一种组合式全方位移动履带行走机构及其平台制造技术

本实用新型专利技术提供一种组合式全方位移动履带行走机构及其平台，包括履带组、驱动轮组、主支架、诱导轮组、涨紧机构、负重轮组和托带轮组。所述履带组由两条独立的沿所述履带组的中心轴线呈纵向对称布置的外侧子履带和内侧子履带构成，所述外侧子履带和内侧子履带由若干履带板通过销轴铰接而成，在所述每个履带板上设计有滚轮支架，在滚轮支架上安装有两个可自由转动的圆柱形滚轮，所述滚轮分别安装于所述滚轮支架的两侧。通过本实用新型专利技术，以解决现有技术存在的现有履带式移动平台尺寸偏大，不适用于小型移动机器人、履带接地段长度有限、越障能力受限，以及解决混合履带U型支架易于路面发生磕碰，涡轮蜗杆传动效率低，磨损大、运动性能差的问题。

A combined omnidirectional mobile crawler walking mechanism and its platform

The utility model provides a combined omni-directional moving crawler walking mechanism and a platform, including a crawler group, a driving wheel group, a main support, a guide wheel group, a tightening mechanism, a load wheel group and a supporting pulley group. The caterpillar group consists of two independent lateral sub-caterpillars and inner sub-caterpillars arranged longitudinally symmetrically along the central axis of the caterpillar group. The outer sub-caterpillars and the inner sub-caterpillars are hinged by a number of caterpillar plates through pins. A roller bracket is designed on each caterpillar plate and two roller brackets are installed on the roller bracket. A freely rotating cylindrical roller is installed on both sides of the roller support. The utility model solves the problem that the existing crawler mobile platform existing in the prior art is too large in size to be suitable for small mobile robots, the length of the grounding section of the crawler is limited, the ability to surmount obstacles is limited, and the problem that the U-shaped hybrid crawler bracket is prone to bump on the road surface, the turbine-worm drive efficiency is low, the wear is large, and the motion performance is solved. The problem of difference.

