專利名稱：一種冰雪面移動(dòng)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于先進(jìn)制造與自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種適用于 冰雪面的移動(dòng)機(jī)器人。技術(shù)背景. .隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，用于平坦地形、樓梯、管道等環(huán)境的移 動(dòng)機(jī)器人取了長足發(fā)展，有輪式、履帶式、輪一腿一履帶復(fù)合等結(jié)構(gòu)。但 適用于冰雪面的移動(dòng)機(jī)器人卻未見報(bào)道。隨著極地科學(xué)考察的逐步深入， 研制一種適用于冰雪面的移動(dòng)機(jī)器人具有很大的必要性。這種機(jī)器人可自 主跨越冰裂縫，翻越雪坡和雪丘，及在惡劣的天氣下工作。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于冰雪面的移動(dòng)機(jī)器人，它在可 以在低溫環(huán)境下工作，具有可自主跨越冰裂縫，翻越雪坡和雪丘的爬坡和 越障能力。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下包括車箱體、行走 機(jī)構(gòu)和擺臂機(jī)構(gòu)，所述行走機(jī)構(gòu)安裝在車箱體兩側(cè)，左右對稱；擺臂機(jī)構(gòu) 共四個(gè)在車箱體的前后設(shè)置，并在車箱體兩側(cè)左右對稱；所述行走機(jī)構(gòu)的 主動(dòng)鏈輪與車箱體前面的傳動(dòng)軸連接，安裝在車箱體后面的輸出軸通過軸 承與從動(dòng)鏈輪相連；擺臂機(jī)構(gòu)的擺臂與車箱體的輸出軸連接，位于前面的 擺臂鏈輪通過軸套栓接在行走機(jī)構(gòu)的主動(dòng)鏈輪上，位于后面的擺臂鏈輪通 過軸套與行走機(jī)構(gòu)的從動(dòng)鏈輪安裝在一起；車箱體包括箱體、傳動(dòng)部分、控制部分和車箱體承重部分，所述傳動(dòng) 部分和控制部分安裝在箱體內(nèi)，箱體的兩個(gè)側(cè)面各安裝有豐箱體承重部分, 位于行走機(jī)構(gòu)中間；所述傳動(dòng)部分由擺臂電機(jī)、行走電機(jī)、蝸輪蝸桿減速 機(jī)、輸出軸、行星減速機(jī)、傘齒輪、傳動(dòng)軸組成，蝸輪蝸桿減速機(jī)的輸入 軸與擺臂電機(jī)相連，蝸輪蝸桿減速機(jī)的輸出軸與輸出軸鍵連；行星減速機(jī) 的輸入軸與行走電機(jī)相連，行星減速機(jī)的輸出軸與傘齒輪鍵連，傘齒輪的 輸出軸與傳動(dòng)軸鍵連；傳動(dòng)軸通過安裝在車箱體上的軸承與箱體相連，輸出軸通過軸承套接在傳動(dòng)軸內(nèi)；所述車箱體承重部分由固定支架、活動(dòng) 支架、豎軸、橫軸、承重輪軸承座、承重輪和彈簧組成，固定支架安裝 在車箱體的側(cè)面，彈簧分別安裝在固定支架兩端的孔中，活動(dòng)支架的軸穿過彈簧安裝在固定支架上；豎軸固定在活動(dòng)支架中部，橫軸穿過豎軸 中心、并與豎軸在垂直方向栓接，自由端安裝有承重輪；承重輪通過承 重輪軸承座安裝在橫軸上；所述行走機(jī)構(gòu)由主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和行走履帶三部分組成，主動(dòng) 鏈輪與從動(dòng)鏈輪通過行走履帶安裝在一起；主動(dòng)鏈輪與傳動(dòng)軸相連接； 從動(dòng)鏈輪通過軸承與輸出軸相連；所述擺臂機(jī)構(gòu)由擺臂鏈輪、擺臂、通過擺臂履帶與擺臂鏈輪安裝在 一起的擺臂從動(dòng)輪組成，擺臂與車箱體輸出軸栓接；前面的擺臂鏈輪與 行走機(jī)構(gòu)的主動(dòng)鏈輪栓接，后面的擺臂鏈輪與行走機(jī)構(gòu)的從動(dòng)鏈輪栓 接；擺臂從動(dòng)輪通過軸承安裝在擺臂上。