專利名稱：自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四履帶足車輛或機(jī)器人的行走裝置，特別是涉及一種自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。
為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括機(jī)體、履帶足、橫向擺動機(jī)構(gòu)、管徑檢測裝置，其特征在于所述的履帶足由履帶輪、履帶、履帶支架、支承軸、擺臂組成，履帶掛套在履帶輪和履帶支架上，履帶足沿機(jī)體縱軸向?qū)ΨQ布置，前后各一對，擺臂下端鉸接在支承軸上，每個履帶足可繞支承軸作自主擺動；所述的橫向擺動機(jī)構(gòu)共兩套，分別布置在機(jī)體的前后端，每一套均由橫動電機(jī)、渦輪、蝸桿、橫軸、兩對嚙合的錐齒輪、擺動短軸、擺軸支架組成，橫動電機(jī)固定在機(jī)體下方，蝸桿固定在橫動電機(jī)軸端，渦輪固定在橫軸中部，兩對嚙合的錐齒輪沿機(jī)體縱軸對稱分布，每一對錐齒輪由分別固定在橫軸端和相鄰擺動短軸端的兩個錐齒輪組成，四只擺軸支架對稱固定在機(jī)架兩側(cè)，擺臂上端與擺動短軸固結(jié)；所述的管徑檢測裝置固定在機(jī)體的一側(cè)前后履帶足內(nèi)外兩面的履帶支架上，由探測桿和傳感器座組成。
履帶張緊在兩個履帶輪上，支承軸位于兩個履帶輪的軸心連線上或軸心連線下方，構(gòu)成等腰三角形，兩個履帶輪的軸心連線為三角形的底邊，支承軸的軸心為三角形的頂點。每個履帶足可繞各自支承軸在前進(jìn)方向上作仰俯角范圍為±90°的自主擺動。
位于機(jī)體前部和后部的兩對擺臂分別由位于機(jī)體前部和后部的一套橫向擺動機(jī)構(gòu)獨立驅(qū)動，帶動履帶足作外擺或內(nèi)擺運動，每對擺臂的擺動夾角范圍在±90°之間。
管徑檢測裝置中的傳感器座固定在履帶支架上，位于支承軸軸孔的兩邊，探測桿活套在傳感器座中。
本發(fā)明的有益效果是本機(jī)構(gòu)采用沿機(jī)體縱軸向?qū)ΨQ布置的四履帶足驅(qū)動，履帶足采用支承軸低置結(jié)構(gòu)，每個履帶足可繞各自的支承軸作自主仰俯擺動，機(jī)體前后的履帶足可分別繞機(jī)體兩側(cè)的擺動短軸作橫向擺動，自動調(diào)節(jié)履帶足與管壁的接觸位置，可在矩形或變管徑的圓形管道內(nèi)行走、轉(zhuǎn)向，能跨越矩形和圓形管道接口，大大提高管內(nèi)機(jī)器人的靈活性和適應(yīng)性。
如圖所示，本發(fā)明包括機(jī)體1、履帶足2、橫向擺動機(jī)構(gòu)3、管徑檢測裝置4，其特征在于所述的履帶足2由履帶輪5、履帶6、履帶支架7、支承軸8、擺臂9組成，履帶6掛套在履帶輪5和履帶支架7上，履帶足2沿機(jī)體1縱軸向?qū)ΨQ布置，前后各一對，擺臂9下端鉸接在支承軸8上，每個履帶足可繞各自支承軸作自主擺動；所述的橫向擺動機(jī)構(gòu)3共兩套，分別布置在機(jī)體1的前后端，每一套均由橫動電機(jī)10、渦輪11、蝸桿12、橫軸13、兩對嚙合的錐齒輪14、15、擺動短軸16、擺軸支架17組成，橫動電機(jī)10固定在機(jī)體1下方，蝸桿12固定在橫動電機(jī)10軸端，渦輪11固定在橫軸13中部，兩對嚙合的錐齒輪(14、15)沿機(jī)體縱軸對稱分布，每一對錐齒輪由分別固定在機(jī)體橫軸端和相鄰擺動短軸端的兩個錐齒輪組成，四只擺軸支架17對稱固定在機(jī)體1兩側(cè)，擺臂9上端與擺動短軸16固結(jié)；所述的管徑檢測裝置4固定在機(jī)體1一側(cè)前后履帶足內(nèi)外兩面的履帶支架7上，由探測桿18、傳感器座19組成。
在

圖1中，自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)在圓管20內(nèi)時，位于履帶足2內(nèi)外兩側(cè)的管徑檢測裝置4的探測桿18根據(jù)觸碰壁面的狀態(tài)發(fā)出控制信號，橫向擺動機(jī)構(gòu)3驅(qū)動機(jī)體1兩側(cè)的擺臂9擺動，直到擺臂9擺動到履帶6的底面與圓管的半徑線垂直位置時，履帶足2兩面管徑檢測裝置4的探測桿18均不觸碰壁面。
