專利名稱：機(jī)器人復(fù)合底盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人復(fù)合底盤。
背景技術(shù)：
目前有關(guān)報(bào)道機(jī)器人的底盤大概分為兩種，一種為輪式，如輪式移動(dòng)機(jī)器人、電動(dòng) 輪椅，另一種為履帶式，如消防、救援、防爆機(jī)器人，爬樓車等，輪式底盤具有速度快、轉(zhuǎn)向靈 活的特點(diǎn)，但越障能力差。而履帶式底盤的越障能力強(qiáng)，但速度慢、轉(zhuǎn)向靈活性差。現(xiàn)有技 術(shù)中尚缺乏兼具兩者優(yōu)點(diǎn)的機(jī)器人復(fù)合底盤。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、安全，體積小巧、并具有平地 行走、跨坎、越溝、上下爬樓等越障功能的機(jī)器人復(fù)合底盤。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括副履帶架、越障履帶、前 連桿、前輪、履帶架、復(fù)合動(dòng)力箱體、電動(dòng)推桿、傳動(dòng)軸、變姿態(tài)機(jī)構(gòu)、承載架、機(jī)架、后輪、后 連桿、定位塊、后軸齒輪箱、后輪軸和扣環(huán)，復(fù)合動(dòng)力箱體固定在機(jī)架上，復(fù)合動(dòng)力箱體的行 走輸出軸連接前輪，越障、爬樓輸出軸通過傳動(dòng)軸連接后軸齒輪箱，后軸齒輪箱通過后輪軸 驅(qū)動(dòng)越障履帶的帶輪，后輪的翻轉(zhuǎn)架通過軸套安裝在后輪軸上，副履帶架與履帶架相鉸接， 副履帶架與復(fù)合動(dòng)力箱體之間由前連桿活動(dòng)相連，副履帶架與后輪的翻轉(zhuǎn)架之間由鏈輪相 連，電動(dòng)推桿的一端連接在機(jī)架上，另一端通過變姿態(tài)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)后輪翻轉(zhuǎn)，承載架、機(jī)架和 后連桿的一端同軸固定在支軸上，支軸的兩端固定定位塊，定位塊與履帶架端部的扣環(huán)相 配合，后連桿的另一端與履帶架鉸接。變姿態(tài)機(jī)構(gòu)包括變姿軸、機(jī)構(gòu)架和后輪軸架，機(jī)構(gòu)架一組兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置平行連接 變姿軸和后輪軸架，在兩機(jī)構(gòu)架之間的變姿軸上固定兩個(gè)擺臂，兩擺臂之間由銷軸相連，電 動(dòng)推桿的一端鉸接在銷軸上，在機(jī)構(gòu)架的一側(cè)設(shè)置隨動(dòng)凸形擺，隨動(dòng)凸形擺與機(jī)構(gòu)架之間 由凸形擺軸相連，隨動(dòng)凸形擺上設(shè)有隨動(dòng)滑槽，機(jī)構(gòu)架上設(shè)有導(dǎo)向槽，擺臂的一端通過滑銷 同時(shí)與隨動(dòng)滑槽、導(dǎo)向槽滑動(dòng)配合，凸形擺軸的端部固定隨動(dòng)小鏈輪，隨動(dòng)小鏈輪通過隨動(dòng) 鏈條與固定在變姿軸上的隨動(dòng)大鏈輪相連，在變姿軸上固定扇形鏈輪，扇形鏈輪通過后輪 翻轉(zhuǎn)鏈條與固定在翻轉(zhuǎn)架上的后輪翻轉(zhuǎn)鏈輪相連。在變姿軸的一側(cè)設(shè)置張緊軸，張緊軸上固定張緊輪，后輪翻轉(zhuǎn)鏈條咬合張緊輪。在承載架的下方設(shè)置減震器，減震器的一端固定在承載架上，另一端固定在復(fù)合 動(dòng)力箱體上。本實(shí)用新型通過上述具體設(shè)計(jì)，使機(jī)器人復(fù)合底盤不僅適合于平地行走功能，而 且具備跨坎、越溝、上下爬樓等越障功能，具有結(jié)構(gòu)緊湊、、工作穩(wěn)定、安全，體積小巧、可靠 性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例說明本實(shí)用新型的詳細(xì)內(nèi)容。