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、 履帶適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠。本發(fā)明冰雪面移動(dòng)機(jī)器人 的行走履帶和擺臂履帶均為鏈板式，可以適應(yīng)多種地形；鏈輪齒的外部 為尼龍，其余部分為硬鋁，既保證了強(qiáng)度，又減輕了重量，還節(jié)省了潤 滑。履帶節(jié)板上安裝有防滑螺釘，可以有效的減少履帶打滑。車箱體的 承重部分在彈簧的作用下可以相對于車箱體上下移動(dòng)，起到了很好的減 震作用，因此機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠。2、 爬坡和越障功能更好。本發(fā)明冰雪面移動(dòng)機(jī)器人前后都有擺臂機(jī) 構(gòu)，擺臂機(jī)構(gòu)與車箱體的夾角由控制部件、電機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、輸 出軸等確定，這樣的結(jié)構(gòu)更有利于爬雪坡和雪丘、越障和越過冰裂隙。 所采用的蝸輪蝸桿減速機(jī)具有自鎖功能，可以減輕電機(jī)負(fù)荷。3、 結(jié)構(gòu)簡單、靈活。本發(fā)明冰雪面移動(dòng)機(jī)器人可以在惡劣的環(huán)境中 完成復(fù)雜的工作，但是自身的結(jié)構(gòu)簡單。兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)行 走機(jī)構(gòu)，相同的速度實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和后退，差速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。


圖1-1為冰雪面移動(dòng)機(jī)器入裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-2為圖1-1的俯視圖。圖2為圖1傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-]為車箱體承重部分結(jié)抅示意圖。圖3-2為圖3-1的左視圖 圖3-3為圖3-1的俯視圖。 圖4-1為履帶結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4-2為圖4-1的左視圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn) 一 步詳細(xì)說明。如圖1-1、 1-2、 2所示，冰雪面移動(dòng)機(jī)器人由車箱體1、行走機(jī)構(gòu)2 和擺臂機(jī)構(gòu)3三部分組成，所述行走機(jī)構(gòu)2共兩個(gè)，安裝在車箱體1兩側(cè)， 左右對稱。擺臂機(jī)構(gòu)3共四個(gè)，在車箱體1的前后設(shè)置，并在車箱體1兩 側(cè)左右對稱。所述行走機(jī)構(gòu)2的主動(dòng)鏈輪11與車箱體1的傳動(dòng)軸IO栓接， 安裝在車箱體1后面的輸出軸通過軸承與從動(dòng)鏈輪12相連，軸承用于定 位；擺臂機(jī)構(gòu)3的擺臂15與車箱體1的輸出軸6栓接，位于前面的擺臂 鏈輪14通過軸套栓接在行走機(jī)構(gòu)2的主動(dòng)鏈輪11上，位于后面的擺臂鏈 輪14通過軸套栓接在行走機(jī)構(gòu)2的從動(dòng)鏈輪12上。