一种用于狭窄空间的越障机器人制造技术

本发明专利技术属于机械自动化工程领域，具体地说是一种用于狭窄空间的越障机器人，包括前摆臂、后摆臂、中央控制箱、前进驱动机构及仰俯驱动机构，前摆臂与后摆臂分别位于中央控制箱的前后两端，中央控制箱箱体左右两侧的前后两端均设有复用履带轮，同侧前后两端的复用履带轮之间通过驱动履带相连；前进驱动机构及仰俯驱动机构分别安装在箱体内，前摆臂及后摆臂具有各自的前进驱动机构、仰俯驱动机构，通过驱动轮轴或复用履带轮与前进驱动机构或仰俯驱动机构相连。本发明专利技术结构简单、紧凑，配套设备少且操作简单，能够实现自主跨越不同高度的粗大管道，实现在狭窄通道中的前进、后退和转向等功能，并能通过机械手对特定设备进行操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械自动化工程领域，具体地说是一种用于狭窄空间的越障机器人。
技术介绍
开发非结构地形环境下的移动机器人是当今机器人研究中的重点课题。随着星球探测、军事侦察和救灾探险等方面的需求增加，对非结构化环境移动检修机器人的研究得到充分的重视，也取得了一些优秀的研究成果。为了适应非结构化环境的作业需要，近年来世界各国开发和研制了各式各样的机器人，按其运动方式主要可以分为轮式检修机器人，履带式检修机器人和腿式检修机器人等几大类。轮式机器人具有结构简单、能耗低、寿命长、自重轻、维修方便、移动速度快等优点，但越障能力较差，环境适应能力低。1986年和1989年美国NASA喷气推进实验室(JPL)先后设计了前后三分车体结构的Bluerover机器人和Robby机器人，以适应地形起伏变化的环境特点，使所有车轮和与地面保持良好的接触。美国iRobot公司研制了PackBot系列机器人，在普通双履带底盘的基础上添置了一对前摆臂，能适应崎岖不平的地形环境，爬楼梯和攀越45°的斜坡，主要执行侦察任务、救护幸存者、勘探化学品泄漏等任务。PackBot体型小巧，长0.87m，宽0.51m，高0.18m，重18Kg。在美国国防部下属的国防先进技术研究局资助下，美国武器合约商波士顿动力公司负责研制了一套科技含量非常高的装置—“大狗”(BigDog)运输机器人。它高约1m、重75Kg，采用汽油发动机驱动。随着机器人应用领域不断扩大，越障机器人可以完成更加复杂的操作和在环境多变复杂地形中替代人类去执行一些艰险的任务。传统的越障机器人构型由于自身条件的局限性已经不能完成某些特殊作业的任务，需要设计出结构新颖的机器人来替代工作人员在潜艇内部完成相关检修等作业任务。
技术实现思路
为了防止特殊环境对人体造成不必要的伤害，本专利技术的目的在于提供一种用于狭窄空间的越障机器人。该越障机器人能够在狭窄空间下翻越高大障碍，能够在具有放射性物质、通道狭窄并且具有很多粗大管道的环境下工作，实现机器人的前进、后退、转向及越障等功能，并能够通过机器人上搭载的机械手实现对特定设备的操作。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术包括前摆臂、后摆臂、中央控制箱、前进驱动机构及仰俯驱动机构，其中中央控制箱箱体左右两侧的前后两端均设有复用履带轮，同侧前后两端的复用履带轮之间通过驱动履带相连,所述前摆臂与后摆臂分别位于所述箱体的前后两端，且均位于箱体两侧的所述驱动履带之间；所述前进驱动机构及仰俯驱动机构分别安装在所述箱体内，所述前摆臂及后摆臂具有各自的前进驱动机构、仰俯驱动机构；所述前摆臂与后摆臂结构相同，均包括同步连接轴、摆臂驱动履带、摆臂转动履带轮及位于箱体两侧的摆臂支撑板，两侧所述摆臂支撑板的一端分别转动安装有摆臂转动履带轮，两侧摆臂支撑板上的所述摆臂转动履带轮之间通过所述同步连接轴连动，并且每侧的所述摆臂转动履带轮均通过所述摆臂驱动履带与同侧前端或后端的复用履带轮相连，一侧摆臂支撑板的另一端相对转动地套设在前进驱动机构的输出端，另一侧摆臂支撑板的另一端与所述仰俯驱动机构的输出端相连；与所述前、后摆臂的前进驱动机构连接的复用履带轮分别位于箱体左右两侧，并位于前后两端。