【技术实现步骤摘要】
一种组合式全方位移动履带行走机构及其平台
本技术属于移动机械装置
，具体涉及一种组合式全方位移动履带行走机构及其平台。
技术介绍
全方位移动是指在地面上的3自由度运动，即包括纵向运动、横向运动、中心转向以及上述运动的任意复合运动。因此，全方位移动平台具有高度灵活的运动性能，非常适用于空间狭窄、精确定位以及对移动性能要求高的场合。全方位移动平台的核心技术是其行走机构，目前国内外已经研制出多种可实现全方位移动的行走机构，按照结构大体可划分为两类：轮式和履带式全方位行走机构。国内外早期重点是对轮式全方位行走机构及其平台进行研究，已设计出多种轮式全方位行走机构，主要包括Mecanumwheel(麦克纳姆轮)、Ballwheel(球轮)、Transwheel轮、Alternatewheel连续切换轮)、Orthogonalwheel(正交轮)和Activecasterwheel(主动脚轮/万向轮)等，由于轮式全方位移动机构在结构上的共同特点：刚性且接地面积小，路面适应能力差是目前轮式全方位移动平台在工程应用中面临的主要难题。然而，实际路面多为非结构化路面，由平坦路面、斜坡、障碍、壕沟、浅坑等组成，因此轮式全方位移动平台在工程应用中具有很大的局限性。研究履带式全方位移动平台的目的是结合传统履带式移动平台的性能优点，解决轮式全方位移动平台存在的问题。其意义不仅在于可以克服轮式全方位移动平台在工程应用中的局限性，提高全方位移动平台的实用性，进而拓展其应用领域，还能给传统履带式移动平台的运动模式带来新的变革，对改善其转向性能也具有重要的意义。专利技术专利“全方位移动履带”(申请号为201210347201.X)和“履带式全方位移动平台”(申请号为201210347188.8)公开了一种新的履带式全方位移动平台。该全方位移动履带主要由主动轮、履带板、辊子、负重轮、拖带轮和诱导轮等六部分组成，其结构示意图如图1所示。辊子中心轴线与主动轮中心轴线形成一定的偏置角，偏置角范围(-90°，0°)或(0°，90°)，优选±45°。该履带式全方位移动平台的移动机构由多条全方位移动履带构成。要实现平台的全方位运动，一般需要三条或三条以上的全方位移动履带。履带式全方位移动平台通常采用四条全方位移动履带且履带组布局为纵向对称结构，其结构示意图如图2所示。图2中小矩形框代表全方位移动履带，框中一连串的斜线则表示履带上一连串接地辊子的轴线方向,四条虚线则表示主动轮的轴线方向。由于“全方位移动履带”的特殊结构，平台上的履带需要采取正反两种安装方式，所以平台上的辊子偏置角有两种,通常为±45°。图2中1和3号履带的辊子偏置角相同，而2和4号的辊子偏置角则刚好相反。上述履带式全方位移动平台，虽然具备全方位运动性能且具备良好的越野性能，但是其仍存在一些的缺点：(1)平台采用四条履带纵向对称布局结构，相比传统的履带式移动平台，其总体尺寸会相对增大，因此不太适用于轻型或尺寸较小的移动平台；(2)相对传统的履带式移动平台，在同等总体尺寸条件下，上述平台的履带接地段长度会减小，从而导致其接地面积减小，特别在重载条件下影响明显；(3)由于同侧的前、后履带之间具有一定的间隔，所以当平台越垂直墙和断崖等障碍时，障碍很容易卡在前后履带的间隔中，很可能导致平台无法通过障碍。HybridTack(混合履带)是由美国南佛罗里达大学NitinChhabra和StuartWilkison在专利技术专利(US6179073)中所提出的。混合履带的结构原理图如图3所示，它由两条子履带组合而成，每条子履带具有与传统履带相似的结构，其主要区别在于履带的接地部分为滚轮，滚轮通过滚轮支架固定于履带板上，并可自由转动。两条子履带上的滚轮具有两种不同的偏置角，并且两种偏置角相互对称，故称之为混合履带。其中，滚轮偏置角范围在30°～60°之间。混合履带虽然在专利文件中有出现，但是目前还未查阅到与其相关的文献、试验平台以及应用方面的资料。混合履带存在一些的缺点：(1)混合履带的滚轮是利用U型支架进行两端固定，这样容易导致U型支架与路面发生磕碰，尤其是在复杂不平路面运动时，从而影响平台的运动效果；(2)混合履带中电机与驱动轮之间的动力传动采用了涡轮蜗杆机构，由于涡轮蜗杆传动存在效率低和磨损大等缺点，所以相比同步带或齿轮传动，平台的运动性能会有所降低。另外，由于涡轮蜗杆机构具有自锁性，所以当涡轮蜗杆机构自锁后(即蜗杆只能带动涡轮传动，而涡轮不能带动蜗杆传动)，平台将处于自我制动状态。
技术实现思路
为了解决现有履带式移动平台尺寸偏大，不适用于小型移动机器人、履带接地段长度有限、越障能力受限，以及为了解决混合履带U型支架易于路面发生磕碰，涡轮蜗杆传动效率低，磨损大、运动性能差的问题，本技术提供了一种组合式全方位移动履带行走机构及其平台。本技术提供一种组合式全方位移动履带行走机构及其平台，包括履带组、驱动轮组、主支架、诱导轮组、涨紧机构、负重轮组和托带轮组。所述履带组由两条独立的沿所述履带组的中心轴线呈纵向对称布置的外侧子履带和内侧子履带构成，所述外侧子履带和内侧子履带由若干履带板通过销轴铰接而成，在所述每个履带板上设计有滚轮支架，在所述滚轮支架上安装有两个可自由转动的圆柱形滚轮，所述两个滚轮分别安装于所述滚轮支架的两侧。所述每个履带板还包括两个“Z”形连接块、销轴以及轴套，所述两个“Z”形连接块平行设置且分别通过螺栓与所述滚轮支架相连，所述每个“Z”形连接块的两端设有销孔，所述销孔的轴线与所述滚轮支架上的滚轮安装孔轴线构成一定的夹角，形成为偏置角α。所述两个滚轮外侧端面之间的距离l与履带板节距p的关系式如下：所述外侧子履带和内侧子履带的偏置角大小相等，方向相反，所述两条子履带的偏置角优选为±45°。所述驱动轮组包括两个独立的内侧驱动轮和外侧驱动轮，所述内侧驱动轮和外侧驱动轮同轴布置，所述内侧驱动轮和外侧驱动轮的齿圈分别与所述内侧子履带和外侧子履带上的轴套相啮合，以实现内侧子履带和外侧子履带的独立运动。本技术还提供了一种基于组合式全方位移动履带行走机构的移动平台,包括行走机构、车体和电驱动系统，其中所述行走机构由两个上述组合式全方位移动履带行走机构构成，所述两个组合式全方位移动履带行走机构以纵向对称结构排布在所述车体两侧，所述电驱动系统通过4套同步带传动机构作用于车体两侧的内侧子履带和外侧子履带，以实现车体两侧的内侧子履带和外侧子履带的独立驱动。所述车体两侧的两条内侧子履带的偏置角相同且所述车体两侧的两条外侧子履带的偏置角相同。所述车体两侧的两条内侧子履带的偏置角相反且所述车体两侧的两条外侧子履带的偏置角相反。所述外侧子履带中心轴线与所述内侧子履带中心轴线之间的距离小于所述外侧子履带中心轴线与所述车体中心轴线之间距离的1/2。本技术带来的有益效果：(1)本技术可以适用于小型移动机器人，可以有效解决履带式移动平台总体尺寸偏大，不适用于小型移动机器人的问题；(2)在同等平台总体尺寸下，本技术的技术方案比履带式移动平台中履带的接地面积大，从而减小平台对地压强，对于重载平台，影响更加显著；(3)本技术不存在履带式移动平台中同侧前、后履带机构之间存在间隔从而影响越障性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式全方位移动履带行走机构，包括履带组(1)、驱动轮组(2)、主支架(3)、诱导轮组(4)、涨紧机构(5)、负重轮组(6)和托带轮组(7)，其特征在于，所述履带组(1)由两条独立的沿所述履带组(1)的中心轴线呈纵向对称布置的外侧子履带(8)和内侧子履带(9)构成，所述外侧子履带(8)和内侧子履带(9)由若干履带板(10)通过销轴(16)铰接而成，在所述每个履带板(10)上设计有滚轮支架(12)，在所述滚轮支架(12)上安装有两个可自由转动的圆柱形滚轮(13)，所述两个滚轮(13)分别安装于所述滚轮支架(12)的两侧。

