專利名稱：一種用于輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)的制作方法
一種用于輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定 位機(jī)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
發(fā)明涉及一種可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)，具體涉及一種用于輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng) 機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
輪式移動(dòng)機(jī)器人具有移動(dòng)快速性的優(yōu)點(diǎn)，而履帶式移動(dòng)機(jī)器人跨越障礙的能力很 強(qiáng)，即履帶式移動(dòng)機(jī)器人對(duì)于復(fù)雜地形具有很高的通過(guò)性能。但是，如何將輪式、履帶式移 動(dòng)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起是機(jī)器人機(jī)構(gòu)技術(shù)的創(chuàng)新與難點(diǎn)。而用于輪式與履帶式運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)變換的關(guān)鍵技術(shù)包括內(nèi)外行走輪的定位、可伸縮的履帶等。
要實(shí)現(xiàn)輪式、履帶式移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)合，機(jī)器人中的履帶既要有輪胎的作用，又要 有履帶的作用；不僅要傳遞動(dòng)力，還要頻繁地拉伸或收縮。內(nèi)外行走輪的定位及輪/履變 換機(jī)構(gòu)需要滿足可靠、低成本和高效能的要求。專利文獻(xiàn)[公開(kāi)號(hào)CN101570216]提出了 這種機(jī)器人，其中，該機(jī)器人所用的兩片行走輪為固定連接在一起，但并未給出兩片行走輪 具體的定位方法。專利文獻(xiàn)[公開(kāi)號(hào)CN101570216]提到的機(jī)器人中的彈性履帶由彈性橡 膠材料制成，彈性履帶的內(nèi)外側(cè)都加工有齒，外側(cè)的齒與地面接觸防止彈性履帶打滑，內(nèi)側(cè) 的齒與主動(dòng)輪外齒嚙合傳遞動(dòng)力。由于彈性履帶頻繁的撐開(kāi)、收回，彈性履帶的外徑逐漸變 大，使履帶的內(nèi)齒不能很好的緊固在主動(dòng)輪的外齒上，致使運(yùn)動(dòng)失效，而且該專利文獻(xiàn)中彈 性履帶內(nèi)部有金屬環(huán)，履帶在拉伸和收縮時(shí)，其圓周長(zhǎng)度是變化的，金屬環(huán)只能發(fā)生彈性變 形，不能產(chǎn)生塑性變形，否則就被毀壞。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定 位機(jī)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)外片行走輪單獨(dú)定位機(jī)構(gòu)和由同步帶組成的可伸縮履帶，實(shí)現(xiàn)輪/履變結(jié) 構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人在平地、樓梯臺(tái)階、斜坡上等多地形行走時(shí)運(yùn)行更平穩(wěn)、更可靠。
所述輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人包括箱體、可伸縮履帶、內(nèi)片行走輪、外片行走輪、 輪履變換機(jī)構(gòu)、主動(dòng)軸和行走驅(qū)動(dòng)軸。其中主動(dòng)軸用于帶動(dòng)輪履變換機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)輪式運(yùn) 動(dòng)和履帶式運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，行走驅(qū)動(dòng)軸上的兩個(gè)齒輪分別與內(nèi)片行走輪和外片行走輪的 內(nèi)齒嚙合，以帶動(dòng)內(nèi)片行走輪和外片行走輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，可伸縮履帶與內(nèi)片行走輪和外片行 走輪的外齒哨合。本發(fā)明的可伸縮履帶包括外同步帶、內(nèi)同步帶和拉簧；外同步帶和內(nèi)同步 帶為帶寬相同的單面帶齒的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)同步帶的有齒面向內(nèi)，外同步帶的有齒面向 外；所述內(nèi)同步帶的齒形和機(jī)器人內(nèi)片行走輪及外片行走輪的外齒嚙合。