如圖l-l、卜2、 2所示，冰雪面移動(dòng)機(jī)器人的車箱體1包括箱體、傳 動(dòng)部分、控制部分和車箱體承重部分18,傳動(dòng)部分和控制部分(為現(xiàn)有 技術(shù))安裝在箱體內(nèi)，箱體的兩個(gè)側(cè)面各安裝三個(gè)車箱體承重部分18, 位于行走機(jī)構(gòu)2中間。傳動(dòng)部分由擺臂電機(jī)4、行走電機(jī)7、蝸輪蝸桿減 速機(jī)5、輸出軸6、行星減速機(jī)8、傘齒輪9、傳動(dòng)軸10組成，蝸輪蝸桿 減速機(jī)5的輸入軸與擺臂電機(jī)4相連，蝸輪蝸桿減速機(jī)5的輸出軸與輸出 軸6鍵連；行星減速機(jī)8的輸入軸與行走電機(jī)7相連，行星減速機(jī)8的輸 出軸與傘齒輪9鍵連，傘齒輪9的輸出軸與傳動(dòng)軸IO鍵連。傳動(dòng)軸10通 過安裝在車箱體1上的軸承與箱體相連，軸承用于支撐。輸出軸6用安裝 在傳動(dòng)軸10內(nèi)的軸承來支撐，套接在傳動(dòng)軸10內(nèi)。如圖3所示，車箱體承重部分18由固定支架19、活動(dòng)支架20、豎軸 21、橫軸22、承重輪軸承座23、承重輪24和彈簧25組成。固定支架19 安裝在車箱體l的惻面，兩個(gè)彈簧25分別安裝在固定支架19兩端的孔中， 活動(dòng)支架20的兩個(gè)軸穿過彈簧25安裝在固定支架19上。彈簧25伸縮， 活動(dòng)支架20即可相對于車箱體1移動(dòng)。豎軸21固定在活動(dòng)支架20中部， 橫軸22穿過豎軸21中心、并與豎軸21在垂直方向栓接，自由端安裝有承 重輪24。承重輪24通過承重輪軸承座23安裝在橫軸22上，兩個(gè)深溝球軸 承將承重輪軸承座23定位于橫軸22上。因此，彈簧25伸縮，承重輪24將相對于車箱體l移動(dòng)。如圖l-l、 1-2、 2所示，冰雪面移動(dòng)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)2共兩個(gè)左右對 稱，分別布置在車箱體l兩側(cè)。行走機(jī)構(gòu)2由主動(dòng)鏈輪11、從動(dòng)鏈輪12和 行走履帶13三部分組成，主動(dòng)鏈輪11與從動(dòng)鏈輪12通過行走履帶13安 裝在一起。車箱體傳動(dòng)軸IO帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪ll旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)鏈輪ll旋轉(zhuǎn)帶動(dòng) 行走履帶13運(yùn)動(dòng)和從動(dòng)鏈輪12旋轉(zhuǎn)。左右兩側(cè)行走履帶13運(yùn)動(dòng)速度相同 時(shí)，冰雪面移動(dòng)機(jī)器人向前或向后移動(dòng)，左右兩側(cè)行走履帶13運(yùn)動(dòng)速度不 同時(shí)，冰雪面移動(dòng)機(jī)器人轉(zhuǎn)彎。主動(dòng)鏈輪ll、從動(dòng)鏈輪12的輪齒釆用硬鋁 材料，外部包裹有尼龍。 .如圖2所示，冰雪面移動(dòng)機(jī)器人的擺臂機(jī)構(gòu)3由擺臂鏈輪14、擺臂15、 通過擺臂履帶17與擺臂鏈輪14安裝在一起的擺臂從動(dòng)輪16組成。擺臂15 與車箱體輸出軸6栓接；前面的擺臂鏈輪14與行走機(jī)構(gòu)2的主動(dòng)鏈輪11 栓接，后面的擺臂鏈輪14與行走機(jī)構(gòu)2的從動(dòng)鏈輪12栓接；擺臂從動(dòng)輪 16由安裝在擺臂15上的軸承定位。