一种可转动导轮组导向式轨道机器人底盘的制作方法

本发明涉及轨道机器人领域，具体涉及一种可转动导轮组导向式轨道机器人底盘。

背景技术：

现今在一些重复性强,耗时费力和劳动密集型的工作上，各类巡检机器人已经开始部分替代人工。而轨道机器人相比地面机器人可以沿轨道在各种高度运行，工作在环境中利用率低的空间，还能实现在预定轨迹下的高速作业,在巡检、运输等方面有极高的价值。但现有轨道机器人多采用与轨道形状配合的无悬挂轮式挂载机构，拆装、维护麻烦。且由于不易实现小半径转弯的情况。在部分设备密集的电力机房等场合,较难满足实际需求。而在部分轻载的工况下，部分大型轨道机器人的运动机构虽然可靠却不够灵活，进行频繁过弯或速度较快时对承重轮的磨损严重。因此在负载要求较低的情况下，需要开发一种具有特殊挂载及运动装置的轨道机器人底盘，以实现小半径转弯和快速拆装、快速运动的功能。

技术实现要素：

针对上述背景下的需求，本发明的目的在于提供一种行走可靠、可小半径转弯、便携易拆装的可转动导轮组导向式轨道机器人底盘，解决现有工业轨道机器人转弯半径大，不易拆装、维护不便的问题。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现：

一种可转动导轮组导向式轨道机器人底盘，包括：

底盘主体；

四套快拆挂载机构，两两相对的设置在所述底盘主体的左右两侧，各快拆挂载机构通过改变前端仰角与所述轨道的上表面保持滚动接触或相脱离；

至少两驱动机构，分别与两个相对设置在所述底盘主体两侧的快拆挂载机构驱动连接，用于提供驱动力；

两导向机构，分别转动地设在所述底盘主体的前、后端，每个导向机构均与所述轨道的左右侧面滚动接触。

进一步地，所述的挂载驱动机构包括：

固定支架，固定安装在所述底盘主体）上；

转动支架，可转动地铰接设置在所述固定支架上；

滚轮机构，转动设置在所述转动支架的前端，与所述轨道上表面滚动接触；

定位装置，设置在所述固定支架和移动支架上，用于调整并固定所述转动支架的当前转动位置。

进一步地，所述的固定支架包竖直平行地固定设置在底盘主体上的两外部板件，所述两外部板件的中部连接设置有u型角接件，上部贯穿设置有铰接孔和钩状限位槽，所述铰接孔内穿入设置有销轴；所述钩状限位槽与所述定位装置相配合，包括与铰接孔同心的圆弧段、位于所述圆弧段一端的直线段。

进一步地，所述的转动支架包平行设置的两内部板件，所述两内部板件的后端设置有直线形长圆孔和可穿入所述销轴铰接孔，所述两内部板件的前端之间相夹地固定设置有矩形框状的轴固定件。

进一步地，所述的定位装置包括穿入设置在所述钩状限位槽和直线形长圆孔内的定位销钉。

进一步地，所述的滚轮机构包括：

设置有轮轴的滚轮，所述轮轴通过滚动轴承和联轴器转动设置在所述轴固定件上。

进一步地，所述的滚轮为摩擦轮或全向轮。

进一步地，所述的驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机的壳体固定在所述轴固定件上，电机轴通过联轴器与轮轴驱动连接。

