用于狹窄空間的越障機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于機(jī)械自動(dòng)化工程領(lǐng)域，具體地說是一種用于狹窄空間的越障機(jī)器人，包括前擺臂、后擺臂、中央控制箱、前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，前擺臂與后擺臂分別位于中央控制箱的前后兩端，中央控制箱箱體左右兩側(cè)的前后兩端均設(shè)有復(fù)用履帶輪，同側(cè)前后兩端的復(fù)用履帶輪之間通過驅(qū)動(dòng)履帶相連；前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在箱體內(nèi)，前擺臂及后擺臂具有各自的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過驅(qū)動(dòng)輪軸或復(fù)用履帶輪與前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，配套設(shè)備少且操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)自主跨越不同高度的粗大管道，實(shí)現(xiàn)在狹窄通道中的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向等功能，并能通過機(jī)械手對特定設(shè)備進(jìn)行操作。
【專利說明】用于狹窄空間的越障機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械自動(dòng)化工程領(lǐng)域，具體地說是一種用于狹窄空間的越障機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002]開發(fā)非結(jié)構(gòu)地形環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人是當(dāng)今機(jī)器人研宄中的重點(diǎn)課題。隨著星球探測、軍事偵察和救災(zāi)探險(xiǎn)等方面的需求增加，對非結(jié)構(gòu)化環(huán)境移動(dòng)檢修機(jī)器人的研宄得到充分的重視，也取得了一些優(yōu)秀的研宄成果。為了適應(yīng)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的作業(yè)需要，近年來世界各國開發(fā)和研制了各式各樣的機(jī)器人，按其運(yùn)動(dòng)方式主要可以分為輪式檢修機(jī)器人，履帶式檢修機(jī)器人和腿式檢修機(jī)器人等幾大類。
[0003]輪式機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、壽命長、自重輕、維修方便、移動(dòng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但越障能力較差，環(huán)境適應(yīng)能力低。
[0004]1986年和1989年美國嫩“噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(了?!^)先后設(shè)計(jì)了前后三分車體結(jié)構(gòu)的811161~0^61~機(jī)器人和機(jī)器人，以適應(yīng)地形起伏變化的環(huán)境特點(diǎn)，使所有車輪和與地面保持良好的接觸。
[0005]美國100)301:公司研制了系列機(jī)器人，在普通雙履帶底盤的基礎(chǔ)上添置了一對前擺臂，能適應(yīng)崎嶇不平的地形環(huán)境，爬樓梯和攀越45。的斜坡，主要執(zhí)行偵察任務(wù)、救護(hù)幸存者、勘探化學(xué)品泄漏等任務(wù)。？^^80七體型小巧，長0.870，寬0.510，高0.18%重18^0
[0006]在美國國防部下屬的國防先進(jìn)技術(shù)研宄局資助下，美國武器合約商波士頓動(dòng)力公司負(fù)責(zé)研制了一套科技含量非常高的裝置一 “大狗”(81^08)運(yùn)輸機(jī)器人。它高約加、重75X8，采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0007]隨著機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，越障機(jī)器人可以完成更加復(fù)雜的操作和在環(huán)境多變復(fù)雜地形中替代人類去執(zhí)行一些艱險(xiǎn)的任務(wù)。傳統(tǒng)的越障機(jī)器人構(gòu)型由于自身?xiàng)l件的局限性已經(jīng)不能完成某些特殊作業(yè)的任務(wù)，需要設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)新穎的機(jī)器人來替代工作人員在潛艇內(nèi)部完成相關(guān)檢修等作業(yè)任務(wù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]為了防止特殊環(huán)境對人體造成不必要的傷害，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于狹窄空間的越障機(jī)器人。該越障機(jī)器人能夠在狹窄空間下翻越高大障礙，能夠在具有放射性物質(zhì)、通道狹窄并且具有很多粗大管道的環(huán)境下工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向及越障等功能，并能夠通過機(jī)器人上搭載的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)對特定設(shè)備的操作。
[0009]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0010]本實(shí)用新型包括前擺臂、后擺臂、中央控制箱、前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中中央控制箱箱體左右兩側(cè)的前后兩端均設(shè)有復(fù)用履帶輪，同側(cè)前后兩端的復(fù)用履帶輪之間通過驅(qū)動(dòng)履帶相連，所述前擺臂與后擺臂分別位于所述箱體的前后兩端，且均位于箱體兩側(cè)的所述驅(qū)動(dòng)履帶之間；所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在所述箱體內(nèi)，所述前擺臂及后擺臂具有各自的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述前擺臂與后擺臂結(jié)構(gòu)相同，均包括同步連接軸、擺臂驅(qū)動(dòng)履帶、擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪及位于箱體兩側(cè)的擺臂支撐板，兩側(cè)所述擺臂支撐板的一端分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪，兩側(cè)擺臂支撐板上的所述擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪之間通過所述同步連接軸連動(dòng)，并且每側(cè)的所述擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪均通過所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶與同側(cè)前端或后端的復(fù)用履帶輪相連，一側(cè)擺臂支撐板的另一端相對轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端，另一側(cè)擺臂支撐板的另一端與所述仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端相連；與所述前、后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的復(fù)用履帶輪分別位于箱體左右兩側(cè)，并位于前后兩端。
