一種快速爬臺越障機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種快速爬臺越障機(jī)構(gòu)，包括第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)、第二輪履式傳動機(jī)構(gòu)、第一一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)、第二一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)、尾從動輪機(jī)構(gòu)、尾一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)，第二輪履式傳動機(jī)構(gòu)與第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，兩個(gè)輪履式傳動機(jī)構(gòu)對稱安裝在底盤支架的左右兩側(cè)；每個(gè)輪履式傳動機(jī)構(gòu)前端安裝一個(gè)一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)底盤支架的尾側(cè)安裝有尾從動輪機(jī)構(gòu)，尾從動輪機(jī)構(gòu)前安裝尾一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)爬臺越障機(jī)器人觸發(fā)機(jī)構(gòu)的自鎖、小力控制觸發(fā)機(jī)構(gòu)、越障平穩(wěn)、越障不降速等特點(diǎn)。
【專利說明】一種快速爬臺越障機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種底盤機(jī)構(gòu)，尤其適用于機(jī)器人越障的底盤機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]針對2012年亞太機(jī)器人電視大賽中包子機(jī)器人越過一個(gè)臺階的任務(wù)。在任務(wù)中包子機(jī)器人需要在盡量短的時(shí)間內(nèi)越過臺階來爭取寶貴的時(shí)間，因此對越障機(jī)構(gòu)的快速性和穩(wěn)定性要求較高。
[0003]現(xiàn)有的移動機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)為了滿足這些指標(biāo)要求，往往采用多電機(jī)，多折履帶及輔助支撐輪式結(jié)構(gòu)或者設(shè)計(jì)成子母機(jī)器人，這兩種結(jié)構(gòu)的行走機(jī)構(gòu)都過于笨重，機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜，快速性較差，不容易調(diào)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種在小力控制下通過杠桿一級觸發(fā)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人越障平穩(wěn)、能量損耗少的一種快速爬臺越障機(jī)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型一種快速爬臺越障機(jī)構(gòu)，包括底盤支架、兩個(gè)安裝于底盤支架上的輔助輪、第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)、第二輪履式傳動機(jī)構(gòu)、第一一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)、第二一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)、尾從動輪機(jī)構(gòu)、尾一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)，
[0006]第一輪履式傳動機(jī) 構(gòu)包括驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動輪、從動輪、旋轉(zhuǎn)支架、軸、履帶和拉伸彈簧，驅(qū)動電機(jī)固定在底盤支架上，驅(qū)動輪一側(cè)通過法蘭與驅(qū)動電機(jī)連接，驅(qū)動輪另一側(cè)通過軸與底盤支架連接，旋轉(zhuǎn)支架與驅(qū)動輪安裝在同一軸上，并且旋轉(zhuǎn)支架可繞軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)支架的下端安裝從動輪，履帶安裝在驅(qū)動輪與從動輪之間，拉伸彈簧一端固定在底盤支架上、另一端固定在旋轉(zhuǎn)支架上，第二輪履式傳動機(jī)構(gòu)與第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，兩個(gè)輪履式傳動機(jī)構(gòu)對稱安裝在底盤支架的左右兩側(cè)；
[0007]第--級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括杠桿、連接板、轉(zhuǎn)軸，連接板固定在底盤支架上，杠桿
通過轉(zhuǎn)軸與連接板連接，并且杠桿可繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，杠桿下端伸出底盤支架、并位于底盤支架下部，第二一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與第一一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，第一一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)的杠桿與第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)支架相接觸，并能夠觸發(fā)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，第二一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)的杠桿與第二輪履式傳動機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)支架相接觸，并能夠觸發(fā)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)；