所述外同步帶和 內(nèi)同步帶同心耦合，外同步帶和內(nèi)同步帶相對(duì)的表面間每間隔相同距離通過(guò)平墊圈和螺栓 連接，從而將可伸縮履帶均分為若干節(jié)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的平墊圈之間連接拉簧；保證拉簧在自 然狀態(tài)下時(shí)，外同步帶和內(nèi)同步帶均處于收縮狀態(tài)，內(nèi)帶同步帶上的齒均勻地卡在內(nèi)片行 走輪和外片行走輪的外齒齒槽內(nèi)，此時(shí)內(nèi)同步帶各節(jié)向內(nèi)凸起，而外同步帶各節(jié)向外凸起。
所述行走輪定位機(jī)構(gòu)包括內(nèi)片行走輪定位機(jī)構(gòu)和外片行走輪定位機(jī)構(gòu)。
所述內(nèi)片行走輪定位機(jī)構(gòu)位于內(nèi)片行走輪與箱體相對(duì)的一側(cè)。包括三個(gè)以上基本 定位單元和擋圈結(jié)構(gòu)。所述擋圈結(jié)構(gòu)包括一個(gè)徑向定位擋圈和兩個(gè)軸向定位擋圈；兩個(gè)軸 向定位擋圈之間通過(guò)徑向定位擋圈連接；擋圈結(jié)構(gòu)與內(nèi)片行走輪同軸固接。
所述基本定位單元沿內(nèi)片行走輪的圓周方向均勻排列；基本定位單元包括徑向定 位軸、軸向定位銷軸、圓柱滾子軸承A和兩個(gè)深溝球軸承；其中徑向定位軸的一端垂直固接 在箱體上，另一端與內(nèi)片行走輪的圓周端面間有間隙；圓柱滾子軸承A安裝在徑向定位軸 上，圓柱滾子軸承A的外圓周與徑向定位擋圈的內(nèi)表面接觸。在徑向定位軸的圓周面上，圓 柱滾子軸承A與兩個(gè)軸向定位擋圈之間各安裝一個(gè)軸向定位銷軸，所述軸向定位銷軸垂直 與徑向定位軸；在每個(gè)軸向定位銷軸上安裝一個(gè)深溝球軸承；所述兩個(gè)深溝球軸承的外圓 周分別與自身所在側(cè)的軸向定位擋圈的端面接觸。
所述外片行走輪定位裝置包括軸承安裝座和圓柱滾子軸承；軸承安裝座與機(jī)器人 箱體固接，圓柱滾子軸承B安裝在軸承安裝座上；與外片行走輪固接的外片行走輪端蓋與 圓柱滾子軸承B的外圈固接。
所述外片行走輪定位機(jī)構(gòu)另一種形式為所述滾珠軸承B的內(nèi)圈與機(jī)器人主動(dòng)軸 固定，與外片行走輪固接的外片行走輪端蓋與滾珠軸承B的外圈固接。
所述外同步帶和內(nèi)同步帶均由高耐磨性的彈性橡膠材料制成。
在所述內(nèi)同步帶內(nèi)側(cè)的中間位置安裝彈性擋圈。
有益效果
(I)本發(fā)明中輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的內(nèi)外片行走輪采用單獨(dú)定位機(jī)構(gòu)，且定位 機(jī)構(gòu)均由低成本的簡(jiǎn)單零件組合而成，尤其對(duì)于直徑較大行走輪的定位更具有經(jīng)濟(jì)意義。
(2)在本發(fā)明中,可伸縮履帶由低成本的雙同步帶組成，內(nèi)帶同步齒與行走輪的外 齒嚙合傳遞動(dòng)力，外帶同步齒在機(jī)器人移動(dòng)時(shí)與地面接觸；不僅可以較好地完成輪履變換 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所需的功能，而且大大降低了此機(jī)器人專用履帶的生產(chǎn)成本。
(3)本發(fā)明內(nèi)外片行走輪的定位主要通過(guò)圓柱滾子軸承和深溝球軸承組合實(shí)現(xiàn)。 由低成本的圓柱滾子軸承和深溝球軸承組合而替代大徑環(huán)形導(dǎo)軌等，將傳統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦變 為滾動(dòng)摩擦，不僅大大降低了成本，而且提高了工作效率。
(4)內(nèi)片行走輪定位機(jī)構(gòu)不僅保證了內(nèi)片行走輪定位的可靠性，而且使機(jī)器人運(yùn) 動(dòng)的摩擦力較小，并且傳統(tǒng)的大環(huán)形導(dǎo)軌或其它大直徑定位機(jī)構(gòu)相比，大大降低了成本。


