首页 / 专利库 / 电子零件及设备 / 运算放大器 / 反相输入端 / 一种高性能自适应履带底盘装置及工作方法

一种高性能自适应履带底盘装置及工作方法

阅读:613发布:2024-02-16

专利汇可以提供一种高性能自适应履带底盘装置及工作方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高性能自适应 履带 底盘装置及工作方法,通过 控制器 控制传感组件对车体前方路况进行信息采集并将采集的环境参数传至控制器,控制器进行分析决策后给出控制 信号 , 控制信号 经 驱动器 处理后驱动动 力 电机 对履带底盘装置动力传递进行控制,同时驱动调节电机对减震自适应调整组件控制驱动并对动力传递 角 度进行调整,继而调整避震系统实现对路面的自适应越障。实现避震系统相对移动平台本体的左右垂向角度调整,实现对各类“∨”形、“∧”形坡道或其它复杂地面的越障通过,保证了避震系统相对移动平台本体的左右角度调整时的动力持续输出,实现了对车体前方路况的实时检测、分析和决策,从而控制对不同路况下避震系统的自适应调整。,下面是一种高性能自适应履带底盘装置及工作方法专利的具体信息内容。

1.一种高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,包括履带式底盘、避震系统、履带、减震自适应调整组件、动传递组件、驱动组件,履带式底盘包括车体骨架、上支撑板和侧支撑板,车体骨架的上端面固定有上支撑板,车体骨架的两侧分别设置有侧支撑板,避震系统、履带、减震自适应调整组件、动力传递组件均设置有两套,分别设置于上支撑板的两侧;
避震系统设置于侧支撑板外侧,避震系统与履带连接,避震系统还与动力传递组件的一端连接,动力传递组件的另一端与驱动组件连接,驱动组件固定于履带式底盘上,减震自适应调整组件一端固定于上支撑板上,另一端与侧支撑板连接。
2.如权利要求1所述的高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,所述减震自适应调整组件包括调节电机丝杠、套筒、连杆、液压杆、基座轴承、转杆、支臂,调节电机垂向固定于上支撑板的下端面,调节电机的输出轴连接丝杠,丝杠上套有套筒,套筒与丝杠螺纹连接,套筒中部外侧通过铰链连接连杆的前端,连杆的后端通过液压杆连接转杆的前端,液压杆为伸缩结构,液压杆与转杆垂直设置,转杆设置于基座轴承内,转杆的后端固定有支臂,支臂与转杆垂直设置,且支臂在空间上还与液压杆垂直,支臂连接固定在侧支撑板上。
3.如权利要求1所述的高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,所述避震系统包括悬挂支撑板、减震组件、主动轮、承重轮、接近轮,悬挂支撑板固定于侧支撑板的外侧,悬挂支撑板的后端安装有主动轮,主动轮的轴心与动力传递组件的一端连接,悬挂支撑板的通过减震组件与下方的承重轮连接,悬挂支撑板的前端安装有接近轮,主动轮、承重轮、接近轮组成的轮系外缘啮合连接有履带。
4.如权利要求1-3任一所述的高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,所述动力传递组件包括换向座、第一支撑轴承、第二支撑轴承、第一传动轴、第二传动轴、第一动力轴、第二动力轴、动力换向传动组件,换向座垂向设置于上支撑板后端,换向座为圆盘形结构,沿圆周方向对称设置有两弧形槽,两弧形槽内分别嵌位有第一支撑轴承和第二支撑轴承,第一支撑轴承和第二支撑轴承均通过拉杆和挡滑动连接于弧形槽内,第一支撑轴承的内侧连接第一传动轴,第一支撑轴承的外侧连接第一动力轴,第二支撑轴承的内侧连接第二传动轴,第二支撑轴承的外侧连接第二动力轴,第一传动轴与第二传动轴相对设置且第一传动轴通过动力换向传动组件与第二传动轴连接,第一动力轴与驱动组件连接,第二动力轴与避震系统中主动轮的轴心连接。
5.如权利要求4所述的高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,所述第一支撑轴承和第二支撑轴承内部均设置有通孔,第一传动轴与第一动力轴连接固定,且第一传动轴与第一动力轴的连接处位于第一支撑轴承的通孔内;第二传动轴与第二动力轴连接固定,且第二传动轴与第二动力轴的连接处位于第二支撑轴承的通孔内。
