一种转向单元及轨道机器人总成的制作方法

本实用新型涉及轨道机器人技术领域，尤其涉及一种转向单元及轨道机器人总成。

背景技术：

随着机器人技术的高速发展，高重复，高危险工作逐步利用自动化设备替代，在机器人方面的探索，安防,作战等特殊领域开始逐渐替代部分人工。这些领域的主要特点是工作环境的复杂性和不确定性,在这些环境中以人为主要劳动力则工作往往难以开展或开展效率极低。

在这样的背景下轨道式机器人应运而生,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。在对安全性有一定要求的场合,越来越多的采用沿轨道行走的机器人。但现有轨道机器人多存在体积过大，维护不便,不易实现不同转弯半径和小半径转弯。在设备密集、监狱和部队的一些特殊场合,较难满足实际需求。

因此，亟需一种转向单元及轨道机器人总成，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种转向单元及轨道机器人总成，其可以适应于不同的转弯半径，且在小转弯半径的情况下也可以转向。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，提供一种转向单元，包括：

安装板；

转动件，其与所述安装板转动连接，能够绕第一轴线转动；

弹性件，所述第一轴线的两侧均设置有所述弹性件，所述弹性件的两端分别作用于所述安装板和所述转动件；

导向轮，所述转动件在所述第一轴线的两侧均转动地设置有所述导向轮。

作为一种转向单元的优选技术方案，还包括从动轮，其转动地设置在所述转动件上，能够绕第二轴线转动，所述第一轴线和所述第二轴线相互垂直设置。

作为一种转向单元的优选技术方案，所述导向轮和所述从动轮均为胶轮；或，所述导向轮和所述从动轮的外侧套设有胶圈。

作为一种转向单元的优选技术方案，所述安装板上设置有两个连接耳，所述转动件设置在两个所述连接耳之间，且与所述连接耳转动连接，所述转动件和所述连接耳之间设置有耐磨片；或

所述转动件上设置有两个连接耳，所述安装板设置在两个所述连接耳之间，且与所述连接耳转动连接，所述安装板与所述连接耳之间设置有耐磨片。

第二方面，提供一种轨道机器人总成，包括机器人和t型轨道，所述t型轨道包括垂直设置的承载轨和导向轨；所述机器人包括：

如上所述的转向单元，所述导向轮滚动抵压于所述导向轨，所述从动轮滚动抵压于所述承载轨靠近所述导向轨的一侧；

驱动单元，其包括驱动件及与所述驱动件传动连接的驱动轮，所述驱动轮滚动抵压于所述承载轨远离所述导向轨的一侧。

作为一种轨道机器人总成的优选技术方案，所述机器人还包括骨架和辅助轮；

所述安装板固定在所述骨架上，所述转向单元的数量为四个，分为两组，两组所述转向单元沿所述t型轨道的长度方向间隔设置，每组内的两个所述转向单元分别位于所述导向轨的两侧；

所述辅助轮转动地设置在所述骨架上，所述辅助轮滚动抵压于所述承载轨，所述驱动轮和所述辅助轮间隔设置。

作为一种轨道机器人总成的优选技术方案，所述驱动单元还包括减速机和减震组件，所述驱动件通过所述减速机与所述驱动轮传动连接，所述减震组件设置在所述骨架上，所述减速机设置在所述减震组件上。

作为一种轨道机器人总成的优选技术方案，所述减震组件包括阻尼器、支架和支撑架，所述阻尼器的两端分别与所述支架的一端和所述支撑架的一端铰接，所述支架的另一端与所述支撑架的另一端铰接，所述支撑架设置在所述骨架上，所述减速机设置在所述支架上。

作为一种轨道机器人总成的优选技术方案，所述机器人还包括储能装置和驱动控制器，所述储能装置设置在所述骨架内，所述储能装置和所述驱动控制器均与所述驱动件电连接，所述驱动控制器用于控制所述驱动件的运行。

作为一种轨道机器人总成的优选技术方案，所述机器人还包括静电刷，其设置在所述骨架上，所述静电刷与t型轨道相接触。

本实用新型的有益效果：

当需要转弯时，转向单元的前端的导向轮会被压缩，在弹性件的作用下会使转动件转动，从而使从动轮转向，进而使机器人转向。由于转动件可以相对于安装板转动，且在第一轴线的两侧均设置有弹性件，在不同的转弯半径的情况下转动时，在弹性件的作用下会使转动件转动，从而使从动轮转向，进而使机器人转向；以使转向单元适应于不同的转弯半径，从而改变机器人的转弯半径。在转弯过后弹性件可以驱使导向轮及时调整到直行状态。