擺臂鏈輪14旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)擺臂履帶17運(yùn)動(dòng) 和擺臂從動(dòng)輪16轉(zhuǎn)動(dòng)；擺臂15轉(zhuǎn)動(dòng)，改變擺臂機(jī)構(gòu)3與車箱體1的角度， 同時(shí)擺臂履帶17和擺臂從動(dòng)輪16繞擺臂鏈輪14轉(zhuǎn)動(dòng)。擺臂鏈輪14的輪 齒釆用硬鋁材料，外部包裹有尼龍。如圖4-1、 4-2所示，履帶(包括行走履帶13和擺臂履帶17)在條形 膠帶29的連接下組成，根據(jù)履帶寬度不同，膠帶數(shù)量增減。履帶為鏈板式 結(jié)構(gòu)，具體由擋邊26、鏈節(jié)27、壓板28、膠帶29、鏈板30和防滑螺釘31 組成，與鏈輪嚙合的鏈節(jié)27位與擋邊26之間，安裝在鏈板30上表面，整 體呈凹形單元；通過壓板28將所述單元栓接在膠帶29上形成鏈板式履帶； 防滑螺釘31安裝鏈板30下方，凸于鏈板30下表面，且相間設(shè)置在鏈板30 的下表面兩側(cè)。擋邊26用于可以擋在主動(dòng)鏈輪11、從動(dòng)鏈輪12、擺臂鏈 輪14、擺臂從動(dòng)輪16或承重輪24的兩邊，防止履帶跑偏；鏈板30接地； 防滑螺釘31可以進(jìn)入到冰雪中，防止鏈板30打滑。
權(quán)利要求1.一種冰雪面移動(dòng)機(jī)器人，包括車箱體(1)、行走機(jī)構(gòu)(2)和擺臂機(jī)構(gòu)(3)；其特征在于所述行走機(jī)構(gòu)(2)安裝在車箱體(1)兩側(cè)，左右對稱；擺臂機(jī)構(gòu)(3)共四個(gè)在車箱體(1)的前后設(shè)置，并在車箱體(1)兩側(cè)左右對稱；所述行走機(jī)構(gòu)(2)的主動(dòng)鏈輪(11)與車箱體(1)前面的傳動(dòng)軸(10)連接，安裝在車箱體(1)后面的輸出軸(6)通過軸承與從動(dòng)鏈輪(12)相連；擺臂機(jī)構(gòu)(3)的擺臂(15)與車箱體(1)的輸出軸(6)連接，位于前面的擺臂鏈輪(14)通過軸套栓接在行走機(jī)構(gòu)(2)的主動(dòng)鏈輪(11)上，位于后面的擺臂鏈輪(14)通過軸套與行走機(jī)構(gòu)(2)的從動(dòng)鏈輪(12)安裝在一起。
2. 按照權(quán)利要求l所述冰雪面移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于車箱體(l) 包括箱體、傳動(dòng)部分、控制部分和車箱體承重部分(18),所述傳動(dòng)部分和 控制部分安裝在箱體內(nèi)，箱體的兩個(gè)側(cè)面各安裝有車箱體承重部分(18)， 位于行走機(jī)構(gòu)(2)中間；所述傳動(dòng)部分由擺臂電機(jī)(4)、行走電機(jī)(7)、 蝸輪蝸桿減速機(jī)(5)、輸出軸(6)、行星減速機(jī)(8)、傘齒輪(9)、傳動(dòng) 軸(10)組成，蝸輪蝸桿減速機(jī)(5)的輸入軸與擺臂電機(jī)(4)相連，蝸 輪蝸桿減速機(jī)(5)的輸出軸與輸出軸(6)鍵連；行星減速機(jī)(8)的輸入 軸與行走電機(jī)(7)相連，行星減速機(jī)(8)的輸出軸與傘齒輪(9)鍵連， 傘齒輪(9)的輸出軸與傳動(dòng)軸(10)鍵連；傳動(dòng)軸(10)通過安裝在車箱 體(1)上的軸承與箱體相連，輸出軸(6)通過軸承套接在傳動(dòng)軸(10) 內(nèi)；所述車箱體承重部分(18)由固定支架(19)、活動(dòng)支架(20)、豎軸 (21)、橫軸(22)、承重輪軸承座(23)、承重輪(24)和彈簧(25)組成，固定支架(19)安裝在車箱體(1)的側(cè)面，彈簧(25)分別安裝在固定支 架(19)兩端的孔中，活動(dòng)支架(20)的軸穿過彈簧(25)安裝在固定支 架(19)上；豎軸(21)固定在活動(dòng)支架(20)中部，橫軸(22)穿it豎 軸(21)中心、并與豎軸(21)在垂直方向栓接，自由端安裝有承重輪(24); 承重輪(24)通過承重輪軸承座(23)安裝在橫軸(22)上。