圖1是本實(shí)用新型平地行走狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型跨坎、越溝狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型爬樓狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型變姿態(tài)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型中機(jī)架和承載架間的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是副履帶架與后輪的翻轉(zhuǎn)架間的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型包括副履帶架1、越障履帶2、前連桿3、前輪4、履帶架5、復(fù) 合動(dòng)力箱體7、電動(dòng)推桿9、傳動(dòng)軸10、變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11、承載架12、機(jī)架13、后輪14、后連桿 15、定位塊16、后軸齒輪箱17、后輪軸19和扣環(huán)18，復(fù)合動(dòng)力箱體7固定在機(jī)架13上，復(fù)合 動(dòng)力箱體7的行走輸出軸連接前輪4，越障、爬樓輸出軸通過傳動(dòng)軸10連接后軸齒輪箱17， 后軸齒輪箱17通過后輪軸19驅(qū)動(dòng)越障履帶2的帶輪20，后輪14的翻轉(zhuǎn)架39通過軸套40 安裝在后輪軸19上，副履帶架1與履帶架5相鉸接，副履帶架1與復(fù)合動(dòng)力箱體7之間由 前連桿3活動(dòng)相連，副履帶架1與后輪14的翻轉(zhuǎn)架39之間由鏈輪41相連，電動(dòng)推桿9的 一端連接在機(jī)架13上，另一端通過變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11驅(qū)動(dòng)后輪14翻轉(zhuǎn)，承載架12、機(jī)架13和 后連桿15的一端同軸固定在支軸21上，支軸21的兩端固定定位塊16，定位塊16與履帶架 5端部的扣環(huán)18相配合，后連桿15的另一端與履帶架5鉸接。變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11包括變姿軸 22、機(jī)構(gòu)架23和后輪軸架42，機(jī)構(gòu)架23 —組兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置平行連接變姿軸22和后輪軸架 42，在兩機(jī)構(gòu)架23之間的變姿軸22上固定兩個(gè)擺臂24，兩擺臂24之間由銷軸25相連，電 動(dòng)推桿9的一端鉸接在銷軸25上，在機(jī)構(gòu)架23的一側(cè)設(shè)置隨動(dòng)凸形擺26，隨動(dòng)凸形擺26 與機(jī)構(gòu)架23之間由凸形擺軸27相連，隨動(dòng)凸形擺26上設(shè)有隨動(dòng)滑槽28，機(jī)構(gòu)架6上設(shè)有 導(dǎo)向槽29，擺臂24的一端通過滑銷30同時(shí)與隨動(dòng)滑槽28、導(dǎo)向槽29滑動(dòng)配合，凸形擺軸 27的端部固定隨動(dòng)小鏈輪31，隨動(dòng)小鏈輪31通過隨動(dòng)鏈條32與固定在變姿軸22上的隨 動(dòng)大鏈輪33相連，在變姿軸22上固定扇形鏈輪34，扇形鏈輪34通過后輪翻轉(zhuǎn)鏈條35與固 定在翻轉(zhuǎn)架39上的后輪翻轉(zhuǎn)鏈輪36相連。在變姿軸22的一側(cè)設(shè)置張緊軸6，張緊軸6上 固定張緊輪38，后輪翻轉(zhuǎn)鏈條35咬合張緊輪38。在承載架12的下方設(shè)置減震器8，減震器 8的一端固定在承載架12上，另一端固定在復(fù)合動(dòng)力箱體7上。本實(shí)用新型具體的結(jié)構(gòu)內(nèi) 容、工作原理和機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的方法如下平地行走時(shí)，復(fù)合動(dòng)力箱體7切入輪式行走檔，平地行走機(jī)構(gòu)獲取動(dòng)力，越障行走 機(jī)構(gòu)失去動(dòng)力，由于副履帶架1、越障履帶2、履帶架5通過支架13以扣環(huán)18為支點(diǎn)由電動(dòng) 推桿9向上提拉，使其離開地面，前輪4、后輪14著地。