其中：所述前摆臂的前进驱动机构与后摆臂的前进驱动机构结构相同，均包括前进驱动电机、传动机构A及前进驱动输出轴，前、后摆臂前进驱动机构中的所述前进驱动输出轴分别转动安装在箱体两侧，一端位于所述箱体内、通过所述传动机构A与安装在箱体内的前进驱动电机相连，另一端连接复用履带轮，并通过该复用履带轮带动所述摆臂驱动履带；前摆臂摆或后摆臂中所述一侧摆臂支撑板的另一端通过轴承与前进驱动输出轴转动连接；所述前进驱动输出轴的另一端通过法兰盘与复用履带轮相连；所述传动机构A为锥齿轮副，包括小锥齿轮及大锥齿轮，该小锥齿轮与所述前进驱动电机的输出端相连，所述大锥齿轮连接于前进驱动输出轴的一端、并与所述小锥齿轮啮合传动；所述前摆臂的仰俯驱动机构与后摆臂的仰俯驱动机构结构相同，均包括仰俯驱动电机、传动机构B及仰俯轴，前、后摆臂仰俯驱动机构中的所述仰俯轴分别转动安装在箱体左右两侧，一端位于所述箱体内、通过所述传动机构B与安装在中央控制箱内的仰俯驱动电机相连，另一端与前摆臂或后摆臂中所述另一侧摆臂支撑板的另一端连接，与所述仰俯轴对应的复用履带轮通过轴承转动安装在仰俯轴的另一端；所述仰俯轴上设有连动的仰俯法兰盘，仰俯轴通过该仰俯法兰盘与前摆臂或后摆臂中所述另一侧摆臂支撑板的另一端固接；所述传动机构B包括蜗杆及蜗轮，该蜗杆及仰俯驱动电机均通过仰俯驱动电机电机座安装在所述箱体内部，所述蜗杆通过联轴器与仰俯驱动电机的输出端相连，所述蜗轮安装在仰俯轴的一端、并与所述蜗杆啮合传动；所述前摆臂与后摆臂以所述机器人宽度方向中间平面对称设置，前、后摆臂中两侧的摆臂支撑板以所述机器人长度方向中间平面对称设置；所述箱体左右两侧的前后两端各设有一个复用履带轮，左右两侧前端的两复用履带轮、后端的两复用履带轮均对称设置，所述前摆臂的轴间距离、后摆臂的轴间距离与箱体前、后两端的复用履带轮之间的轴间距相同；所述复用履带轮轴向设有两圈固定履带的凹槽，位于外侧的所述凹槽固定所述驱动履带，位于内侧的所述凹槽固定所述摆臂驱动履带，所述前、后摆臂中的摆臂支撑板均位于复用履带轮的内侧，所述摆臂支撑板上的摆臂转动履带轮位于摆臂支撑板的外侧；所述中央控制箱包括箱体、复用履带轮、驱动履带及集成电池舱盒，该箱体的左右两侧分别设有集成电池舱盒，该集成电池舱盒内安装有为所述前进驱动机构及仰俯驱动机构提供动力的移动电源；所述箱体的前后两端及两侧的集成电池舱盒上均安装有广角摄像头，每侧集成电池舱盒的下方均设有多个安装在该侧集成电池舱盒上的履带张紧轮；所述前摆臂的前进驱动机构位于箱体内部的左前侧，后摆臂的前进驱动机构位于箱体内部的右后侧；所述前摆臂的仰俯驱动机构位于箱体内部的右前侧，后摆臂的仰俯驱动机构位于箱体内部的左后侧；所述箱体的长宽比为2.4:1，中间宽、前后两端窄。本专利技术的优点与积极效果为：1.本专利技术结构简单、紧凑，配套设备少且操作简单，能够实现自主跨越不同高度的粗大管道，实现在狭窄通道中的前进、后退和转向等功能，并能通过机械手对特定设备进行操作。2.本专利技术能够实现在具有放射性物质的环境下替代人工进行工<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于：包括前摆臂、后摆臂、中央控制箱、前进驱动机构及仰俯驱动机构，其中中央控制箱箱体(13)左右两侧的前后两端均设有复用履带轮(5)，同侧前后两端的复用履带轮(5)之间通过驱动履带(4)相连,所述前摆臂与后摆臂分别位于所述箱体(13)的前后两端，且均位于箱体(13)两侧的所述驱动履带(4)之间；所述前进驱动机构及仰俯驱动机构分别安装在所述箱体(13)内，所述前摆臂及后摆臂具有各自的前进驱动机构、仰俯驱动机构；所述前摆臂与后摆臂结构相同，均包括同步连接轴(1)、摆臂驱动履带(2)、摆臂转动履带轮(6)及位于箱体(13)两侧的摆臂支撑板(3)，两侧所述摆臂支撑板(3)的一端分别转动安装有摆臂转动履带轮(6)，两侧摆臂支撑板(3)上的所述摆臂转动履带轮(6)之间通过所述同步连接轴(1)连动，并且每侧的所述摆臂转动履带轮(6)均通过所述摆臂驱动履带(2)与同侧前端或后端的复用履带轮(5)相连，一侧摆臂支撑板(3)的另一端相对转动地套设在前进驱动机构的输出端，另一侧摆臂支撑板(3)的另一端与所述仰俯驱动机构的输出端相连；与所述前、后摆臂的前进驱动机构连接的复用履带轮(5)分别位于箱体(13)左右两侧，并位于前后两端。...

