本發(fā)明屬于履帶式行走裝置技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種可變形履帶式行走裝置。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的履帶式移動機(jī)器人的越野性能較強(qiáng),能完成爬坡、越障、跨溝等動作,應(yīng)用范圍較廣。然而,其履帶的形狀不可變,越障的高度因此受限,對環(huán)境的適應(yīng)性較差,運(yùn)動靈活性也有限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種可變形履帶式行走裝置。
為此,本發(fā)明技術(shù)方案如下:
一種可變形履帶式行走裝置,包括:一個(gè)板狀的連接機(jī)構(gòu)和分別固定在連接機(jī)構(gòu)兩側(cè)且用于行走的兩組運(yùn)動機(jī)構(gòu);
其中,每組運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括:履帶、框架模塊和履帶變形模塊;
框架模塊包括兩組履帶支撐輪、兩個(gè)豎直設(shè)置的支撐板和水平設(shè)置的第一連接軸、第二連接軸和第三連接軸;第一連接軸、第二連接軸和第三連接軸的兩端分別設(shè)有螺紋,通過兩個(gè)支撐上設(shè)有的螺孔及相配合的螺帽分別連接在兩個(gè)平行設(shè)置的支撐板上;兩組履帶支撐輪的輪軸兩端分別設(shè)有螺紋,通過分別設(shè)在兩個(gè)支撐板前后兩端的螺孔及相配合的螺帽分別固定在兩個(gè)支撐板之間;
履帶變形模塊包括履帶驅(qū)動輪、前調(diào)節(jié)桿、第一傳動軸、第二傳動軸、后調(diào)節(jié)桿、驅(qū)動軸、同步帶輪、同步帶、第一傳動齒輪、第二傳動齒輪、調(diào)節(jié)短桿、調(diào)節(jié)短桿連接軸、第三傳動齒輪、第四傳動齒輪、連接軸和履帶從動輪;
兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿的后端利用水平設(shè)置的連接軸鉸接在一個(gè)后調(diào)節(jié)桿的前端兩側(cè)部位;水平設(shè)置的短調(diào)節(jié)桿連接軸的一端固定在一個(gè)支撐板的內(nèi)壁上;短調(diào)節(jié)桿的一端以可轉(zhuǎn)動的方式連接在短調(diào)節(jié)桿連接軸的一端上,另一端與后調(diào)節(jié)桿的中部通過鉸鏈軸連接;
第一傳動軸以可轉(zhuǎn)動的方式貫穿設(shè)置在兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿的后部,兩端分別以可轉(zhuǎn)動的方式固定在兩個(gè)支撐板上,在第一傳動軸的兩端附近位于兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿的外側(cè)部位分別固接第一傳動齒輪和第四傳動齒輪;第二傳動軸以可轉(zhuǎn)動的方式貫穿設(shè)置在兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿上位于第一傳動軸后側(cè)的部位,兩端分別以可轉(zhuǎn)動的方式固定在兩個(gè)支撐板上,在第二傳動軸的兩端附近位于兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿的外側(cè)部位分別固接第二傳動齒輪和第三傳動齒輪;第三傳動齒輪與第四傳動齒輪嚙合,第一傳動齒輪與第二傳動齒輪嚙合,且第一傳動齒輪與一旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸連接;驅(qū)動軸貫穿設(shè)置在兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿的前端,兩段分別固接一個(gè)履帶驅(qū)動輪;第一傳動軸和驅(qū)動軸的中部分別固定套有一個(gè)同步帶輪,兩個(gè)同步帶輪的外圓周面上套有一個(gè)同步帶;履帶從動輪以可轉(zhuǎn)動的方式固定在后調(diào)節(jié)桿的后端,履帶從動輪和兩組履帶支撐輪上分別設(shè)有與履帶相嚙合的齒輪,履帶套在履帶驅(qū)動輪、履帶從動輪和兩組履帶支撐輪上;
所述可變形履帶式行走裝置還包括彈簧和彈簧連接桿;彈簧連接桿固定在可變形履帶式行走裝置外側(cè)的前調(diào)節(jié)桿的外壁前部;彈簧的一端連接在彈簧連接桿的外端,另一端連接在支撐板的外壁上。所述彈簧為螺旋彈簧。