进一步地，所述的导向机构包括：

阶梯轴，通过滚动轴承垂直地转动设置所述底盘主体上；

轴支座，固定设置在所述阶梯轴上与所述阶梯轴同步转动；

两板件，所述两板件一端通过螺栓对称固定连接在所述轴支座上；

两u型件，通过螺栓分别地与所述两板件的另一端垂直连接；

两导向轮，分别转动设在所述两u型件上且旋转轴线垂直于所述底盘主体。

进一步地，所述两板件上沿长度方向均设置有用于安装所述两u型件的直线形长圆孔，方便调节两导向轮的间距。

本发明与现有轨道机器人结构相比，其显著优点在于：

（1）本发明与现有轨道机器人结构相比，其显著优点在于：

（2）主动轮位于轨道上方，由机身重力自然提供主动轮的压紧力，可有效防止主动轮打滑。

（3）导向机构在轨道侧面提供了四点约束，四个导向轮始终与轨道保持接触，防止了直行和转弯时约束不足引起的机身摆动。

（4）轨道上方选择全向轮作为主动轮和从动轮，可以减小过弯时轮受到的垂直轨道方向的阻力，使过弯更加顺畅；同时减小了轮所受轴向力，防止了联轴安装在运动过程中的松动。

（5）快拆挂载机构通过提升销钉，可将全向轮旋转至轴线向上，使底盘可以拆下；在安装时将销钉在直线段按下，销钉将起到限位作用，使底盘稳固挂在轨道上。操作简单，拆装迅速，便于维修、运输。

附图说明

图1为本发明实施例的一种可转动导轮组导向式轨道机器人底盘工作情境图。

图2为本发明的驱动组件沿轴向爆炸视图的等轴测图。

图3为本发明的导向机构的爆炸视图，用于展示与底盘主体的安装关系。

图4为本发明的快拆挂载机构用于安装时的姿态演示图。

图5为本发明的快拆挂载机构用于拆下时的姿态演示图。

图6为本发明的可转动导轮组导向式轨道机器人底盘入正向弯时的俯视图。

图7为本发明的可转动导轮组导向式轨道机器人底盘入反向弯时的俯视图。

图中：1-轨道；2-驱动机构；21-驱动电机；22-第一轮轴固定件；23-联轴器；24-滚动轴承；25-轮轴；3-导向机构；31-滚动轴承；32-阶梯轴；33-轴支座；34-板件；35-u型件；36-导向轮；4-快拆挂载机构；41-外部板件；42-内部板件；43-第二轮轴固定件；44-销轴；45-定位销钉；46-u型角接件；5-全向轮；6-底盘主体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明所涉及的轨道1为矩形截面轨道，有两端的支撑立柱和上方的加强横梁防止轨道变形弯曲。轨道整体呈“s”型，转弯半径较小。

如图1所示，一种可转动导轮组导向式轨道机器人底盘，包括：

底盘主体6；

四套快拆挂载机构4，两两相对的设置在所述底盘主体6的左右两侧，各快拆挂载机构4通过改变前端仰角与所述轨道1的上表面保持滚动接触或相脱离；

至少两驱动机构2，分别与两个相对设置在所述底盘主体6两侧的快拆挂载机构4驱动连接，用于提供驱动力；

两导向机构3，分别转动地设在所述底盘主体6的前、后端，每个导向机构3均与所述轨道1的左右侧面滚动接触。

如图1和图4所示，所述的挂载驱动机构4包括：

固定支架，固定安装在所述底盘主体6上，包竖直平行地固定设置在底盘主体6上的两外部板件41，所述两外部板件41的中部连接设置有u型角接件46，上部贯穿设置有铰接孔和钩状限位槽，所述铰接孔内穿入设置有销轴44；所述钩状限位槽与所述定位装置相配合，包括与铰接孔同心的圆弧段、位于所述圆弧段一端的直线段。

转动支架，可转动地铰接设置在所述固定支架上，包平行设置的两内部板件42，所述两内部板件42的后端设置有直线形长圆孔和可穿入所述销轴44铰接孔，所述两内部板件42的前端之间相夹地固定设置有矩形框状的轴固定件。

滚轮机构，转动设置在所述转动支架8的前端，与所述轨道1上表面滚动接触，包括：

设置有轮轴25的滚轮，所述轮轴25通过滚动轴承24和联轴器23转动设置在所述轴固定件上，所述的滚轮为摩擦轮或全向轮5。

定位装置，设置在所述固定支架和移动支架上，包括穿入设置在所述钩状限位槽和直线形长圆孔内的定位销钉45，用于调整并固定所述转动支架8的当前转动位置。

如图4所示，在没有安装驱动机构2的挂载驱动机构4上，所述的第二轮轴固定件43固定安装在一组内部板件42之间，结合图1及所述，即四个全向轮5均可相对底盘主体6发生位置的改变。外部板件41间有u型角接件46对结构进行加强，快拆挂载机构4通过底部的另一u型角接件与底盘主体6固定连接。

