一种轮式机器人使用的刹车系统的制作方法

本发明属于刹车技术领域，尤其涉及一种轮式机器人使用的刹车系统。

背景技术：

目前对于一些机器人发烧友来说，他们经常对不同种类的机器人进行拆解和重新改装；对于改装轮式机器人来说，为了使轮式机器人适应不同的路况，所以就经常将轮式机器人的车轮和动力单元进行改装升级，特别是在把动力单元的性能大幅度提升后，轮式机器人的跑动速度将有大幅度的提升，不过机器人发烧友在改装机器人的过程中不经常将刹车盘进行更换，那么就有可能出现普通性能的刹车盘配性能好的刹车片的情况；当性能好的刹车片持续摩擦制动普通性能的刹车盘时，普通性能的刹车盘被持续摩擦的地方很容易损坏，长时间下去就影响了普通刹车盘的使用效果，缩短了普通刹车盘的寿命；为了解决上述问题，所以就需要设计一种可以减小对普通刹车盘持续摩擦损害的刹车系统。

本发明设计一种轮式机器人使用的刹车系统解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种轮式机器人使用的刹车系统，它是采用以下技术方案来实现的。

一种轮式机器人使用的刹车系统，其特征在于：它包括第一刹车机构、第二刹车机构、刹车盘、转轴，其中转轴的一端安装在有刹车盘；第一刹车机构与第二刹车机构完全相同且对称地安装在轮式机器人底盘上，且第一刹车机构和第二刹车机构位于刹车盘两侧；第一刹车机构和第二刹车机构相同。

上述第一刹车机构包括第一液压柱、连接板、梯型导条、三角板、摆块、液压壳、连接壳、第二液压柱、第一连接条、弧形刹车片、弧形软条、第二连接条、滑杆、梯型切口、u型铰接板、第三连接条、固定槽、板簧，其中液压壳上安装有连接壳且两者内部空腔相通；第一刹车机构和第二刹车机构通过各自的连接壳相互连接，在交接处内空腔相通；第一液压柱的一端位于液压壳内，另一端安装有梯型导条；连接板安装在第一液压柱上，连接板位于液压壳和梯型导条之间；第二连接条安装在连接板上；第二连接条两端的下板面上对称地安装有两个三角板；第三连接条的中间位置开有梯型切口；第三连接条的两端对称地安装有两个u型铰接板；梯型导条安装梯型切口中，且第三连接条滑动于梯型导条；两个摆块对称地通过铰接的方式安装在相应的u型铰接板中；每一个摆块远离液压壳的端面上开有固定槽；弧形软条的两端具有直端；两个直端分别安装在相应的固定槽中；弧形刹车片安装在弧形软条的外弧面上；第二液压柱的一端位于连接壳内，另一端安装有第一连接条；第一连接条位于第三连接条与弧形软条之间，且第一连接条位于第二连接条的中间位置；第一连接条靠近第三连接条的板面两端对称地安装有两个滑杆；每一个滑杆未连接第一连接条的一端穿过第三连接条；第三连接条滑动于滑杆上。

两个板簧的安装方式相同，对于其中一个板簧，板簧的一端安装在摆块靠近第三连接条的侧面上，另一端安装在u型铰接板上；板簧位于第三连接条与液压壳之间。

上述弧形刹车片与刹车盘相配合。

上述摆块靠近液压壳的一端与三角板相接触配合。

作为本技术的进一步改进，上述刹车盘未连接转轴的侧面上周向均匀开有多个车轮固定孔。

作为本技术的进一步改进，上述摆块与三角板相接触的边线具有圆角。

作为本技术的进一步改进，上述弧形刹车片的宽度大于弧形软条的宽度。

作为本技术的进一步改进，上述弧形软条的材料为橡胶。

作为本技术的进一步改进，上述板簧始终处于压缩状态。

作为本技术的进一步改进，当第二液压柱未工作时，摆块与液压壳成垂直状态。

本发明中第一刹车机构与第二刹车机构通过连接壳连接，且位于刹车盘两侧；通过轮式机器人上的液压系统可以控制第一液压柱和第二液压柱的伸缩；第一液压柱可以带动梯型导条和连接板运动；连接板可以经第二连接条带动三角板运动；第三连接条的中间位置开有梯型切口，梯型导条位于梯型切口中，那么梯型导条可以带动第三连接条运动；第三连接条的两端对称地安装有两个u型铰接板，那么u型铰接板也跟随着第三连接条运动；从上述描述中，可以得知三角板与第三连接条的运动同步。