6.如权利要求4所述的高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,所述动力换向传动组件包括第一换向连接器、第二换向连接器、换向环,第一换向连接器连接于第一传动轴的端部,第二换向连接器连接于第二传动轴的端部,第一换向连接器和第二换向连接器相对设置,第一换向连接器和第二换向连接器之间连接有换向环。
7.如权利要求6所述的高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,所述第一换向连接器和第二换向连接器相对的端面上均设有方形凹槽,换向环卡接于方形凹槽内。
8.如权利要求6所述的高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,所述换向环垂直于换向座设置,换向环为圆环结构,换向环的圆心在换向座上的投影与换向座的中心重合。
9.如权利要求1所述的高性能自适应履带底盘装置,其特征在于,所述驱动组件包括动力电机、减速组件、控制器、传感组件、驱动器能源组件,动力电机和减速组件分别有两套,动力电机固定于车体骨架内,每套动力电机的输出轴连接减速组件的输入端,减速组件的输出端与动力传递组件中的第一动力轴连接,控制器设置在车体骨架内,控制器电气上连接传感组件、驱动器、能源组件,传感组件数量为多个,为激光雷达或测距传感器,传感组件设置在车体骨架前端,驱动器包括驱动动力电机和减震自适应调整组件中的调节电机的驱动板,驱动器、能源组件设置在车体骨架内。
10.一种高性能自适应履带底盘装置的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)履带底盘装置在正常路况下的运动步骤:
a、控制器控制传感组件对车体前方路况进行信息采集并将采集的环境参数传至控制器,控制器进行分析决策后给出控制信号控制信号经驱动器处理后驱动动力电机实现对车体运动控制;
b、驱动调节电机实现对减震自适应调整组件控制驱动,此时减震自适应调整组件处于初始状态,不进行度调整动作;避震系统上的车体骨架垂直于上支撑板,两套避震系统相互平行运动,此时履带式底盘实现直线前向或向后运动;
c、控制器通过驱动电气组件中的驱动器对两套动力电机进行不同转速驱动或正反转驱动,进而对两侧主动轮及履带差速或转向调节,从而实现转弯运动;
d、在步骤a、b、c进行过程中,由第一支撑轴承、第二支撑轴承、第一传动轴、第二传动轴、第一动力轴、第二动力轴、动力换向传动组件组成的动力传递组件中动力传递为直线形式;
2)越过“∨”形坡道时履带底盘装置自适应悬挂角度调整步骤:控制器控制传感组件对车体前方路况进行信息采集并将采集的环境参数传至控制器,控制器进行分析决策后给出控制信号,控制信号经驱动器处理后驱动动力电机实现对车体运动控制,同时驱动调节电机对减震自适应调整组件控制驱动,继而调整避震系统实现对路面的自适应越障;具体为:
a、减震自适应调整组件的控制驱动步骤如下:控制器控制驱动器驱动调节电机正转,带动丝杠转动,带动连杆斜向上或斜向下运动,从而带动液压杆实现长度伸缩调整、同时带动连杆以及液压杆发生角度偏移调整,进而带动液压杆后方的转杆转动,转杆后方连接有支臂,支臂外端面固定有侧支撑板及避震系统,故最终实现带动避震系统相对车体骨架或上支撑板发生垂向角度增大调整,实现避震系统工作角度的调整,从而适应∨坡道路面,此时由两套避震系统组成的夹角为锐角,且锐角的角度与地面“∨”型坡道的夹角一致;
b、在动力传递上,动力电机带动减速组件转动,减速组件的输出端带动第一动力轴转动,动力传递流程为:动力电机→减速组件→第一动力轴→第一支撑轴承→第一传动轴→动力换向传动组件→第二传动轴→第二支撑轴承→第二动力轴→主动轮,最终实现带动主动轮及其上的履带运动,实现对履带底盘的运动驱动功能;
c、在动力传递角度调整上,调节电机正转,避震系统及其上的主动轮相对车体骨架发生角度偏转,此时与主动轮连接的第二动力轴同样发生偏转,从而带动与第二动力轴相连接第二支撑轴承相对换向座发生偏转,进而带动第二传动轴发生偏转,此时通过动力换向传动组件中的第一换向连接器、第二换向连接器、换向环实现换向功能,从而保证最终当避震系统相对车体发生偏转时,同样可进行动力持续传输;
3)越过“∧”形坡道时履带底盘装置自适应悬挂角度调整步骤与上述步骤2)中的控制过程相反;