平地跨坎、越溝時(shí)，可起動(dòng)機(jī)器人復(fù)合底盤變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11，定位塊16與扣環(huán)18脫 離，電力推桿9伸長(zhǎng)，由于前連桿3和后連桿15的作用，使履帶架5水平下放著地，前輪4 相對(duì)提起離開地面，因副履帶架1與前連桿3鉸接，故可控制與地面形成一越障角度，履帶 架5后部也成一傾斜越障坡度，后輪14由于變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11中各鏈條、鏈輪的聯(lián)動(dòng)翻轉(zhuǎn)，超 越越障履帶2藏于復(fù)合底盤內(nèi)。此時(shí)帶輪20、越障履帶2通過傳動(dòng)軸10、后軸齒輪箱17獲取動(dòng)力，前輪4同時(shí)失去動(dòng)力。姿態(tài)調(diào)整完畢后機(jī)器人復(fù)合底盤就可在有地溝、坎或凹凸不 平不同的路面上直線行走、轉(zhuǎn)向、倒退、掉頭，由于采用2副復(fù)合動(dòng)力箱，因此只要控制電機(jī) 的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，機(jī)器人復(fù)合底盤就可輕松做到適宜的行駛速度、轉(zhuǎn)向及原地360度旋轉(zhuǎn)。上下爬樓梯時(shí)，首先要進(jìn)行底盤角度的調(diào)整(姿態(tài)準(zhǔn)備)。當(dāng)機(jī)器人復(fù)合底盤倒行 至樓梯臺(tái)階前時(shí)，起動(dòng)變姿態(tài)開關(guān)。此時(shí)電力推桿9伸長(zhǎng)，以扣環(huán)(18)為支點(diǎn)使履帶架5 傾斜下放著地，因副履帶架1與前連桿3固定，故與地面形成一越障坡度，同時(shí)也降低了承 載架12的高度，同時(shí)越障履帶2獲取動(dòng)力，行走前輪4同時(shí)失去動(dòng)力，當(dāng)機(jī)器人復(fù)合底盤向樓梯倒行，后輪14接觸樓梯臺(tái)階為爬樓姿態(tài)準(zhǔn)備完畢。由于 副履帶架1的作用使機(jī)器人復(fù)合底盤的重心大幅度降低，提高穩(wěn)定性。當(dāng)機(jī)器人復(fù)合底盤繼續(xù)向樓梯爬行，越障履帶2開始接觸樓梯臺(tái)階并強(qiáng)制后輪14 向機(jī)器人復(fù)合底盤內(nèi)作順時(shí)針方向翻轉(zhuǎn)，由于后輪14帶動(dòng)變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11動(dòng)作，為保證承載 架12正常狀態(tài)不變，促使電動(dòng)推桿9伸長(zhǎng)，后輪14隨進(jìn)入臺(tái)階程度逐漸收攏。隨后進(jìn)入爬樓過程，當(dāng)越障機(jī)構(gòu)完全與臺(tái)階結(jié)合時(shí)，后輪14隨進(jìn)入臺(tái)階程度逐漸收 攏，后輪14收攏至膠履齒底線以內(nèi)離開臺(tái)階斜面，后輪14收攏完畢，整個(gè)后輪14收攏過程自 動(dòng)完成。同時(shí)復(fù)合底盤姿態(tài)的調(diào)整保證機(jī)器人復(fù)合底盤在上下樓時(shí)，其重心在支撐范圍內(nèi)，整 個(gè)過程平穩(wěn)安全。電動(dòng)推桿9伸長(zhǎng)使履帶架5與承載架12形成與臺(tái)階傾斜度相吻合的夾角， 機(jī)器人復(fù)合底盤在臺(tái)階斜面的過程中前輪抬起離開臺(tái)階斜面，通過雙軸傾角傳感器可根據(jù)臺(tái) 階傾斜度度變化，隨動(dòng)控制電動(dòng)推桿9伸長(zhǎng)或收縮從而使承載架12始終處于正常狀態(tài)。當(dāng)機(jī)器人復(fù)合底盤爬到最后一級(jí)臺(tái)階時(shí)由于傳感器的作用，電動(dòng)推桿9收縮工 作，通過變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11使后輪14逐漸向外伸展并接觸地面成為支撐。