履帶移動平臺用w形履帶懸架的製作方法

2023-09-17 18:49:35 4

履帶移動平臺用w形履帶懸架的製作方法
【專利摘要】一種履帶移動平臺用W形履帶懸架，包括前兩履帶組件、後兩履帶組件、中間聯接單元、驅動單元與撓性傳動件，所述的前履帶組件與後履帶組件呈不規則四邊形，其底部為水平段，前履帶組件的驅動輪設在後上端，後履帶組件的驅動輪設在前上端，中間聯接單元處於前履帶組件和後履帶組件的中間，將前、後履帶組件聯接為一體，聯接後前履帶組件和後履帶組件的底部水平段處於同一平面，且履帶懸架呈W形；前後兩履帶組件的驅動輪通過撓性傳動件傳動；驅動單元安裝在中間聯接單元上，通過撓性傳動件與履帶組件的驅動輪傳動；本發明的履帶懸架呈W形，有四段坡形履帶段，有利於攀越障礙；履帶底部的水平段增加了履帶的接地面積，有利於克服鬆軟地形。
【專利說明】履帶移動平臺用W形履帶懸架
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及一種履帶移動平臺用W形履帶懸架，屬於移動機器人行走機構領域。【背景技術】
[0002]中國礦業大學研製了一種搖杆式輪履結合機器人(專利號:ZL200810023572.6)，其履帶行走部總成呈W形，該機器人結構簡單，具有較強的越障性能及適應不平整地形的性能。但其單側履帶行走部由一條履帶繞成，為使履帶呈W形，在履帶的下部外側設置了改向輪，在越障時常出現與障礙物幹涉的問題，影響了履帶行走機構的越障性能；另外，該專利的履帶與地面的接觸處為近似輪式接觸，接觸面積小，因此在鬆軟地形上的運動能力不佳。在中國博士後基金(20110491479)與國家自然科學基金青年基金(批准號:51205391)的支持下，本發明人進一步進行研究，探索一種新型履帶懸架。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了解決上述的問題，提供一種履帶移動平臺用W形履帶懸架，該履帶懸架具較高的越障性能，又提高了適應鬆軟地形的能力。
[0004]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0005]本發明包括前兩履帶組件、後兩履帶組件、中間聯接單元、驅動單元與撓性傳動件，所述的前履帶組件與後履帶組件呈不規則四邊形，其底部為水平段，前履帶組件的驅動輪設在後上端，後履帶組件的驅動輪設在前上端，中間聯接單元處於前履帶組件和後履帶組件的中間，將前、後履帶組件聯接為一體，聯接後前履帶組件和後履帶組件的底部水平段處於同一平面，且履帶懸架呈W形；前後兩履帶組件的驅動輪通過撓性傳動件傳動；驅動單元安裝在中間聯接單元上，通過撓性傳動件與履帶組件的驅動輪傳動。
[0006]所述的前履帶組件與後履帶組件具有相似的結構，履帶組件包括履帶、支架、驅動輪、支撐輪對、改向輪對與張緊輪對，支架呈不規則四邊形，支架的一端設有安裝驅動輪的固定叉，固定叉的左右側板上設有卡裝槽與聯接螺紋孔；支架的周邊設有支撐輪對與改向輪對，且支撐輪對、改向輪對的輪軸中部與支架固定，輪對的兩輪在軸線方向隔開相同的間距；驅動輪的輪軸兩端支撐於軸承座，軸承座與輪軸之間設有軸承，驅動輪輪軸伸出軸承座的軸端固定有撓性件傳動輪，驅動輪的兩軸承座、卡裝在固定叉的卡裝槽內；所述的履帶組件的支架的上部鉸接有張緊輪架，張緊輪架上設有彈簧安裝孔，彈簧安裝孔內安裝有彈簧，彈簧下端與支架接觸，張緊輪對固定在張緊輪架上端；履帶包裹在驅動輪、支撐輪對、改向輪對與張緊輪對外，履帶中部的履帶齒處於改向輪對、支撐輪對及張緊輪對的兩輪中間，受改向輪對、支撐輪對及張緊輪對的左右限位，且履帶齒與驅動輪嚙合。