[0008]底盤支架的尾側(cè)安裝有尾從動輪機(jī)構(gòu)，尾從動機(jī)構(gòu)包括尾旋轉(zhuǎn)支架、尾從動輪、尾軸、尾拉伸彈簧，尾軸安裝在底盤支架上，尾旋轉(zhuǎn)支架的一端安裝在尾軸上，且尾旋轉(zhuǎn)支架可以繞尾軸旋轉(zhuǎn)，尾旋轉(zhuǎn)支架另一端安裝有尾從動輪，尾拉伸彈簧的一端固定在底盤支架上、另一端固定在尾旋轉(zhuǎn)支架上；
[0009]尾一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括尾杠桿、尾連接板、尾轉(zhuǎn)軸，尾連接板固定在底盤支架上，尾杠桿通過尾轉(zhuǎn)軸與尾連接板連接，并且尾杠桿可繞尾轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，尾杠桿的下端伸出底盤支架、并位于底盤支架下部，尾杠桿與尾從動機(jī)構(gòu)的尾旋轉(zhuǎn)支架相接觸，并能夠觸發(fā)尾旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果，能夠?qū)崿F(xiàn)觸發(fā)機(jī)構(gòu)的自鎖、小力控制觸發(fā)機(jī)構(gòu)、越障平穩(wěn)、越障不降速。本實(shí)用新型中采用杠桿一級觸發(fā)，杠桿的尺寸與杠桿的轉(zhuǎn)軸位置、拉伸彈簧在底盤支架與旋轉(zhuǎn)支架的位置的選取是實(shí)現(xiàn)觸發(fā)機(jī)構(gòu)自鎖與小力控制觸發(fā)機(jī)構(gòu)的技術(shù)關(guān)鍵。通過觸發(fā)機(jī)構(gòu)與驅(qū)動輪的相對位置、底盤輔助輪的位置恰當(dāng)選取來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平穩(wěn)越障。2012年亞太機(jī)器人電視大賽中證明了本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、越障平穩(wěn)、越障不需減速、能量損失少、并具有小力控制觸發(fā)機(jī)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是輪履式機(jī)器人的快速爬臺越障機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是輪履式機(jī)器人的快速爬臺越障機(jī)構(gòu)的左視圖。
[0013]圖3是輪履式機(jī)器人的快速爬臺越障機(jī)構(gòu)的前視圖。
[0014]圖4是輪履式機(jī)器人的快速爬臺越障機(jī)構(gòu)的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]結(jié)合附圖1?4，對本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0016]一種快速爬臺越障機(jī)構(gòu)，包括底盤支架，兩個(gè)輪履式傳動機(jī)構(gòu)，兩個(gè)一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)，尾一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)，尾從動輪機(jī)構(gòu)，兩個(gè)分別與輪履式傳動機(jī)構(gòu)相連的拉伸彈簧，兩個(gè)安裝于底盤支架上的輔助輪。底盤支架I部分所用材料為方鋁管，用直角連接片通過螺栓進(jìn)行連接；輪履式傳動機(jī)構(gòu)固定在底盤支架I上，旋轉(zhuǎn)支架10可繞驅(qū)動輪4中心旋轉(zhuǎn)，杠桿11觸發(fā)后從動輪13抬起；拉伸彈黃8 —端固定在底盤支架I上，一端固定在旋轉(zhuǎn)支架10上，拉伸彈簧為從動輪抬起提供相應(yīng)轉(zhuǎn)矩。一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括杠桿11，杠桿通過連接板12固定在底盤支架上，杠桿可繞連接板12上端的軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)杠桿觸發(fā)端與臺階接觸時(shí)，機(jī)構(gòu)觸發(fā)，從動輪13在拉伸彈簧8的作用下抬起，從而爬上臺階。底盤輔助輪包括兩個(gè)輔助輪5和輔助輪6，輔助輪的目的是使整個(gè)越障過程更平穩(wěn)，如果沒有輔助輪，兩個(gè)前輪爬上臺階后，直接觸發(fā)尾端的尾從動輪機(jī)構(gòu)，機(jī)器人將向后傾斜并產(chǎn)生強(qiáng)烈震動。
[0017]底盤支架裝配關(guān)系:底盤支架各桿的具體位置布局見附圖4，支架的前后兩桿在同一平面上，其它桿在同一平面上。
[0018]輪履式傳動機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系:驅(qū)動輪4 一側(cè)通過法蘭與驅(qū)動電機(jī)3的電機(jī)軸鏈接，旋轉(zhuǎn)支架10的一端通過軸承與驅(qū)動輪4安裝在同一軸9上，軸的另一端通過軸承座7固定在底盤支架I上。從動輪13安裝在旋轉(zhuǎn)支架10的另一端，履帶14安裝在驅(qū)動輪4與從動輪13之間。
[0019]從動輪抬起機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系:拉伸彈簧8通過螺栓一端固定在底盤支架I上，一端固定在旋轉(zhuǎn)支架10上。
[0020]一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)裝配關(guān)系:杠桿11通過連接片12，采用螺栓鏈接在底盤支架上。組成杠桿的各構(gòu)件也通過螺栓連接在一起。
