本發(fā)明涉及一種傳動機構，尤其涉及一種履帶式磁吸附機器人的傳動機構，屬于機器人技術領域。

背景技術：

海運是國際貿(mào)易中的一種重要交通方式，具有貨物運載量大，運輸費用低等優(yōu)點，但海洋中水生物種類繁多，船舶常年在水中航行，大量海生物會附著于船體之上。對船舶來講，海洋生物的附著會產(chǎn)生很多不利的影響：1)航行阻力增加；2)動力輸出效率降低；3)船舶運輸?shù)臒o效負荷增加；4)腐蝕船體表面的防護層。為了延長船舶的使用壽命，保證船舶的安全航行，船舶必須定期的進行船塢檢查。但是，船塢數(shù)量不足，清理修復時間長等問題，無形之中增加了船舶的成本損耗和非運營時間。所以開展船體水下清潔作業(yè)，提高水下清潔的自動化水平具有非常重要的實際意義和商業(yè)價值。

為克服上述問題，現(xiàn)有技術中公開了一種用于清潔船體的機器人，其傳動裝置采用履帶，履帶式機器人包括左右兩條履帶，分別由電機整體驅(qū)動，這種驅(qū)動方式的機器人穩(wěn)定性與可靠性差，越障與防傾覆能力差。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術中存在的缺點，本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種傳動機構，其穩(wěn)定性與可靠性高，越障與防傾覆能力高。

為實現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種傳動機構，其特征在于，包括主履帶傳動機構、越障履帶傳動機構和履帶間傳動機構。

優(yōu)選地，主履帶傳動機構和越障履帶傳動機構包括主動鏈輪、從動鏈輪和用于鏈接主動鏈輪和從動鏈輪的鏈條。

優(yōu)選地，主履帶傳動機構和越障履帶傳動機構均包括導向架，導向架兩側面設置有閉合運動導軌。

優(yōu)選地，導向架由K段空心體組成。

優(yōu)選地，第一段和第K段空心體為對稱的空心半圓柱形，第二段到第K-1段為長方體形空心體。

優(yōu)選地，第一段和第K段空心體沿軸向設置分別設置有鏈輪通孔，第二段到第K-1段為長方體形空心體的兩端分別設置有定位孔。

優(yōu)選地，主履帶傳動機構和越障履帶傳動機構均包括對稱的內(nèi)導向板和外導向板；內(nèi)導向板與內(nèi)導向板設置在導向架的兩側，并由導向桿通過導向板的定位定位孔固定。

優(yōu)選地，導向架還包括設置在導向架內(nèi)的導向架緩沖連接機構，導向架緩沖連接機構包括緩沖連接塊、對稱設置在緩沖連接塊兩端的第一彈簧軸和第二彈簧軸、套在第一彈簧軸上的第一彈簧、設置在第一彈簧外的第一彈簧套、套在第二彈簧軸上的第二彈簧、設置在第二彈簧外的第二彈簧套，第一彈簧和第二彈簧分別抵在導向架長方形空心體內(nèi)的上內(nèi)壁和下內(nèi)壁上，緩沖連接塊穿過導向桿。

優(yōu)選地，履帶傳動機構和越障履帶傳動機構均包括多個鏈節(jié)磁體，多個鏈節(jié)磁體沿周向設置在導向架上，設置在鏈節(jié)磁體兩端的的軸承分別在導向架兩側的導軌內(nèi)滾動

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的磁吸附履帶機器人傳動機構具有如下優(yōu)點：

(1)雙側履帶都分為前后兩段——越障履帶和主履帶，履帶間通過鏈式齒輪機構(圖中11)傳動，增強了機器人的越障與防傾覆能力。

(2)履帶導向架機構采用分段-柔性聯(lián)接的方式及導向架緩沖連接機構的均布式法向力傳遞，實現(xiàn)機器人運動及越障過程中履帶與船體表面的柔性吸附，極大地提高機器人履帶的有效吸附率，從而提高了機器人的可靠性、越障與防傾覆能力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的空化射流清潔船體水下機器人的整機示意圖；

