一种双驱双臂、同心四轴小型矿用机器人履带式移动平台的制作方法

本发明属于地面移动机器人技术领域，具体为一种双驱双臂、同心四轴小型矿用机器人履带式移动平台，能应对复杂的地形，狭小的空间环境路况进行行走，特别适用于矿井现场的勘察、搜救等任务中作为移动载体，为工作人员提供重要的第一手信息。

背景技术：

在煤矿井下发生瓦斯爆炸、塌方等事故后或是其它灾难环境下，周围环境受到严重破坏，受灾环境信息无法直接传送到救援指挥中心，救援人员无法从事救援行动，严重影响救援效率，救援人员承受巨大生命风险。那么迫切需要救援机器人在复杂环境下收集灾难环境信息，并把灾难环境信息传送给救援指挥中心，如此急需一种能在复杂矿井环境下进行移动的载物平台；而且在同等载物设备需求情况下，移动平台越小越灵活，越能适应复杂环境。

随着科学技术的不断进步，人类在自动化设备上的研发越来越智能，例如无人驾驶汽车、智能机器人等；但是在小型矿用机器人的开发应用上还存在较多需要改进的地方：

现有技术大多采用如下两种驱动方式。

1、中国专利申请号CN201610710117.8，公开号CN106275115A的专利，公开了一种六履带四摆臂救援机器人，其采用的传动模式参加其说明书附图3，其为锥齿轮传动，采用了并排平铺传动模式，其需要占用较多的横向平台空间，难以做到传动设备的精简化；而且同等电机驱动，锥齿轮传动力矩输出不及圆柱齿轮，其传动的平稳性低于圆柱齿轮。

2、中国专利申请号CN200920218549.2，公开号 CN201516604U，公开了一种模块化履带摇臂式煤矿井下探测机器人，其采用同步带进行传动，而同步带技术对于电机马达驱动间距有一定要求（需要主动轮、从动轮之间保持适当的距离才能使用同步带），其对空间的依耐性决定其不适合机器人平台小型化要求。

鉴于对现有技术的不足，申请人研发团队对小型矿用机器人平台进行了优化设计，使之占用空间更小，移动更加方便，运动更加平稳。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上问题，提供一种双驱双臂、同心四轴小型矿用机器人履带式移动平台，方便矿井内复杂狭小空间使用，使之占用空间更小，移动更加方便，运动更加平稳。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种双驱双臂、同心四轴小型矿用机器人履带式移动平台，它包括平台架（1）以及设置在其左右两侧的行走履带组件，设置在前端的摆臂履带组件，其中，行走履带组件包括：处在内层的为实心结构的摆臂轴（6）以及套装在其上的空心驱动主轴（7），所述驱动主轴（7）安装在第一轴承座（8）与第二轴承座（9）之间固定可转动，且在第一轴承座（8）与第二轴承座（9）之间的驱动主轴（7）上套装有驱动副齿轮（71）并与驱动电机（4）末端的驱动齿轮（41）相啮合；驱动主轴（7）伸出平台架（1）的位置上设置有主履带轮（2）以及安装在其上的主履带（21），主履带（21）的另一端安装在导向轮（22）上。

摆臂履带组件包括：摆臂轴（6）以及，摆臂轴（6）内侧末端设置有摆臂副齿轮（61）与摆臂电机（5）上的摆臂齿轮（51）啮合；所述摆臂轴（6）外侧通过固定的摆臂履带轮（3）安装有摆臂履带（31）；摆臂履带轮（3）套装在驱动主轴（7）的外侧末端上，摆臂履带轮（3）两侧分别固定有摆臂内侧支撑板（36）和摆臂外侧支撑板（35），且两支撑板前端合起固定着摆臂前轮（32）；摆臂履带（31）安装在摆臂履带轮（3）和摆臂前轮（32）之间。

