一种双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，包括驱动机构、夹紧机构和竖直轨道，竖直轨道为竖直设置的单轨，驱动机构用于提供单轨行走的动力，驱动机构包括左步进电机、右步进电机、驱动轮及橡胶履带，左步进电机、右步进电机的输出端均连接有驱动轮，驱动轮之间连接橡胶履带，橡胶履带与下方的竖直轨道接触连接，左步进电机、右步进电机分别安装在竖直轨道的左右两侧，左步进电机、右步进电机的转向相反，竖直轨道左右两侧对称设置有夹紧机构，左右两侧的夹紧机构均压紧于竖直轨道并产生夹持力，夹紧机构用于保持单轨行走方向；本发明能够提高行走的精度，保持行走方向，使得机构在单轨上行走非常稳定，且大大降低了制作成本。
【专利说明】
一种双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统
[技术领域]
[0001]本发明涉及机器人领域，属于轨道行走系统，具体地说是一种双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统。
[【背景技术】]
[0002]目前，现有的轨道行走系统一般都是使用伺服电机或直流电机驱动，大多采用四轮或多于四轮的方式以来控制平衡，以防止倾斜。其中，以直流电机驱动，其不仅行走精度较差，而且需要额外的辅助定位器材;而以伺服电机驱动，其制作成本高，闭环控制的代价很大。另外，以轮子为主驱动方式，由于轮子与轨道接触面小，容易打滑，从而会引起轮子转动，但整个机构没有移动的问题出现。
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【发明内容】
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[0003]本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，不仅能够提高行走的精度，保持行走方向，使得机构在单轨上行走非常稳定，而且可以大大地降低制作成本。
[0004]为实现上述目的设计一种双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，包括驱动机构、夹紧机构和竖直轨道I，所述竖直轨道I为竖直设置的单轨，所述驱动机构用于提供单轨行走的动力，所述驱动机构包括左步进电机2、右步进电机3、驱动轮4及橡胶履带5，所述左步进电机2、右步进电机3的输出端均连接有驱动轮4，所述驱动轮4之间连接橡胶履带5，所述橡胶履带5与下方的竖直轨道I接触连接，所述左步进电机2、右步进电机3分别安装在竖直轨道I的左右两侧，所述左步进电机2、右步进电机3的转向相反，所述竖直轨道I左右两侧对称设置有夹紧机构，左右两侧的所述夹紧机构均压紧于竖直轨道I并产生夹持力，所述夹紧机构用于保持单轨行走方向。
[0005]作为优选，所述夹紧机构包括夹臂支撑架6和金属夹臂7，所述金属夹臂7上安装有弹簧，所述夹臂支撑架6固定于竖直轨道I侧面，所述金属夹臂7—端连接在夹臂支撑架6上，所述金属夹臂7另一端通过弹簧压紧于竖直轨道I侧面并产生夹持力。
[0006]本发明还包括用于提供电力的取电模块8，所述取电模块8设置于金属夹臂7与竖直轨道I之间，所述取电模块8上安装有电刷，所述取电模块8通过电刷在行走时取电，所述取电模块8上下端连接有压紧滚轮9，所述压紧滚轮9与竖直轨道I之间滚动连接。
[0007]进一步地，所述竖直轨道I的左右两侧分别设置有左支撑板10、右支撑板11，所述左支撑板10、右支撑板11与竖直轨道I连接为一体，所述左支撑板10、右支撑板11上分别开设有供左步进电机2、右步进电机3的输出端穿过的通孔，所述左支撑板10与右支撑板11之间连接有前连接模块12、后连接模块13，所述前连接模块12设置于左步进电机2输出端的驱动轮4的前侧，所述后连接模块13设置于右步进电机3输出端的驱动轮4的后侧。
