具有攀爬助力机构的单摆臂履带式机器人移动底盘

1.具有攀爬助力机构的单摆臂履带式机器人移动底盘，包括：
底盘(10)，呈矩形的箱体结构；
履带行走机构，分设于底盘(10)的左右两侧，包括行走履带(20)，于行走履带(20)的两端具有与其啮合传动、并与底盘(10)可转动连接的主动轮(21)和从动轮(22)；
两前摆臂(30)，分设于底盘(10)前端的左右两侧，并位于履带行走机构的外侧，其一端与从动轮(22)同轴设置，另一端向前自由设置；其特征在于，
所述前摆臂(30)包括骨架(31)，两侧的骨架(31)通过一根摆臂驱动轴(40)固定，所述摆臂驱动轴(40)呈分体式结构，其两端可转动、且同轴的穿过从动轮(22)并通过法兰结构与骨架(31)固定，于摆臂驱动轴(40)上通过法兰结构固定有蜗轮(41)，所述蜗轮(41)啮合有蜗杆(42)，所述蜗杆(42)连接有驱动其旋转的摆臂电机(43)；
还包括的(50)，位于底盘(10)的尾端，包括：
安装板(51)，固定于底盘(10)的尾端；
底架(52)，其第一端与安装板(51)可转动连接，第二端具有可转动的辅轮(521)，于底架(52)的底面上可转动的固定有多个水平的辊轴(522)；及
伸缩杆(53)，倾斜设置、与安装板(51)和底架(52)构成三角形结构，所述伸缩杆(53)的一端与安装板(51)可转动连接，另一端与底架(52)的第二端可转动连接。
2.根据权利要求1所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，所述摆臂驱动轴(40)依次包括第一轴段(401)、第二轴段(402)、第三轴段(403)和第四轴段(404)，所述第一轴段(401)和第四轴段(404)可转动、且同轴的穿过对应的从动轮(22)，并具有与骨架(31)固定的第一法兰盘(409)，所述第二轴段(402)上具有与蜗轮(41)固定的第二法兰盘(408)，相邻的轴段间可拆卸固定。
3.根据权利要求2所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，所述第三轴段(403)由轴承钢制得。
4.根据权利要求2所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，相接的两轴段的对接部分，一端具有U形开口形成的夹槽，另一端具有伸入夹槽内的嵌块，所述夹槽与嵌块通过螺栓固定。
5.根据权利要求1所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，所述前摆臂(30)的骨架(31)的自由端固定有摆臂轴(32)，于摆臂轴(32)上可转动的固定有第一摆臂轮(33)，所述第一摆臂轮(33)与对应的从动轮(22)之间通过摆臂履带(34)传动，所述摆臂轴(32)与摆臂驱动轴(40)之间的距离可调。
6.根据权利要求5所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，所述骨架(31)上具有U形的豁口(311)，所述摆臂轴(32)位于豁口(311)内，于豁口(311)的底部螺接有驱动摆臂轴(32)移动的螺纹顶杆(312)。
7.根据权利要求5所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，所述第一摆臂轮(33)具有同轴的两个，两个第一摆臂轮(33)分置于骨架(31)的两侧；
还包括第二摆臂轮(35)，所述第二摆臂轮(35)可转动的固定于摆臂驱动轴(40)上。
8.根据权利要求7所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，所述第一摆臂轮(33)和第一摆臂轮(33)均通过两个相对设置的带肩轴承(36)安装于摆臂轴(32)或摆臂驱动轴(40)上。
9.根据权利要求1所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，所述蜗杆(42)水平的设于蜗轮(41)的上方，且蜗杆(42)能够上下移动并与底盘(10)锁定。
10.根据权利要求9所述的单摆臂履带式机器人移动底盘，其特征在于，所述蜗杆(42)可转动的固定于一调节架(44)上，所述调节架(44)包括：
上顶梁(441)，水平的固定于底盘(10)上，于上顶梁(441)上开设有多个竖直的调节孔，于调节孔内螺纹连接有顶丝(442)；及