[0011]其中:所述前擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)八及前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸，前、后擺臂前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體兩側(cè)，一端位于所述箱體內(nèi)、通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)八與安裝在箱體內(nèi)的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，另一端連接復(fù)用履帶輪，并通過該復(fù)用履帶輪帶動(dòng)所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶；前擺臂擺或后擺臂中所述一側(cè)擺臂支撐板的另一端通過軸承與前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸的另一端通過法蘭盤與復(fù)用履帶輪相連；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4為錐齒輪副，包括小錐齒輪及大錐齒輪，該小錐齒輪與所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端相連，所述大錐齒輪連接于前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸的一端、并與所述小錐齒輪嚙合傳動(dòng)；
[0012]所述前擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與后擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8及仰俯軸，前、后擺臂仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的所述仰俯軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體左右兩側(cè)，一端位于所述箱體內(nèi)、通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8與安裝在中央控制箱內(nèi)的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，另一端與前擺臂或后擺臂中所述另一側(cè)擺臂支撐板的另一端連接，與所述仰俯軸對應(yīng)的復(fù)用履帶輪通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在仰俯軸的另一端；所述仰俯軸上設(shè)有連動(dòng)的仰俯法蘭盤，仰俯軸通過該仰俯法蘭盤與前擺臂或后擺臂中所述另一側(cè)擺臂支撐板的另一端固接；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8包括蝸桿及蝸輪，該蝸桿及仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)均通過仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)座安裝在所述箱體內(nèi)部，所述蝸桿通過聯(lián)軸器與仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端相連，所述蝸輪安裝在仰俯軸的一端、并與所述蝸桿嗤合傳動(dòng)；
[0013]所述前擺臂與后擺臂以所述機(jī)器人寬度方向中間平面對稱設(shè)置，前、后擺臂中兩側(cè)的擺臂支撐板以所述機(jī)器人長度方向中間平面對稱設(shè)置；所述箱體左右兩側(cè)的前后兩端各設(shè)有一個(gè)復(fù)用履帶輪，左右兩側(cè)前端的兩復(fù)用履帶輪、后端的兩復(fù)用履帶輪均對稱設(shè)置，所述前擺臂的軸間距離、后擺臂的軸間距離與箱體前、后兩端的復(fù)用履帶輪之間的軸間距相同；所述復(fù)用履帶輪軸向設(shè)有兩圈固定履帶的凹槽，位于外側(cè)的所述凹槽固定所述驅(qū)動(dòng)履帶，位于內(nèi)側(cè)的所述凹槽固定所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶，所述前、后擺臂中的擺臂支撐板均位于復(fù)用履帶輪的內(nèi)側(cè)，所述擺臂支撐板上的擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪位于擺臂支撐板的外側(cè)；
[0014]所述中央控制箱包括箱體、復(fù)用履帶輪、驅(qū)動(dòng)履帶及集成電池艙盒，該箱體的左右兩側(cè)分別設(shè)有集成電池艙盒，該集成電池艙盒內(nèi)安裝有為所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的移動(dòng)電源；所述箱體的前后兩端及兩側(cè)的集成電池艙盒上均安裝有廣角攝像頭，每側(cè)集成電池艙盒的下方均設(shè)有多個(gè)安裝在該側(cè)集成電池艙盒上的履帶張緊輪；所述前擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體內(nèi)部的左前側(cè)，后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體內(nèi)部的右后側(cè)；所述前擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體內(nèi)部的右前側(cè)，后擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體內(nèi)部的左后側(cè)；所述箱體的長寬比為2.4: 1，中間寬、前后兩端窄。
[0015]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為:
[0016]1.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，配套設(shè)備少且操作簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)自主跨越不同高度的粗大管道，實(shí)現(xiàn)在狹窄通道中的前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向等功能，并能通過機(jī)械手對特定設(shè)備進(jìn)行操作。
[0017]2.本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在具有放射性物質(zhì)的環(huán)境下替代人工進(jìn)行工作，亦可進(jìn)入諸如具有核、生、化等環(huán)境的特殊環(huán)境執(zhí)行任務(wù)。
[0018]3.本實(shí)用新型可應(yīng)用于戰(zhàn)場敵情偵察、監(jiān)視、排雷、防化、防輻射、后勤支援、信號(hào)干擾乃至直接作戰(zhàn)，在戰(zhàn)爭中起到減少人員傷亡，協(xié)同其它戰(zhàn)斗部構(gòu)筑立體作戰(zhàn)系統(tǒng)的作用，具有較大軍事意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的越障示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型中央控制箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型前擺臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型后擺臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0025]圖7為本實(shí)用新型左、右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝位置俯視示意圖；