单侧履带组件的驱动电机（4）设置在摆臂电机（5)的下方空间平面上且投影分处驱动主轴（7）两侧；左、右两侧的驱动电机（4）、摆臂电机（5)分别对应成轴对称分布。

进一步的，所述驱动主轴（7）套装在摆臂轴（6）上，从内侧的第一轴承座（8）一直延伸到外侧的摆臂履带轮（3）处。

进一步的，所述主履带轮（2）与导向轮（22）之间通过支撑板张紧，且单个主履带（21）上的导向轮（22）为成组同轴分别设置在主履带（21）的两侧。

进一步的，所述摆臂外侧支撑板（35）靠外侧设置有凸台（351），且凸台（351）设置在摆臂轴（6）轴心线处。

进一步的，驱动主轴（7）套在摆臂轴（6）的两端处均设置有套筒轴承（72），且在外侧套筒轴承（72）处摆臂轴（6）上套有摆臂端封（34），摆臂端封（34）紧固在摆臂履带轮（3）上。

进一步的，在平台架（1）外侧的第二轴承座（9）处设置有轴封套（92），其紧固在第二轴承座（9）上。

进一步的，所述摆臂内侧支撑板（36）和摆臂外侧支撑板（35）之间摆臂履带（31）的内侧边沿处固定设置有拖带轮（33）。

进一步的，所述主履带轮（2）的外侧驱动主轴（7）上通过小圆螺母（23）固定。

进一步的，所述驱动电机（4）、摆臂电机（5）的电机端均朝向平台架（1）内侧。

进一步的，所述平台架（1）分为处在前端的用于安装传动部件的传动区（11）以及处在末端的用于承载功能设备的扩展区（12）。

本发明的有益效果：本发明提供了一种双驱双臂、同心四轴小型矿用机器人履带式移动平台，方便矿井内复杂狭小空间使用，使之占用空间更小，移动更加方便，运动更加平稳。

1、采用了两个驱动，两个摆臂，双驱双臂设计，适用于不同路况需求，移动平台可适应性强。

2、采用了同心套筒轴的设计方式，同心四轴，而且驱动电机与摆臂电机的轴线与套筒轴的轴线平行设计，使得运动更加平稳，传动效率更高；不存在锥齿轮的轴向力问题，也不存在同步带传动效率低，运动不平稳的问题。

3、采用了上下两排电机交错叠加的形式，避免了锥齿轮水平并排占用较多空间，同时也不存在同步带对中心距的最小距离要求问题。

4、采用驱动主轴套装在摆臂轴上，从内侧的第一轴承座一直延伸到外侧的摆臂履带轮处，便于在驱动电机转动时实现摆臂履带的同步运动。

5、本发明主履带轮与导向轮之间通过支撑板张紧，且单个主履带上的导向轮为成组同轴分别设置在主履带的两侧，采用分开导向轮的设计，便于减轻重量，同时便于替换维护，降低成本。而且导向轮之间的空隙使得主履带运动时稳定性更好。

6、由于传动部件集中在驱动主轴、摆臂轴的轴心位置，整个装置重心可以设计落在驱动轴心线上，同心设计的移动平台可以做到更小更稳定，便于承载和在复杂地况移动。

7、本发明摆臂外侧支撑板靠外侧设置有凸台，且凸台设置在摆臂轴的轴心线处，而且凸台采用圆形台设计，盖住摆臂履带轮，驱动带轮转动时设备更加稳定。

8、本发明采用传动区与扩展区分开的方式，便于设备维护与快速装卸，通用性强，设备使用寿命更长和维护成本更低。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为图1中左视示意图。

图3为图1中俯视示意图。

图4为本发明内部结构剖视示意图。

图5为图4中A处局部放大示意图。

图6为本发明传动组件立体结构示意。

图7为图6中C向示意图。

图8为图6中B向示意图。

图中所述文字标注表示为：1、平台架；11、传动区；12、扩展区；13、机架；

2、主履带轮；21、主履带；22、导向轮；23、小圆螺母；

3、摆臂履带轮；31、摆臂履带；32、摆臂前轮；33、拖带轮；34、摆臂端封；35、摆臂外侧支撑板；351、凸台；36、摆臂内侧支撑板；

4、驱动电机；41、驱动齿轮；

5、摆臂电机；51、摆臂齿轮；

6、摆臂轴；61、摆臂副齿轮；

7、驱动主轴；71、驱动副齿轮；72、套筒轴承；

8、第一轴承座；81、第一轴承；9、第二轴承座；91、第二轴承；92、轴封套。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图5所示，本发明的具体结构为：一种双驱双臂、同心四轴小型矿用机器人履带式移动平台，它包括平台架1以及设置在其左右两侧的行走履带组件，设置在前端的摆臂履带组件，其中，行走履带组件包括：处在内层的为实心结构的摆臂轴6以及套装在其上的空心驱动主轴7，所述驱动主轴7安装在第一轴承座8与第二轴承座9之间固定可转动，且在第一轴承座8与第二轴承座9之间的驱动主轴7上套装有驱动副齿轮71并与驱动电机4末端的驱动齿轮41相啮合；驱动主轴7伸出平台架1的位置上设置有主履带轮2以及安装在其上的主履带21，主履带21的另一端安装在导向轮22上。