移动板(443)，位于上顶梁(441)的下方，于移动板(443)上开设有多个竖直的滑孔(444)，于滑孔(444)内穿设有与底盘(10)固定的锁定螺栓(445)，所述蜗杆(42)可转动的固定于移动板(443)上。

具有攀爬助力机构的单摆臂履带式机器人移动底盘\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及移动机器人领域，尤其涉及一种具有攀爬助力机构的单摆臂履带式机器人移动底盘。\n背景技术\n[0002] 目前随着机器人技术的发展和社会需求的日益扩大，机器人在各个领域均发挥着作用，广泛应用于巡检、侦查、协同运输、消防、市政等多种行业。\n[0003] 现有的机器人驱动结构主要由底盘、设置在底盘两侧的履带、以及安装在底盘内部的驱动电机等设备，机器人在实际执行任务过程中，不可避免地会遇到路况比较复杂、坡道较多的地形或者需要攀爬楼梯的状况，机器人在爬坡作业时，会通过利用前摆臂完成越障或爬楼，但是机器人在爬坡的过程中，如果地面和楼梯的坡度较大时，机器人的重心会随着坡度的变化而造成机器人的重心不稳定，甚至会使机器人有发生倾覆的危险，造成机器人损坏，令作业中断，造成经济损失。\n[0004] 另外，现有的机器人的摆臂锁于摆臂驱动轴的安装方式多采用键连接，由于摆臂整体与摆臂驱动轴为偏心设置，造成键磨损严重，造成摆臂锁定不稳固的问题。\n实用新型内容\n[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有攀爬助力机构的单摆臂履带式机器人移动底盘，可有效防止机器人移动底盘后倾翻倒，且摆臂锁定牢靠。\n[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：\n[0007] 具有攀爬助力机构的单摆臂履带式机器人移动底盘，包括：\n[0008] 底盘，呈矩形的箱体结构；\n[0009] 履带行走机构，分设于底盘的左右两侧，包括行走履带，于行走履带的两端具有与其啮合传动、并与底盘可转动连接的主动轮和从动轮；\n[0010] 两前摆臂，分设于底盘前端的左右两侧，并位于履带行走机构的外侧，其一端与从动轮同轴设置，另一端向前自由设置；其特征在于，\n[0011] 所述前摆臂包括骨架，两侧的骨架通过一根摆臂驱动轴固定，所述摆臂驱动轴呈分体式结构，其两端可转动、且同轴的穿过从动轮并通过法兰结构与骨架固定，于摆臂驱动轴上通过法兰结构固定有蜗轮，所述蜗轮啮合有蜗杆，所述蜗杆连接有驱动其旋转的摆臂电机；\n[0012] 还包括攀爬助力机构，位于底盘的尾端，包括：\n[0013] 安装板，固定于底盘的尾端；\n[0014] 底架，其第一端与安装板可转动连接，第二端具有可转动的辅轮，于底架的底面上可转动的固定有多个水平的辊轴；及\n[0015] 伸缩杆，倾斜设置、与安装板和底架构成三角形结构，所述伸缩杆的一端与安装板可转动连接，另一端与底架的第二端可转动连接。\n[0016] 进一步的技术方案在于，所述摆臂驱动轴依次包括第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，所述第一轴段和第四轴段可转动、且同轴的穿过对应的从动轮，并具有与骨架固定的第一法兰盘，所述第二轴段上具有与蜗轮固定的第二法兰盘，相邻的轴段间可拆卸固定。\n[0017] 进一步的技术方案在于，所述第三轴段由轴承钢制得。\n[0018] 进一步的技术方案在于，相接的两轴段的对接部分，一端具有U形开口形成的夹槽，另一端具有伸入夹槽内的嵌块，所述夹槽与嵌块通过螺栓固定。\n[0019] 进一步的技术方案在于，所述前摆臂的骨架的自由端固定有摆臂轴，于摆臂轴上可转动的固定有第一摆臂轮，所述第一摆臂轮与对应的从动轮之间通过摆臂履带传动，所述摆臂轴与摆臂驱动轴之间的距离可调。\n[0020] 进一步的技术方案在于，所述骨架上具有U形的豁口，所述摆臂轴位于豁口内，于豁口的底部螺接有驱动摆臂轴移动的螺纹顶杆。\n[0021] 进一步的技术方案在于，所述第一摆臂轮具有同轴的两个，两个第一摆臂轮分置于骨架的两侧；\n[0022] 还包括第二摆臂轮，所述第二摆臂轮可转动的固定于摆臂驱动轴上。\n[0023] 进一步的技术方案在于，所述第一摆臂轮和第一摆臂轮均通过两个相对设置的带肩轴承安装于摆臂轴或摆臂驱动轴上。