轮履式越障机构制造技术

本实用新型专利技术涉及地面移动机器人行走机构，具体地说是一种轮履式越障机构，由结构相同的两部分组成，每部分包括一组驱动轮组、三组从动轮组及两个弹性支撑臂，其中第一弹性支撑臂的两端分别连接驱动轮组及从动轮组，第二弹性支撑臂的两端分别连接从动轮组，第二弹性支撑臂可相对摆动地与第一弹性支撑臂相连，主轮轴的另一端分别连接另一部分中的两个弹性支撑臂；两部分的第一弹性支撑臂之间设有连接支架，在连接支架上分别设有行走电机及摆动机构，行走电机与驱动轮组相连；驱动轮组及从动轮组之间通过履带相连接。本实用新型专利技术在平地利用轮子行走，提高移动效率；在障碍物使用履带行走，保证了越障过程中的稳定性及安全性，两种行走方式自动切换。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地面移动机器人行走机构，具体地说是一种轮履式越障机构。
技术介绍
由于履带机构适合在楼梯(斜坡、障碍物)上应用，轮子适合在平地上应用，在障 碍及平地环境下实现履带和轮子的切换将有助于提高机器人在地面上的移动效率和在楼 梯(斜坡、障碍物)环境中的越障能力。机器人在上下楼梯、斜坡及跨越障碍过程中，往往 还需要具有一定的机构变形能力，以降低在楼梯(斜坡、障碍物)上的重心，增大接触面积 等。目前，现有的移动机器人的行走机构为了满足这些指标要求，往往采用多电机，多折履 带及辅助支撑轮式结构，这种结构的行走机构过于笨重，在障碍物上的稳定性也较差。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种越障平稳、移动效率高的轮履式越障机构。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的本技术由结构相同的两部分组成，每部分包括一组驱动轮组、三组从动轮组 及两个弹性支撑臂，其中第一弹性支撑臂的两端分别连接驱动轮组及第二从动轮组，第二 弹性支撑臂的两端分别连接第一、三从动轮组，第二弹性支撑臂可相对摆动地通过主轮轴 的一端与第一弹性支撑臂相连，主轮轴的另一端分别连接另一部分中的两个弹性支撑臂； 所述两部分的第一弹性支撑臂之间设有连接支架，在连接支架上分别设有行走电机及驱动 第二弹性支撑臂摆动的摆动机构，行走电机与驱动轮组相连；所述驱动轮组及第一 三从 动轮组之间通过履带相连接。其中所述第一弹性支撑臂包括套筒、轴芯及弹簧，其中轴芯的两端分别插设有与 驱动轮组及第二从动轮组相连接的套筒，套筒内容置有弹簧，弹簧的两端分别抵接在轴芯 及套筒内表面上；所述轴芯通过轴承与主轮轴的一端相连接；所述第二弹性支撑臂包括套 筒、轴芯及弹簧，其中轴芯的两端分别插设有与第一、三从动轮组相连接的套筒，套筒内容 置有弹簧，弹簧的两端分别抵接在轴芯及套筒内表面上；所述轴芯与主轮轴的一端固接； 套筒为半封闭的圆筒，所述轴芯的径向截面为半圆形，第一、二弹性支撑臂通过各自的轴芯 相连接且处于同一平面内；所述驱动轮组包括履带导引轮、支架、轮轴及两个驱动轮，其中 支架与第一弹性支撑臂相连，轮轴的两端通过轴承安装在支架上，其中一端由支架穿出、与行走电机的输出轴相连接；所述轮轴上键连接有履带导引轮及两个驱动轮，履带导引轮位 于两个驱动轮之间、与履带相连接；所述第一 三从动轮组结构相同，包括履带导引轮、支 架、轮轴及两个从动轮，其中支架与第一弹性支撑臂或第二弹性支撑臂相连，轮轴的两端通 过轴承安装在支架上；所述两个从动轮通过轴承安装在轮轴上，在两个从动轮之间设有与 轮轴键连接的履带导引轮，该履带导引轮与履带相连接；履带导引轮的半径与履带的厚度 之和小于驱动轮或从动轮的半径；所述摆动装置包括摆动电机、蜗杆及蜗轮，其中摆动电机 安装在连接支架上，摆动电机的输出轴上连接有蜗杆，在主轮轴上键连接有与蜗杆相啮合的蜗轮。本技术的优点与积极效果为1.本技术采用驱动轮、从动轮与履带相结合的方式，使得载体在平地之间利用轮子进行行走，提高移动效率；在障碍物之间使用履带方式进行行走，保证了越障过程中 的稳定性及安全性，两种行走方式自动切换。2.本技术能够保证载体在平地和坡面上都能保持水平状态，同时增大了在障 碍物上的接地面积。3.本技术在爬楼或越障过程中具有较大的支撑面，从而保证了载体的安全。4.本技术结构简单，适合于翻越台阶、楼梯、斜坡等障碍，适用范围广。