[0026]圖8為本實(shí)用新型前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9為本實(shí)用新型如、后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝位置俯視不意圖；
[0028]圖10為本實(shí)用新型仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中:1為同步連接軸，2為擺臂驅(qū)動(dòng)履帶，3為擺臂支撐板，4為驅(qū)動(dòng)履帶，5為復(fù)用履帶輪，6為擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪，7為前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，8為驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定座，9為小錐齒輪，10為大錐齒輪，11為前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸，12為法蘭盤，13為箱體，14為仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)，15為電機(jī)座，16為蝸桿，17為蝸輪，18為仰俯軸，19為仰俯法蘭盤，20為聯(lián)軸器，21為集成電池艙盒，22為履帶張緊輪，23為廣角攝像頭。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。
[0031]如圖1、圖3及圖6所示，本實(shí)用新型包括前擺臂、后擺臂、中央控制箱、前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中中央控制箱包括箱體13、復(fù)用履帶輪5、驅(qū)動(dòng)履帶4及集成電池艙盒21，箱體13左右兩側(cè)的前后兩端各設(shè)有一個(gè)復(fù)用履帶輪5，前端兩側(cè)的兩個(gè)復(fù)用履帶輪5、后端兩側(cè)的兩個(gè)復(fù)用履帶輪5均對稱設(shè)置，同一側(cè)的前后兩個(gè)復(fù)用履帶輪5之間通過一條驅(qū)動(dòng)履帶4相連；每側(cè)的前后兩個(gè)復(fù)用履帶輪5之間的箱體13上安裝有集成電池艙盒21，該集成電池艙盒21內(nèi)安裝有為前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的移動(dòng)電源，箱體13的前后兩端及兩側(cè)的集成電池艙盒21上均安裝有廣角攝像頭23，每側(cè)集成電池艙盒21的下方均設(shè)有多個(gè)安裝在該側(cè)集成電池艙盒21上的履帶張緊輪22。中央控制箱的箱體13長寬比為2.4:1，中間寬、前后兩端窄；四個(gè)復(fù)用履帶輪5分別位于箱體較窄的前后兩端。
[0032]前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為左前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別固定在箱體13內(nèi)的左前側(cè)和右后側(cè)，如圖7、圖8所示，左前側(cè)的左前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(即前擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))驅(qū)動(dòng)左側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4及前擺臂前進(jìn)或后退，右后側(cè)的右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(即后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))驅(qū)動(dòng)右側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4及后擺臂前進(jìn)或后退。左前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7、驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定座8、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)八及前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸11，左、右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7分別通過各自的驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定座8安裝在箱體13內(nèi)；左、右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸11分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體13的左右兩側(cè)，一端位于箱體13內(nèi)、通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)八與前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7相連，另一端通過一個(gè)法蘭盤12與箱體13左前側(cè)或右后側(cè)的復(fù)用履帶輪5相連；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)八為錐齒輪副，包括小錐齒輪9及大錐齒輪10，該小錐齒輪9與前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的輸出端相連，大錐齒輪10連接于前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸11的一端、并與小錐齒輪9嚙合傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)傳遞至前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸11。