第二液压柱的一端位于连接壳内，另一端安装有第一连接条，第一连接条安装有两个滑杆，每一个滑杆未连接第一连接条的一端穿过第三连接条，那么在第二液压柱的伸缩运动下，第二液压柱可以经第一连接条和滑杆带动第三连接条运动。

第三连接条滑动于滑杆上是因为，在第三连接条受到第一液压柱和梯型导条的推动或者拉动下，第三连接条可以沿着滑杆的轴线滑动。

梯型导条和梯型切口的设计是：第一，在第一液压柱的伸缩运动下，梯型导条可以拉动第三连接条跟随第一液压柱的伸缩运动；第二，在第二液压柱的伸缩运动下，第三连接条可以在梯型导条上滑动。

摆块通过铰接的方式安装在u型铰接板中，那么摆块可以围绕铰接点在u型铰接板中摆动；由于u型铰接板安装在第三连接条上，摆块跟随u型铰接板运动，三角板与第三连接条的运动同步，那么三角板与摆块在第一液压柱轴线方向上的运动始终保持同步，进而使得摆块始终能与三角板产生接触配合。

板簧始终处于压缩状态，摆块靠近液压壳的一端与三角板相接触配合，那么在板簧的复位力下，摆块靠近液压壳的一端始终与三角板相接触；在摆块向连接壳方向运动时，由于三角板的斜面挤压，摆块靠近液压壳的一端向第一液压柱的方向摆动，进而两个摆块上靠近液压壳的一端的距离变小，两个摆块上远离液压壳的一端的距离变大，最终使得弧形软条被撑开，弧形刹车片偏向于拉直状态；在摆块向远离连接壳方向运动时，由于摆块在板簧复位力下始终与三角板的斜面相接触，摆块靠近液压壳的一端向远离第一液压柱的方向摆动，进而两个摆块上靠近液压壳的一端的距离变大，两个摆块上远离液压壳的一端的距离变小，最终使得弧形软条被挤压，弧形刹车片偏向于凸起状态。

摆块与三角板相接触的边线具有圆角的设计是为了便于摆块与三角板的斜面更好的接触配合，减少接触点的摩擦损坏。

弧形刹车片的宽度大于弧形软条的宽度的设计是为了弧形刹车片能更大面积的与刹车盘产生摩擦制动。

刹车盘未连接转轴的侧面上周向均匀开有多个车轮固定孔，那么车轮上的车轴可以安装在车轮固定孔中，进而车轮固定在刹车盘上。

当第一液压柱和第二液压柱未伸缩时，摆块与液压壳成垂直状态，弧形刹车片与刹车盘未产生摩擦配合。

当刹车盘需要被制动时，在液压系统的作用下，第一液压柱向刹车盘方向伸长，第二液压柱沿第二液压柱的轴线做伸缩运动；在第一液压柱的伸长过程中，梯型导条和连接板跟随第一液压柱运动，连接板经第二连接条带动三角板运动，梯型导条推动第三连接条向刹车盘方向运动，第三连接条在滑杆上滑动，第三连接条带动u型铰接板和摆块向刹车盘方向运动；此时三角板与摆块在第一液压柱轴线方向上的运动始终保持同步。在第一液压柱的推动下，弧形刹车片与刹车盘相摩擦接触，由于第一液压柱的继续推动，弧形刹车片被刹车盘挤压，弧形刹车片与刹车盘相摩擦接触的面积增大，进而弧形刹车片对刹车盘产生制动。另外，在第一液压柱推动弧形刹车片的过程中，伸缩运动的第二液压柱经第一连接条带动滑杆沿第二液压柱轴线的方向做往复上下运动，滑杆经第三连接条和u型铰接板带动摆块沿第二液压柱轴线的方向做往复上下运动；在摆块向连接壳方向运动时，由于三角板的斜面挤压，摆块靠近液压壳的一端向第一液压柱的方向摆动，进而两个摆块上靠近液压壳的一端的距离变小，两个摆块上远离液压壳的一端的距离变大，最终使得弧形软条被撑开，弧形刹车片偏向于拉直状态；处于拉直状态的弧形软条对刹车盘的压力减小，进而处于拉直状态的弧形软条对刹车盘产生的滑动摩擦力减小，但是由于处于拉直状态的弧形软条到刹车盘中心的径向距离变长，所以此时处于拉直状态的弧形软条对刹车盘的摩擦效果并没有产生多大影响；在摆块向远离连接壳方向运动时，由于摆块在板簧复位力下始终与三角板的斜面相接触，摆块靠近液压壳的一端向远离第一液压柱的方向摆动，进而两个摆块上靠近液压壳的一端的距离变大，两个摆块上远离液压壳的一端的距离变小，最终使得弧形软条被挤压，弧形刹车片偏向于凸起状态；处于凸起状态的弧形软条对刹车盘的压力增大，进而处于凸起状态的弧形软条对刹车盘产生的滑动摩擦力增大，但是由于处于凸起状态的弧形软条到刹车盘中心的径向距离变小，所以此时处于凸起状态的弧形软条对刹车盘的摩擦效果并没有产生多大影响；这样运动的设计是：在弧形刹车片沿第二液压柱的轴线方向往复上下移动的过程中，弧形刹车片对刹车盘的摩擦制动效果几乎不变，而且在弧形刹车片往复上下移动的过程中不会对刹车盘的同一圈的摩擦点进行持续地摩擦，进而避免了出现刹车盘被持续摩擦的地方损坏现象；另外由于弧形刹车片往复上下移动，那么有助于刹车盘上处于不同圈的摩擦点的散热，更加避免了持续地摩擦时所产生的过热现象，保护了刹车盘，延长了刹车盘的使用寿命。