結(jié)合前面各圖，在圖3中，當(dāng)本發(fā)明從圓管22走向圓管21時，圓管直徑變小，履帶足2外側(cè)的管徑檢測裝置4的探測桿18將觸碰圓管壁面，橫向擺動機(jī)構(gòu)3驅(qū)動擺臂9向外擺，直到擺臂9擺動到與圓管的壁面垂直位置時，履帶足2內(nèi)外兩側(cè)的管徑檢測裝置4的探測桿18均不觸碰壁面；當(dāng)本發(fā)明從圓管22走向圓管23時，圓管直徑變大時，履帶足2內(nèi)側(cè)檢測裝置4的探測桿18將觸碰圓管壁面，橫向擺動機(jī)構(gòu)3驅(qū)動擺臂9向內(nèi)擺，直到擺臂9擺動與圓管壁面垂直位置時，履帶足2內(nèi)外兩側(cè)的管徑檢測裝置4的探測桿18均不觸碰壁面，由此自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)實現(xiàn)自主適應(yīng)管徑變化。
結(jié)合前面各圖，在圖4中，在矩形管內(nèi)時，前后擺臂9均擺動到與矩形管壁垂直位置，機(jī)體1兩側(cè)的擺臂9相互平行，此時自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)演化為發(fā)明專利ZL99116942.5“自主變位四履帶足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)”所述的形式。
在圖5中，表示自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)從矩形管道向圓形管道的過渡，結(jié)合前面各圖，當(dāng)前履帶足2前部觸碰到矩形管和圓形管道交接面的直壁障礙時，在直壁面對前履帶足2的摩擦力和后履帶足2的推力作用下，前履帶足2的前端自動上翹，沿壁面向上攀爬，直到擺臂9對履帶6的支反力使前履帶足2前端下擺到圓管內(nèi)，與此同時前履帶足外側(cè)的探測桿18將觸碰圓管的管口，使橫向擺動機(jī)構(gòu)3驅(qū)動擺臂9向外擺到與圓管壁面垂直的位置，隨之后履帶足2按與前履帶足2同樣的過程，攀爬進(jìn)入圓管，并使擺臂9擺動到與圓管壁面垂直的位置，完成自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)從矩形管道向圓形管道的過渡；反之，也可實現(xiàn)自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)從圓形管道向矩形管道的過渡。
本發(fā)明所述的自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)是這樣行走的，每條履帶足2獨立驅(qū)動，履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走過程中，無論自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的擺臂9處于何種起始狀態(tài)，一旦履帶足2內(nèi)外兩側(cè)管徑檢測裝置4的其中一側(cè)探測桿18觸碰壁面，都將發(fā)出控制信號，橫向擺動機(jī)構(gòu)3隨之驅(qū)動兩側(cè)擺臂9作相應(yīng)的向外擺動或向內(nèi)擺動，直至兩側(cè)的探測桿18都不觸碰壁面。在管道內(nèi)可自主攀爬高于履帶輪直徑的直壁型障礙，履帶6前端碰到垂直壁面，在直壁面對履帶6的摩擦力和后履帶足2的推力作用下，前履帶足2的頭端上翹，沿直壁面上攀，直至擺臂9對前履帶足2的支反力使前履帶足2的頭端下擺到管壁面上，與此同時若履帶足2兩面的管徑檢測裝置4中的一側(cè)探測桿18觸碰到壁面，擺動機(jī)構(gòu)3隨之驅(qū)動兩側(cè)擺臂9作相應(yīng)的向外擺動或向內(nèi)擺動，接著后履帶足2開始爬壁越障，此時前履帶足2已與管壁密切接觸，能產(chǎn)生較大的牽引力，幫助后履帶足2越過障礙。
本發(fā)明的自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的前后橫向擺動機(jī)構(gòu)3相互獨立控制，因此自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)也可在錐形管中行走。
本發(fā)明特別適合于作中央空調(diào)管道、除塵管道、輸送管道的管內(nèi)清洗、檢查、噴涂機(jī)器人行走載體。