[0007]與驅動單元傳動的履帶組件的驅動輪的輪軸兩軸端均設有撓性件傳動輪，其中一撓性件傳動輪與另一履帶組件的撓性件傳動輪通過撓性傳動件傳動，一個撓性件傳動輪與驅動單元的撓性件傳動輪通過撓性傳動件傳動。
[0008]所述的中間聯接單元包括兩聯接側板與橫聯接塊，聯接側板通過橫聯接塊聯接在一起，聯接側板與前後履帶組件的驅動輪固定叉的左右側板的連接螺紋孔採用螺釘聯接，驅動單元安裝在橫聯接塊上。
[0009]所述的驅動輪為鼠籠式結構，驅動輪兩側設有間隔開的側盤輪，側盤輪上沿圓周設有均勻布置的銷柱孔，銷柱孔內安裝有銷柱。
[0010]採用上述方案與結構，所述的履帶組件的履帶齒與銷柱嚙合，且兩側盤輪起到限位作用；當履帶齒上存在泥土等雜物也可從鼠籠式驅動輪內漏出；鉸接在支架上的張緊輪架在彈簧的作用下，向外擺動，使得張緊輪壓迫在履帶的內側向外張緊履帶，保證良好的傳動；前後兩履帶組件通過中間聯接單元聯接在一起，驅動輪通過撓性件傳動，安裝在中間聯接單元上的驅動單元與其中一履帶組件的驅動輪通過撓性件傳動；這樣驅動單元可驅動前後兩履帶實現了同步轉動；履帶懸架由前後兩履帶組件聯接而成，履帶下部外側沒有改向輪，這樣，避免了與障礙物的幹涉。聯接後的前後履帶組件呈W形，且前後履帶組件的底部處於同一水平面，這樣，W形的履帶前端有一定的初始角度，便於攀爬障礙；W形的履帶整體形狀，使得履帶懸架更能適應起伏的複雜地形，水平段增加了履帶的接地面積，提高了克服鬆軟地形的性能。
[0011]採用上述方案與結構，所述的履帶組件的履帶包裹在改向輪對、支撐輪對、張緊輪對及驅動輪外部，且履帶齒受到輪對以及驅動輪車盤輪的左右限位，履帶齒與驅動輪銷柱嚙合，保證了履帶轉動而不脫落；因驅動輪採用鼠籠結構當履帶齒上存在泥土等雜物也可從鼠籠式驅動輪內漏出；鉸接在支架上的張緊輪架在彈簧的作用下，向外擺動，使得張緊輪在履帶的內側向外張緊履帶；前後兩履帶組件通過中間聯接單元聯接在一起，通過撓性件傳動，安裝在中間聯接單元上的驅動單元與其中一履帶組件的驅動輪通過撓性件傳動；這樣驅動單元可驅動前後兩履帶實現了同步轉動。因履帶懸架由前後兩履帶組件聯接而成，履帶下部外側沒有改向輪，這樣，避免了與障礙物的幹涉。聯接後的前後履帶組件呈W形，且前後履帶組件的底部處於同一水平面，水平段增加了履帶的接地面積，提高了克服鬆軟地形的性能;w形的履帶懸架有四段坡形履帶段，前端有一定的初始角度，便於攀越障礙，更有利於克服起伏的複雜地形。
[0012]採用上述的方案，可以達到以下幾點有益效果:(I) W形履帶懸架在履帶的下部外側沒有改向輪，避免了與障礙物的幹涉，提高了地形適應能力；(2) W形履帶懸架有四段坡形履帶段，且其前端具有較大的攀爬初始角，有利於障礙的攀爬；(3)履帶的水平段接地段增加了履帶的接地面積，提高了克服鬆軟地形的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發明一實施例的立體圖；
[0014]圖2為圖1所示實施例的另一視角的立體圖；
[0015]圖3為圖1所示實施例的後履帶組件的立體圖；
[0016]圖4為圖1所示實施例的後履帶組件移除履帶後的立體圖；
[0017]圖5為圖1所示實施例的後履帶組件驅動輪組件的立體爆炸圖；
[0018]圖6為圖1所示實施例的前履帶組件的立體圖；
[0019]圖7為採用圖1所示實施例設計的移動平臺的立體圖；
[0020]圖中:1、前履帶組件2、驅動單元3、中間聯接單元4、後履帶組件5、撓性傳動件6、側聯接板7、側聯接板8、橫聯接塊9、撓性傳動件10、履帶11、支架12、張緊輪對13、彈簧14、張緊輪架15、支撐輪對16、驅動輪17、撓性件傳動輪18、固定叉19、履帶齒20、改向輪對21、改向輪22、改向輪23、固定叉側板24、固定叉側板25、聯接螺紋孔26、軸承座27、軸承28、驅動輪軸29、側盤輪30、銷軸31、側盤輪32、軸承33、軸承座34、撓性件傳動輪35、驅動輪36撓性件傳動輪