4)越过其它两侧角度差异的坡道时,履带底盘装置调整过程与上述步骤1)或步骤2)中的过程原理类似,不同的是左右两侧的减震自适应调整组件对避震系统的调整角度不同,完成对左右两侧角度差异的坡道高效和安全越障。

说明书全文

一种高性能自适应履带底盘装置及工作方法

技术领域

[0001] 本发明属于履带移动装置技术领域,具体涉及一种高性能自适应履带底盘装置及工作方法。

背景技术

[0002] 履带式移动底盘,具有动作灵活、与地面接触面积大、穿越障碍物能强等优点,相对轮式移动底盘,履带式移动底盘由于设置有悬挂减震机构,具备更强的越障性能和复杂地形通过能力。因此履带式移动底盘以及配套的悬挂结构作为相关机械的行走机构,其发展方向始终围绕着安全可靠性、适用范围广、操作简便性、环保节能和成本低等方面发展,在这方面国内外一直在不断的努力改进中。
[0003] 目前履带式移动底盘主要采用特定结构的减震悬挂系统,且一般分为左右两侧各设置对称的悬挂结构,悬挂的数量为偶数。例如专利号为201610049480.X公开的发明专利一种履带底盘,专利号为201210043540.9公布的履带机器人通用底盘等。
[0004] 为了提高移动底盘的越障性能或通过性,常采用如下几种方式加以改进优化:
[0005] (1)悬挂结构进行变结构实现移动平台左右或前后的平调整
[0006] 典型的技术方案有专利为201820105211.5公布的履带车辆底盘调节控制系统,通过倾角传感器检测底盘倾角,改变悬挂左右伸缩机构实现平台的左右方向的水平整定。还有专利号为201721341789.2公布的一种可调角度小车底盘,利用控制前后悬挂结构变形,实现平台前后角度调整从而适应不同的坡度。
[0007] (2)悬挂结构变形实现移动平台高低的调整
[0008] 典型的技术方案有专利号为201810575356.6公布的一种可调整履带装置,通过调整液压杆长度,实现底盘的高度调整,从而提高履带式底盘的通过性。
[0009] (3)悬挂结构变形调整履带机构的前进艏向角
[0010] 典型的技术方案有专利号为201621305890.8公布的管道机器人的履带角度自适应机构,通过调节电动推杆改变两侧履带运动的艏向角实现对不同管径的管道适应。
[0011] 综上,现有的履带式移动底盘的悬挂结构一般仅能改变高度从而实现对平台的水平角度或高度调整,当悬挂结构经过“∨”形或“∧”形坡道或其它两侧角度差异的坡道时,履带会发生严重形变,轻微者损伤履带或掉带,重则使左右两侧履带结构受力不均发生车体损伤,严重危害履带使用寿命,为履带式移动底盘通过性和越障性提出巨大挑战。

发明内容

[0012] 本发明的目的在于提供一种高性能自适应履带底盘装置及工作方法,解决目前履带式底盘通过“∨”形或“∧”形坡道时通过性能弱的难题。
[0013] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种高性能自适应履带底盘装置,包括履带式底盘、避震系统、履带、减震自适应调整组件、动力传递组件、驱动组件,履带式底盘包括车体骨架、上支撑板和侧支撑板,车体骨架的上端面固定有上支撑板,车体骨架的两侧分别设置有侧支撑板,避震系统、履带、减震自适应调整组件、动力传递组件均设置有两套,分别设置于上支撑板的两侧;避震系统设置于侧支撑板外侧,避震系统与履带连接,避震系统还与动力传递组件的一端连接,动力传递组件的另一端与驱动组件连接,驱动组件固定于履带式底盘上,减震自适应调整组件一端固定于上支撑板上,另一端与侧支撑板连接。
[0014] 具体的,所述避震系统包括悬挂支撑板、减震组件、主动轮、承重轮、接近轮,悬挂支撑板固定于侧支撑板的外侧,悬挂支撑板的后端安装有主动轮,主动轮的轴心与动力传递组件的一端连接,悬挂支撑板的通过减震组件与下方的承重轮连接,悬挂支撑板的前端安装有接近轮,主动轮、承重轮、接近轮组成的轮系外缘啮合连接有履带。
[0015] 具体的,所述减震自适应调整组件包括调节电机丝杠、套筒、连杆、液压杆、基座轴承、转杆、支臂,调节电机垂向固定于上支撑板的下端面,调节电机的输出轴连接丝杠,丝杠上套有套筒,套筒与丝杠螺纹连接,套筒中部外侧通过铰链连接连杆的前端,连杆的后端通过液压杆连接转杆的前端,液压杆为伸缩结构,液压杆与转杆垂直设置,转杆设置于基座轴承内,转杆的后端固定有支臂,支臂与转杆垂直设置,且支臂在空间上还与液压杆垂直,支臂连接固定在侧支撑板上。