圖2是本發(fā)明提供的空化射流清潔船體機器人履帶及連接結構圖；

圖3是本發(fā)明提供的空化射流清潔船體機器人履帶內(nèi)部結構圖；

圖4是本發(fā)明提供的空化射流清潔船體機器人履帶導向架結構示意圖；

圖5是本發(fā)明提供的導向機構裝配剖面圖；

圖6是本發(fā)明提供的導向架緩沖連接機構結構示意圖；

圖7是本發(fā)明提供的導向架緩沖機構裝配剖面圖；

圖8是本發(fā)明提供的導向架工作過程吸附面變化圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術語“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方向是以機器人設置清潔槍的方位為參考的，設置清潔槍的方向為前，與其相反的方向為后，在左為左側，在右為右側。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“設置”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內(nèi)部的連通，對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

圖1是本發(fā)明提供的空化射流清潔船體水下機器人的整機示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提供的空化射流清潔船體機器人包括主體框架1，在主體框架左側設置有左側主履帶2A和左側越障履帶3A，在主體框架右側設置有右側主履帶2B和右側越障履帶3B；左側主履帶2A和左側越障履帶3A通過左側履帶間傳動機構4A連接，右側主履帶2B和右側越障履帶3B通過右側履帶間傳動機構4B連接。機器人還包括左側越障俯仰機構5A和右側越障俯仰機構5B；左側伺服電機6A和右側伺服電機6B；左側伺服電機6A通過左側錐形齒輪機構7A驅(qū)動左側主履帶2A，右側伺服電機6B通過右側錐形齒輪機構7B驅(qū)動右側主履帶2B。主體框架1內(nèi)后部設置有電氣密封箱8，其內(nèi)搭載機器人控制系統(tǒng)電路板及其他輔助電路、接插件等，完成機器人運動控制、清潔設備控制、傳感信號接收以及與遠程操控監(jiān)視終端的數(shù)據(jù)傳輸；電氣密封箱8通過數(shù)據(jù)電纜與攝像設備、傳感器設備、動力設備等連接。主體框架1內(nèi)-前部至少搭載3個空化射流清潔盤(簡稱：空化盤)9A、9B、9C，呈“三角型”布置并設置在機器人本體主體框架的下部；在主體框架1的前端兩側位置設置有2個空化射流清潔槍(簡稱：空化槍)10A、10B，實現(xiàn)機器人履帶前向區(qū)域以及履帶與空化盤間隙前向區(qū)域的清潔。

本發(fā)明提供的空化射流清潔船體機器人主履帶、越障履帶、履帶間傳動機構及履帶動力機構、連接結構等呈左右鏡像對稱布置。因而下文以單側履帶及其內(nèi)結構詳細介紹本發(fā)明傳動機構實施過程及有益效果。

圖2是本發(fā)明提供射流空化船體清潔機器人履帶機構及連接結構示意圖，如圖2所示，本發(fā)明提供的機器人履帶機構包括主履帶2、越障履帶3、以及用于鏈接主履帶2和越障履帶3的履帶間傳動機構4。主履帶2包括主履帶內(nèi)導向板22、主履帶外導向板23和主履帶上護板24，它們形成只有下端具有開口的殼體，用于容納主履帶傳動機構。越障履帶3包括越障履帶內(nèi)導向板32、越障履帶外導向板33和越障履帶上護板34，它們形成只有下端具有開口的殼體，用于容納越障履帶傳動機構。履帶間傳動結構4包括鏈輪20A、鏈輪20B(圖2中未示)和用于鏈接鏈輪20A和鏈輪20B的鏈條21，其中，鏈輪20A通過鍵連接設置在主履帶從動軸18上，鏈輪20B通過鍵連接設置在越障履帶驅(qū)動軸19上，從而實現(xiàn)主履帶2和越障履帶3之間的力學傳遞。

本發(fā)明提供的履帶機構連接結構包括連接件11、連接件12、連接件13和連接件35，它們均被焊接在主體框架1上，連接件11、連接件12和連接件13的左右兩壁上分別對稱設置有通孔，連接件11用于設置軸承機構14，連接件12用于設置軸承機構15，連接件13用于設置軸承機構16，連接件35用于設置越障俯仰機構5A，主履帶驅(qū)動軸17、主履帶從動軸18和越障履帶驅(qū)動軸19分別設置在軸承機構14、軸承機構15和軸承機構16上，連接件35與從動軸31連接。