相对于传统的刹车技术，本发明中的第二液压柱可以使得弧形刹车片沿第二液压柱轴线的方向往复上下运动，且弧形刹车片往复上下运动时可以产生不同的状态使得刹车片对刹车盘的摩擦制动效果几乎不变；这样避免了弧形刹车片出现刹车盘被持续摩擦的地方损坏现象，而且有助于刹车盘上处于不同圈的摩擦点的散热，更加避免了持续地摩擦时所产生的过热现象，保护了刹车盘，延长了刹车盘的使用寿命。本发明结构简单，具有较好的使用效果。

附图说明

图1是刹车系统整体示意图。

图2是刹车系统整体正视示意图。

图3是第一刹车机构示意图。

图4是第一刹车机构剖面示意图。

图5是三角板安装示意图。

图6是u型铰接板安装示意图。

图7是摆块安装示意图。

图8是弧形刹车片安装示意图。

图中标号名称：1、第一刹车机构；2、第二刹车机构；3、刹车盘；4、车轴固定孔；5、转轴；6、第一液压柱；7、连接板；8、梯型导条；9、三角板；10、摆块；12、液压壳；13、连接壳；14、第二液压柱；15、第一连接条；16、弧形刹车片；17、弧形软条；18、第二连接条；19、滑杆；20、梯型切口；21、u型铰接板；22、第三连接条；23、固定槽；24、圆角；25、板簧；26、直端。

具体实施方式

如图1所示，它包括第一刹车机构1、第二刹车机构2、刹车盘3、转轴5，如图1、2所示，其中转轴5的一端安装在有刹车盘3；第一刹车机构1与第二刹车机构2完全相同且对称地安装在轮式机器人底盘上，且第一刹车机构1和第二刹车机构2位于刹车盘3两侧；第一刹车机构1和第二刹车机构2相同。

如图3所示，上述第一刹车机构1包括第一液压柱6、连接板7、梯型导条8、三角板9、摆块10、液压壳12、连接壳13、第二液压柱14、第一连接条15、弧形刹车片16、弧形软条17、第二连接条18、滑杆19、梯型切口20、u型铰接板21、第三连接条22、固定槽23、板簧25，如图3所示，其中液压壳12上安装有连接壳13且两者内部空腔相通；第一刹车机构1和第二刹车机构2通过各自的连接壳13相互连接，在交接处内空腔相通；如图4、5所示，第一液压柱6的一端位于液压壳12内，另一端安装有梯型导条8；连接板7安装在第一液压柱6上，连接板7位于液压壳12和梯型导条8之间；第二连接条18安装在连接板7上；第二连接条18两端的下板面上对称地安装有两个三角板9；如图6所示，第三连接条22的中间位置开有梯型切口20；第三连接条22的两端对称地安装有两个u型铰接板21；如图4所示，梯型导条8安装梯型切口20中，且第三连接条22滑动于梯型导条8；如图4、7所示，两个摆块10对称地通过铰接的方式安装在相应的u型铰接板21中；每一个摆块10远离液压壳12的端面上开有固定槽23；如图4、8所示，弧形软条17的两端具有直端26；两个直端26分别安装在相应的固定槽23中；弧形刹车片16安装在弧形软条17的外弧面上；如图3、6所示，第二液压柱14的一端位于连接壳13内，另一端安装有第一连接条15；第一连接条15位于第三连接条22与弧形软条17之间，且第一连接条15位于第二连接条18的中间位置；第一连接条15靠近第三连接条22的板面两端对称地安装有两个滑杆19；每一个滑杆19未连接第一连接条15的一端穿过第三连接条22；第三连接条22滑动于滑杆19上。