[0016] 具体的,所述动力传递组件包括换向座、第一支撑轴承、第二支撑轴承、第一传动轴、第二传动轴、第一动力轴、第二动力轴、动力换向传动组件,换向座垂向设置于上支撑板后端,换向座为圆盘形结构,沿圆周方向对称设置有两弧形槽,两弧形槽内分别嵌位有第一支撑轴承和第二支撑轴承,第一支撑轴承和第二支撑轴承均通过拉杆和挡滑动连接于弧形槽内,第一支撑轴承的内侧连接第一传动轴,第一支撑轴承的外侧连接第一动力轴,第二支撑轴承的内侧连接第二传动轴,第二支撑轴承的外侧连接第二动力轴,第一传动轴与第二传动轴相对设置且第一传动轴通过动力换向传动组件与第二传动轴连接,第一动力轴与驱动组件连接,第二动力轴与避震系统中主动轮的轴心连接。
[0017] 进一步的,所述第一支撑轴承和第二支撑轴承内部均设置有通孔,第一传动轴与第一动力轴连接固定,且第一传动轴与第一动力轴的连接处位于第一支撑轴承的通孔内;第二传动轴与第二动力轴连接固定,且第二传动轴与第二动力轴的连接处位于第二支撑轴承的通孔内。
[0018] 进一步的,所述动力换向传动组件包括第一换向连接器、第二换向连接器、换向环,第一换向连接器连接于第一传动轴的端部,第二换向连接器连接于第二传动轴的端部,第一换向连接器和第二换向连接器相对设置,第一换向连接器和第二换向连接器之间连接有换向环。
[0019] 进一步的,所述第一换向连接器和第二换向连接器相对的端面上均设有方形凹槽,换向环卡接于方形凹槽内。
[0020] 进一步的,所述换向环垂直于换向座设置,换向环为圆环结构,换向环的圆心在换向座上的投影与换向座的中心重合。
[0021] 具体的,所述驱动组件包括动力电机、减速组件、控制器、传感组件、驱动器能源组件,动力电机和减速组件分别有两套,动力电机固定于车体骨架内,每套动力电机的输出轴连接减速组件的输入端,减速组件的输出端与第一动力轴连接,控制器设置在车体骨架内,控制器电气上连接传感组件、驱动器、能源组件,传感组件数量为多个,为激光雷达或测距传感器,传感组件设置在车体骨架前端,驱动器包括对动力电机和调节电机的驱动板,驱动器、能源组件设置在车体骨架内。
[0022] 一种高性能自适应履带底盘装置的工作方法包括以下步骤:
[0023] 1)履带底盘装置在正常路况下的运动步骤:
[0024] a、驱动组件中的控制器控制传感组件对车体前方路况进行信息采集并将采集的环境参数传至控制器,控制器进行分析决策后给出控制信号控制信号经驱动组件中的驱动器处理后驱动动力电机实现对车体运动控制。
[0025] b、驱动组件驱动减震自适应调整组件中的调节电机对减震自适应调整组件控制驱动,此时减震自适应调整组件处于初始状态,不进行角度调整动作;两套避震系统相互平行运动,此时履带式底盘实现直线前向或向后运动。
[0026] c、控制器通过驱动组件中的驱动器对两套动力电机进行不同转速驱动或正反转驱动,进而对两侧避震系统中的主动轮及履带差速或转向调节,从而实现转弯运动。
[0027] 进一步的,所述履带底盘装置在正常路况下的运动步骤a、b、c进行过程中,动力传递组件中的第一动力轴、第一支撑轴承、第一传动轴、动力换向传动组件、第二传动轴、第二支撑轴承、第二动力轴动力传递为直线形式。
[0028] 2)越过“∨”形坡道时履带底盘装置自适应悬挂角度调整步骤:
[0029] 控制器控制传感组件对车体前方路况进行信息采集并将采集的环境参数传至控制器,控制器进行分析决策后给出控制信号,控制信号经驱动器处理后驱动动力电机对履带底盘装置动力传递进行控制,同时驱动调节电机对减震自适应调整组件控制驱动并对动力传递角度进行调整,继而调整避震系统实现对路面的自适应越障。
[0030] 3)越过“∧”形坡道时履带底盘装置自适应悬挂角度调整步骤与上述步骤2)中的控制过程相反。
[0031] 4)越过其它两侧角度差异的坡道时,履带底盘装置调整过程与上述步骤1)或步骤2)中的过程原理类似,不同的是左右两侧的减震自适应调整组件对避震系统的调整角度不同,完成对左右两侧角度差异的坡道高效和安全越障。
[0032] 进一步的,所述步骤2)中动力电机对履带底盘装置动力传递控制步骤如下:动力电机带动驱动组件中的减速组件转动,减速组件的输出端带动动力传递组件中的第一动力轴转动,动力传递流程为:动力电机→减速组件→第一动力轴→第一支撑轴承→第一传动轴→动力换向传动组件→第二传动轴→第二支撑轴承→第二动力轴→主动轮,最终实现带动主动轮及其上的履带运动,实现对履带底盘的运动驱动功能。