[0021]底盤輔助輪裝配關(guān)系:輔助輪5、輔助輪6通過螺栓鏈接在底盤支架上，輔助輪左右兩端通過螺母與墊圈鎖緊。
[0022]工作過程:圖1所示為機(jī)器人上臺階前的狀態(tài)，驅(qū)動輪4通過履帶14帶動從動輪13旋轉(zhuǎn)，從而使機(jī)器人前行。拉伸彈簧8為旋轉(zhuǎn)支架10提供一個(gè)向上的拉力，加上機(jī)器人自身的重力，使旋轉(zhuǎn)支架10與杠桿11的接觸點(diǎn)之間產(chǎn)生足夠的作用力，作用力的方向在杠桿旋轉(zhuǎn)軸中心線的下方，使杠桿實(shí)現(xiàn)自鎖。當(dāng)杠桿的觸發(fā)端接觸到臺階，使杠桿受到向后的力時(shí)一級杠桿機(jī)構(gòu)觸發(fā)，旋轉(zhuǎn)支架10與從動輪13繞驅(qū)動輪4中心軸線旋轉(zhuǎn)抬起，于此同時(shí)機(jī)器人前驅(qū)動輪4爬上臺階，繼續(xù)前行。底盤輔助輪5、輔助輪6登上臺階，幾乎與臺面接觸，接著尾端杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)觸發(fā)，尾端從動輪抬起，底盤輔助輪與臺面完全接觸，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)一次越障。
【權(quán)利要求】
1.一種快速爬臺越障機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括底盤支架、兩個(gè)安裝于底盤支架上的輔助輪、第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)、第二輪履式傳動機(jī)構(gòu)、第一一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)、第二一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)、尾從動輪機(jī)構(gòu)、尾一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)， 第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動電機(jī)、驅(qū)動輪、從動輪、旋轉(zhuǎn)支架、軸、履帶和拉伸彈簧，驅(qū)動電機(jī)固定在底盤支架上，驅(qū)動輪一側(cè)通過法蘭與驅(qū)動電機(jī)連接，驅(qū)動輪另一側(cè)通過軸與底盤支架連接，旋轉(zhuǎn)支架與驅(qū)動輪安裝在同一軸上，并且旋轉(zhuǎn)支架可繞軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)支架的下端安裝從動輪，履帶安裝在驅(qū)動輪與從動輪之間，拉伸彈簧一端固定在底盤支架上、另一端固定在旋轉(zhuǎn)支架上，第二輪履式傳動機(jī)構(gòu)與第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，兩個(gè)輪履式傳動機(jī)構(gòu)對稱安裝在底盤支架的左右兩側(cè)； 第一一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括杠桿、連接板、轉(zhuǎn)軸，連接板固定在底盤支架上，杠桿通過轉(zhuǎn)軸與連接板連接，并且杠桿可繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，杠桿下端伸出底盤支架、并位于底盤支架下部，第二一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與第 級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，第 級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)的杠桿與第一輪履式傳動機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)支架相接觸，并能夠觸發(fā)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)，第二一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)的杠桿與第二輪履式傳動機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)支架相接觸，并能夠觸發(fā)旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn); 底盤支架的尾側(cè)安裝有尾從動輪機(jī)構(gòu)，尾從動機(jī)構(gòu)包括尾旋轉(zhuǎn)支架、尾從動輪、尾軸、尾拉伸彈簧，尾軸安裝在底盤支架上，尾旋轉(zhuǎn)支架的一端安裝在尾軸上，且尾旋轉(zhuǎn)支架可以繞尾軸旋轉(zhuǎn)，尾旋轉(zhuǎn)支架另一端安裝有尾從動輪，尾拉伸彈簧的一端固定在底盤支架上、另一端固定在尾旋轉(zhuǎn)支架上； 尾一級杠桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括尾杠桿、尾連接板、尾轉(zhuǎn)軸，尾連接板固定在底盤支架上，尾杠桿通過尾轉(zhuǎn)軸與尾連接板連接，并且尾杠桿可繞尾轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，尾杠桿的下端伸出底盤支架、并位于底盤支架下部，尾杠桿與尾從動機(jī)構(gòu)的尾旋轉(zhuǎn)支架相接觸，并能夠觸發(fā)尾旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號】B62D55/02GK203780636SQ201420151607
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】陳東良, 孟凡森, 周英輝 申請人:哈爾濱工程大學(xué)