降低底盤高度以提高移動平臺的穩定性的狀態圖，由圖12、圖13比較可以看出，具有輪式行走組件1000的移動平臺可以通過調節底盤的高度來適應具有高低不平障礙的路面。

根據本實用新型的一種履帶式移動平臺的實施例，如圖14所示，其包括主車體2000；利用雙蝸輪機構變形的行走部1000，行走部1000為兩個，且分別設在主車體2000兩側并與主車體2000可樞轉的相連；差動平衡裝置3000，差動平衡裝置3000分別與主車體2000和兩個行走部1000相連。具體的，主車體2000通過側轉軸4000與行走部1000相連，側轉軸4000為兩個，且兩個側轉軸4000可樞轉的設在主車體2000的兩側；差動平衡裝置3000可分別與主車體2000和兩個側轉軸4000相連，由此，可以通過差動平衡裝置3000使行走部1000適應起伏較大的地形，進而提高移動平臺的地形適應性、通過性和穩定性。圖14展示了具有履帶式行走組件的行走部1000的移動平臺在通過具有高低不平障礙的路面時，在差動平衡裝置的作用下通過該路面的狀態圖。

可選的，差動平衡裝置3000為連桿式差動平衡裝置或者齒輪式差動平衡裝置。

此外，具有利用雙蝸輪機構變形的行走部1000的移動平臺還可以用于設計底盤高度和車身長度可調的機器人和其他移動設備，如可用于設計消防機器人、救災機器人、偵查機器人等。

對于機器人和其他移動設備的其他構成，比如連桿式差動平衡裝置或者齒輪式差動平衡裝置，已為現有技術，且為本領域的普通技術人員熟知，故不再詳細描述。

盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權利要求及其等同物限定。