技术特征：
1.一种张力约束变形履带机器人，其特征在于:以平面三杆机构为基础，借助履带张力约束实现欠驱动履带变形，包括：第一车架(1)、第二车架(2)、第三车架(3)、第一步进电机(4)、第二步进电机(5)、第一承重轮左半轮(6)、第一承重轮右半轮(7)、第二承重轮左半轮(8)、第二承重轮右半轮(9)、电机固定角铝(10)、第一带轮(11)、第二带轮(12)、第一锥齿轮(13)、第二锥齿轮(14)、第三锥齿轮(15)、第四锥齿轮(16)、第一传动轴(17)、第二传动轴(18)、第一螺柱(19)、第二螺柱(20)、履带(21)、阻尼器(22)；所述的第一车架(1)以一个长条状，一端导有圆角，另一端为凸轮曲面的车架基板(1
‑
1)为主体，两个导有圆角的配重(1
‑
2、1
‑
3)与两个较短的后带轮连接片(1
‑
4、1
‑
5)组成带轮安装架，并通过各零件上预留安装孔位相互固定，在与第一带轮(11)和第一螺柱(19)连接处设有轴承(1
‑
6、1
‑
7、1
‑
8)，车架上另设安装固定角铝(10)以及阻尼器(22)的孔位(1
‑
9、1
‑
10)，带轮安装架一端设有后轴承座(1
‑
11)；所述的第二车架(2)由两片条状，两端为圆弧的车架副板(2
‑
1、2
‑
2)构成，每片两端各设有一个轴承用于与第一车架(1)、第三车架(3)、第一螺柱(19)、第二螺柱(20)连接，两片车架副板中轴线上设有通孔，分别穿有中心打有小孔的圆柱(2
‑
3、2
‑
4)，其中较长者(2
‑
3)利用过盈配合将两车架副板(2
‑
1、2
‑
2)固定，并连接阻尼器(22)，以两车架副板一端轴承为圆心的圆周上设置有若干小孔(2
‑
5)，其中可视情况插入限位销，两圆柱(2
‑
3、2
‑
4)中心小孔穿入一凸轮顶杆，顶杆内含弹簧，与第一车架(1)、第三车架(3)与定位销构成凸轮限位机构；所述的第三车架(3)以一套恒力卷簧的滑杆系统(3
‑
1)为主体，在恒力卷簧的作用下，滑杆始终以一恒定力量向外伸长，滑杆活动端一侧安装有一不规则形状的结轴连接片(3
‑
2)，另一端安装两侧分别安装一前带轮连接片(3
‑
3)和角铝架(3
‑
4)，三者均上设轴承，后二者共同组成带轮架，用于安装第二带轮(12)，前轴承座(3
‑
5)安装在角铝架上，用于连接第二传动轴(18)与第四锥齿轮(16)，角铝架(3
‑
4)上设有用于连接第二步进电机(5)的安装孔(3
‑
6)；所述的第一承重轮左半轮(6)为回转体结构，其中心设有用于拧入第一螺柱的螺纹通孔(6
‑
1)，轮内侧面上有用于与轴承内环接触的顶圈(6
‑
2)，外侧面设有用于约束履带的挡圈(6
‑
3)，第一承重轮右半轮(7)、第二承重轮左半轮(8)、第二承重轮右半轮(9)的外形尺寸与之相同；所述的电机固定角铝(10)为一l形铝板折弯件，折弯处两侧具有肋板加固，两端分别设有与电机连接的安装孔(10
‑
1)和与第一车架连接的安装孔(10
‑
2)，确保电机安装孔的出轴孔与第一车架(1)的后轴承座共线；所述的阻尼器(22)包含一个一端带有圆环状突起的后端传力片(22
‑
1)、一个一端带有悬臂并连接圆环的前端传力片(22
‑
2)、“随意停”阻尼转轴(22
‑
3)、与第二车架(2)和第三车架(3)连接的套筒(22
‑
4、22
‑
5)、安装轴承(22
‑
8)，后端传力片(22
‑
1)和前端传力片(22
‑
2)通过其上螺纹孔(22
‑
6、22
‑
7)将阻尼转轴(22
‑
3)固定，并将其阻尼力输送到车架上，轴承(22
‑
8)则用于将阻尼器固定在第二螺柱(20)上，保证其扭力输出；第一车架(1)与第二车架(2)端侧轴承共轴套在第一螺柱(19)上，第一承重轮左、右半轮(6、7)分别从两侧拧入第一螺柱(19)，在外侧进行固定，同理，第二车架(2)与第三车架(3)通过第二承重轮左、右两半轮(8、9)固定于第二螺柱(20)上，电机角铝(10)安装在第一