第一連接軸和第二連接軸設(shè)置在支撐板的上部,且位于前調(diào)節(jié)桿的后側(cè);第三連接軸設(shè)置在支撐板的下部,且位于前調(diào)節(jié)桿的下方。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的可變形履帶式行走裝置能根據(jù)環(huán)境的變化而改變履帶的運(yùn)動姿態(tài)和模式,增強(qiáng)了對于環(huán)境的適應(yīng)性和運(yùn)動的靈活性,具有較為廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的可變形履帶式行走裝置的初始狀態(tài)圖。
圖2為本發(fā)明的可變形履帶式行走裝置的變形狀態(tài)圖。
圖3為履帶變形模塊的正視圖。
圖4為運(yùn)動機(jī)構(gòu)的俯視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明,但下述實(shí)施例絕非對本發(fā)明有任何限制。
如圖1-4所示,該可變形履帶式行走裝置包括:一個(gè)板狀的連接機(jī)構(gòu)102和分別固定在連接機(jī)構(gòu)102兩側(cè)且用于行走的兩組運(yùn)動機(jī)構(gòu)101;
其中,每組運(yùn)動機(jī)構(gòu)101包括:履帶4、框架模塊和履帶變形模塊;
框架模塊包括兩組履帶支撐輪10、兩個(gè)豎直設(shè)置的支撐板17和水平設(shè)置的第一連接軸7、第二連接軸8和第三連接軸11;第一連接軸7、第二連接軸8和第三連接軸11的兩端分別設(shè)有螺紋,通過兩個(gè)支撐板17上設(shè)有的螺孔及相配合的螺帽分別連接在兩個(gè)平行設(shè)置的支撐板17上;兩組履帶支撐輪10的輪軸兩端分別設(shè)有螺紋,通過分別設(shè)在兩個(gè)支撐板17前后兩端的螺孔及相配合的螺帽分別固定在兩個(gè)支撐板17之間;
履帶變形模塊包括履帶驅(qū)動輪1、前調(diào)節(jié)桿3、第一傳動軸5、第二傳動軸6、后調(diào)節(jié)桿9、驅(qū)動軸12、同步帶輪13、同步帶14、第一傳動齒輪15、第二傳動齒輪16、調(diào)節(jié)短桿18、調(diào)節(jié)短桿連接軸19、第三傳動齒輪20、第四傳動齒輪21、連接軸23和履帶從動輪24;
兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3的后端利用水平設(shè)置的連接軸23鉸接在一個(gè)后調(diào)節(jié)桿9的前端兩側(cè)部位,使兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3能同步圍繞連接軸23轉(zhuǎn)動,后調(diào)節(jié)桿9也能圍繞連接軸23轉(zhuǎn)動;水平設(shè)置的短調(diào)節(jié)桿連接軸19的一端固定在一個(gè)支撐板17的內(nèi)壁上;短調(diào)節(jié)桿18的一端以可轉(zhuǎn)動的方式連接在短調(diào)節(jié)桿連接軸19的一端上,另一端與后調(diào)節(jié)桿9的中部通過鉸鏈軸連接;
第一傳動軸5以可轉(zhuǎn)動的方式貫穿設(shè)置在兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3的后部,兩端分別以可轉(zhuǎn)動的方式固定在兩個(gè)支撐板17上,在第一傳動軸5的兩端附近位于兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3的外側(cè)部位分別固接第一傳動齒輪15和第四傳動齒輪21;第二傳動軸6以可轉(zhuǎn)動的方式貫穿設(shè)置在兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3上位于第一傳動軸5后側(cè)的部位,兩端分別以可轉(zhuǎn)動的方式固定在兩個(gè)支撐板17上,在第二傳動軸6的兩端附近位于兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3的外側(cè)部位分別固接第二傳動齒輪16和第三傳動齒輪20;第三傳動齒輪20與第四傳動齒輪21嚙合,第一傳動齒輪15與第二傳動齒輪16嚙合,且第一傳動齒輪15與一旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸連接;驅(qū)動軸12貫穿設(shè)置在兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3的前端,兩段分別固接一個(gè)履帶驅(qū)動輪1;第一傳動軸5和驅(qū)動軸12的中部分別固定套有一個(gè)同步帶輪13,兩個(gè)同步帶輪13的外圓周面上套有一個(gè)同步帶14;履帶從動輪24以可轉(zhuǎn)動的方式固定在后調(diào)節(jié)桿9的后端,履帶從動輪24和兩組履帶支撐輪10上分別設(shè)有與履帶4相嚙合的齒輪,履帶4套在履帶驅(qū)動輪1、履帶從動輪24和兩組履帶支撐輪10上;