\n[0024] 进一步的技术方案在于，所述蜗杆水平的设于蜗轮的上方，且蜗杆能够上下移动并与底盘锁定。\n[0025] 进一步的技术方案在于，所述蜗杆可转动的固定于一调节架上，所述调节架包括：\n[0026] 上顶梁，水平的固定于底盘上，于上顶梁上开设有多个竖直的调节孔，于调节孔内螺纹连接有顶丝；及\n[0027] 移动板，位于上顶梁的下方，于移动板上开设有多个竖直的滑孔，于滑孔内穿设有与底盘固定的锁定螺栓，所述蜗杆可转动的固定于移动板上。\n[0028] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：\n[0029] 该单摆臂履带式机器人移动底盘在尾端设置有攀爬助力机构，机器人爬楼梯的过程中，底架上的辊轴能够贴合在楼梯的坡面上，底架上的辅轮能够抵在机器人后方的楼梯上，防止机器人在爬楼的过程中由于重心的不稳定而造成机器人发生倾倒。一但机器人发生倾倒，底架还能够对机器人提供缓冲，降低机器人的损坏成度。攀爬助力机构通过伸缩杆伸缩可以调节底架的角度，使其在爬楼使能够适应不同高度的台阶，并能够在平面行驶时将底架抬起来，降低对辊轴的磨损。\n[0030] 在摆臂驱动结构中，蜗轮与摆臂驱动轴间、摆臂驱动轴与骨架间均采用法兰的结构固定，摒弃传统的键连接形式，使蜗轮与摆臂驱动轴间、摆臂驱动轴与骨架间连接更稳定牢靠，不会产生键连接磨损的问题，保证了对摆臂锁定的稳定性。\n[0031] 而且臂驱动轴呈分体式结构，便于后期对移动平台的检修，检修哪一模块拆哪一模块即可，不用整体拆装，检修方便快捷。\n附图说明\n[0032] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。\n[0033] 图1是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘的轴侧结构示意图；\n[0034] 图2是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘的侧视结构示意图；\n[0035] 图3是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中去掉底盘顶盖后的轴侧结构示意图；\n[0036] 图4是图3的俯视结构示意图；\n[0037] 图5是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中攀爬助力机构的结构示意图；\n[0038] 图6是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中摆臂轴的结构示意图；\n[0039] 图7是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中前摆臂的结构示意图(隐去摆臂履带后)；\n[0040] 图8是图7隐去一侧的第一摆臂轮后的结构示意图；\n[0041] 图9是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中摆臂上骨架的结构示意图；\n[0042] 图10是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中摆臂驱动轴的结构示意图(含两端的从动轴)；\n[0043] 图11是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中主动轮的结构示意图；\n[0044] 图12是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中从动轮的结构示意图；\n[0045] 图13是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中蜗轮蜗杆部分的正面结构示意图；\n[0046] 图14是本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中蜗轮蜗杆部分的背面结构示意图。\n具体实施方式\n[0047] 下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。\n[0048] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。