[0008]进一步地，所述左支撑板10上安装有功率驱动板14和核心板15，所述右支撑板11上安装有电源板16。[0009 ]进一步地，所述核心板15设有cpu，所述核心板15的信号输出端与功率驱动板14的信号输入端相连，所述功率驱动板14将从核心板15接收的控制信号进行处理，所述功率驱动板14的彳目号输出端连接左步进电机2、右步进电机3，所述功率驱动板14驱动左步进电机
2、右步进电机3带动单轨运行，所述核心板15、功率驱动板14分别与电源板16相连，所述电源板16连接取电模块8，所述电源板16将从取电模块8取得的交流电整流变压为标准直流电，并供给核心板15、功率驱动板14、左步进电机2及右步进电机3。
[0010]进一步地，所述夹臂支撑架6上连接有两个金属夹臂7，两个所述金属夹臂7分别连接在夹臂支撑架6的前后两侧。
[0011 ]本发明同现有技术相比，具有如下优点:
[0012](I)通过采用双步进电机为主驱动，不仅力量大，行动迅速，而且可对行走的全程进行计步，使得轨道行走系统的行走精度非常高；
[0013](2)由于使用橡胶履带，解决了摩擦附着力的问题；
[0014](3)由于采用设计于两侧面的金属夹臂结构，则能够保持平衡，使得机构在单轨上行走不会摇晃，非常稳定，且可以大大的降低制作成本，同时进一步提高行走的精度；
[0015](4)由于设置有取电模块，采用轨道取电，从而使得机构中没有拖线，简便高效；
[0016](5)本发明解决了传统的轨道行走系统中存在的行走精度较差、成本高、容易打滑等问题。
[【附图说明】]
[0017]图1是本发明的结构示意图一；
[0018]图2是本发明的结构示意图二；
[0019]图3是本发明另一实施例的结构示意图一；
[0020]图4是本发明另一实施例的结构示意图二；
[0021 ]图5是本发明另一实施例的装配图；
[0022]图6是本发明再一实施例的结构示意图；
[0023]图7是图6的装配图一；
[0024]图8是图6的装配图二；
[0025]图9是图6的装配图三；
[0026]图10是本发明中驱动机构与竖直轨道的结构示意图；
[0027]图11是本发明中夹紧机构与竖直轨道的结构示意图一；
[0028]图12是本发明中夹紧机构与竖直轨道的结构示意图二；
[0029]图13是本发明中取电模块中电刷安装位置示意图；
[0030]图14是本发明中功率驱动板、核心板、电源板的工作原理示意图；
[0031]图中:1、竖直轨道2、左步进电机3、右步进电机4、驱动轮5、橡胶履带6、夹臂支撑架7、金属夹臂8、取电模块9、压紧滚轮10、左支撑板11、右支撑板12、前连接模块
13、后连接模块14、功率驱动板15、核心板16、电源板。
[【具体实施方式】]
[0032]下面结合附图对本发明作以下进一步说明:
[0033]如附图所示，本发明提供了一种双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，包括驱动机构、夹紧机构和竖直轨道I，竖直轨道I为竖直设置的单轨，驱动机构用于提供单轨行走的动力，驱动机构包括左步进电机2、右步进电机3、驱动轮4及橡胶履带5，左步进电机2、右步进电机3的输出端均连接有驱动轮4，驱动轮4之间连接橡胶履带5，橡胶履带5与下方的竖直轨道I接触连接，左步进电机2、右步进电机3分别安装在竖直轨道I的左右两侧，左步进电机2、右步进电机3的转向相反，竖直轨道I左右两侧对称设置有夹紧机构，左右两侧的夹紧机构均压紧于竖直轨道I并产生夹持力，夹紧机构用于保持单轨行走方向。
[0034]如附图11和附图12所示，夹紧机构包括夹臂支撑架6和金属夹臂7，金属夹臂7上安装有弹簧，夹臂支撑架6固定于竖直轨道侧面，金属夹臂7—端连接在夹臂支撑架6上，金属夹臂7另一端通过弹簧压紧于竖直轨道侧面并产生夹持力;该夹臂支撑架6上连接有两个金属夹臂7，两个金属夹臂7分别连接在夹臂支撑架6的前后两侧。
[0035]本发明还包括用于提供电力的取电模块8，取电模块8设置于金属夹臂7与竖直轨道I之间，取电模块8上安装有电刷，取电模块8通过电刷在行走时取电，取电模块8上下端连接有压紧滚轮9，压紧滚轮9与竖直轨道I之间滚动连接。