[0033] 进一步的,所述步骤2)中减震自适应调整组件的控制驱动具体步骤如下:控制器控制驱动器驱动调节电机正转,带动丝杠转动,带动连杆斜向上或斜向下运动,从而带动液压杆实现长度伸缩调整、同时带动连杆以及液压杆发生角度偏移调整,进而带动液压杆后方的转杆转动,转杆后方连接有支臂,支臂外端面固定有侧支撑板及避震系统,故最终实现带动避震系统相对履带式底盘的车体骨架或上支撑板发生垂向角度增大调整,实现避震系统工作角度的调整,从而适应“∨”形坡道路面,此时由两套避震系统组成的夹角为锐角,且锐角的角度与地面“∨”形坡道的夹角一致。
[0034] 进一步的,所述步骤2)中调节电机对动力传递角度调整步骤如下:调节电机正转,避震系统及其上的主动轮相对履带式底盘的车体骨架发生角度偏转,此时与主动轮连接的第二动力轴同样发生偏转,从而带动与第二动力轴相连接的第二支撑轴承相对换向座发生偏转,进而带动第二传动轴发生偏转,此时通过动力换向传动组件中的第一换向连接器、第二换向连接器、换向环实现换向功能,从而保证最终当避震系统相对履带式底盘发生偏转时,同样可进行动力持续传输。
[0035] 本发明具有以下有益效果:
[0036] (1)通过减震自适应调整组件配合往复式调节机构和伸缩式液压杆结构,实现避震系统相对移动平台本体的左右垂向角度调整,实现对各类“∨”形、“∧”形坡道或其它复杂地面的越障通过,提高了移动平台越障性能,保护了平台安全性和稳定性,进一步提升了平台对各类复杂地面环境的适用性。
[0037] (2)通过基于减震自适应调整组件的变角度下的动力传递组件,设置换向座和动力换向传动组件,实现了避震系统相对移动平台本体的左右角度调整时的动力持续输出,保证了悬挂角度调整功能下移动平台的动力来源,提升了移动平台多功能性和高自适应性。
[0038] (3)基于减震自适应调整组件、动力传递组件,配合传感组件实现了对车体前方路况的实时检测、分析和决策,从而控制对不同路况下避震系统的自适应调整,提高了智能移动平台的越障自适应性和智能化水平,对提高机器人运动的全自主性、高安全性和强爬坡越障避震性具有较大意义。附图说明
[0039] 图1是本发明履带底盘装置的立体结构示意图。
[0040] 图2是本发明履带底盘装置的主视结构示意图。
[0041] 图3是本发明履带底盘装置的左视结构示意图。
[0042] 图4是本发明履带底盘装置的仰视结构示意图。
[0043] 图5是本发明减震自适应调整组件的立体结构示意图。
[0044] 图6是本发明减震自适应调整组件的主视结构示意图。
[0045] 图7是本发明减震自适应调整组件的左视结构示意图。
[0046] 图8是本发明动力传递组件的立体结构示意图。
[0047] 图9是本发明动力传递组件的主视结构示意图。
[0048] 图10是本发明动力传递组件的俯视结构示意图。
[0049] 图11是本发明动力传递组件中动力换向传动组件的局部放大示意图。

具体实施方式

[0050] 以下是本发明的具体实施例,对本发明的技术方案做进一步描述,但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
[0051] 如图1-4所示,一种高性能自适应履带底盘装置,包括履带式底盘1、避震系统2、履带3、减震自适应调整组件4、动力传递组件5、驱动组件6。履带式底盘1为其附属的部件提供支撑、安装和保护等功能,履带式底盘1包括车体骨架11、上支撑板12和侧支撑板13,车体骨架11为整套履带式底盘的支撑本体,为板状结构,外部设置有多个挡板用以实现车体主体结构封闭。车体骨架11的上端面固定有上支撑板12,上支撑板12为水平的长方形平板结构,车体骨架11的两侧分别设置有侧支撑板13,侧支撑板13外形为长方形板,分别垂向设置于上支撑板12两侧。避震系统2、履带3、减震自适应调整组件4、动力传递组件5均设置有两套,分别设置于上支撑板12的两侧;避震系统2设置于侧支撑板13外侧,避震系统2与履带3连接,避震系统2还与动力传递组件5的一端连接,动力传递组件5的另一端与驱动组件6连接,驱动组件6固定于履带式底盘1上,减震自适应调整组件4一端固定于上支撑板12上,另一端与侧支撑板13连接。
[0052] 避震系统2主要通过各结构实现减震效果,从而将履带与地面的接触震动等进行削弱甚至消除,保证上装设备稳定性和安全性;同时还可通过调节自身悬挂骨架的角度,实现对各类“∨”形、“∧”形坡道或其它复杂地面的越障通过性能。