摆臂履带组件包括：摆臂轴6以及，摆臂轴6内侧末端设置有摆臂副齿轮61与摆臂电机5上的摆臂齿轮51啮合；所述摆臂轴6外侧通过固定的摆臂履带轮3安装有摆臂履带31；摆臂履带轮3套装在驱动主轴7的外侧末端上，摆臂履带轮3两侧分别固定有摆臂内侧支撑板36和摆臂外侧支撑板35，且两支撑板前端合起固定着摆臂前轮32；摆臂履带31安装在摆臂履带轮3和摆臂前轮32之间。

单侧履带组件的驱动电机4设置在摆臂电机5的下方空间平面上且投影分处驱动主轴7两侧；左、右两侧的驱动电机4、摆臂电机5分别对应成轴对称分布。采用了上下两排电机交错叠加的形式，避免了锥齿轮水平并排占用较多空间，同时也不存在同步带对中心距的最小距离要求问题。

优选的，所述驱动主轴7套装在摆臂轴6上，从内侧的第一轴承座8一直延伸到外侧的摆臂履带轮3处。

优选的，所述主履带轮2与导向轮22之间通过支撑板张紧，且单个主履带21上的导向轮22为成组同轴分别设置在主履带21的两侧。

优选的，所述摆臂外侧支撑板35靠外侧设置有凸台351，且凸台351设置在摆臂轴6轴心线处。凸台采用圆形台设计，盖住摆臂履带轮，驱动带轮转动时设备更加稳定。

如图4、图5所示，优选的，驱动主轴7套在摆臂轴6的两端处均设置有套筒轴承72，且在外侧套筒轴承72处摆臂轴6上套有摆臂端封34，摆臂端封34紧固在摆臂履带轮3上。

优选的，在平台架1外侧的第二轴承座9处设置有轴封套92，其紧固在第二轴承座9上。

优选的，所述摆臂内侧支撑板36和摆臂外侧支撑板35之间摆臂履带31的内侧边沿处固定设置有拖带轮33。

优选的，所述主履带轮2的外侧驱动主轴7上通过小圆螺母23固定。

优选的，所述驱动电机4、摆臂电机5的电机端均朝向平台架1内侧。如此设计，更方便车辆平台移动平稳。

如图6-8所示，为本发明传动组件结构示意图，图中显示驱动电机4、摆臂电机5均固定在机架13上。在整个机架13固定在平台架1上。

优选的，所述平台架1分为处在前端的用于安装传动部件的传动区11以及处在末端的用于承载功能设备的扩展区12。本发明采用传动区与扩展区分开的方式，便于设备维护与快速装卸，通用性强，设备使用寿命更长和维护成本更低。

本发明为了叙述的简便性关于驱动电机4、摆臂电机5和电力控制以及供电系统进行了略除，此处非为本发明的重点，且现有技术可以实现各个驱动的单独或者共同运转，故此处予以省略，不影响本发明的理解以及技术点保护。

具体使用时，如图1、图4、图5所示，通常情况下正常路况是，摆臂履带组件收回到车身后面，正常前进；但前进到遇到一般大小沟壑不平时，摆臂电机5开启，通过摆臂副齿轮51带动摆臂轴6转动，从而带动摆臂履带组件打开向前伸出，摆臂履带组件可以竖直方向360度转动，摆臂电机5的动作与行走履带组件相互隔离。本发明小型矿用机器人履带式移动平台的转弯与原地360转动通过左右驱动电机4的差速转动实现转向。平台架1分为处在前端的用于安装传动部件的传动区11以及处在末端的用于承载功能设备的扩展区12，便于在平台架1上按需安装各种型号的设备，其通用性更强，而且不易损坏传动部件，对传动影响小。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。