基于轮履复合式的机器人行走底盘的制作方法

本实用新型属于机器人行走机械领域，尤其涉及一种基于轮履复合式的机器人行走底盘。

背景技术：

如今，机器人的行走方式大多采用轮式与履带。轮式行走具有灵活、快捷、机动性强等特点，但不免稳定性差，越障能力弱。一般轮式行走只适用于平坦路面，无法跨越石滩、陡坡、较高障碍物，也无法攀爬的楼梯，有较高局限性。履带式行走具有稳定性高、越障性能强等特点，可以适应绝大多数恶劣的、轮式行走无法适应的地形，但其机动性确实弱于轮式行走。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种基于轮履复合式的机器人行走底盘，轮履转换、简单快捷，拥具有强大的行走能力。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于轮履复合式的机器人行走底盘，该机器人行走底盘包括固定车架、履带行走模块、履带越障模块、轮式行走模块，履带行走模块、履带越障模块、轮式行走模块均安装在固定车架上；履带行走模块安装在固定车架两侧，包括主履带主动轮、主履带从动轮、空心轴、主履带、电机，主履带主动轮安装在空心轴上，空心轴与电机通过锥齿轮传动，主履带从动轮通过履带和主履带主动轮同步转动；履带越障模块包括摆臂、副履带主动轮、副履带从动轮、副履带、内轴、蜗轮蜗杆机构，摆臂通过内轴与蜗轮蜗杆机构中的蜗轮固定连接；内轴装在空心轴内侧，与空心轴以轴承连接；副履带主动轮与主履带主动轮安装在空心轴上，同步转动；副履带从动轮安装在摆臂一端，与副履带主动轮通过副履带传动。履带越障模块采用蜗轮蜗杆机构，具有自锁功能，为适应不同地形环境提供依据。不仅可以攀爬陡峭的楼梯，还可适应各种复杂险恶的地形。

按照上述方案，轮式行走模块包括行走轮、电动推杆、连杆机构，连杆机构包括支撑杆、4组长杆与短杆的组合、横杆，行走轮与电机一起安装在支撑杆的一端，短杆的一端与长杆的一端铰接，短杆的另一端安装在支撑杆上，与支撑杆铰链连接，构成转动副；长杆的另一端安装在固定车架上，与固定车架铰链连接，构成转动副，电动推杆的杆端安装在横杆的中部，与横杆铰链连接，横杆的两端分别安装在长杆与短杆的铰接处；同时支撑杆安装在固定车架上，连接方式为铰链连接，构成转动副。当使用轮式行走模块时，电动推杆缩短，产生拉力，使连杆机构达到死点位置，支撑稳定。当退出轮式行走模块时，电动推杆伸长，产生推力，进而使支撑杆连同行走轮收回。

按照上述方案，履带行走模块还包括抓地系统，抓地系统安装在主履带主动轮与主履带从动轮的履带之间，使履带牢牢地贴紧地面，为适应不同地形环境提供依据。抓地系统包括2根弹簧、2组抓地杆、2组抓地轮，每组抓地轮中包括4个抓地轮，每组抓地杆包括 2根抓地杆，每组中的两根抓地杆铰链连接，位于主履带的中部，弹簧的两端分别固定在一组抓地杆的上端，每组抓地轮安装在每组抓地杆的下端之间。使抓地轮紧紧贴合主履带，从而使主履带贴合地面。

按照上述方案，履带行走模块与履带越障模块共包括12个承重轮，其中2个为主履带主动轮，2个为副履带主动轮，机器人行走底盘一侧的6个轮子中有1个为主履带主动轮，1个为副履带主动轮，该主履带主动轮和副履带主动轮平行安装在空心轴上，电机通过锥齿轮带动空心轴转动，从而带动空心轴上的1个为主履带主动轮，1个为副履带主动轮转动，位于内侧的主履带主动轮带动主履带，位于外侧的副履带主动轮带动摆臂上的副履带。摆臂的转动通过与空心轴同轴线的内轴带动，内轴与电机通过蜗轮蜗杆传动，实现摆臂及其副履带锁在指定的位置。

轮式行走模块的车轮升降机构，需车轮降下时，电动推杆收缩，产生拉力，拉动长杆与短杆的连接处，使长杆与短杆从锐角状态变为共线状态，同时短杆牵连支撑杆使支撑杆转动，车轮从固定车架内部转至车底。此时连杆系统处于死点位置，实现稳定地支撑起整个底盘。

本实用新型产生的有益效果是：将轮式行走与履带行走结合并且可以相互转换，灵活使用，室内与户外双向适用。使用基于轮履复合式的机器人行走底盘的机器人不仅可以适应室内的狭小环境，行走轮差速转向，机动性强，而且可适应户外严酷地形，履带越障模块使机器人可以跨越各种复杂障碍，为适应不同地形环境提供依据。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例基于轮履复合式的机器人行走底盘的整体示意图；

