一种减震履带式无人移动平台 |
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| 申请号 | CN201710680654.7 | 申请日 | 2017-08-10 | 公开(公告)号 | CN107521573A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 南京理工大学; | 发明人 | 张志安; 王腾; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种减震 履带 式无人移动平台，包括车体、模 块 搭载平台和两组履带轮机构，模块搭载平台设置在车体顶面中心，模块搭载平台上预留有模块安装位，根据任务需要进行搭载不同模块，如机械手，炮台等。两组履带轮机构对称设置在车体左右两侧。履带轮机构内部下方设有五个减震机构，能减小履带轮的震动，使履带受 力 均匀。本发明采用 电机 内埋于履带轮内的集成方式设计履带行走机构，结构紧凑、空间利用率高，通过增加减震机构，被动的适应环境，保证无人移动平台在有障碍物的地面仍行走平稳不颠簸，结构简单、实用、可靠。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种减震履带式无人移动平台，包括车体（1）、模块搭载平台（3）和两组履带轮机构（2），模块搭载平台（3）设置在车体（1）顶面中心，模块搭载平台（3）上预留有模块安装位，两组履带轮机构（2）对称设置在车体（1）左右两侧，其特征在于：所述履带轮机构（2）包括外支架（6）、内支架（8）、被动轮机构、主动轮机构、履带（25）、下支撑轮（12）、三个上支撑轮（4）、三根第一转动轴（5）、第三转动轴（13）、第四转动轴（15）和五个减震机构；外支架（6）和内支架（8）平行设置，两者之间形成空腔，主动轮机构和被动轮机构分别设置在上述空腔的两端，三个上支撑轮（4）平行分布在主动轮机构和被动轮机构之间的空腔内，每个均由各自的第一转动轴（5）穿过其中心支撑固定，第一转动轴（5）朝向车体（1）的一端穿过内支架（8）固连在车体（1）上，朝向外部的一端穿过外侧的外支架（6）；空腔下方设有五个减震机构；下支撑轮（12）设置在被动轮机构的正下方，不与其干涉，并通过第三转动轴（13）固定到车体（1）上；履带（25）绕被动轮机构、主动轮机构、上支撑轮（4）和下支撑轮（12）设置；整条履带轮机构（2）通过第一转动轴（5）、第四转动轴（15）连接固定到车体（1）上。 |
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| 说明书全文 | 一种减震履带式无人移动平台技术领域背景技术[0002] 在城市废墟搜救和工程探险勘测、灾害侦察、消防巡逻、救险救援等复杂环境下事件的应对中，为避免人员的伤亡，无人平台被越来越多的投入使用，而上述地面一般十分复杂，分布着较多障碍物，为了避免移动平台由于履带所受的压力分布不均而使机器人陷入泥沼中或者车体倾覆，必须使用一种机构使履带受力得到缓冲且均匀。从而开发一种具有减震功能从而获得更好的越障和越野功能的无人移动平台。 [0003] 目前的履带式移动平台的现状是，一部分仍使用传统履带行走机构，它主要由导向轮、履带架、张紧装置、驱动装置、支重轮、托链板及履带板等组成，比较有代表性的是国内三一重工集团生产的挖掘机和前苏联 279 四履带坦克，美国M113 装甲车和瑞士 BV206S 全地形车。此类履带机动性低，越野性能一般，应用受到一定限制，若应用于小型无人移动平台在多障碍路面容易倾覆。 [0004] 另一部分平台使用可变形履带行走机构，它是通过安装在移动平台内部的辅助机构改变底盘履带的几何形状达到通过障碍地形的目的，如加拿大多伦多大学研制的 LMA 机器人，美国 Inuktun 公司的履带可变形侦察机器人（VGTV），国内典型的可变形履带为国防科技大学研制的四连杆变形履带式机器人，上述几种典型的可变形履带行走机构虽然有一定的越障能力，但是履带的形变需要借助其它辅助装置，增加机器人的自由度，使得机器人的能耗显著增加，续航能力低，且控制复杂、不易操作。 [0005] 还有一部分移动平台，在单条履带行走机构越障能力不足时，通过增加关节摆臂数量，靠关节摆臂间有效的协作提高移动平台越障能力和灵活性的行走机构可以称之为关节履带式行走机构。伊朗德黑兰的 K. N. Toosi 科技大学研制的 Silver 机器人采用的就是关节摆臂结构。其中间履带部分用于正常行走，前后的两个摆臂用于越障和爬楼梯等。更为典型的要数美国 iRobot 公司研制的 PacBot 系列的机器人，采用两节式履带结构，前端关节摆臂采用鳍状设计，决定了其能适应崎岖不平的作业地形。上述行走机构同可变形履带行走机构类似，虽有一定的环境适应能力，但是借助其它辅助机构终归要增加机构自由度和整体结构的复杂程度，增加重量，能耗高。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种减震履带式无人移动平台，通过机械机构被动适应地面，减小履带轮的震动，使履带受力均匀，避免移动平台由于履带所受的压力分布不均而使机器人陷入泥沼中或者车体倾覆，该机构的运动具有较好平滑性、控制简单。 [0007] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种减震履带式无人移动平台，包括车体、模块搭载平台和两组履带轮机构，模块搭载平台设置在车体顶面中心，模块搭载平台上预留有模块安装位，两组履带轮机构对称设置在车体左右两侧，所述履带轮机构包括外支架、内支架、被动轮机构、主动轮机构、履带、下支撑轮、三个上支撑轮、三根第一转动轴、第三转动轴、第四转动轴和五个减震机构；外支架和内支架平行设置，两者之间形成空腔，主动轮机构和被动轮机构分别设置在上述空腔的两端，三个上支撑轮平行分布在主动轮机构和被动轮机构之间的空腔内，每个均由各自的第一转动轴穿过其中心支撑固定，第一转动轴朝向车体的一端穿过内支架固连在车体上，朝向外部的一端穿过外侧的外支架；空腔下方设有五个减震机构；下支撑轮设置在被动轮机构的正下方，不与其干涉，并通过第三转动轴固定到车体上；履带绕被动轮机构、主动轮机构、上支撑轮和下支撑轮设置；整条履带轮机构通过第一转动轴、第四转动轴连接固定到车体上。 [0009] （2）通过张紧机构使被动轮位置可滑动，同时具有从动跟随、支撑履带的作用，又兼具张紧作用。 [0011] 图1为本发明减震履带式无人移动平台的整体结构示意图。 [0012] 图2为本发明减震履带式无人移动平台的减震履带轮结构示意图，其中（a）为车子外部视角，（b）为车子内部视角。 [0013] 图3为本发明减震履带式无人移动平台的减震机构结构示意图。 具体实施方式[0014]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。 [0015] 结合图1，一种减震履带式无人移动平台，包括车体1、模块搭载平台3和两组履带轮机构2，模块搭载平台3设置在车体1顶面中心，模块搭载平台3上预留有模块安装位。两组履带轮机构2对称设置在车体1左右两侧。 [0016] 本发明通过模块搭载平台3根据任务需要进行搭载不同模块，如机械手，炮台等。履带轮机构2具有相当的越野和越障功能，保障无人移动平台在复杂环境下通过性与适应性，同时，履带轮机构2具备的减震功能保证无人移动平台在遍布障碍物的地面也能行走的平稳不颠簸，继而保证搭载模块能够较为平稳顺利的完成任务。（如图1所示）。 [0017] 结合图2，所述履带轮机构2包括外支架6、内支架8、被动轮机构、主动轮机构、履带25、三个上支撑轮4、三根第一转动轴5、下支撑轮12、第三转动轴13和五个减震机构。 [0018] 外支架6和内支架8平行设置，两者之间形成空腔，主动轮机构和被动轮机构分别设置在上述空腔的两端，三个上支撑轮4平行分布在主动轮机构和被动轮机构之间的空腔内，每个均由各自的第一转动轴5穿过其中心支撑固定，第一转动轴5朝向车体1的一端穿过内支架8并通过螺栓固连在车体1上，朝向外部的一端穿过外侧的外支架6，并与其固连。空腔下方设有五个减震机构。下支撑轮12设置在被动轮机构的正下方，不与其干涉，并通过第三转动轴13固定到车体1上。履带25绕被动轮机构、主动轮机构、上支撑轮4和下支撑轮12设置。整条履带轮机构2通过第一转动轴5、第四转动轴15连接固定到车体1上。 [0019] 所述减震机构包括第二转动轴7、减震器16、承重摆臂组、第五转动轴18、第六转动轴19和承重轮20。相邻两个减震机构中的承重摆臂组相互平行，每组承重摆臂组包括两块左右对称且平行设置的承重摆臂17，承重摆臂17的上部、中部、下部分别设有一个孔，第四转动轴15、第五转动轴18、第六转动轴19分别对应设置在上述孔内，承重摆臂17顶部倾向下支撑轮12一侧，同一组的两块承重摆臂17通过第四转动轴15分别与外支架和内支架转动连接。减震器16通过自身下端孔设置第五转动轴18上，第二转动轴7两端分别穿过外支架6和内支架8，减震器的上端孔设置在第二转动轴7上，承重轮20设置在第六转动轴19上，减震机构中的承重轮20放置在下层履带25的内表面，起支撑张紧作用（如图3所示）。 [0020] 所述主动轮机构包括主动轮23、减速器21、键22、法兰传动板24、电机座26和电机27，电机座26设置在外支架6和内支架8之间的腔体尾部，且与车体1通过螺栓固连，减速器 21通过螺栓固定在电机座26内，电机27与减速器21配套使用。主动轮23套在电机座26的外，并沿用常见设计，中间设置轴承。主动轮23外端面与法兰传动板24通过螺栓固连，电机27的输出轴伸入法兰传动板24中间的孔内，通过键22带动主动轮转动。 [0021] 所述被动轮机构包括第一轴承9、被动轮轴10、被动轮11、固定座28、张紧杆29、滑动连接座30和盖板31。滑动连接座30上的圆孔与车体1侧板上的腰形孔通过螺栓固连，被动轮轴10固定在滑动连接座30上，并悬伸出去，另一端通过第一轴承9架设在外支架6上。被动轮11设置在被动轮轴10上。张紧杆29水平放置，一端顶住滑动连接座30，另一端与固定座28配合成螺母副，固定座28通过螺栓与车体1固连。通过旋转张紧杆29调整滑动连接座30滑动，继而带动被动轮位置变化，使得被动轮即有支撑履带25的作用，又有张紧的作用，张紧力亦可调。 [0022] 移动平台行走过程：移动平台为后轮驱动，被动轮11所在端为车子前方，电机21的输出轴通过法兰传动板24带动主动轮23转动，主动轮23带动履带25向前运行。车子前方遇台阶、凸堆时，由于被动轮所在位置较高，可以轻松攀越上障碍物（攀越障碍物的高低取决于被动轮中心高度）。车子前方遇石砾、凹坑时，履带可通过减震机构缓慢收缩，再缓慢恢复，起到缓冲作用，保证车体及车体上的搭载模块的平稳，保证搭载模块动作执行的顺利平稳。 |
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