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0022]圖1、2中，本發明包括前兩履帶組件1、後兩履帶組件4、中間聯接單元3、驅動單元4與撓性傳動件5、9，前履帶組件I與後履帶組件4呈不規則四邊形，其底部為水平段，前履帶組件I的驅動輪設在後上端，後履帶組件4的驅動輪設在前上端，中間聯接單元3處於前履帶組件I和後履帶組件4的中間，將前、後履帶組件聯接為一體，聯接後前履帶組件I和後履帶組件4的底部水平段處於同一平面，且履帶懸架呈W形；前後兩履帶組件1、4的驅動輪通過撓性傳動件5傳動；驅動單元2安裝在中間聯接單元3上,通過撓性傳動件9與前履帶組件I的驅動輪傳動。
[0023]所述的前後履帶組件具有相似的結構，以後履帶組件4的結構為例進行說明，圖
3、4、5中，所述的後履帶組件4，包括履帶10、支架11、驅動輪16、支撐輪對15、改向輪對20、2U22與張緊輪對12，支架11呈不規則四邊形，支架11 一端設有安裝驅動輪的固定叉18，固定叉18的左右側板23、24上設有卡裝槽與聯接螺紋孔25 ;支架11的周邊設有支撐輪對
15與改向輪對20、21、22，且支撐輪對15、改向輪對20、21、22的輪軸中部與支架固定，輪對的兩輪在軸線方向隔開相同的間距；驅動輪16的輪軸28兩端支撐於軸承座26、33，軸承座26,33與輪軸28之間分別設有軸承27、32，驅動輪輪軸28伸出軸承座26的軸端固定有撓性件傳動輪17，驅動輪的兩軸承座26、32卡裝在固定叉18的卡裝槽內；所述的後履帶組件
4的支架11的上部鉸接有張緊輪架14，張緊輪架上設有彈簧安裝孔，彈簧安裝孔內安裝有彈簧13，彈簧下端與支架11接觸，張緊輪對12固定在張緊輪架14上端；履帶10包裹在驅動輪16、支撐輪對15、改向輪對20、21、22與張緊輪對12外，履帶10中部的履帶齒19處於改向輪對、支撐輪對及張緊輪對的兩輪中間，受改向輪對、支撐輪對及張緊輪對的左右限位，且履帶齒19與驅動輪16嚙合。其中，如圖6所示,與驅動單元2傳動的前履帶組件I的驅動輪35的輪軸兩軸端均設有撓性件傳動輪34、36，其中撓性件傳動輪36與後履帶組件4的撓性件傳動輪17通過撓性傳動件5傳動，一個撓性件傳動輪34與驅動單元2的撓性件傳動輪通過撓性傳動件9傳動。為保護撓性件傳動可在撓性件外側設置護罩，以防止撞擊及異物進入，圖7中的機器人移動平臺的履帶懸架上設置了撓性件護罩。
[0024]圖1、2中，所述的中間聯接單元3包括兩聯接側板6、7與橫聯接塊8，聯接側板6、7通過橫聯接塊8聯接在一起，聯接側板6、7與前後履帶組件1、4的驅動輪固定叉的左右側板採用螺釘聯接，驅動單元2安裝在橫聯接塊8上。
[0025]所述的驅動輪16為鼠籠式結構，驅動輪16兩側設有間隔開的側盤輪29、31，側盤輪上沿圓周設有均勻布置的銷柱孔，銷柱孔內安裝有銷柱30。
[0026]採用上述方案與結構，所述的履帶組件的履帶包裹在改向輪對、支撐輪對、張緊輪對及驅動輪外部，且履帶齒受到輪對以及驅動輪車盤輪的左右限位，履帶齒與驅動輪銷柱嚙合，保證了履帶轉動而不脫落；因驅動輪採用鼠籠結構當履帶齒上存在泥土等雜物也可從鼠籠式驅動輪內漏出；鉸接在支架上的張緊輪架在彈簧的作用下，向外擺動，使得張緊輪在履帶的內側向外張緊履帶；前後兩履帶組件通過中間聯接單元聯接在一起，通過撓性件傳動，安裝在中間聯接單元上的驅動單元與其中一履帶組件的驅動輪通過撓性件傳動；這樣驅動單元可驅動前後兩履帶實現了同步轉動。因履帶懸架由前後兩履帶組件聯接而成，履帶下部外側沒有改向輪，這樣，避免了與障礙物的幹涉。聯接後的前後履帶組件呈W形，且前後履帶組件的底部處於同一水平面，水平段增加了履帶的接地面積，提高了克服鬆軟地形的性能；w形的履帶懸架有四段坡形履帶段，前端有一定的初始角度，便於攀越障礙，更有利於克服起伏的複雜地形。