如图4、7所示，两个板簧25的安装方式相同，对于其中一个板簧25，板簧25的一端安装在摆块10靠近第三连接条22的侧面上，另一端安装在u型铰接板21上；板簧25位于第三连接条22与液压壳12之间。

上述弧形刹车片16与刹车盘3相配合。

上述摆块10靠近液压壳12的一端与三角板9相接触配合。

上述刹车盘3未连接转轴5的侧面上周向均匀开有多个车轮固定孔。

上述摆块10与三角板9相接触的边线具有圆角24。

上述弧形刹车片16的宽度大于弧形软条17的宽度。

上述弧形软条17的材料为橡胶。

上述板簧25始终处于压缩状态。

当第二液压柱14未工作时，摆块10与液压壳12成垂直状态。

本发明中第一刹车机构1与第二刹车机构2通过连接壳13连接，且位于刹车盘3两侧；通过轮式机器人上的液压系统可以控制第一液压柱6和第二液压柱14的伸缩；第一液压柱6可以带动梯型导条8和连接板7运动；连接板7可以经第二连接条18带动三角板9运动；第三连接条22的中间位置开有梯型切口20，梯型导条8位于梯型切口20中，那么梯型导条8可以带动第三连接条22运动；第三连接条22的两端对称地安装有两个u型铰接板21，那么u型铰接板21也跟随着第三连接条22运动；从上述描述中，可以得知三角板9与第三连接条22的运动同步。

第二液压柱14的一端位于连接壳13内，另一端安装有第一连接条15，第一连接条15安装有两个滑杆19，每一个滑杆19未连接第一连接条15的一端穿过第三连接条22，那么在第二液压柱14的伸缩运动下，第二液压柱14可以经第一连接条15和滑杆19带动第三连接条22运动。

第三连接条22滑动于滑杆19上是因为，在第三连接条22受到第一液压柱6和梯型导条8的推动或者拉动下，第三连接条22可以沿着滑杆19的轴线滑动。

梯型导条8和梯型切口20的设计是：第一，在第一液压柱6的伸缩运动下，梯型导条8可以拉动第三连接条22跟随第一液压柱6的伸缩运动；第二，在第二液压柱14的伸缩运动下，第三连接条22可以在梯型导条8上滑动。

摆块10通过铰接的方式安装在u型铰接板21中，那么摆块10可以围绕铰接点在u型铰接板21中摆动；由于u型铰接板21安装在第三连接条22上，摆块10跟随u型铰接板21运动，三角板9与第三连接条22的运动同步，那么三角板9与摆块10在第一液压柱6轴线方向上的运动始终保持同步，进而使得摆块10始终能与三角板9产生接触配合。

板簧25始终处于压缩状态，摆块10靠近液压壳12的一端与三角板9相接触配合，那么在板簧25的复位力下，摆块10靠近液压壳12的一端始终与三角板9相接触；在摆块10向连接壳13方向运动时，由于三角板9的斜面挤压，摆块10靠近液压壳12的一端向第一液压柱6的方向摆动，进而两个摆块10上靠近液压壳12的一端的距离变小，两个摆块10上远离液压壳12的一端的距离变大，最终使得弧形软条17被撑开，弧形刹车片16偏向于拉直状态；在摆块10向远离连接壳13方向运动时，由于摆块10在板簧25复位力下始终与三角板9的斜面相接触，摆块10靠近液压壳12的一端向远离第一液压柱6的方向摆动，进而两个摆块10上靠近液压壳12的一端的距离变大，两个摆块10上远离液压壳12的一端的距离变小，最终使得弧形软条17被挤压，弧形刹车片16偏向于凸起状态。

