一種機器人差動式連桿式履帶底盤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種機器人差動連桿式履帶底盤，包括：左履帶行駛裝置、右履帶行駛裝置、機座、平衡桿、連桿、連接架等。本發(fā)明可以調(diào)整重力在行走機構(gòu)上的分布，使行走機構(gòu)受力均衡，從而提高車體的穩(wěn)定性和越野性，同時對車體兩側(cè)行走機構(gòu)的擾動輸入進行均化，從而減小車體的起伏，保證車體內(nèi)電子設(shè)備的正常工作。
【專利說明】一種機器人差動式連桿式履帶底盤
[0001]所屬領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明專利涉及一種機器人差動式連桿式履帶底盤，其可作為在煤礦爆炸性環(huán)境中運行的履帶機器人的履帶底盤。
【背景技術(shù)】
[0003]履帶式移動機器人具有:支撐面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場地作業(yè)，下陷度小，滾動阻力小，越野機動性能好；轉(zhuǎn)向半徑極小，可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向；履帶支撐面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力；具有良好的自復位和越障能力。因此，履帶式機器人特別適合在由煤泥、煤塊、巖塊等構(gòu)成礦井地面上行駛。
[0004]其關(guān)鍵的部分是履帶底盤。底盤是傳動系、行走系、懸架的集合。其性能的好壞影響到機器人的行駛性能。
[0005]災(zāi)害后的礦井，地面分布著障礙物，為了避免礦用救援機器人在搜救過程中由于履帶所受的壓力分布不均而使機器人陷入煤泥中或著車體傾覆，必須使用一種機構(gòu)使履帶受力均勻。并且，機器人車體內(nèi)部安裝著許多重要設(shè)備，尤其是一些電子設(shè)備不能承受劇烈的振動，而機器人移動系統(tǒng)在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中行駛時必然會受到因地形變化而產(chǎn)生的強擾動，因此需要使用一種機構(gòu)使傳遞到主車體的擾動變小，從而保證機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。這種機構(gòu)稱之為平衡機構(gòu)，其重要作用是調(diào)整重力在行走機構(gòu)上的分布，使行走機構(gòu)受力均衡，從而提高車體的穩(wěn)定性和越野性，同時對車體兩側(cè)行走機構(gòu)的擾動輸入進行均化，從而減小車體的起伏，保證車體內(nèi)電子設(shè)備的正常工作。
[0006]根據(jù)機器人能否檢測地形變化，平衡機構(gòu)分為三種主動適應(yīng)式、被動式適應(yīng)式和混合適應(yīng)式。主動適應(yīng)式平衡機構(gòu)是在其懸架或輪子上安裝傳感器和執(zhí)行器以保證穩(wěn)定的接地壓力，其地面適應(yīng)性強，但結(jié)構(gòu)與控制復雜。被動適應(yīng)式平衡機構(gòu)在懸架或輪子上沒有安裝傳感器，只是被動地適應(yīng)地面變化，減小車身的擺動，該類機構(gòu)運動平滑性較好、控制簡單，但不具有主動適應(yīng)性。混合適應(yīng)式平衡機構(gòu)是將主動和被動平衡機構(gòu)有機結(jié)合，既有傳感器和執(zhí)行器以保證較穩(wěn)定的接地壓力，又有相應(yīng)的被動適應(yīng)機構(gòu)，該機構(gòu)環(huán)境適應(yīng)性很強，但結(jié)構(gòu)與控制相對復雜。在實際使用中，被動式平衡機構(gòu)由于運動平滑，控制簡單被廣泛使用，因此在礦用救援機器人系統(tǒng)中也使用被動適應(yīng)式平衡機構(gòu)。
[0007]被動適應(yīng)式平衡機構(gòu)主要有以下幾種形式:齒輪系式、繩索式、空間連桿式。齒輪系式差速機構(gòu)由于采用行星輪系，其質(zhì)量較大，且放置于車體內(nèi)部，占用車體內(nèi)部一定的空間，影響內(nèi)部有效載荷的布置，由于機構(gòu)有穿過車體的動軸，使車體密封設(shè)計變困難；傳動中易發(fā)生由于齒輪受力不均而產(chǎn)生的卡死現(xiàn)象。繩索式差速機構(gòu)由于采用彈性繩索作為傳動部件，往復運動時易產(chǎn)生較大變形，影響工作性能。空間連桿式差速機構(gòu)也可實現(xiàn)對輸入的線性均化輸出，可以布置在車體外則，不占用車體內(nèi)部的空間，便于車內(nèi)有效載荷的布置，又因為機構(gòu)沒有穿過車體的部件，所以車體的密封很容易設(shè)計，不需要考慮動密封。
[0008]因此，將差動連桿式懸架與一體化履帶行駛裝置相結(jié)合，形成差動連桿式履帶底盤。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種機器人差動連桿式履帶底盤，以調(diào)整重力在行走機構(gòu)上的分布，使行走機構(gòu)受力均衡，從而提高車體的穩(wěn)定性和越野性，同時對車體兩側(cè)行走機構(gòu)的擾動輸入進行均化，從而減小車體的起伏，保證車體內(nèi)電子設(shè)備的正常工作。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案是:為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括:左履帶行駛裝置、右履帶行駛裝置、機座、平衡桿、連桿、連接架等。