圖1為采用了本發(fā)明可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)的輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人左 輪的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明中可伸縮履帶收縮時(shí)的結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明中可伸縮履帶的細(xì)節(jié)圖4為本發(fā)明內(nèi)片行走輪定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖5為基本定位單元的結(jié)構(gòu)示意圖6是外片行走輪定位機(jī)構(gòu)第一種實(shí)施例中外片行走輪外側(cè)的結(jié)構(gòu)圖7是外片行走輪定位機(jī)構(gòu)第一種實(shí)施例中外片行走輪內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)圖8是外片行走輪定位機(jī)構(gòu)第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中2_內(nèi)片行走輪，3_外片行走輪,6-行走驅(qū)動(dòng)軸,7-外同步帶,8-內(nèi)同步帶， 9-彈性擋圈，10-平墊片，11-螺栓，12-拉簧，13-軸向定位擋圈A，14-基本定位單元，15-軸 向定位擋圈B，16-徑向定位軸，17-軸向定位銷軸A，18-圓柱滾子軸承A，19-深溝球軸承 A, 20-軸承安裝座，21-圓柱滾子軸承B, 22-螺桿,23-外片行走輪端蓋，30-主動(dòng)軸，31-深 溝球軸承B，32-軸向定位銷軸B具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人兼有輪式移動(dòng)機(jī)器人快速移動(dòng)和履帶式移動(dòng)機(jī)器人良 好越障能力的特點(diǎn)，在地面條件好時(shí)，采用輪式運(yùn)動(dòng)，具有快速移動(dòng)的性能；在地面條件狀 況較差時(shí)，如遇到樓梯臺(tái)階等時(shí)，采用履帶式運(yùn)動(dòng)，具有良好的越障能力。為了保證輪履變 結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人在多地形行走時(shí)運(yùn)行更平穩(wěn)、更可靠，且降低輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的成 本，本實(shí)施例提供一種用于輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)。其 中行走輪定位機(jī)構(gòu)包括了內(nèi)片行走輪定位裝置和外片行走輪定位裝置。
圖1為采用了本發(fā)明的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)的輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人 左輪的結(jié)構(gòu)示意圖，包括了可伸縮履帶、內(nèi)片行走輪2和外片行走輪3。
輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人包括箱體、可伸縮履帶、內(nèi)片行走輪2、外片行走輪3、輪 履變換機(jī)構(gòu)、主動(dòng)軸30和行走驅(qū)動(dòng)軸6。其中主動(dòng)軸30用于帶動(dòng)輪履變換機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)輪 式運(yùn)動(dòng)和履帶式運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，行走驅(qū)動(dòng)軸6上安裝的兩個(gè)齒輪分別與內(nèi)片行走輪2和 外片行走輪3的內(nèi)齒嚙合，以帶動(dòng)內(nèi)片行走輪2和外片行走輪3同步轉(zhuǎn)動(dòng)，可伸縮履帶與內(nèi) 片行走輪(2)和外片行走輪(3)的外齒嚙合。
為提高輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的可靠性，本實(shí)施例提供一種由同步帶組成 的可伸縮履帶，如圖2和圖3所示。該可伸縮履帶包括外同步帶7、內(nèi)同步帶8和拉簧12。 外同步帶7和內(nèi)同步帶8均為由高耐磨性的彈性橡膠材料制成的帶寬相同的單面帶齒的環(huán) 形結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)同步帶8的有齒面向內(nèi)，外同步帶7的有齒面向外，內(nèi)同步帶8的齒形用于 和機(jī)器人內(nèi)片行走輪2及外片行走輪3的外齒嚙合，從而傳遞動(dòng)力；外同步帶7的齒形用于 增大與地面間的摩擦。所述內(nèi)同步帶8的直徑小于外同步帶7的直徑，外同步帶7和內(nèi)同 步帶8同心耦合，外同步帶7和內(nèi)同步帶8相對(duì)的表面間每間隔相同距離通過(guò)平墊圈10和 螺栓11連接，從而將可伸縮履帶均分為若干節(jié)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的平墊圈10之間連接雙排拉簧 12，用來(lái)控制可伸縮履帶的伸縮。保證拉簧12在自然狀態(tài)下時(shí)，外同步帶7和內(nèi)同步帶8 均處于收縮狀態(tài)，內(nèi)帶同步帶8上的齒均勻地卡在內(nèi)片行走輪2和外片行走輪3的外齒齒 槽內(nèi)，此時(shí)內(nèi)同步帶8各節(jié)向內(nèi)有凸起,而外同步帶7各節(jié)向外有凸起。