附图说明图1为本技术的主视图；图2为本技术驱动轮组或从动轮组的结构示意图；图3为本技术弹性支撑臂的结构示意图；图4为本技术两弹性支撑臂的连接示意图；图5为本技术的立体结构示意图；图6为本技术第一弹性支撑臂(固定臂)与连接支架的连接示意图；图7为本技术第二弹性支撑臂(摆动臂)与摆动装置的结构原理图；图8为本技术在楼梯上的变形示意图；其中1为第一弹性支撑臂，2为第二弹性支撑臂，3为驱动轮组，4为第一从动轮 组，5为第二从动轮组，6为第三从动轮组，7为履带，8为驱动轮，9为从动轮，10为履带导引 轮，11为支架，12为轮轴，13为套筒，14为弹簧，15轴芯，16为行走电机，17为连接支架，18 为主轮轴，19为摆动电机，20为蜗杆，21为蜗轮。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步详述。如图1 7所示，本技术由结构相同的两部分组成，每部分包括一条履带7、一 组驱动轮组3、第一 三从动轮组4 6及第一、二弹性支撑臂1、2，其中第一弹性支撑臂1 的两端分别连接驱动轮组3及第二从动轮组5，第二弹性支撑臂2的两端分别连接第一、三 从动轮组4、6，驱动轮组3及第一 三从动轮组4 6之间通过履带7相连接；第一弹性支 撑臂1包括套筒13、轴芯15及弹簧14，其中轴芯15的两端分别插设有套筒13，套筒13内 容置有弹簧14，弹簧14的两端分别抵接在轴芯15及套筒内表面上；套筒13为半封闭的圆 筒，轴芯15的径向截面为半圆形。第二弹性支撑臂2的结构与第一弹性支撑臂1的结构近 似，区别在于第二弹性支撑臂2的轴芯15与第一弹性支撑臂1的轴芯15分别为一个圆的两 半，两轴芯组合成的圆直径略小于套筒13的内径，以保证轴芯15相对于套筒13沿轴向移 动。两部分中的第二弹性支撑臂2通过主轮轴18相连接，主轮轴18分别与两部分中第二 弹性支撑臂2的轴芯15固接、并穿过第二弹性支撑臂2的轴芯15通过轴承与第一弹性支 撑臂1的轴芯相连，使得第二弹性支撑臂2相对于第一弹性支撑臂1可摆动且第一、二弹性 支撑臂1、2处于同一平面内。在两部分中的第一弹性支撑臂1的轴芯15之间还固接有两个连接支架17，分别位于主轮轴18的两侧；连接支架17上分别设有行走电机16及驱动第二弹性支撑臂2摆动的摆动机构，其中行走电机16固接在靠近驱动轮组的连接支架上；摆 动装置包括摆动电机19、蜗杆20及蜗轮21，摆动电机19安装在靠近第二从动轮组5的连 接支架上，摆动电机19的输出轴上连接有蜗杆20，在主轮轴18上键连接有与蜗杆20相啮 合的蜗轮21。驱动轮组3包括履带导引轮10、支架11、轮轴12及两个驱动轮8，其中支架 11与第一弹性支撑臂1 一端(位于图1中左下侧)的套筒13相连接，轮轴12的两端通过 轴承安装在支架11上，其中一端由支架11穿出、与行走电机16的输出轴相连接；所述轮轴 12上键连接有履带导引轮10及两个驱动轮8，履带导引轮10位于两个驱动轮8之间、与履 带7相连接。第一 三从动轮组4 6结构相同，包括履带导引轮10、支架11、轮轴12及 两个从动轮9，其中第一从动轮组4中的支架11与第二弹性支撑臂2 —端(位于图1中左 上侧)的套筒13相连接、第二从动轮组5中的支架11与第一弹性支撑臂1另一端(位于 图1中右上侧)的套筒13相连接、第三从动轮组6中的支架11与第二弹性支撑臂2另一 端(位于图1中右下侧)的套筒13相连接，轮轴12的两端通过轴承安装在支架11上；所 述两个从动轮9通过轴承安装在轮轴12上，在两个从动轮9之间设有与轮轴12键连接的 履带导引轮10，该履带导引轮10与履带7相连接。履带导引轮10的半径与履带7的厚度 之和小于驱动轮8或从动轮9的半径。本技术的工作原理为本技术与驱动轮组3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮履式越障机构，其特征在于：由结构相同的两部分组成，每部分包括一组驱动轮组、三组从动轮组及两个弹性支撑臂，其中第一弹性支撑臂（１）的两端分别连接驱动轮组（３）及第二从动轮组（５），第二弹性支撑臂（２）的两端分别连接第一、三从动轮组（４、６），第二弹性支撑臂（２）可相对摆动地通过主轮轴（１８）的一端与第一弹性支撑臂（１）相连，主轮轴（１８）的另一端分别连接另一部分中的两个弹性支撑臂；所述两部分的第一弹性支撑臂（１）之间设有连接支架（１７），在连接支架（１７）上分别设有行走电机（１６）及驱动第二弹性支撑臂（２）摆动的摆动机构，行走电机（１６）与驱动轮组（３）相连；所述驱动轮组（３）及第一～三从动轮组（４～６）之间通过履带（７）相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王挺，姚辰，李小凡，王忠，罗宇，智迪，徐梁，刘敏杰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]