【技术特征摘要】
1.一种用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于：包括前摆臂、
后摆臂、中央控制箱、前进驱动机构及仰俯驱动机构，其中中央控制
箱箱体(13)左右两侧的前后两端均设有复用履带轮(5)，同侧前后
两端的复用履带轮(5)之间通过驱动履带(4)相连,所述前摆臂与
后摆臂分别位于所述箱体(13)的前后两端，且均位于箱体(13)两侧的
所述驱动履带(4)之间；所述前进驱动机构及仰俯驱动机构分别安
装在所述箱体(13)内，所述前摆臂及后摆臂具有各自的前进驱动机
构、仰俯驱动机构；所述前摆臂与后摆臂结构相同，均包括同步连接
轴(1)、摆臂驱动履带(2)、摆臂转动履带轮(6)及位于箱体(13)
两侧的摆臂支撑板(3)，两侧所述摆臂支撑板(3)的一端分别转动
安装有摆臂转动履带轮(6)，两侧摆臂支撑板(3)上的所述摆臂转
动履带轮(6)之间通过所述同步连接轴(1)连动，并且每侧的所述
摆臂转动履带轮(6)均通过所述摆臂驱动履带(2)与同侧前端或后
端的复用履带轮(5)相连，一侧摆臂支撑板(3)的另一端相对转动
地套设在前进驱动机构的输出端，另一侧摆臂支撑板(3)的另一端
与所述仰俯驱动机构的输出端相连；与所述前、后摆臂的前进驱动机
构连接的复用履带轮(5)分别位于箱体(13)左右两侧，并位于前
后两端。
2.按权利要求1所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于：
所述前摆臂的前进驱动机构与后摆臂的前进驱动机构结构相同，均包
括前进驱动电机(7)、传动机构A及前进驱动输出轴(11)，前、后
摆臂前进驱动机构中的所述前进驱动输出轴(11)分别转动安装在箱
体(13)两侧，一端位于所述箱体(13)内、通过所述传动机构A与
安装在箱体(13)内的前进驱动电机(7)相连，另一端连接复用履
带轮(5)，并通过该复用履带轮(5)带动所述摆臂驱动履带(2)；
前摆臂摆或后摆臂中所述一侧摆臂支撑板(3)的另一端通过轴承与
前进驱动输出轴(11)转动连接。
3.按权利要求2所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于：
所述前进驱动输出轴(11)的另一端通过法兰盘(12)与复用履带轮
(5)相连；所述传动机构A为锥齿轮副，包括小锥齿轮(9)及大锥
齿轮(10)，该小锥齿轮(9)与所述前进驱动电机(7)的输出端相
连，所述大锥齿轮(10)连接于前进驱动输出轴(11)的一端、并与
所述小锥齿轮(9)啮合传动。
4.按权利要求1所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于：
所述前摆臂的仰俯驱动机构与后摆臂的仰俯驱动机构结构相同，均包
括仰俯驱动电机(14)、传动机构B及仰俯轴(18)，前、后摆臂仰俯
驱动机构中的所述仰俯轴(18)分别转动安装在箱体(13)左右两侧，
一端位于所述箱体(13)内、通过所述传动机构B与安装在中央控制
箱内的仰俯驱动电机(14)相连，另一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，李斌，孙吉宏，王聪，吴云锋，李志强，孙卫红，彭茂琳，
申请(专利权)人：中国人民解放军九一八七二部队青岛研究室，中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37