同時(shí)，在內(nèi)同步帶8的內(nèi)側(cè)的中間位置安裝彈性擋圈9，內(nèi)同步帶8與內(nèi)片行走輪 2和外片行走輪3的外齒嚙合時(shí)，內(nèi)片行走輪2和外片行走輪3分別位于彈性擋圈9的兩 側(cè)。彈性擋圈9既對(duì)內(nèi)片行走輪2和外片行走輪3起到軸向定位的作用，又防止拉簧12因 過(guò)載拉伸而遭到破壞。由于彈性擋圈9的作用，當(dāng)可伸縮履帶完全張開(kāi)時(shí)，外同步帶7和內(nèi) 同步帶8不完全拉平，均留有一定弧度，用來(lái)保證內(nèi)外同步帶上各節(jié)收縮時(shí)方向的一致性。 這樣既保證了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)，又可以避免可伸縮履帶收放時(shí)與拉簧12產(chǎn)生干涉，同時(shí)還起到了保護(hù)拉簧12的作用。該種結(jié)構(gòu)的可伸縮履帶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造和成本低廉。
可伸縮履帶的工作方式為
當(dāng)機(jī)器人以輪式方式移動(dòng)時(shí)，拉簧12處于自然收縮狀態(tài)，可伸縮履帶也處于收縮 狀態(tài)。內(nèi)帶同步帶8上的齒均勻地卡在內(nèi)片行走輪2和外片行走輪3的外齒齒槽內(nèi)，將行 走輪和可伸縮履帶連接起來(lái)，起到傳遞動(dòng)力的作用。
當(dāng)機(jī)器人以履帶式移動(dòng)方式移動(dòng)時(shí)，外同步帶7和內(nèi)同步帶8之間的拉簧12被拉 開(kāi)，可伸縮履帶自然的撐開(kāi)，而可伸縮履帶的外同步帶7和內(nèi)同步帶8仍有一定的小凸起, 不僅使機(jī)器人在攀爬樓梯或攀越障礙物時(shí)減少顛簸、運(yùn)行更平穩(wěn)，而且可以保護(hù)拉簧12，避 免在機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程中地面對(duì)拉簧12造成損害，以免影響可伸縮履帶自然的撐開(kāi)。同時(shí)由 于可伸縮履帶同行走輪接觸點(diǎn)位置的拉伸程度不同，故內(nèi)同步帶8的齒不均勻的連接在行 走輪的部分外齒齒槽內(nèi)，可以起到傳遞動(dòng)力及防止彈性履帶打滑的作用。
行走輪定位機(jī)構(gòu)包括內(nèi)片行走輪定位機(jī)構(gòu)和外片行走輪定位機(jī)構(gòu)。
內(nèi)片行走輪定位機(jī)構(gòu)包括三個(gè)以上基本定位單元14、軸向定位擋圈A13、軸向定 位擋圈B15和徑向定位擋圈。軸向定位擋圈B15的一端與內(nèi)片行走輪2與箱體相對(duì)側(cè)的端 面同軸固接，另一端通過(guò)徑向定位擋圈與軸向定位擋圈A13同軸固接?；径ㄎ粏卧?4沿 內(nèi)片行走輪2的圓周方向均勻排列，如圖4所示。
所述基本定位單元的結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括徑向定位軸16、軸向定位銷軸17、一個(gè) 較寬的大圓柱滾子軸承A18及兩個(gè)小深溝球軸承19。所述徑向定位軸16的一端垂直連接 在箱體上，另一端與內(nèi)片行走輪2的圓周端面間有間隙。圓柱滾子軸承A18安裝在徑向定 位軸16上，其外圓周與徑向定位擋圈的內(nèi)表面接觸，從而對(duì)內(nèi)片行走輪2起到徑向定位的 作用，防止內(nèi)片行走輪2上下竄到。在徑向定位軸16的圓周面上，圓柱滾子軸承A18與軸 向定位擋圈B15之間安裝軸向定位銷軸B32,軸向定位銷軸B32垂直與徑向定位軸16，軸向 定位銷軸B32上安裝深溝球軸承A19，深溝球軸承A19的外圓周與軸向定位擋圈B15的圓周 端面接觸。在徑向定位軸16的圓周面上，圓柱滾子軸承A18與軸向定位擋圈A13之間安裝 軸向定位銷軸A17，軸向定位銷軸A17垂直與徑向定位軸16，軸向定位銷軸A17上安裝深溝 球軸承B31,深溝球軸承B31的外圓周與軸向定位擋圈A13的圓周端面接觸,從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)片 行走輪2的軸向定位。本實(shí)施例中由低成本的圓柱滾子軸承和深溝球軸承組合而替代大尺 寸滑環(huán)、滾珠軸承或者滑動(dòng)軸承等，滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，不僅大大降低了成本，而且提 高了工作效率。這種機(jī)構(gòu)不僅保證了內(nèi)片行走輪定位的可靠性，而且機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的摩擦力 較小，并且大大降低了采用大的滑環(huán)或其它大直徑定位機(jī)構(gòu)的成本。這種機(jī)構(gòu)不僅保證了 內(nèi)片行走輪定位的可靠性，而且機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的摩擦力較小，并且大大降低了采用大的環(huán)形 導(dǎo)軌或其它大徑定位機(jī)構(gòu)的成本。