[0027]利用本發明設計機器人移動平臺時，可將本發明設計成左右對稱的履帶懸架，通過履帶懸架的中間聯接單元與機器人主箱體連接。為採用本發明一實施例設計的機器人移動平臺，如圖7所示。
【權利要求】
1.一種履帶移動平臺用W形履帶懸架，包括前履帶組件(I)、後兩履帶組件(4)，其特徵在於:前履帶組件(I)與後履帶組件(4)呈不規則四邊形，其底部為水平段，前履帶組件(I)的驅動輪設在後上端，後履帶組件(4)的驅動輪設在前上端，中間聯接單元(3)處於前履帶組件(I)和後履帶組件(4)的中間，將前履帶組件(I)和後履帶組件(4)聯接為一體，聯接後前履帶組件(I)和後履帶組件(4)的底部水平段處於同一平面，且履帶懸架呈W形；前兩履帶組件(I)和後履帶組件(4)的驅動輪通過撓性傳動件(5 )傳動；驅動單元(2 )安裝在中間聯接單元(3)上，通過撓性傳動件與履帶組件的驅動輪傳動。
2.根據權利要求1所述的履帶移動平臺用W形履帶懸架，其特徵在於:所述前履帶組件(I)和後履帶組件(4)具有相似的結構，履帶組件包括履帶(10)、支架(11)、驅動輪(16)、支撐輪對(15)、改向輪對(20)、(21)、(22)與張緊輪對(12)，支架(11)呈不規則四邊形，支架(11)一端設有安裝驅動輪的固定叉(18)，固定叉(18)的左右側板(23)、(24)上設有卡裝槽與聯接螺紋孔(25);支架(11)的周邊設有支撐輪對(15)與改向輪對(20)、(21)、(22)，且支撐輪對(15 )、改向輪對(20 )、( 21)、( 22 )的輪軸中部與支架固定，輪對的兩輪在軸線方向隔開相同的間距；驅動輪(16)的輪軸(28)兩端支撐於軸承座(26)、(33)，軸承座(26)、(33 )與輪軸(28 )之間分別設有軸承(27 )、( 32 )，驅動輪輪軸(28 )伸出軸承座(26 )的軸端固定有撓性件傳動輪，驅動輪的兩軸承座(26)、(32)卡裝在固定叉(18)的卡裝槽內；所述的履帶組件的支架(11)的上部鉸接有張緊輪架(14)，張緊輪架上設有彈簧安裝孔，彈簧安裝孔內安裝有彈簧(13)，彈簧下端與支架(11)接觸，張緊輪對(12)固定在張緊輪架(14)上端；履帶(10 )包裹在驅動輪(16 )、支撐輪對(15 )、改向輪對(20 )、( 21)、( 22 )與張緊輪對(12)外，履帶(10)中部的履帶齒(19)處於改向輪對、支撐輪對及張緊輪對的兩輪中間，受改向輪對、支撐輪對及張緊輪對的左右限位，且履帶齒(19)與驅動輪(16)嚙合。
3.根據權利要求1所述的履帶移動平臺用W形履帶懸架，其特徵在於:所述的中間聯接單元(3)包括兩聯接側板(6)、(7)與橫聯接塊(8)，聯接側板(6)、(7)通過橫聯接塊(8)聯接在一起，聯接側板(6)、(7)與前履帶組件(I)、後履帶組件(4)的驅動輪固定叉的左右側板採用螺釘聯接；驅動單元(2)安裝在橫聯接塊(8)上。
4.根據權利要求1所述的履帶移動平臺用W形履帶懸架，其特徵在於:所述的驅動輪(16)為鼠籠式結構，驅動輪(16)兩側設有間隔開的側盤輪(29)、(31)，側盤輪上沿圓周設有均勻布置的銷柱孔，銷柱孔內安裝有銷柱(30)。
【文檔編號】B62D55/08GK103481957SQ201310401516
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】李允旺, 葛世榮, 方海峰, 王勇, 趙德龍, 王雪 申請人:中國礦業大學