所述可變形履帶式行走裝置還包括彈簧22和彈簧連接桿2;彈簧連接桿2固定在可變形履帶式行走裝置外側(cè)的前調(diào)節(jié)桿3的外壁前部;彈簧22的一端連接在彈簧連接桿2的外端,另一端連接在支撐板17的外壁上。所述彈簧22為螺旋彈簧。
第一連接軸7和第二連接軸8設(shè)置在支撐板17的上部,且位于前調(diào)節(jié)桿3的后側(cè);第三連接軸11設(shè)置在支撐板17的下部,且位于前調(diào)節(jié)桿3的下方。
現(xiàn)將本發(fā)明的可變形履帶式行走裝置的工作原理闡述如下:
如圖1所示,當(dāng)本發(fā)明的可變形履帶式行走裝置在平地行走時(shí),首先人為啟動旋轉(zhuǎn)電機(jī),與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸相連的第一傳動齒輪15逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,第二傳動齒輪16與第一傳動齒輪15嚙合,因此會順時(shí)針轉(zhuǎn)動;與第二傳動齒輪16共同固接在第二傳動軸6上的第三傳動齒輪20也順時(shí)針轉(zhuǎn)動;與第三傳動齒輪20嚙合的第四傳動齒輪21因此進(jìn)行逆時(shí)針轉(zhuǎn)動;由于上述四個(gè)齒輪的帶動,第一傳動軸5產(chǎn)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,第二傳動軸6順時(shí)針轉(zhuǎn)動。位于第一傳動軸5上的同步帶輪13也產(chǎn)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,通過同步帶14帶動驅(qū)動軸12上的同步帶輪13逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,間接通過驅(qū)動軸12帶動履帶驅(qū)動輪1產(chǎn)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。與履帶驅(qū)動輪1的齒輪嚙合的履帶4跟隨履帶驅(qū)動輪1產(chǎn)生轉(zhuǎn)動,兩組履帶支撐輪10以及履帶從動輪24也產(chǎn)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。因此,前調(diào)節(jié)桿3有以第二傳動軸6為軸進(jìn)行逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的趨勢。
由于彈簧22的存在而產(chǎn)生一個(gè)豎直向下的預(yù)緊分力,其與第一傳動軸5的豎直向上的力的矢量和為0,因此能使兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3保持水平狀態(tài),從而保證本發(fā)明的可變形履帶式行走裝置在平地行走時(shí)處于如圖1所示的初始狀態(tài),而不發(fā)生變形。
如圖2所示,當(dāng)本發(fā)明的可變形履帶式行走裝置遇到障礙物時(shí),障礙物基于履帶4一個(gè)豎直向上的力,履帶4將這個(gè)豎直向上的力傳至兩個(gè)前調(diào)節(jié)桿3,因此前調(diào)節(jié)桿3有以第二傳動軸6為軸進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)動的趨勢;同時(shí),前調(diào)節(jié)桿3帶動后調(diào)節(jié)桿9和調(diào)節(jié)短桿18發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動,形成如圖2所示的變形狀態(tài)。在該過程中,前調(diào)節(jié)桿3由于受到第一連接軸7和第三連接軸11所處的位置而產(chǎn)生限位作用,只能在一定范圍內(nèi)圍繞第二傳動軸6轉(zhuǎn)動,在該范圍內(nèi)履帶4能夠較好包覆在驅(qū)動輪1和履帶支撐輪10上,保證了履帶不會脫帶。由于履帶4的總長度不變,因而能保證整個(gè)機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。當(dāng)越過障礙后,障礙對履帶4的作用力消失,本發(fā)明的可變形履帶式行走裝置在越過障礙物后隨即重新回到如圖1所示的初始狀態(tài)。
綜上所述,本發(fā)明提供的可變形履帶式行走裝置能根據(jù)環(huán)境的變化而改變履帶的運(yùn)動姿態(tài)和模式,增強(qiáng)了對于環(huán)境的適應(yīng)性和運(yùn)動的靈活性,具有較為廣泛的應(yīng)用價(jià)值。