车架(1)的一侧，并使用螺纹紧固件进行固定，将第一带轮(11)安装在第一车架(1)的带轮架上，安装过程中可暂时拆解第一车架(1)，将第一锥齿轮(13)固定于第一带轮(11)出轴的与固定角铝(10)同侧的端面上，并将第二锥齿轮(14)安装于其旁边的轴承架上，并将第二锥齿轮(14)与第一传动轴(17)连接，将第一步进电机(4)安装在固定角铝(10)上，并用螺纹紧固件进行固定，将第二带轮(12)安装在第三车架(3)的带轮架上，安装过程中可暂时拆解第三车架(3)，将第三锥齿轮(15)固定于第二带轮(12)出轴的与第三车架(3)的前轴承座同侧的端面上，并将第四锥齿轮(16)安装于其旁边的轴承架上，并将第四锥齿轮(16)与第二传动轴(18)连接，将第二步进电机(5)安装在第三车架(3)的电机安装架上，并用螺纹紧固件进行固定，在第一螺柱(19)的一端安装阻尼器(22)，并利用螺纹紧固件将其与第一车架(1)与第二车架(2)固定，履带(21)装配于第一带轮(11)与第二带轮(12)之间。2.如权利要求1所述的张力约束变形履带机器人，其特征在于：所述的第一带轮(11)出轴与第一锥齿轮(13)出轴的配合孔、第二带轮(12)出轴与第三锥齿轮(15)出轴的配合孔、第一步进电机(4) 与第一传动轴(17)的配合孔、第二步进电机(5)与第二传动轴(18)的配合孔、第一传动轴(17)与第二锥齿轮(14)的配合孔、第二传动轴(18)与第四锥齿轮(16)的配合孔为如d形孔或者方形孔之类能够传递扭矩的孔。3.如权利要求1所述的张力约束变形履带机器人，其特征在于：所述的第三车架(3)滑杆系统(3
‑
1)内的恒力劲度满足变形情况下的张紧需要，同时劲度系数不可过大，以满足动作需要为准。4.如权利要求1所述的张力约束变形履带机器人，其特征在于：所述的机器人在初始状态下的重心与机器人最后端的距离应超过机器人全长的一半，且第三车架(3)抬起至限位角度时机器人重心应位于第一承重轮后方。5.如权利要求1所述的张力约束变形履带机器人，其特征在于：所述的阻尼器(22)的静摩擦极限扭矩与滑动摩擦扭矩大小应具有一定差距。6.如权利要求1所述的张力约束变形履带机器人，其特征在于：所述的凸轮限位机构需满足以下特性：当第一车架(1)相对第二车架(2)抬起或放平时，允许第三车架(3)相对第二车架(2)在定位销限制范围内自由转动，当第三车架(3)相对第二车架(2)有正向旋转角度时，不允许第一车架有反向旋转角度，当第一车架(1)相对第二车架(2)有反向旋转角度时，不允许第三车架(3)有正向或反向的旋转角度。
技术总结
一种张力约束变形履带机器人，该机器人以平面三杆机构为基础，借助履带张力约束实现欠驱动履带变形，由第一车架(1)、第二车架(2)、第三车架(3)、第一步进电机(4)、第二步进电机(5)、第一承重轮左半轮(6)、第一承重轮右半轮(7)、第二承重轮左半轮(8)、第二承重轮右半轮(9)、电机固定角铝(10)、第一带轮(11)、第二带轮(12)、第一锥齿轮(13)、第二锥齿轮(14)、第三锥齿轮(15)、第四锥齿轮(16)、第一传动轴(17)、第二传动轴(18)、第一结轴螺杆(19)、第二结轴螺杆(20)、履带(21)、阻尼器(22)组成。通过前后电机差动实现移动和变形，在勘探、搜救、军事侦察等领域将得到很好的应用。察等领域将得到很好的应用。察等领域将得到很好的应用。
技术研发人员：刘超 徐然 高中天
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：2021.03.23
技术公布日：2021/12/17