圖3是本發(fā)明提供的空化射流清潔船體機器人履帶內(nèi)結構圖；如圖3所示，本發(fā)明提供的機器人主履帶2至少包括主履帶傳動機構，主履帶傳動機構包括主履帶驅(qū)動軸17、主履帶從動軸18、設置在主履帶驅(qū)動軸17上的主履帶驅(qū)動鏈輪25、設置在主履帶從動軸18上的主履帶從動鏈輪26、主履帶導向架27、主履帶傳動鏈條29和沿主履帶導向架27周向均勻設置的m塊封裝磁體塊30，其中，主履帶驅(qū)動軸17和主履帶從動軸18分別設置在主履帶導向架27的后端和前端。主履帶傳動鏈條29由多節(jié)鏈節(jié)組成，用于主履帶主動鏈輪和主履帶從動鏈輪間的連接和傳動。主履帶導向架27至少包括K段沿軸向設置有通孔的導向體，每段導向體設置有穿過通孔的導向架定位桿，如28，導向架定位桿兩端分別設置于內(nèi)導向板和外導向板上，實現(xiàn)鏈節(jié)磁體塊30吸附力的均勻分布與力學傳遞。

本發(fā)明提供的機器人越障履帶3至少包括越障履帶傳動機構，越障履帶傳動機構包括越障履帶驅(qū)動軸19、越障履帶驅(qū)動軸31、設置在越障履帶驅(qū)動軸上的越障履帶驅(qū)動鏈輪37、設置在越障履帶從動軸31上越障從動輪38、越障履帶導向架、越障履帶傳動鏈條和沿越障履帶導向架周向均勻設置的N塊封裝磁體塊，各部件連接方式與主履帶相似，更詳細地說，越障履帶驅(qū)動軸19和越障履帶從動軸31分別設置在越障履帶導向架的后端和前端。越障履帶傳動鏈條由多節(jié)鏈節(jié)組成，用于越障履帶主動鏈輪和越障履帶從動鏈輪間的連接和傳動。越障履帶導向架至少包括L段沿軸向設置有定位孔的導向體，每段導向體設置有穿過定位孔的導向架定位桿，如28，導向架定位桿兩端分別固定于內(nèi)導向板和外導向板，實現(xiàn)鏈節(jié)磁體塊吸附力的均勻分布與力學傳遞。

圖4是本發(fā)明提供的空化射流清潔船體機器人履帶導向架結構示意圖，圖5是本發(fā)明提供的導向機構裝配剖面圖，如圖4和圖5所示，主履帶導向架27包括設置在兩端的D型空心體39、D型空心體40和設置于兩端空心體之間的K段長方形空心體41，兩端空心體分別設置有軸孔；每個方形空心體41設置了一個定位孔43，如此形成一個類似截面為橢圓形的空心柱體?？招闹w的后端的圓孔用于插入履帶主動鏈輪的軸，前端的圓孔用于插入履帶從動鏈輪的軸，定位孔用于設置固定裝置。D型空心體的弧形端和方形空心體41的下端設置有導軌槽，組合所有空心體后，在主履帶導向架27兩端的形成兩條對稱的“腰型”導軌42。

裝配時，使導向架定位桿28穿過導向架的定位孔43，且使導向架定位桿28的兩端分別設置于內(nèi)導向板22和外導向板23。定位孔具有上平面44和下平面45，上平面44和下平面45分別起到導向架定位桿28上下運動的上限位和下限位作用。主履帶導向架27兩端的導軌皆包括導軌上平面46、導軌下表面47和導軌內(nèi)表面49。主履帶導向架27還包括磁體塊30，導向架左側的鏈條的的每節(jié)鏈節(jié)的兩個銷軸穿過相應的磁體塊30的支架的左端并設置一個軸承，如軸承48；導向架右側的鏈條的一節(jié)鏈節(jié)的兩個銷軸穿過磁體塊30的支架的右端并設置一個軸承，磁體塊30左側的軸承設置在導向架左側的導軌之內(nèi)，磁體塊30右側的軸承設置在導向架右側的導軌之內(nèi)，導軌內(nèi)表面限制其橫向運動。機器人俯仰姿態(tài)大于-90°小于90°，即機器人與其運動導磁面呈現(xiàn)壓力關系時，軸承48接觸導軌上表面46，從而推動導向架方形塊向上運動直至定位孔下表面45接觸導向架定位桿28，因而機器人重力與其運動導磁面對磁體塊支撐力之間建立力學平衡；機器人俯仰姿態(tài)處于其他角度，即機器人與其運動導磁面呈現(xiàn)“拉力”關系時，軸承48接觸導軌下表面47，從而拉動導向架方向塊向下運動直至定位孔上表面44接觸導向架定位桿28，使得機器人重力與其運動導磁面對磁體塊的吸附力之間建立力學平衡?？梢娫摻Y構能夠?qū)崿F(xiàn)機器人運動過程中導磁面對磁體塊支撐力或吸附力的平衡傳導，從而增強了機器人的穩(wěn)定性。然而該結構為非連續(xù)變化，因而在導向架的每個導向桿上設置了導向架緩沖連接機構。