转向单元的两个导向轮导向，且转动件可以相对于安装板转动，在小转弯半径的情况下也可以转向。

附图说明

图1是本实用新型提供的轨道机器人总成的结构示意图一；

图2是本实用新型提供的轨道机器人总成的结构示意图二；

图3是本实用新型提供的轨道机器人总成的剖视图；

图4是本实用新型提供的转向单元的结构示意图一；

图5是本实用新型提供的转向单元的结构示意图二；

图6是本实用新型提供的驱动单元的结构示意图一；

图7是本实用新型提供的驱动单元的结构示意图二。

图中：10、机器人；

1、转向单元；11、安装板；111、连接耳；12、转动件；13、转动轴；14、弹性件；15、导向轮；16、从动轮；17、耐磨片；

2、驱动单元；21、驱动件；22、驱动轮；23、减速机；24、减震组件；241、阻尼器；242、支架；243、支撑架；2431、支撑板；2432、连接板；244、尼龙隔离套；

3、骨架；4、辅助轮；5、储能装置；6、驱动控制器；7、静电刷；

20、t型轨道；201、承载轨；202、导向轨。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-7所示，本实施例公开了一种轨道机器人总成，其包括机器人10和t型轨道20，机器人10包括转向单元1和驱动单元2。

其中，转向单元1包括安装板11、转动件12、弹性件14和导向轮15。转动件12与安装板11转动连接，且能够绕第一轴线转动，具体地，转动件12与安装板11通过转动轴13转动连接，转动轴13的轴线为第一轴线。本实施例中，安装板11上设置有两个连接耳111，转动轴13穿设于连接耳111和转动件12，转动件12和连接耳111之间设置有耐磨片17，耐磨片17套设在转动轴13上。耐磨片17可以使转动件12和连接耳111不会直接接触，而且耐磨片17比较耐磨可以避免连接耳111和转动件12之间接触的磨损，而且还可以降低转动件12和连接耳111的磨损，保证转向单元1的运行精度。在其它实施例中，还可以是，转动件12上设置有两个连接耳111，转动轴13穿设于连接耳111和安装板11，安装板11与连接耳111之间设置有耐磨片17，耐磨片17套设在转动轴13上。

转动轴13的两侧均设置有弹性件14，弹性件14的两端分别作用于安装板11和转动件12。具体地，弹性件14的两端抵接于安装板11和转动件12，在安装板11和转动件12上均设置有凹槽，弹性件14的端部位于凹槽内。本实施例中弹性件14优选为压缩弹簧。在两个弹性件14的作用下，可以使安装板11与转动件12相平行。

转动件12在转动轴13的两侧均转动地设置有导向轮15，导向轮15的转动轴13线和转向轴相平行设置。优选地，转向单元1还包括从动轮16，其转动地设置在转动件12上，且能够绕第二轴线转动，第一轴线和第二轴线相互垂直设置。作为优选，本实施例中，导向轮15和从动轮16均为胶轮；在其它实施例中，还可以是导向轮15和从动轮16的外侧套设有胶圈。这样设置可以增加导向轮15及从动轮16与t型轨道20之间的摩擦力，避免导向轮15和从动轮16打滑。

t型轨道20包括承载轨201和垂直连接于承载轨201中间的导向轨202。安装板11固定在骨架3上，导向轮15滚动抵压于导向轨202，转向单元1的从动轮16滚动抵压于承载轨201靠近导向轨202的一侧。

作为优选，机器人10还包括骨架3和辅助轮4。本实施例中，转向单元1的数量为四个，分为两组，两组转向单元1沿t型轨道20的长度方向间隔设置，每组内的两个转向单元1分别位于导向轨202的两侧。具体地，四个转向单元1分别位于骨架3的四角，导向轮15和从动轮16均朝向内侧设置。同一组的两个转向单元1的导向轮15分别滚动抵压于导向轨202的两侧，从动轮16分别位于导向轨202的两侧且滚动抵压于承载轨201靠近导向轨202的一侧。

驱动单元2包括驱动件21及与驱动件21的输出端传动连接的驱动轮22，驱动轮22滚动抵压于承载轨201远离导向轨202的一侧。驱动单元2设置在骨架3上，辅助轮4转动地设置在骨架3上，辅助轮4滚动抵压于承载轨201，驱动轮22和辅助轮4间隔设置，具体地，驱动轮22位于其中一组转向单元1远离承载轨201的一侧；辅助轮4位于另一组转向单元1远离承载轨201的一侧。即驱动轮22和辅助轮4分别位于骨架3的两端。本实施例中辅助轮4的数量为两个，两个辅助轮4并排设置，且均滚动抵压于承载轨201。两组转向单元1和辅助轮4的设置可以平衡机器人10高速行驶中前后惯性力分布不均的问题。驱动轮22和从动轮16分别抵压于承载轨201的两侧，同一组的转向单元1的导向轮15分别抵压于导向轨202的两侧，这种设置方式可以极大地避免驱动轮22、从动轮16及导向轮15打滑的现象，可以以驱动轮22转动的圈数计算机器人10所在的位置。