图2为本实用新型实施例中车轮升降机构示意图；

图3为本实用新型实施例中轮式行走模块车轮降下后的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中轮式行走模块车轮升起后的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中履带行走模块示意图；

图6为本实用新型实施例中履带行走模块俯视图；

图7为本实用新型实施例中履带越障模块示意图；

图8为本实用新型实施例中摆臂传动机构爆炸示意图；

图9为本实用新型实施例中摆臂传动机构示意图；

其中：1-固定车架、2-主履带、3-摆臂、4-副履带、5-电动推杆、6-长杆、7-短杆、8- 横杆、9-支撑杆、10-行走轮、11-电机、12-抓地杆、13-主履带从动轮、14-主履带主动轮、 15-抓地轮、16-弹簧、17-内轴、18-空心轴、19-蜗轮、20-锥齿轮、21-蜗杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例中，提供一种基于轮履复合式的机器人行走底盘，可用于包括军用、消防、服务等行业在内的机器人。如图1-图9所示，该机器人行走底盘包括固定车架1、履带行走模块、履带越障模块、轮式行走模块，履带行走模块、履带越障模块、轮式行走模块均安装在固定车架上；履带行走模块安装在固定车架两侧，包括主履带主动轮14、主履带从动轮13、空心轴、主履带2、电机11，主履带主动轮安装在空心轴上18，空心轴与电机通过锥齿轮传动，主履带从动轮通过履带和主履带主动轮同步转动；履带越障模块包括摆臂3、副履带主动轮、副履带从动轮、副履带4、内轴17、蜗轮蜗杆机构，摆臂通过内轴与蜗轮蜗杆机构中的蜗轮19固定连接；内轴装在空心轴内侧，与空心轴以轴承连接；副履带主动轮与主履带主动轮安装在空心轴上，同步转动；副履带从动轮安装在摆臂一端，与副履带主动轮通过副履带传动。履带越障模块采用蜗轮蜗杆机构，具有自锁功能，为适应不同地形环境提供依据。不仅可以攀爬陡峭的楼梯，还可适应各种复杂险恶的地形。

进一步地，轮式行走模块包括行走轮10、电动推杆5、连杆机构，连杆机构包括支撑杆9、4组长杆与短杆的组合、横杆8，行走轮与电机一起安装在支撑杆的一端，短杆7的一端与长杆6的一端铰接，短杆的另一端安装在支撑杆上，与支撑杆铰链连接，构成转动副；长杆的另一端安装在固定车架上，与固定车架铰链连接，构成转动副，电动推杆的杆端安装在横杆的中部，与横杆铰链连接，横杆的两端分别安装在长杆与短杆的铰接处；同时支撑杆安装在固定车架上，连接方式为铰链连接，构成转动副。当使用轮式行走模块时，电动推杆缩短，产生拉力，使连杆机构达到死点位置，支撑稳定。当退出轮式行走模块时，电动推杆伸长，产生推力，进而使支撑杆连同行走轮收回。一个电动推杆控制4个行走轮的同步升降，四个行走轮的升降机构依次对称。

进一步地，履带行走模块还包括抓地系统，抓地系统安装在主履带主动轮与主履带从动轮的履带之间，使履带牢牢地贴紧地面，为适应不同地形环境提供依据。抓地系统包括 2根弹簧16、2组抓地杆、2组抓地轮，每组抓地轮中包括4个抓地轮15，每组抓地杆包括2根抓地杆12，每组中的两根抓地杆铰链连接，位于主履带的中部，弹簧的两端分别固定在一组抓地杆的上端，每组抓地轮安装在每组抓地杆的下端之间。使抓地轮紧紧贴合主履带，从而使主履带贴合地面。

进一步地，履带行走模块与履带越障模块共包括12个承重轮，其中2个为主履带主动轮，2个为副履带主动轮，机器人行走底盘一侧的6个轮子中有1个为主履带主动轮，1 个为副履带主动轮，该主履带主动轮和副履带主动轮平行安装在空心轴上，电机通过锥齿轮20带动空心轴转动，从而带动空心轴上的1个为主履带主动轮，1个为副履带主动轮转动，位于内侧的主履带主动轮带动主履带，位于外侧的副履带主动轮带动摆臂上的副履带。摆臂的转动通过与空心轴同轴线的内轴带动，内轴与电机通过蜗轮蜗杆21传动，实现摆臂及其副履带锁在指定的位置。

轮式行走模块的车轮升降机构，需车轮降下时，电动推杆收缩，产生拉力，拉动长杆与短杆的连接处，使长杆与短杆从锐角状态变为共线状态，同时短杆牵连支撑杆使支撑杆转动，车轮从固定车架内部转至车底。此时连杆系统处于死点位置，实现稳定地支撑起整个底盘。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。