[0011]本發(fā)明中連桿通過關(guān)節(jié)軸承與履帶行駛裝置連接，另一端與平衡桿上的關(guān)節(jié)軸承連接。履帶行駛裝置通過轉(zhuǎn)動軸與機座連接。平衡桿通過轉(zhuǎn)動軸與連接架連接，連接架與機座固連。通過以上連接方式，形成空間六連桿機構(gòu)，其具有兩個自由度，即其兩個輸入為左右履帶行駛裝置相對于地面的轉(zhuǎn)動，輸出為機座相對于地面的轉(zhuǎn)動。當左右履帶行駛裝置相對于地面的轉(zhuǎn)動為零時，即底盤在水平面上時，平衡桿相對于機座有一個角度，左右連桿與平衡桿的連接成對角線布置。這樣的連接方式可使機座相對于地面的轉(zhuǎn)動為左右履帶行駛裝置相對于地面的轉(zhuǎn)動差值的一半，實現(xiàn)了對輸入的均化輸出，使機座的擺動變小。由于連桿機構(gòu)的聯(lián)動作用，可以將重力很好的均衡在履帶上。
[0012]本發(fā)明專利具有的有益效果是:本發(fā)明將差動連桿式懸架與履帶行駛裝置相結(jié)合，形成差動連桿式履帶底盤。該底盤可以調(diào)整重力在行走機構(gòu)上的分布，使行走機構(gòu)受力均衡，從而提高車體的穩(wěn)定性和越野性，同時對車體兩側(cè)行走機構(gòu)的擾動輸入進行均化，從而減小車體的起伏，保證車體內(nèi)電子設(shè)備的正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的后視立體圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的后視圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的無擺動時姿態(tài)圖。
[0016]圖4為本發(fā)明的擺動時姿態(tài)圖。
[0017]圖5為本發(fā)明的爆炸圖。
[0018]圖2中:1_左履帶行駛裝置、2-左連桿、3-連接架、4-平衡桿、5-右連桿、6-右履帶行駛裝置、7-機座。
[0019]圖5中:8_關(guān)節(jié)軸承、9-履帶連接座、10-履帶架轉(zhuǎn)動軸。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述:
[0021]一種機器人差動式連桿式履帶底盤，包括:左履帶行駛裝置1、左連桿2、連接架3、平衡桿4、右連桿5、右履帶行駛裝置6、機座7、關(guān)節(jié)軸承8、履帶連接座9、履帶架轉(zhuǎn)動軸10。
[0022]本發(fā)明中，左連桿2與左履帶行駛裝置I上的關(guān)節(jié)軸承8連接，另一端與平衡桿4上的關(guān)節(jié)軸承8連接。右連桿5與右履帶行駛裝置6上的關(guān)節(jié)軸承8連接，另一端與平衡桿4上的關(guān)節(jié)軸承8連接。左履帶行駛裝置I通過履帶架轉(zhuǎn)動軸10與機座7上的左邊的履帶連接座9連接；右履帶行駛裝置6通過履帶架轉(zhuǎn)動軸10與機座7上的右邊的履帶連接座9連接。平衡桿4通過轉(zhuǎn)動軸與連接架3連接，連接架3與機座7固連。通過以上連接方式，形成空間六連桿機構(gòu)，其具有兩個自由度，即其兩個輸入為左履帶行駛裝置I和右履帶行駛裝置6相對于地面的轉(zhuǎn)動，輸出為機座7相對于地面的轉(zhuǎn)動。如圖3所示，當左履帶行駛裝置I和右履帶行駛裝置6相對于地面的轉(zhuǎn)動為零時，即底盤在水平面上時，平衡桿4相對于機座有一個角度，左連桿2和右連桿5與平衡桿4的連接成對角線布置。這樣的連接方式可使機座7相對于地面的轉(zhuǎn)動為左履帶行駛裝置I和右履帶行駛裝置6相對于地面的轉(zhuǎn)動差值的一半，實現(xiàn)了對輸入的均化輸出，使機座7的擺動平緩，如圖4所示。由于連桿機構(gòu)的聯(lián)動作用，可以將重力很好的均衡在履帶上。
[0023]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明專利所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明專利只局限于這些說明。對于本發(fā)明專利所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明專利結(jié)構(gòu)的前提下，做出的推演和替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明專利的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種差動式連桿式履帶底盤，包括:左履帶行駛裝置(1)、左連桿(2)、連接架(3)、平衡桿(4)、右連桿(5)、右履帶行駛裝置(6)、機座(7)、關(guān)節(jié)軸承(8)、履帶連接座(9)、履帶架轉(zhuǎn)動軸(10);左連桿(2)與左履帶行駛裝置⑴上的關(guān)節(jié)軸承⑶連接，另一端與平衡桿(4)上的關(guān)節(jié)軸承(8)連接；右連桿(5)與右履帶行駛裝置(6)上的關(guān)節(jié)軸承(8)連接，另一端與平衡桿(4)上的關(guān)節(jié)軸承(8)連接；左履帶行駛裝置(I)通過履帶架轉(zhuǎn)動軸(10)與機座(7)上的左邊的履帶連接座(9)連接；右履帶行駛裝置(6)通過履帶架轉(zhuǎn)動軸(10)與機座(7)上的右邊的履帶連接座(9)連接；平衡桿(4)通過轉(zhuǎn)動軸與連接架(3)連接，連接架⑶與機座(7)固連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種差動式連桿式履帶底盤，其特征在于將左連桿(2)、連接架(3)、平衡桿(4)、右連桿(5)、機座(7)組成的差動式連桿懸架與左履帶行駛裝置(I)和右履帶行駛裝置(6)結(jié)合形成底盤，從而調(diào)整重力在行走機構(gòu)上的分布，使行走機構(gòu)受力均衡，從而提高車體的穩(wěn)定性和越野性，同時對車體兩側(cè)行走機構(gòu)的擾動輸入進行均化，從而減小車體的起伏，保證車體內(nèi)電子設(shè)備的正常工作。
【文檔編號】B62D55/084GK103963860SQ201410127752
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】劉建 申請人:劉建