[0053] 如图2所示,每套避震系统2至少包括悬挂支撑板21、减震组件22、主动轮23、承重轮24、接近轮25,悬挂支撑板21为镂空板结构,悬挂支撑板21固定于侧支撑板13的外侧,减震组件22为减震板、弹性元件等组成的悬挂减震机构,数量为多套,设置于悬挂支撑板21上,配合弹性元件实现对履带3的支撑。悬挂支撑板21的通过减震组件22与下方的承重轮24连接,承重轮24与履带3接触,保证移动底盘与地面的接触面积,承载底盘及上装设备。
[0054] 悬挂支撑板21的后端两侧安装有主动轮23,主动轮23的轴心与动力传递组件5的第二动力轴57连接,主动轮23通过第二动力轴57的力传递作用实现自身驱动转动,从而带动履带3旋转,实现动力运动效果。
[0055] 悬挂支撑板21的前端安装有接近轮25,接近轮25通过转轴固定在悬挂支撑板21的两侧前端位置,配合减震组件22、承重轮24与履带3形成张紧状态,实现越障避障和对障碍物的支撑越障效果。主动轮23、承重轮24、接近轮25组成的轮系外缘啮合连接有履带3。
[0056] 履带3共两条,减震履带的功能主要是通过被主动轮23带动实现转动,从而依靠承重轮24对履带3的支撑作用实现连续滚动铺设功能,带动履带式底盘1运动。
[0057] 减震自适应调整组件4有两套,左右对称布置在上支撑板12下壁面两侧。如图5-7所示,每套包括调节电机41、丝杠42、套筒43、连杆44、液压杆45、基座轴承46、转杆47、支臂48。
[0058] 所述调节电机41为步进或伺服电机,调节电机41垂向设置于上支撑板12中央一侧的下端,且调节电机41本体的上端面与上支撑板12的下端面连接固定,调节电机41的输出轴连接丝杠42,丝杠42上套有套筒43,套筒43内部设置有螺纹,套筒43与丝杠42螺纹连接,当丝杠42正向或反向旋转时,套筒43会上下移动。套筒43中部外侧通过铰链连接连杆44的前端,连杆44为柱体结构,横向设置,连杆44的后端通过液压杆45连接转杆47的前端,液压杆45为伸缩结构,当套筒43被调节电机41带动上下运动时,连杆44会发生斜向上或斜向下运动,从而带动液压杆45被动性的沿轴向方向发生长度伸缩运动。液压杆45与转杆47垂直设置,转杆47为柱体结构,转杆47设置于基座轴承46内,转杆47可绕基座轴承46角度转动,基座轴承46为圆筒结构,基座轴承46水平固定于上支撑板12一侧。转杆47的后端固定有支臂48,支臂48为柱体结构,支臂48与转杆47垂直设置,且支臂48在空间上还与液压杆45垂直,支臂48连接固定在侧支撑板13上。当支臂48随转杆47发生角度偏转时,可带动侧支撑板13及其上的避震系统2发生角度偏移。
[0059] 上述减震自适应调整组件4的整体工作效果为:调节电机41转动时,带动丝杠42转动,由于套筒43被连杆44、液压杆45嵌位,故套筒43无法转动,只能向上或向下运动,从而带动连杆44斜向上或斜向下运动,由于连杆44后方的液压杆45具备自动伸缩功能,从而带动液压杆45实现长度伸缩调整、同时带动连杆44以及液压杆45发生角度偏移调整,进而带动液压杆45后方的转杆47转动,转杆47后方连接有支臂48,支臂外端面固定有侧支撑板13及避震系统2,故最终实现带动避震系统2相对车体骨架11或上支撑板12发生垂向角度调整,实现避震系统2工作角度的调整,从而适应不同角度坡道路面。
[0060] 如图8-11所示,动力传递组件5包括换向座51、第一支撑轴承52、第二支撑轴承53、第一传动轴54、第二传动轴55、第一动力轴56、第二动力轴57、动力换向传动组件58。动力传递组件5数量为两套,分别设置于主动轮23与减速组件62之间,主要功能为:当减震自适应调整组件4对避震系统2角度调整时,此时动力传递组件5通过角度调整,实现将动力从减速组件62的输出轴输出至主动轮23上。
[0061] 换向座51垂向设置于上支撑板12后端,换向座51为圆盘形结构,沿圆周方向对称设置有两弧形槽511,两弧形槽511内分别嵌位有第一支撑轴承52和第二支撑轴承53,第一支撑轴承52和第二支撑轴承53均通过拉杆和挡块滑动连接于弧形槽511内,第一支撑轴承52和第二支撑轴承53能在弧形槽511内绕换向座51圆心转动。
[0062] 第一支撑轴承52和第二支撑轴承53内部均设置有通孔,第一传动轴54与第一动力轴56连接固定实现动力传输,且第一传动轴54与第一动力轴56的连接处位于第一支撑轴承52的通孔内;第二传动轴55与第二动力轴57连接固定实现动力传输,且第二传动轴55与第二动力轴57的连接处位于第二支撑轴承53的通孔内。