\n[0049] 如图1～图14所示，具有攀爬助力机构的单摆臂履带式机器人移动底盘，包括底盘\n10、履带行走机构、两前摆臂30和攀爬助力机构50。\n[0050] 底盘10呈矩形的箱体结构，底盘10上相邻的壁板间采用凹凸嵌合形式搭接固定，可有效防止底盘10受力后的变形，底盘10的内部为各组件提供了安装空间，底盘10的顶部具有可拆卸的顶盖，顶盖的外表面形成搭载平台，可根据机器人的工作要求，固定不同的搭载组件。\n[0051] 履带行走机构分设于底盘10的左右两侧，用于驱动底盘10行走。履带行走机构包括行走履带20，于行走履带20的两端具有与其啮合传动、并与底盘10可转动连接的主动轮\n21和从动轮22。本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中，主动轮21位于两个从动轮22均位于底盘10的前端，两个主动轮21均位于底盘10的后端，布局更加合理。\n[0052] 从动轮22通过从动轴221可转动的固定于底盘10上，在从动轴上具有第三法兰盘\n2211，从动轴与底盘10通过法兰结构固定，从动轮22通过轴承与从动轴可转动连接。主动轮\n21通过主动轴211可转动的固定于底盘10上，主动轴通过轴承与底盘10可转动连接，并通过轴承座进行支撑，在主动轴的外壁上具有键，主动轮21的内圈过盈配合有铝材质的轴套，在轴套上开设有键槽，主动轴与主动轮21采用键配合固定。在两根主动轴上均具有驱动其旋转的行走驱动组件，行走驱动组件启动工作后，使该侧的行走履带20转动，两条行走履带20通过各自的行走驱动组件单独驱动，可实现单摆臂履带式机器人移动底盘的左转或右转以及原地旋转。\n[0053] 该结构中，由于行走轮为尼龙轮，为了避免在尼龙轮上开设键槽造成强度不够，所以在主动轮21内嵌铝套，增加键配合的强度及稳定性。\n[0054] 两前摆臂30分设于底盘10前端的左右两侧，并位于履带行走机构的外侧，其一端与从动轮22同轴设置，另一端向前自由设置。前摆臂30包括骨架31，两侧的骨架31通过一根摆臂驱动轴40固定，摆臂驱动轴40同轴且可转动的穿过两侧的从动轴。摆臂驱动轴40用于带动两前摆臂30同步摆动，以适应爬坡越障的需求。关于前摆臂30在爬楼越障时的姿态控制属于现有技术，在此不做赘述。\n[0055] 骨架31的自由端固定有摆臂轴32，于摆臂轴32上可转动的固定有第一摆臂轮33，所述第一摆臂轮33与对应的从动轮22之间通过摆臂履带34传动，所述摆臂轴32与摆臂驱动轴40之间的距离可调。\n[0056] 在骨架31的自由端可转动的固定有第一摆臂轮33，从动轮22向外凸出于行走履带\n20，第一摆臂轮33与对应的从动轮22间通过摆臂履带34传动，即摆臂履带34与行走履带20同步转动。为了保证摆臂在运行过程中的稳定性，骨架31的自由端固定有摆臂轴32，第一摆臂轮33通过两个带肩轴承36可转动的固定于摆臂轴32上，两个带肩轴承36相对设置，以对第一摆臂轮33进行轴向限位，从而防止了第一摆臂轮33在工作过程晃动。\n[0057] 进一步的，为保证摆臂履带34运行的稳定性，第一摆臂轮33具有同轴的两个，两个第一摆臂轮33分置于骨架31的两侧。摆臂上还包括第二摆臂轮35，第二摆臂轮35同样通过两个相对设置的带肩轴承36可转动的固定于摆臂驱动轴40的末端，并通过轴端的螺栓形成台阶限位，增加摆臂履带34与两端轮部的啮合面积，也可防止摆臂履带34脱带。\n[0058] 本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘为了防止摆臂履带34脱带，使摆臂两端的轴距可调。具体在骨架31的自由端具有U形的豁口311，摆臂轴32位于豁口311内，豁口311两侧的带肩轴承36还可对摆臂轴32进行轴向限位，防止摆臂轴32的轴向晃动。在豁口311的底部螺接有驱动摆臂轴32向骨架31的自由端移动的螺纹顶杆312，螺纹顶杆312顶紧摆臂轴\n32，通过旋紧螺纹顶杆312，可使摆臂轴32远离摆臂驱动轴40，从而使摆臂履带34涨紧，防止其脱带。\n[0059] 摆臂驱动轴40的两端可转动、且同轴的穿过从动轮22上的从动轴221(即从动轴\n211为套管结构)并通过法兰结构与骨架31固定，摆臂驱动轴40位于底盘10内的部分还通过固定于底盘10内的轴承座对其进行支撑。