本實(shí)施例提供兩種不同的外片行走輪定位機(jī)構(gòu)。
第一種外片行走輪定位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖6和圖7所示。
通過(guò)螺桿22將外片行走輪3定位用滾子軸承21的軸承安裝座20固定地連接在 機(jī)器人箱體上，再通過(guò)軸端擋圈將圓柱滾子軸承B21安裝在軸承安裝座20上，所述圓柱滾 子軸承B21套裝在主動(dòng)軸30的端部，然后將與外片行走輪3固接的外片行走輪端蓋23通 過(guò)緊定螺釘鎖緊在圓柱滾子軸承B21的外圈，借助于軸承自身內(nèi)外環(huán)之間的定位作用，從 而實(shí)現(xiàn)外片行走輪3的軸向和徑向定位。此種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是耐沖擊，而且易于安裝維護(hù)。在該種方式中機(jī)器人的主動(dòng)軸30和行走驅(qū)動(dòng)軸6的端部均通過(guò)軸承連接在軸承安裝座20 上，能夠提高機(jī)器人的剛度和承載能力。
附圖8為外片行走輪定位機(jī)構(gòu)第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該種方式中沒(méi)有軸承 安裝座，外片行走輪定位用圓柱滾子軸承B21的內(nèi)圈通過(guò)軸端擋圈和連接鍵直接固定在在 懸空的機(jī)器人的主動(dòng)軸30上，然后將與外片行走輪3固接的外片行走輪端蓋通過(guò)緊定螺釘 與圓柱滾子軸承B21的外圈鎖緊，借助軸承自身內(nèi)外環(huán)之間的定位作用，實(shí)現(xiàn)外片行走輪3 的軸向和徑向定位。此種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；與第一種實(shí)施方式相比，由于沒(méi)有連接箱 體用螺桿，使得輪/履變換機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)空間增大，設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是外片行走輪3的定 位和行走驅(qū)動(dòng)軸6的剛度和承載能力較差，在體積較小的機(jī)器人或者工況要求較低的情況 下可以應(yīng)用。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)，所述輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人包括箱體、可伸縮履帶、內(nèi)片行走輪(2)、外片行走輪(3)、輪履變換機(jī)構(gòu)、 主動(dòng)軸(30)和行走驅(qū)動(dòng)軸(6);其中主動(dòng)軸(30)用于帶動(dòng)輪履變換機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)輪式運(yùn)動(dòng)和履帶式運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，行走驅(qū)動(dòng)軸(6)上的兩個(gè)齒輪分別與內(nèi)片行走輪(2)和外片行走輪(3)的內(nèi)齒嚙合，以帶動(dòng)內(nèi)片行走輪(2)和外片行走輪(3)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，可伸縮履帶與內(nèi)片行走輪(2)和外片行走輪(3)的外齒嚙合；其特征在于，所述可伸縮履帶包括外同步帶(7)、內(nèi)同步帶(8)和拉簧(12);外同步帶(7)和內(nèi)同步帶(8)為帶寬相同的單面帶齒的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)同步帶(8)的有齒面向內(nèi)，外同步帶(7)的有齒面向外；所述內(nèi)同步帶(8)的齒形和機(jī)器人內(nèi)片行走輪(2)及外片行走輪(3)的外齒嚙合；所述外同步帶(7)和內(nèi)同步帶(8)同心耦合，外同步帶(7)和內(nèi)同步帶(8)相對(duì)的表面間每間隔相同距離通過(guò)平墊圈(10) 