[0063] 第一支撑轴承52的内侧连接第一传动轴54,第一支撑轴承52的外侧连接第一动力轴56,第二支撑轴承53的内侧连接第二传动轴55,第二支撑轴承53的外侧连接第二动力轴57,第一传动轴54与第二传动轴55相对设置且第一传动轴54通过动力换向传动组件58与第二传动轴55连接,第一动力轴56与驱动组件6上减速组件62的输出轴连接,第二动力轴57与避震系统2中主动轮23的轴心连接。
[0064] 动力换向传动组件58主要实现自身角度调整,实现与自身左右相连的第一传动轴54和第二传动轴55间的角度调整。动力换向传动组件58包括第一换向连接器581、第二换向连接器582、换向环583。
[0065] 第一换向连接器581与第二换向连接器582均为半柱体结构,第一换向连接器581的外弧形壁面连接于第一传动轴54的端部,第二换向连接器582的外弧形壁面连接于第二传动轴55的端部,第一换向连接器581和第二换向连接器582相对设置,第一换向连接器581和第二换向连接器582相对的端面上均设有方形凹槽5811,换向环583卡接于方形凹槽5811内。第一换向连接器581与第二换向连接器582中央轴心与换向座51中心重合。换向环583为圆环结构,换向环583垂直于换向座51设置,换向环583为圆环结构,换向环583的圆心在换向座51上的投影与换向座51的中心重合。换向环583在其中充当动力传递和换向功能,既可实现动力从第一传动轴54到第二传动轴55的传递,也可实现动力从第一传动轴54到第二传动轴55的换向。
[0066] 上述动力换向传动组件58的整体工作机理为:
[0067] 1)动力传递功能:当动力电机61带动减速组件62转动时,减速组件62的输出端带动第一动力轴56转动,动力传递流程为:动力电机61→减速组件62→第一动力轴56→第一支撑轴承52→第一传动轴54→动力换向传动组件58→第二传动轴55→第二动力轴57→主动轮23,最终实现带动主动轮23及其上的履带3运动,实现对履带底盘的运动驱动功能。
[0068] 2)动力传递角度调整功能:在减震自适应调整组件4工作过程中,由于调节电机41的作用,最终使得避震系统2和履带3相对车体骨架11和上支撑板12发生相对角度调整,此时由第一支撑轴承52、第二支撑轴承53、第一传动轴54、第二传动轴55、第一动力轴56、第二动力轴57、动力换向传动组件58组成的动力传递组件5中,动力传递不再为直线形式,而是随避震系统2的角度偏转发生换向,具体为:当避震系统2及其上的主动轮23相对车体骨架11发生角度偏转时,此时与主动轮23连接的第二动力轴57同样发生偏转,从而带动与第二动力轴57相连接第二支撑轴承53相对换向座51发生偏转,进而带动第二传动轴55和第二动力轴57发生偏转,此时通过动力换向传动组件58中的第一换向连接器581、第二换向连接器
582、换向环583实现换向功能,从而保证最终当避震系统2相对车体发生偏转时,同样可进行动力持续传输。
[0069] 驱动部件6是自适应履带底盘装置动力驱动来源和力矩传递媒介。如图3、4所示,驱动组件6包括动力电机61、减速组件62、控制器63、传感组件64、驱动器65、能源组件66。
[0070] 动力电机61和减速组件62分别有两套,动力电机61为伺服电机,是机器人运动的动力来源,两套动力电机61分别安装在车体骨架11内部的左右两侧偏后位置处,每套动力电机61的输出轴连接减速组件62的输入端,减速组件62的输出端与第一动力轴56连接,将输出动力传递至动力传递组件5中。减速组件62为轮轴结构,布局在动力电机61和主动轮23之间,中间通过皮带和皮带轮等机构实现动力传递和减速效果,作用为:将动力电机61的高速、低扭矩转换为低速、高扭矩动力,从而提高自适应履带底盘装置动力强度和载荷能力。
[0071] 控制器63为系统的控制核心,设置在上支撑板12下端面内侧,控制器63电气上连接传感组件64、驱动器65、能源组件66,通过采集传感组件64回传的地面环境信息进行分析和决策,从而控制驱动器65实现对动力电机61和调节电机41的驱动。
[0072] 传感组件64数量为多个,可为激光雷达或测距传感器,传感组件64设置在车体骨架11前端,用以检测地面起伏情况。