在摆臂驱动轴40上通过法兰结构固定有蜗轮41，所述蜗轮41啮合有蜗杆42，所述蜗杆42连接有驱动其旋转的摆臂电机43。摆臂电机43驱动蜗杆42旋转，蜗杆42带动蜗轮41旋转，从而驱动摆臂驱动轴40旋转，实现对摆臂摆角的调节。\n[0060] 摆臂驱动轴40呈分体式结构，依次包括第一轴段401、第二轴段402、第三轴段403和第四轴段404，第一轴段401和第四轴段404可转动、且同轴的穿过对应的从动轮22，并具有与骨架31固定的第一法兰盘409，第二轴段402上具有与蜗轮41固定的第二法兰盘408，在蜗轮41的外侧端面上具有沉槽，第二法兰盘408嵌于该沉槽内并与蜗轮41固定。相邻的轴段间可拆卸固定。\n[0061] 具体的，相接的两轴段的对接部分，一端具有夹槽，另一端具有伸入夹槽内的嵌块，优选的夹槽呈U形，与嵌块为非圆形嵌合，通过非圆形的嵌合，可彼此限制相对转动，且夹槽与嵌块通过螺栓固定。\n[0062] 其中，第三轴段403主要起到联轴器的作用，采用轴承钢制得，其长度要尽量长，以增加摆臂驱动轴40的强度，防止摆臂驱动轴40变形，保证了摆臂驱动轴40两端摆臂的同步性。\n[0063] 在摆臂驱动结构中，蜗轮41与摆臂驱动轴40间、摆臂驱动轴40与骨架31间均采用法兰的结构固定，摒弃传统的键连接形式，使蜗轮41与摆臂驱动轴40间、摆臂驱动轴40与骨架31间连接更稳定牢靠，不会产生键连接磨损的问题，保证了对摆臂锁定的稳定性。\n[0064] 而且臂驱动轴呈分体式结构，便于后期对机器人移动底盘的检修，检修哪一模块拆哪一模块即可，不用整体拆装，检修方便快捷。\n[0065] 本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘还包括攀爬助力机构50，攀爬助力机构50位于底盘10的尾端，包括安装板51、底架52和伸缩杆53。\n[0066] 安装板51固定于底盘10的尾端。底架52的第一端通过安装耳与安装板51可转动连接，第二端具有可转动的辅轮521，辅轮521可具有两个，分设于底架52尾端的两侧，在底架\n52的底面上可转动的固定有多个水平的辊轴522，多个辊轴522构成底架52的底面。伸缩杆\n53倾斜设置、与安装板51和底架52构成三角形结构，所述伸缩杆53的一端与安装板51可转动连接，另一端与底架52的第二端可转动连接。伸缩杆53为自主伸缩部件，可以采用电动伸缩杆53、气缸、油缸等现有元件。\n[0067] 该单摆臂履带式机器人移动底盘在尾端设置有攀爬助力机构50，机器人爬楼梯的过程中，底架52上的辊轴522能够贴合在楼梯的坡面上，底架52上的辅轮521能够抵在机器人后方的楼梯上，防止机器人在爬楼的过程中由于重心的不稳定而造成机器人发生倾倒。\n一但机器人发生倾倒，底架52还能够对机器人提供缓冲，降低机器人的损坏成度。攀爬助力机构50通过伸缩杆53伸缩可以调节底架52的角度，使其在爬楼使能够适应不同高度的台阶，并能够在平面行驶时将底架52抬起来，降低对辊轴522的磨损。\n[0068] 本公开的单摆臂履带式机器人移动底盘中，蜗杆42水平的设于蜗轮41的上方，且蜗杆42能够上下移动并与底盘10锁定。实现蜗轮41与蜗杆42啮合的精度可调。\n[0069] 具体的，蜗杆42可转动的固定于一调节架44上，调节架44包括上顶梁441和移动板\n443。上顶梁441水平的固定于底盘10上，于上顶梁441上开设有多个竖直的调节孔，于调节孔内螺纹连接有顶丝442。移动板443位于上顶梁441的下方，于移动板443上开设有多个竖直的滑孔444，于滑孔444内穿设有与底盘10固定的锁定螺栓445，所述蜗杆42可转动的固定于移动板443上。\n[0070] 调节时，先将锁定螺栓445松开，然后向下旋动顶丝442，顶丝442顶着移动板443沿滑孔444向下移动，使蜗杆42靠近蜗轮41，调节完成后，再将锁定螺栓445拧紧，将移动板443固定。\n[0071] 该单摆臂履带式机器人移动底盘的摆臂通过蜗轮41蜗杆42组件驱动实现摆动，蜗杆42的高度可调，通过向下调节蜗杆42的高度，可使蜗杆42与蜗轮41间的间隙缩小，啮合精度提高，当摆臂电机43驱动停止后，通过蜗杆42与蜗轮41间稳定的啮合，可防止摆臂自主摆动，保证了对摆臂锁定的稳定性。\n[0072] 以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。