[0033]仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分為前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別固定在箱體13內(nèi)的右前側(cè)和左后側(cè)，如圖9、圖10所示，右前側(cè)的前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(即前擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))驅(qū)動(dòng)前擺臂能夠以水平面為基準(zhǔn)平面轉(zhuǎn)動(dòng)±100。，左后側(cè)的后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(即后擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))驅(qū)動(dòng)后擺臂能夠以水平面為基準(zhǔn)平面轉(zhuǎn)動(dòng)±100。。前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14、仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)座15、聯(lián)軸器20、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8及仰俯軸18，前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14分別通過各自的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)座15安裝在箱體13內(nèi)；前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯軸18分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體13的左右兩側(cè)，一端位于箱體13內(nèi)、通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8與仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14相連，另一端通過一個(gè)仰俯法蘭盤19與前擺臂或后擺臂連接，且仰俯軸18的另一端還通過軸承與該端的復(fù)用履帶輪5轉(zhuǎn)動(dòng)連接；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8包括蝸桿16及蝸輪17，該蝸桿16的兩端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)座15上，任一端通過聯(lián)軸器20與仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的輸出端相連，蝸輪17安裝在仰俯軸18的一端、并與蝸桿16嚙合傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)傳遞至仰俯軸18。
[0034]前擺臂與后擺臂分別位于箱體13的前后兩端，以機(jī)器人寬度方向中間平面對稱設(shè)置，前擺臂與后擺臂均位于箱體13兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4之間。如圖4、圖5所示，前擺臂及后擺臂結(jié)構(gòu)相同，均包括同步連接軸1、擺臂驅(qū)動(dòng)履帶2、擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪6及兩片擺臂支撐板3。前、后擺臂中的兩片擺臂支撐板3均對稱位于箱體13的兩側(cè)，以機(jī)器人長度方向中間平面為對稱，前擺臂中的兩片擺臂支撐板3的一端外側(cè)分別轉(zhuǎn)動(dòng)連接有擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪6，兩擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪6之間通過同步連接軸1連動(dòng)；前擺臂中的兩片擺臂支撐板3的另一端均位于箱體13前端左右兩側(cè)的兩復(fù)用履帶輪5的內(nèi)側(cè)、并均開有通孔，其中位于左側(cè)的擺臂支撐板3的另一端的通孔通過軸承套設(shè)在左前側(cè)的左前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸11的另一端，位于右側(cè)的擺臂支撐板3的另一端與右前側(cè)的前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中仰俯軸18上的仰俯法蘭盤19固接，仰俯軸18由通孔穿出；左側(cè)擺臂支撐板3上的擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪6與左側(cè)前端的復(fù)用履帶輪5之間通過擺臂驅(qū)動(dòng)履帶2相連，右側(cè)擺臂支撐板3上的擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪6與右側(cè)前端的復(fù)用履帶輪5之間通過擺臂驅(qū)動(dòng)履帶2相連。后擺臂中的兩片擺臂支撐板3的另一端均位于箱體13后端左右兩側(cè)的兩復(fù)用履帶輪5的內(nèi)側(cè)、并均開有通孔，其中位于左側(cè)的擺臂支撐板3的另一端與左后側(cè)的后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中仰俯軸18上的仰俯法蘭盤19固接，仰俯軸18由通孔穿出，位于右側(cè)的擺臂支撐板3的另一端的通孔通過軸承套設(shè)在右后側(cè)的右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸11的另一端；左側(cè)擺臂支撐板3上的擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪6與左側(cè)后端的復(fù)用履帶輪5之間通過擺臂驅(qū)動(dòng)履帶2相連，右側(cè)擺臂支撐板3上的擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪6與右側(cè)后端的復(fù)用履帶輪5之間通過擺臂驅(qū)動(dòng)履帶2相連。
[0035]箱體13左右兩側(cè)的共四個(gè)復(fù)用履帶輪5，均軸向設(shè)有兩圈固定履帶的凹槽，位于外側(cè)的凹槽固定驅(qū)動(dòng)履帶4，位于內(nèi)側(cè)的凹槽固定擺臂驅(qū)動(dòng)履帶2。前擺臂的軸間距離(即同步連接軸1軸向中心線與兩片擺臂支撐板3上另一端兩通孔軸向中心線之間的距離〉、后擺臂的軸間距離(即同步連接軸1軸向中心線與兩片擺臂支撐板3上另一端兩通孔軸向中心線之間的距離)與箱體13前、后兩端的復(fù)用履帶輪5之間的軸間距相同。
[0036]位于左前側(cè)的左前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7及位于左后側(cè)的后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14分別與箱體13左側(cè)集成電池艙盒21中的移動(dòng)電源電連接，位于右前側(cè)的前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14及位于右后側(cè)的右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7分別與箱體13右側(cè)集成電池艙盒21中的移動(dòng)電源電連接。
[0037]本實(shí)用新型的工作原理為:
[0038]當(dāng)前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7工作，帶動(dòng)小錐齒輪9及大錐齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸11帶動(dòng)復(fù)用履帶輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)到驅(qū)動(dòng)履帶4上；同時(shí)復(fù)用履帶輪5帶動(dòng)前、后擺臂中的擺臂驅(qū)動(dòng)履帶2，此時(shí)驅(qū)動(dòng)履帶4帶動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)、后退或者轉(zhuǎn)彎。當(dāng)左側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4與右側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4同時(shí)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)；當(dāng)左側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4與右側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4同時(shí)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人向后運(yùn)動(dòng)；當(dāng)左側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4與右側(cè)的驅(qū)動(dòng)履帶4向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人向左或者向右轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0039]當(dāng)仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)蝸輪17、蝸桿16相應(yīng)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，仰俯軸18 —端與蝸輪17通過螺釘固定連接，另一端通過仰俯法蘭盤19與擺臂支撐板3固定連接；當(dāng)蝸輪17順、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)同側(cè)的擺臂支撐板3順、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。前、后擺臂中的兩片擺臂支撐板3前端通過同步連接軸1相連，保證兩片擺臂支撐板3同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0040]當(dāng)在狹窄空間中，越障機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中前面出現(xiàn)圓管障礙時(shí)，位于右側(cè)前端的前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過蝸輪17、蝸桿16、仰俯軸18，帶動(dòng)兩片擺臂支撐板3順時(shí)針向上翹起；此時(shí)，左、右前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)使越障機(jī)器人前進(jìn)，前擺臂向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)箱體13前端左右兩側(cè)的復(fù)用履帶輪5的高度越過圓管中心線高度時(shí)，前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過蝸輪17、蝸桿16、仰俯軸18，帶動(dòng)兩片擺臂支撐板3逆時(shí)針向下壓，前擺臂向下運(yùn)動(dòng)。如圖2所示，當(dāng)箱體13的中心行駛到圓管正上方時(shí)，前仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩片擺臂支撐板3繼續(xù)逆時(shí)針下壓，直到前擺臂中的擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪6接觸到地面；同時(shí)，后擺臂在后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的驅(qū)動(dòng)下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)箱體13后端左右兩側(cè)的復(fù)用履帶輪5越過圓管障礙時(shí)，后仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)14逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到后擺臂至水平位置。之后，越障機(jī)器人繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)前擺臂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，后擺臂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，直至機(jī)器人完全越過圓管障礙。
【權(quán)利要求】
1.一種用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:包括前擺臂、后擺臂、中央控制箱、前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中中央控制箱箱體(13)左右兩側(cè)的前后兩端均設(shè)有復(fù)用履帶輪(5)，同側(cè)前后兩端的復(fù)用履帶輪(5)之間通過驅(qū)動(dòng)履帶(4)相連，所述前擺臂與后擺臂分別位于所述箱體(13)的前后兩端，且均位于箱體(13)兩側(cè)的所述驅(qū)動(dòng)履帶(4)之間；所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝在所述箱體(13)內(nèi)，所述前擺臂及后擺臂具有各自的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述前擺臂與后擺臂結(jié)構(gòu)相同，均包括同步連接軸(I)、擺臂驅(qū)動(dòng)履帶(2)、擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪(6)及位于箱體(13)兩側(cè)的擺臂支撐板(3)，兩側(cè)所述擺臂支撐板(3)的一端分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪(6)，兩側(cè)擺臂支撐板(3)上的所述擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪(6)之間通過所述同步連接軸(I)連動(dòng)，并且每側(cè)的所述擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪(6)均通過所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶(2)與同側(cè)前端或后端的復(fù)用履帶輪(5)相連，一側(cè)擺臂支撐板(3)的另一端相對轉(zhuǎn)動(dòng)地套設(shè)在前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端，另一側(cè)擺臂支撐板(3)的另一端與所述仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端相連；與所述前、后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的復(fù)用履帶輪(5)分別位于箱體(13)左右兩側(cè)，并位于前后兩端。