可以理解的是，所述的快拆挂载机构4通过两组板件上特殊槽孔形状的设计，与穿过板件槽孔的定位销钉45形成配合。所述的销轴44穿过内、外板件上的铰接孔，所述内、外板件可沿销轴44的轴线相对旋转。外部板件41的槽孔的圆弧段的圆心位于旋转轴线上，直线段位于圆弧段的终点处；内部板件3-2槽孔仅有直线段。

如图2所示，所述的驱动机构2包括驱动电机21，所述驱动电机21的壳体固定在第一轴固定件22上，电机轴通过联轴器23与轮轴25驱动连接。

结合图4和图5，所述的内部板件42与第二转轴固定件43固定连接，外部板件41与底盘主体6固定连接。当销钉45如图5中位于钩状限位槽的圆弧段时，内、外板件可绕销轴44的轴线相对旋转；当销钉45如图4位于钩状限位槽的直线段时，内、外板件不可发生相对运动，销钉45此时起到限位作用。因此，将销钉45移至圆弧段，可将四个全向轮5旋转至其轴线竖直，此时可将整个底盘从轨道1拆下；将销钉45在直线段按下，可将四个全向轮5固定，此时由销钉45作限位，整个底盘可稳固挂在轨道1上。依此在使挂载安全可靠的同时，实现了快速拆装、便于维护的目的。

如图3所示，所述的导向机构3包括：

阶梯轴32，通过滚动轴承31垂直地转动设置所述底盘主体6上；

轴支座33，固定设置在所述阶梯轴32上与所述阶梯轴32同步转动；

两板件34，所述两板件34一端通过螺栓对称固定连接在所述轴支座33上，其中，所述两板件34上沿长度方向均设置有用于安装所述两u型件35的直线形长圆孔，方便调节两导向轮的间距。

两u型件35，通过螺栓分别地与所述两板件34的另一端垂直连接；

两导向轮36，分别转动设在所述两u型件35上且旋转轴线垂直于所述底盘主体6。

具体地，本实施例中，所述底盘主体6设有与滚动轴承31外径尺寸过盈的孔，滚动轴承31通过过盈配合安装至底盘主体6。且滚动轴承31内孔尺寸与阶梯轴32的大端过盈配合；阶梯轴32的小端穿过轴支座33的内孔。通过螺栓旋入轴支座33上分离的螺纹孔将阶梯轴32与轴支座33紧固连接。即底盘主体6和导向机构3分别与滚动轴承31外圈、内圈固定连接，从而实现相对转动。

结合图6和图7，由导向机构3在轨道1侧面提供了四点约束，四个导向轮36始终与轨道1保持接触。直行时，导向机构3的板件34与轨道长度方向垂直，入弯时，所述底盘主体6前方相对于运动方向的导向机构3先发生相对底盘主体6的偏转，偏转的同时使转轴受到沿弯道法线方向的力，从而使所述底盘主体6转过角度，进行转弯动作；出弯时，底盘主体6前方导向机构以同样的过程对底盘主体6进行引导回正。运动过程中的任一时刻，底盘主体6有确定的位置和角度。因此上述实施例的轨道机器人底盘，则通过可转动导轮组导向的方式，实现了在小角度弯道也能平稳过弯的功能。

当所述轨道机器人底盘进行转弯动作时，因为轨道1上方的各滚轮均与底盘主体6相对固定，因此会有垂直轨道方向的运动。使用一般的摩擦轮，将在此时产生沿轮轴向的滑移；而全向轮5上的小辊筒可在轮沿轴向运动时，将原本的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大减小了转弯时的运动阻力。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。