摆块10与三角板9相接触的边线具有圆角24的设计是为了便于摆块10与三角板9的斜面更好的接触配合，减少接触点的摩擦损坏。

弧形刹车片16的宽度大于弧形软条17的宽度的设计是为了弧形刹车片16能更大面积的与刹车盘3产生摩擦制动。

刹车盘3未连接转轴5的侧面上周向均匀开有多个车轮固定孔，那么车轮上的车轴可以安装在车轮固定孔中，进而车轮固定在刹车盘3上。

具体实施方式：当第一液压柱6和第二液压柱14未伸缩时，摆块10与液压壳12成垂直状态，弧形刹车片16与刹车盘3未产生摩擦配合。

当刹车盘3需要被制动时，在液压系统的作用下，第一液压柱6向刹车盘3方向伸长，第二液压柱14沿第二液压柱14的轴线做伸缩运动；在第一液压柱6的伸长过程中，梯型导条8和连接板7跟随第一液压柱6运动，连接板7经第二连接条18带动三角板9运动，梯型导条8推动第三连接条22向刹车盘3方向运动，第三连接条22在滑杆19上滑动，第三连接条22带动u型铰接板21和摆块10向刹车盘3方向运动；此时三角板9与摆块10在第一液压柱6轴线方向上的运动始终保持同步。在第一液压柱6的推动下，弧形刹车片16与刹车盘3相摩擦接触，由于第一液压柱6的继续推动，弧形刹车片16被刹车盘3挤压，弧形刹车片16与刹车盘3相摩擦接触的面积增大，进而弧形刹车片16对刹车盘3产生制动。另外，在第一液压柱6推动弧形刹车片16的过程中，伸缩运动的第二液压柱14经第一连接条15带动滑杆19沿第二液压柱14轴线的方向做往复上下运动，滑杆19经第三连接条22和u型铰接板21带动摆块10沿第二液压柱14轴线的方向做往复上下运动；在摆块10向连接壳13方向运动时，由于三角板9的斜面挤压，摆块10靠近液压壳12的一端向第一液压柱6的方向摆动，进而两个摆块10上靠近液压壳12的一端的距离变小，两个摆块10上远离液压壳12的一端的距离变大，最终使得弧形软条17被撑开，弧形刹车片16偏向于拉直状态；处于拉直状态的弧形软条17对刹车盘3的压力减小，进而处于拉直状态的弧形软条17对刹车盘3产生的滑动摩擦力减小，但是由于处于拉直状态的弧形软条17到刹车盘3中心的径向距离变长，所以此时处于拉直状态的弧形软条17对刹车盘3的摩擦效果并没有产生多大影响；在摆块10向远离连接壳13方向运动时，由于摆块10在板簧25复位力下始终与三角板9的斜面相接触，摆块10靠近液压壳12的一端向远离第一液压柱6的方向摆动，进而两个摆块10上靠近液压壳12的一端的距离变大，两个摆块10上远离液压壳12的一端的距离变小，最终使得弧形软条17被挤压，弧形刹车片16偏向于凸起状态；处于凸起状态的弧形软条17对刹车盘3的压力增大，进而处于凸起状态的弧形软条17对刹车盘3产生的滑动摩擦力增大，但是由于处于凸起状态的弧形软条17到刹车盘3中心的径向距离变小，所以此时处于凸起状态的弧形软条17对刹车盘3的摩擦效果并没有产生多大影响；这样运动的设计是：在弧形刹车片16沿第二液压柱14的轴线方向往复上下移动的过程中，弧形刹车片16对刹车盘3的摩擦制动效果几乎不变，而且在弧形刹车片16往复上下移动的过程中不会对刹车盘3的同一圈的摩擦点进行持续地摩擦，进而避免了出现刹车盘3被持续摩擦的地方损坏现象；另外由于弧形刹车片16往复上下移动，那么有助于刹车盘3上处于不同圈的摩擦点的散热，更加避免了持续地摩擦时所产生的过热现象，保护了刹车盘3，延长了刹车盘3的使用寿命。

综上所述，本发明的主要有益效果是：第二液压柱14可以使得弧形刹车片16沿第二液压柱14轴线的方向往复上下运动，且弧形刹车片16往复上下运动时可以产生不同的状态使得刹车片对刹车盘3的摩擦制动效果几乎不变；这样避免了弧形刹车片16出现刹车盘3被持续摩擦的地方损坏现象，而且有助于刹车盘3上处于不同圈的摩擦点的散热，更加避免了持续地摩擦时所产生的过热现象，保护了刹车盘3，延长了刹车盘3的使用寿命。本发明结构简单，具有较好的使用效果。