3. 按照權(quán)利要求l所述冰雪面移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于所述行走機(jī) 構(gòu)(2)由主動(dòng)鏈輪(11)、從動(dòng)鏈輪(12)和行走履帶(13)三部分組成， 主動(dòng)鏈輪(11)與從動(dòng)鏈輪(12)通過行走履帶(13)安裝在一起；主動(dòng)鏈輪(11 )與傳動(dòng)軸(10)相連接，從動(dòng)鏈輪(12)通過軸承與輸出軸(6)相連。
4. 按照權(quán)利要求l所述冰雪面移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于所述擺臂機(jī)構(gòu) (3)由擺臂鏈輪(14)、擺臂(15)、通過擺臂履帶(17)與擺臂鏈輪(14)安裝在一起的擺臂從動(dòng)輪(16)組成，擺臂(15)與車箱體輸出軸(6)栓接； 前面的擺臂鏈輪(14)與行走機(jī)構(gòu)(2)的主動(dòng)鏈輪(11)栓接，后面的擺臂 鏈輪(14)與行走機(jī)構(gòu)(2)的從動(dòng)鏈輪(12)栓接；擺臂從動(dòng)輪(16)通過 軸承安裝在擺臂(15)上。
5. 按照權(quán)利要求3或4所述冰雪面移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于所述主動(dòng) 鏈輪(11)、從動(dòng)鏈輪(12)、擺臂鏈輪(14)的輪齒釆用硬鋁材料，外部包 裹有尼龍。
6. 按照權(quán)利要求3或4所述冰雪面移動(dòng)機(jī)器人，其特征在于行走履帶 (13)和擺臂履帶(17)的履帶為鏈板式結(jié)構(gòu)，具體由擋邊(26)、鏈節(jié)(27)、壓板(28)、膠帶(29)、鏈板(30)和防滑螺釘(31)組成，與鏈輪嚙合的 鏈節(jié)(27)位與擋邊(26)之間，安裝在鏈板(30)上表面，整體呈凹形單 元；通過壓板(28)將所述單元在膠帶(29)的連接下組合在一起，形成鏈 板式履帶；防滑螺釘(31)安裝鏈板(30)下方，凸于鏈板(30)下表面， 且相間設(shè)置在鏈板(30)的下表面兩側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及先進(jìn)制造與自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種適用于冰雪面的移動(dòng)機(jī)器人。包括車箱體、行走機(jī)構(gòu)和擺臂機(jī)構(gòu)，所述行走機(jī)構(gòu)安裝在車箱體兩側(cè)，左右對稱；擺臂機(jī)構(gòu)共四個(gè)在車箱體的前后設(shè)置，并在車箱體兩側(cè)左右對稱；所述行走機(jī)構(gòu)的主動(dòng)鏈輪與車箱體前面的傳動(dòng)軸連接，安裝在車箱體后面的輸出軸通過軸承與從動(dòng)鏈輪相連；擺臂機(jī)構(gòu)的擺臂與車箱體的輸出軸連接，位于前面的擺臂鏈輪通過軸套栓接在行走機(jī)構(gòu)的主動(dòng)鏈輪上，位于后面的擺臂鏈輪通過軸套與行走機(jī)構(gòu)的從動(dòng)鏈輪安裝在一起。本實(shí)用新型可以在低溫環(huán)境下工作，具有可自主跨越冰裂縫，翻越雪坡和雪丘的爬坡和越障能力。
文檔編號B62D57/00GK201148179SQ200720015708
公開日2008年11月12日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者卜春光, 吳鎮(zhèn)煒, 趙憶文, 韓建達(dá), 高英麗 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所