越障履帶的導向架與主履帶的導向架的結構類同，這里不再重述。

圖6是本發(fā)明提供的導向架緩沖連接機構結構示意圖，圖7是本發(fā)明提供的導向架緩沖機構裝配剖面圖，如圖6、圖7所示，導向架緩沖連接機構包括緩沖連接塊51，及鏡像分布的彈簧軸52A、彈簧軸52B，彈簧53A、彈簧53B和彈簧套54A、彈簧套54B；緩沖連接塊51穿過導向架定位桿28并與之固連，彈簧53A與彈簧53B分別套于彈簧軸52A與彈簧軸52B之上并置于彈簧套54A與54B之內(nèi)，彈簧套54A與彈簧套54B分別與導向架上端55A和導向架下端55B連接，裝配該緩沖連接結構后，可實現(xiàn)機器人姿態(tài)變化時導向架上下連續(xù)運動與力學傳動的連續(xù)變化。機器人與其運動導磁面呈現(xiàn)壓力關系時，磁塊上軸承48通過導軌上平面46推動導向架上移、彈簧53B將機器人運動導磁面對磁體塊支撐力傳遞給導向定位桿28，從而建立機器人與導磁面對磁體塊支撐力的力學平衡；反之，機器人與其運動導磁面呈現(xiàn)“拉力”關系時，磁體上軸承48通過導軌下平面47拉動導向架下移、彈簧53A將機器人運動導磁面對磁體塊支撐力傳遞給導向定位桿28，從而建立機器人與導磁面對磁體塊吸附力的力學平衡。通過彈簧53A、彈簧53B實現(xiàn)機器人壓力、吸附力的傳遞并建立力學平衡，保證了機器人姿態(tài)改變時力學平衡的連續(xù)變化，從而機器人運動平穩(wěn)性大幅度提高。

圖8是本發(fā)明提供的導向架工作過程吸附面變化圖，如圖8所示，圓孔62A與圓孔62B為機器人履帶前后軸位置，上直線56A、圓弧56B、圓弧56C及下直線57、58A、58B、59A、59B共同組成閉合機器人磁體塊吸附面50的運動軌跡線，其中，上直線56A與圓弧56B、圓弧56C為磁體塊與機器人運動導磁壁面非吸附區(qū)域；下直線57、58A、58B、59A、59B則為磁體塊與機器人運動導磁壁面吸附區(qū)域，且運動軌跡線隨著機器人俯仰姿態(tài)角變化而變化。按照機器人重力法向分量大小與方向變化狀態(tài)劃分，磁體塊與機器人運動導磁壁面吸附區(qū)域重要位置軌跡線包括下直線57-零壓力軌跡線，即機器人處于直立狀態(tài)，重力方向與其履帶運動導磁面平行時履帶磁體吸附面的運動軌跡；直線58A-最大壓力軌跡線，即機器人處于水平面，重力垂直于機器人向下時(正立)履帶磁體吸附面的運動軌跡；直線58B-最大拉力軌跡線，即機器人處于水平面，重力垂直于機器人向上時(機器人倒立)履帶磁體吸附面的運動軌跡；直線59A與直線59B則為機器人越障時的壓力限制線與拉力限制線。直線57與直線58A之間區(qū)域60A為機器人壓力狀態(tài)磁體吸附面運動域；直線57與直線58B之間區(qū)域61A為機器人拉力狀態(tài)磁體吸附面運動域；區(qū)域60B與區(qū)域61B分別為越凸起障礙與凹陷障礙時允許磁體吸附面運動域。

本發(fā)明提供的磁吸附履帶機器人傳動機構，實現(xiàn)了履帶吸附區(qū)域內(nèi)每個磁體塊的法向連續(xù)運動與吸附力的法向連續(xù)傳遞，保證了機器人任意姿態(tài)下履帶支撐力或吸附力的均勻分布于法向均勻傳遞，極大地增強了機器人運動過程中的穩(wěn)定性、越障性和防傾覆性。

以上結合附圖，詳細說明了本發(fā)明的工作原理。但是本領域的普通技術人員應當明白，說明書僅是用于解釋權利要求書。但本發(fā)明的保護范圍并不局限于說明書。任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明批露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或者替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。