本發(fā)明不局限于上述實施方式，不論在其形狀和結(jié)構(gòu)上做何變化，凡是利用自主變位，利用橫向擺動機(jī)構(gòu)和管徑檢測裝置來實現(xiàn)的行走機(jī)構(gòu)均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括機(jī)體(1)、履帶足(2)、橫向擺動機(jī)構(gòu)(3)、管徑檢測裝置(4)，其特征在于所述的履帶足(2)由履帶輪(5)、履帶(6)、履帶支架(7)、支承軸(8)、擺臂(9)組成，履帶(6)掛套在履帶輪(5)和履帶支架(7)上，履帶足(2)沿機(jī)體(1)縱軸向?qū)ΨQ布置，前后各一對，擺臂(9)下端鉸接在支承軸(8)上，每個履帶足(2)可繞支承軸(8)作自主擺動；所述的橫向擺動機(jī)構(gòu)(3)共兩套，分別設(shè)置在機(jī)體1的前后端，每一套均由橫動電機(jī)(10)、渦輪(11)、蝸桿(12)、橫軸(13)、兩對嚙合的錐齒輪(14、15)、擺動短軸(16)、擺軸支架(17)組成，橫動電機(jī)(10)固定在機(jī)體(1)下方，蝸桿(12)固定在橫動電機(jī)(10)軸端，渦輪(11)固定在橫軸(13)中部，兩對嚙合的錐齒輪(14、15)沿機(jī)體縱軸對稱分布，每一對錐齒輪由分別固定在橫軸端和相鄰擺動短軸端的兩個錐齒輪組成，四只擺軸支架(17)對稱固定在機(jī)體(1)兩側(cè)，擺臂(9)上端與擺動短軸(16)固結(jié)；所述的管徑檢測裝置(4)固定在機(jī)體(1)一側(cè)前后履帶足內(nèi)外兩面的履帶支架(7)上，由探測桿(18)和傳感器座(19)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于履帶(6)張緊在兩個履帶輪(5)上，支承軸(8)位于兩個履帶輪(5)的軸心連線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于履帶(6)張緊在兩個履帶輪(5)上，支承軸(8)位于兩個履帶輪(5)的軸心連線下方，構(gòu)成等腰三角形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于每個履帶足(2)繞各自支承軸(8)作仰俯角運動的范圍為±90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于位于機(jī)體(1)前部和后部的兩對擺臂(9)分別由位于機(jī)體(1)前部和后部的橫向擺動機(jī)構(gòu)(3)獨立驅(qū)動，每對擺臂(9)的擺動夾角范圍在±90°之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，其特征在于管徑檢測裝置(4)中的傳感器座(19)固定在履帶支架(7)上，位于支承軸(8)軸孔的兩邊，探測桿(18)活套在傳感器座(19)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自主變位四履帶足管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，包括機(jī)體(1)、履帶足(2)、橫向擺動機(jī)構(gòu)(3)、管徑檢測裝置(4)，其特征在于所述的履帶足由履帶輪、履帶、履帶支架、支承軸、擺臂組成，每個履帶足可繞支承軸作自主擺動；所述的橫向擺動機(jī)構(gòu)由橫動電機(jī)、蝸輪、蝸桿、橫軸、兩對嚙合的錐齒輪、擺動短軸、擺軸支架組成；所述的管徑檢測裝置固定在機(jī)體一側(cè)的前后履帶足內(nèi)外兩面的履帶支架上，由探測桿、傳感器座組成。與現(xiàn)有其有益效果是履帶足采用支承軸低置結(jié)構(gòu)，可繞各自的支承軸作自主仰俯擺動，機(jī)體前后的履帶足可分別作橫向擺動。能根據(jù)管道(20)的管徑，自動調(diào)節(jié)履帶足與管壁的接觸位置，可在變管徑的矩形或圓形管道內(nèi)行走、轉(zhuǎn)向，能跨越矩形和圓形管道接口，結(jié)構(gòu)簡單、牽引力大、行走平穩(wěn)。
文檔編號B62D55/00GK1456467SQ0312915
公開日2003年11月19日 申請日期2003年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月9日
發(fā)明者毛立民, 蒯冬寶, 孫志宏, 陳革, 過玉清, 陳瑞琪, 陳旻, 鄔蘊杰, 邢蘭停 申請人:東華大學(xué)