2.按權(quán)利要求1所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述前擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A及前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸(11)，前、后擺臂前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸(11)分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體(13)兩側(cè)，一端位于所述箱體(13)內(nèi)、通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A與安裝在箱體(13)內(nèi)的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)相連，另一端連接復(fù)用履帶輪(5)，并通過該復(fù)用履帶輪(5)帶動(dòng)所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶(2);前擺臂擺或后擺臂中所述一側(cè)擺臂支撐板(3)的另一端通過軸承與前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸(11)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
3.按權(quán)利要求2所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸(11)的另一端通過法蘭盤(12)與復(fù)用履帶輪(5)相連；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)A為錐齒輪副，包括小錐齒輪(9)及大錐齒輪(10)，該小錐齒輪(9)與所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)的輸出端相連，所述大錐齒輪(10)連接于前進(jìn)驅(qū)動(dòng)輸出軸(11)的一端、并與所述小錐齒輪(9)嚙合傳動(dòng)。
4.按權(quán)利要求1所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述前擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與后擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B及仰俯軸(18)，前、后擺臂仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的所述仰俯軸(18)分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在箱體(13)左右兩偵牝一端位于所述箱體(13)內(nèi)、通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B與安裝在中央控制箱內(nèi)的仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)相連，另一端與前擺臂或后擺臂中所述另一側(cè)擺臂支撐板(3)的另一端連接，與所述仰俯軸(18)對應(yīng)的復(fù)用履帶輪(5)通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在仰俯軸(18)的另一端。
5.按權(quán)利要求4所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述仰俯軸(18)上設(shè)有連動(dòng)的仰俯法蘭盤(19)，仰俯軸(18)通過該仰俯法蘭盤(19)與前擺臂或后擺臂中所述另一側(cè)擺臂支撐板⑶的另一端固接；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)B包括蝸桿(16)及蝸輪(17)，該蝸桿(16)及仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)均通過仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)電機(jī)座(15)安裝在所述箱體(13)內(nèi)部，所述蝸桿(16)通過聯(lián)軸器(20)與仰俯驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)的輸出端相連，所述蝸輪(17)安裝在仰俯軸(18)的一端、并與所述蝸桿(16)嗤合傳動(dòng)。
6.按權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述前擺臂與后擺臂以所述機(jī)器人寬度方向中間平面對稱設(shè)置，前、后擺臂中兩側(cè)的擺臂支撐板(3)以所述機(jī)器人長度方向中間平面對稱設(shè)置；所述箱體(13)左右兩側(cè)的前后兩端各設(shè)有一個(gè)復(fù)用履帶輪(5)，左右兩側(cè)前端的兩復(fù)用履帶輪(5)、后端的兩復(fù)用履帶輪(5)均對稱設(shè)置，所述前擺臂的軸間距離、后擺臂的軸間距離與箱體(13)前、后兩端的復(fù)用履帶輪(5)之間的軸間距相同。
7.按權(quán)利要求6所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述復(fù)用履帶輪(5)軸向設(shè)有兩圈固定履帶的凹槽，位于外側(cè)的所述凹槽固定所述驅(qū)動(dòng)履帶(4)，位于內(nèi)側(cè)的所述凹槽固定所述擺臂驅(qū)動(dòng)履帶(2)，所述前、后擺臂中的擺臂支撐板(3)均位于復(fù)用履帶輪(5)的內(nèi)側(cè)，所述擺臂支撐板(3)上的擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)履帶輪(6)位于擺臂支撐板(3)的外側(cè)。
8.按權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述中央控制箱包括箱體(13)、復(fù)用履帶輪(5)、驅(qū)動(dòng)履帶(4)及集成電池艙盒(21)，該箱體(13)的左右兩側(cè)分別設(shè)有集成電池艙盒(21)，該集成電池艙盒(21)內(nèi)安裝有為所述前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的移動(dòng)電源；所述箱體(13)的前后兩端及兩側(cè)的集成電池艙盒(21)上均安裝有廣角攝像頭(23)，每側(cè)集成電池艙盒(21)的下方均設(shè)有多個(gè)安裝在該側(cè)集成電池艙盒(21)上的履帶張緊輪(22)。
9.按權(quán)利要求8所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述前擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體(13)內(nèi)部的左前側(cè)，后擺臂的前進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體(13)內(nèi)部的右后側(cè)；所述前擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體(13)內(nèi)部的右前側(cè)，后擺臂的仰俯驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)位于箱體(13)內(nèi)部的左后側(cè)。
10.按權(quán)利要求8所述用于狹窄空間的越障機(jī)器人，其特征在于:所述箱體(13)的長寬比為2.4:1，中間寬、前后兩端窄。
【文檔編號(hào)】B62D55/065GK204184483SQ201420694108
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】劉波, 李斌, 孫吉宏, 王聰, 吳云鋒, 李志強(qiáng), 孫衛(wèi)紅, 彭茂琳 申請人:中國人民解放軍91872部隊(duì)青島研究室, 中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所