优选地，驱动单元2还包括减速机23和减震组件24，驱动轮22设置在减速机23的输出端，驱动件21的输出端连接于减速机23的输入端，减震组件24设置在骨架3上，减速机23设置在减震组件24上。具体驱动轮22为胶轮或者驱动轮22的外侧套设有胶圈，可以增加驱动轮22与承载轨201之间的摩擦力，避免驱动轮22打滑。减速机23和驱动件21固定连接，驱动件21的输出轴与减速机23的输入轴固定连接，具体可以通过联轴器连接，也可以一体成型。本实施例中驱动件21为伺服电机，在其它实施例中还可以为步进电机等。

具体地，减震组件24包括阻尼器241、支架242和支撑架243，阻尼器241的两端分别与支架242的一端和支撑架243的一端铰接，支架242的另一端与支撑架243的另一端铰接，支撑架243设置在骨架3上，减速机23设置在支架242上。更具体地，本实施例中阻尼器241的数量为两个，具体为弹簧阻尼器241，两个阻尼器241并排设置。支架242的第一端伸出有两个耳板，两个耳板上穿设有连接轴，阻尼器241的第一端转动地设置在连接轴上，耳板和阻尼器241之间以及两个阻尼器241之间均设置有尼龙隔离套244，尼龙隔离套244套设在连接轴上。在支撑架243包括两个并排设置的支撑板2431和连接板2432，支撑板2431为l型，连接板2432连接于支撑板2431短边的端部，连接板2432固定在骨架3上，以将减震组件24固定在骨架3上。在两个支撑板2431的转弯处通过连接轴连接，阻尼器241的第二端转动地设置在该连接轴上，支撑板2431和阻尼器241之间以及两个阻尼器241之间均设置有尼龙隔离套244，其中尼龙隔离套244套设在该连接轴上。尼龙隔离套244可以使阻尼器241位于设定的位置，不会移位，而导致无法继续减震。支撑板2431的长边的端部通过转轴与支架242转动连接。支架242可以相对于支撑架243转动，可以使阻尼器241收缩或伸长，以起到减震的作用。

作为优选，机器人10还包括储能装置5和驱动控制器6，储能装置5设置在骨架3内，储能装置5和驱动控制器6均与驱动件21电连接，驱动控制器6设置在骨架3上，驱动控制器6用于控制驱动件21的运行。驱动控制器可以是集中式或分布式的控制器，比如，可以是一个单独的单片机，如stm32单片机，也可以由分布式的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制与其电连接的驱动件21的运行。储能装置5具体为超级电容储能系统，并且并入了直流供电系统，为驱动件21提供电源。驱动控制器6用于控制驱动件21的转动速度，以控制驱动轮22的转动速度，从而控制机器人10的行走速度。

优选地，机器人10还包括静电刷7，其设置在骨架3上，静电刷7与t型轨道20接触。具体地，在导向轨202的两侧均设置有静电刷7，静电刷7与承载轨201相接触。静电刷7可以将机器人10在运行过程中产生的静电传递至t型轨道20，然后传入大地，避免静电影响机器人10的正常运行。

机器人10的整体结构设计比较紧凑，各个功能模块化，可以适用于小转弯半径，而且运行稳定，便于维护和维修。

驱动件21接通电源之后，驱动件21驱动减速机23运行，从而驱使驱动轮22转动，带动骨架3相对于t型轨道20移动，在移动过程中从动轮16和导向轮15会跟随转动。当需要转弯时，转向单元1的前端的导向轮15会被压缩，在弹性件14的作用下会使转动件12转动，从而使从动轮16转向，进而使机器人10转向。由于转动件12可以相对于安装板11转动，且在转动轴13的两侧均设置有弹性件14，在不同的转弯半径的情况下转动时，在弹性件14的作用下会使转动件12转动，从而使从动轮16转向，进而使机器人10转向；以使转向单元1适应于不同的转弯半径，从而改变机器人10的转弯半径。在转弯过后弹性件14可以驱使导向轮15及时调整到直行状态。

转向单元1的两个导向轮15导向，且转动件12可以相对于安装板11转动，在小转弯半径的情况下也可以转向，转向单元1的两个导向轮15的间隔距离越小，也可以使转向单元1的转弯半径越小；两组转向单元1的间隔距离越小，机器人10的转弯半径可以越小。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。