【技术特征摘要】
1.一种组合式全方位移动履带行走机构，包括履带组(1)、驱动轮组(2)、主支架(3)、诱导轮组(4)、涨紧机构(5)、负重轮组(6)和托带轮组(7)，其特征在于，所述履带组(1)由两条独立的沿所述履带组(1)的中心轴线呈纵向对称布置的外侧子履带(8)和内侧子履带(9)构成，所述外侧子履带(8)和内侧子履带(9)由若干履带板(10)通过销轴(16)铰接而成，在所述每个履带板(10)上设计有滚轮支架(12)，在所述滚轮支架(12)上安装有两个可自由转动的圆柱形滚轮(13)，所述两个滚轮(13)分别安装于所述滚轮支架(12)的两侧。2.如权利要求1所述的一种组合式全方位移动履带行走机构，其特征在于，所述每个履带板(10)还包括两个“Z”形连接块(14)、销轴(16)以及轴套(17)，所述两个“Z”形连接块(14)平行设置且分别通过螺栓(18)与所述滚轮支架(12)相连，所述每个“Z”形连接块(14)的两端设有销孔，所述销孔的轴线(41)与所述滚轮支架(12)上的滚轮安装孔轴线(11)构成一定的夹角，形成为偏置角α。3.如权利要求2所述的一种组合式全方位移动履带行走机构，其特征在于，所述两个滚轮(13)外侧端面之间的距离l与履带板节距p的关系式如下：4.如权利要求3所述的一种组合式全方位移动履带行走机构，其特征在于，所述外侧子履带(8)和内侧子履带(9)的偏置角大小相同，方向相反。5.如权利要求4所述的一种组合式全方位移动履带行走机构，其特征在于，所述外侧子履带(8)和内侧子履带(9)的偏置角为±45°。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇菲，黄涛，李瀚飞，闫永宝，
申请(专利权)人：刘宇菲，
类型：新型
国别省市：江苏,32