爬樓結(jié)束后，當(dāng)機(jī)器人復(fù)合底盤繼續(xù)上爬進(jìn)入平面即進(jìn)入爬樓結(jié)束狀態(tài)，如需再 爬樓此姿態(tài)不作改變。當(dāng)機(jī)器人復(fù)合底盤如不再爬樓，機(jī)器人復(fù)合底盤即恢復(fù)到平地行走 狀態(tài)。變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11的工作原理是電動(dòng)爬樓梯輪椅向上爬樓，整機(jī)傾角起變化，由于 機(jī)構(gòu)中雙軸傾角傳感器要維持電動(dòng)輪椅整機(jī)的正常狀態(tài)，雙軸傾角傳感器控制電動(dòng)推桿9 繼續(xù)延伸，將擺臂24下壓使扇形鏈輪34和隨動(dòng)大鏈輪33轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，同時(shí)帶動(dòng)后輪翻 轉(zhuǎn)鏈輪36、隨動(dòng)小鏈輪31轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使后輪14作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，隨動(dòng)凸形擺26同時(shí)也作 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，隨動(dòng)凸形擺26由于給變姿態(tài)機(jī)構(gòu)11增加阻力，使變姿態(tài)機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)受雙 軸傾角傳感器控制，而后輪14在完全收攏前均能起到與地面支撐作用。另由于電動(dòng)爬樓梯 輪椅向上爬樓促使后輪14在樓梯臺(tái)階的作用下，也可使后輪14起到強(qiáng)制收攏作用。機(jī)器人復(fù)合底盤繼續(xù)向上爬樓，此時(shí)在雙軸傾角傳感器控制下爬樓履帶完全進(jìn)入 樓梯臺(tái)階，電動(dòng)爬樓梯輪椅整機(jī)始終處在正常狀態(tài)。機(jī)器人復(fù)合底盤繼續(xù)向上爬至樓梯的最后一級(jí)臺(tái)階時(shí)，輪椅內(nèi)的測(cè)距傳感器對(duì)電 動(dòng)推桿9控制下及隨動(dòng)凸形擺26反作用力雙重作用下使后輪14開始逐漸放開，成為平地 上支撐輪。機(jī)器人復(fù)合底盤繼續(xù)向上爬樓，由于整機(jī)傾角變化，雙軸傾角傳感器控制電動(dòng)推 桿9進(jìn)行收縮，拉動(dòng)擺臂24、隨動(dòng)凸形擺26使后輪14完全放出，副履帶開始收攏。如機(jī)器人復(fù)合底盤不需要再爬樓時(shí)，啟動(dòng)平地行走按鈕，使電動(dòng)推桿9完全收縮， 使越障履帶2向上提拉離開地面而前輪4著地。此時(shí)越障履帶失去動(dòng)力前輪4獲取動(dòng)力。
權(quán)利要求一種機(jī)器人復(fù)合底盤，其特征是包括副履帶架(1)、越障履帶(2)、前連桿(3)、前輪(4)、履帶架(5)、復(fù)合動(dòng)力箱體(7)、電動(dòng)推桿(9)、傳動(dòng)軸(10)、變姿態(tài)機(jī)構(gòu)(11)、承載架(12)、機(jī)架(13)、后輪(14)、后連桿(15)、定位塊(16)、后軸齒輪箱(17)、后輪軸(19)和扣環(huán)(18)，復(fù)合動(dòng)力箱體(7)固定在機(jī)架(13)上，復(fù)合動(dòng)力箱體(7)的行走輸出軸連接前輪(4)，越障、爬樓輸出軸通過傳動(dòng)軸(10)連接后軸齒輪箱(17)，后軸齒輪箱(17)通過后輪軸(19)驅(qū)動(dòng)越障履帶(2)的帶輪(20)，后輪(14)的翻轉(zhuǎn)架(39)通過軸套(40)安裝在后輪軸(19)上，副履帶架(1)與履帶架(5)相鉸接，副履帶架(1)與復(fù)合動(dòng)力箱體(7)之間由前連桿(3)活動(dòng)相連，副履帶架(1)與后輪(14)的翻轉(zhuǎn)架(39)之間由鏈輪(41)相連，電動(dòng)推桿(9)的一端連接在機(jī)架(13)上，另一端通過變姿態(tài)機(jī)構(gòu)(11)驅(qū)動(dòng)后輪(14)翻轉(zhuǎn)，承載架(12)、機(jī)架(13)和后連桿(15)的一端同軸固定在支軸(21)上，支軸(21)的兩端固定定位塊(16)，定位塊(16)與履帶架(5)端部的扣環(huán)(18)相配合，后連桿(15)的另一端與履帶架(5)鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器人復(fù)合底盤，其特征是變姿態(tài)機(jī)構(gòu)(11)包括變姿軸 (22)、機(jī)構(gòu)架(23)和后輪軸架(42)，機(jī)構(gòu)架(23) —組兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置平行連接變姿軸(22) 和后輪軸架(42)，在兩機(jī)構(gòu)架(23)之間的變姿軸(22)上固定兩個(gè)擺臂(24)，兩擺臂(24) 之間由銷軸(25)相連，電動(dòng)推桿(9)的一端鉸接在銷軸(25)上，在機(jī)構(gòu)架(23)的一側(cè)設(shè) 置隨動(dòng)凸形擺(26)，隨動(dòng)凸形擺(26)與機(jī)構(gòu)架(23)之間由凸形擺軸(27)相連，隨動(dòng)凸形 擺(26)上設(shè)有隨動(dòng)滑槽(28)，機(jī)構(gòu)架(6)上設(shè)有導(dǎo)向槽(29)，擺臂(24)的一端通過滑銷(30)同時(shí)與隨動(dòng)滑槽(28)、導(dǎo)向槽(29)滑動(dòng)配合，凸形擺軸(27)的端部固定隨動(dòng)小鏈輪(31)，隨動(dòng)小鏈輪(31)通過隨動(dòng)鏈條(32)與固定在變姿軸(22)上的隨動(dòng)大鏈輪(33)相 連，在變姿軸(22)上固定扇形鏈輪(34)，扇形鏈輪(34)通過后輪翻轉(zhuǎn)鏈條(35)與固定在 翻轉(zhuǎn)架(39)上的后輪翻轉(zhuǎn)鏈輪(36)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)器人復(fù)合底盤，其特征是在變姿軸(22)的一側(cè)設(shè)置張緊軸 (6)，張緊軸(6)上固定張緊輪(38)，后輪翻轉(zhuǎn)鏈條(35)咬合張緊輪(38)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的機(jī)器人復(fù)合底盤，其特征是在承載架(12)的下方 設(shè)置減震器(8)，減震器(8)的一端固定在承載架(12)上，另一端固定在復(fù)合動(dòng)力箱體(7) 上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人復(fù)合底盤，動(dòng)力箱固定在機(jī)架上，其行走輸出軸連接前輪，越障、爬樓輸出軸通過傳動(dòng)軸連接后軸齒輪箱，后軸齒輪箱通過后輪軸驅(qū)動(dòng)越障履帶的帶輪，后輪的翻轉(zhuǎn)架通過軸套安裝在后輪軸上，副履帶架與履帶架相鉸接，副履帶架與動(dòng)力箱之間由前連桿活動(dòng)相連，副履帶架與后輪的翻轉(zhuǎn)架之間由鏈輪相連，電動(dòng)推桿的一端連接在機(jī)架上，另一端通過變姿態(tài)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)后輪翻轉(zhuǎn)，承載架、機(jī)架和后連桿的一端同軸固定在支軸上，支軸的兩端固定定位塊，定位塊與履帶架端部的扣環(huán)相配合，后連桿的另一端與履帶架鉸接。本實(shí)用新型具備平地行走、跨坎越溝、上下爬樓等功能，具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定、使用安全，體積小巧的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62D55/26GK201619622SQ20092020060
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者葉捷, 葉時(shí)光 申請(qǐng)人:浙江圣普電梯有限公司