[0073] 驱动器65包括对动力电机61和调节电机41的驱动板,驱动器65、能源组件66设置在车体骨架11内。能源组件66用以实现对底盘上电气元件的供电。
[0074] 驱动部件6的整体工作效果为:控制器63控制传感组件64对车体前方路况进行信息采集并将采集的环境参数传至控制器63,控制器63进行分析决策后给出控制信号,控制信号经驱动器65处理后驱动动力电机61实现对车体运动控制,同时驱动调节电机41实现对减震自适应调整组件4控制驱动,继而调整避震系统2实现对路面的自适应越障,保证系统安全性和越障通过性能。
[0075] 高性能自适应履带底盘装置的工作方法包括以下步骤:
[0076] 1)履带底盘装置在正常路况下的运动步骤:
[0077] a、控制器63控制传感组件64对车体前方路况进行信息采集并将采集的环境参数传至控制器63,控制器63进行分析决策后给出控制信号,控制信号经驱动器65处理后驱动动力电机61实现对车体运动控制。
[0078] b、驱动调节电机41实现对减震自适应调整组件4控制驱动,此时减震自适应调整组件4处于初始状态,不进行角度调整动作;避震系统2上的车体骨架11垂直于上支撑板12,两套避震系统2相互平行运动,此时履带式底盘1实现直线前向或向后运动。
[0079] c、控制器63通过驱动电气组件6中的驱动器65对两套动力电机61进行不同转速驱动或正反转驱动,进而对两侧主动轮23及履带3差速或转向调节,从而实现转弯运动。
[0080] d、在步骤a、b、c进行过程中,由第一支撑轴承52、第二支撑轴承53、第一传动轴54、第二传动轴55、第一动力轴56、第二动力轴57、动力换向传动组件58组成的动力传递组件5中动力传递为直线形式。
[0081] 2)越过“∨”形坡道时履带底盘装置自适应悬挂角度调整步骤:控制器63控制传感组件64对车体前方路况进行信息采集并将采集的环境参数传至控制器63,控制器63进行分析决策后给出控制信号,控制信号经驱动器65处理后驱动动力电机61实现对车体运动控制,同时驱动调节电机41对减震自适应调整组件4控制驱动,继而调整避震系统2实现对路面的自适应越障;具体为:
[0082] a、减震自适应调整组件4的控制驱动步骤如下:控制器63控制驱动器65驱动调节电机41正转,带动丝杠42转动,带动连杆44斜向上或斜向下运动,从而带动液压杆45实现长度伸缩调整、同时带动连杆44以及液压杆45发生角度偏移调整,进而带动液压杆45后方的转杆47转动,转杆47后方连接有支臂48,支臂外端面固定有侧支撑板13及避震系统2,故最终实现带动避震系统2相对车体骨架11或上支撑板12发生垂向角度增大调整,实现避震系统2工作角度的调整,从而适应“∨”形坡道路面,此时由两套避震系统2组成的夹角为锐角,且锐角的角度与地面“∨”形坡道的夹角一致。
[0083] b、在动力传递上,动力电机61带动减速组件62转动,减速组件62的输出端带动第一动力轴56转动,动力传递流程为:动力电机61→减速组件62→第一动力轴56→第一支撑轴承52→第一传动轴54→动力换向传动组件58→第二传动轴55→第二支撑轴承53→第二动力轴57→主动轮23,最终实现带动主动轮23及其上的履带3运动,实现对履带底盘的运动驱动功能。
[0084] c、在动力传递角度调整上,调节电机41正转,避震系统2及其上的主动轮23相对车体骨架11发生角度偏转,此时与主动轮23连接的第二动力轴57同样发生偏转,从而带动与第二动力轴57相连接第二支撑轴承53相对换向座51发生偏转,进而带动第二传动轴55发生偏转,此时通过动力换向传动组件58中的第一换向连接器581、第二换向连接器582、换向环583实现换向功能,从而保证最终当避震系统2相对车体发生偏转时,同样可进行动力持续传输。
[0085] 3)越过“∧”形坡道时履带底盘装置自适应悬挂角度调整步骤与上述步骤2)中的控制过程相反。
[0086] 4)越过其它两侧角度差异的坡道时,履带底盘装置调整过程与上述步骤1)或步骤2)中的过程原理类似,不同的是左右两侧的减震自适应调整组件4对避震系统2的调整角度不同,完成对左右两侧角度差异的坡道高效和安全越障。
[0087] 本发明不局限于上述实施方式,任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
[0088] 本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