和螺栓(11)連接，從而將可伸縮履帶均分為若干節(jié)，每?jī)蓚€(gè)相鄰的平墊圈(10)之間連接拉簧(12);保證拉簧(12)在自然狀態(tài)下時(shí)，外同步帶(7)和內(nèi)同步帶(8)均處于收縮狀態(tài)，內(nèi)帶同步帶(8)上的齒均勻地卡在內(nèi)片行走輪(2)和外片行走輪(3)的外齒齒槽內(nèi)，此時(shí)內(nèi)同步帶(8)各節(jié)向內(nèi)凸起,而外同步帶(7)各節(jié)向外凸起；所述行走輪定位機(jī)構(gòu)包括內(nèi)片行走輪定位機(jī)構(gòu)和外片行走輪定位機(jī)構(gòu)；所述內(nèi)片行走輪定位機(jī)構(gòu)位于內(nèi)片行走輪(2)與箱體相對(duì)的一側(cè)；包括三個(gè)以上基本定位單元(14)和擋圈結(jié)構(gòu)；所述擋圈結(jié)構(gòu)包括一個(gè)徑向定位擋圈和兩個(gè)軸向定位擋圈；兩個(gè)軸向定位擋圈之間通過(guò)徑向定位擋圈連接；擋圈結(jié)構(gòu)與內(nèi)片行走輪(2)同軸固接；所述基本定位單元(14)沿內(nèi)片行走輪(2)的圓周方向均勻排列；基本定位單元(14)包括徑向定位軸(16)、軸向定位銷軸(17)、圓柱滾子軸承A (18)和兩個(gè)深溝球軸承(19);其中徑向定位軸(16)的一端垂直固接在箱體上，另一端與內(nèi)片行走輪(2)的圓周端面間有間隙；圓柱滾子軸承A (18)安裝在徑向定位軸(16)上，圓柱滾子軸承A (18)的外圓周與徑向定位擋圈的內(nèi)表面接觸；在徑向定位軸(16)的圓周面上，圓柱滾子軸承A (18)與兩個(gè)軸向定位擋圈之間各安裝一個(gè)軸向定位銷軸(17),所述軸向定位銷軸(17)垂直與徑向定位軸(16);在每個(gè)軸向定位銷軸(17)上安裝一個(gè)深溝球軸承(19);所述兩個(gè)深溝球軸承(19) 的外圓周分別與自身所在側(cè)的軸向定位擋圈的端面接觸；所述外片行走輪定位裝置包括軸承安裝座(20)和圓柱滾子軸承(21);軸承安裝座 (20)與機(jī)器人箱體固接，圓柱滾子軸承B (21)安裝在軸承安裝座(20)上；與外片行走輪(3)固接的外片行走輪端蓋(23)與圓柱滾子軸承B (21)的外圈固接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述外片行走輪定位機(jī)構(gòu)另一種形式為所述滾珠軸承B (21)的內(nèi)圈與機(jī)器人主動(dòng)軸(30)固定，與外片行走輪(3)固接的外片行走輪端蓋與滾珠軸承B (21)的外圈固接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述外同步帶(7 )和內(nèi)同步帶(8 )均由高耐磨性的彈性橡膠材料制成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于輪履變換結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)，其特征在于，在所述內(nèi)同步帶(8)內(nèi)側(cè)的中間位置安裝彈性擋圈(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于輪履變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人的可伸縮履帶及行走輪定位機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)主要由可伸縮履帶、內(nèi)片行走輪、外片行走輪、行走驅(qū)動(dòng)軸、內(nèi)片行走輪定位裝置、外片行走輪定位裝置等組成。可伸縮履帶采用帶寬相同、齒數(shù)不同的兩條單面同步帶同心耦合而成，內(nèi)帶同步齒與行走輪的外齒嚙合傳遞動(dòng)力，外帶同步齒在機(jī)器人移動(dòng)時(shí)與地面接觸；兩片行走輪的內(nèi)外均加工有齒，其內(nèi)齒與行走驅(qū)動(dòng)軸嚙合，外齒與履帶的內(nèi)帶同步齒嚙合；內(nèi)片行走輪的定位裝置由≥3個(gè)的基本定位單元圓周陣列而成，基本定位單元主要包括一個(gè)大的圓柱滾子軸承及與其正交的兩個(gè)小的深溝球軸承；外片行走輪主要通過(guò)一個(gè)圓柱滾子軸承實(shí)現(xiàn)在箱體上的定位。通過(guò)本發(fā)明使機(jī)器人既具有輪機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)又具有履帶式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62D55/24GK102991596SQ20121053910
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者高學(xué)山, 郭文增, 戴福全, 宗成國(guó), 邵潔 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)