[0036]如附图3至附图5所示，为本发明另一实施例的结构示意图，该结构中，竖直轨道I的左右两侧分别设置有左支撑板10、右支撑板11，左支撑板10、右支撑板11与竖直轨道I连接为一体，左支撑板10、右支撑板11上分别开设有供左步进电机2、右步进电机3的输出端穿过的通孔，左支撑板10与右支撑板11之间连接有前连接模块12、后连接模块13，前连接模块12设置于左步进电机2输出端的驱动轮4的前侧，后连接模块13设置于右步进电机3输出端的驱动轮4的后侧。如附图6至附图9所示，为本发明再一实施例的结构示意图，该结构中，左支撑板10上安装有功率驱动板14和核心板15，右支撑板11上安装有电源板16。
[OO37 ]其中，核心板15设有cpu，核心板15的信号输出端与功率驱动板14的信号输入端相连，功率驱动板14将从核心板15接收的控制信号进行处理，功率驱动板14的信号输出端连接左步进电机2、右步进电机3，功率驱动板14驱动左步进电机2、右步进电机3带动单轨运行，核心板15、功率驱动板14分别与电源板16相连，电源板16连接取电模块8，电源板16将从取电模块8取得的交流电整流变压为标准直流电，并供给核心板15、功率驱动板14、左步进电机2及右步进电机3。
[0038]如附图14所示，为功率驱动板、核心板、电源板的工作原理示意图。其具体工作原理为:核心板带有cpu和Wif 1、网口、串口、485接口、3G等通讯接口，可在内部执行程序指令，当程序运行时，发出驱动信号，给到功率驱动板，功率驱动板对信号进行处理后，以电机要求的标准规范输出电流和电压，驱动电机运动，带动机构运行。电源板是在取电模块取得AC220V电流后，进行整流变压，得到DC24V、DC12V、DC5V等一系列标准直流电，供给核心板、功率驱动板、电机等使用。电机运动后，带动橡胶履带及整个机构进行运动，因为采用步进电机，从而可以对全部行程进行测量，因此，整个机构可以运动到指定的任意位置。
[0039]综上，本发明主要包含了驱动机构、夹紧机构、驱动软硬件、取电机构四部分。其中，驱动机构(主要提供行走的动力):在竖直的单轨上，两个步进电机带动两个驱动轮，驱动轮之间橡胶履带连接，两个步进电机安装方向相反，控制步进电机在同一时刻一个正转一个反转，以保持履带的前进方向一致，在两个电机的共同作用下，即可带动机构行走。夹紧机构(提供保持行走方向的能力):由金属夹臂和夹臂支撑架构成，在轨道的两边对称地安装夹臂机构，金属夹臂上安装有弹簧，在弹簧的作用下，两边的金属夹臂均会压紧轨道，产生夹持力，从而保持行走机构的方向。驱动软硬件(提供行走时序及控制手段):驱动硬件电路按驱动软件的指令输出控制电流(两个电机的转动方向永远是相反)驱动电机前进、后退、停止等，同时驱动软件还对整个行走过程进行精确的计步。取电模块(提供电力):通过电刷，在行走时取电，从而供给整个机构动力。
[0040]本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、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。
【主权项】
1.一种双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，包括驱动机构、夹紧机构和竖直轨道(I)，其特征在于:所述竖直轨道(I)为竖直设置的单轨，所述驱动机构用于提供单轨行走的动力，所述驱动机构包括左步进电机(2)、右步进电机(3)、驱动轮(4)及橡胶履带(5)，所述左步进电机(2)、右步进电机(3)的输出端均连接有驱动轮(4)，所述驱动轮(4)之间连接橡胶履带(5)，所述橡胶履带(5)与下方的竖直轨道(I)接触连接，所述左步进电机(2)、右步进电机(3)分别安装在竖直轨道(I)的左右两侧，所述左步进电机(2)、右步进电机(3)的转向相反，所述竖直轨道(I)左右两侧对称设置有夹紧机构，左右两侧的所述夹紧机构均压紧于竖直轨道(I)并产生夹持力，所述夹紧机构用于保持单轨行走方向。2.如权利要求1所述的双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，其特征在于:所述夹紧机构包括夹臂支撑架(6)和金属夹臂(7)，所述金属夹臂(7)上安装有弹簧，所述夹臂支撑架(6)固定于竖直轨道(I)侧面，所述金属夹臂(7) —端连接在夹臂支撑架(6)上，所述金属夹臂(7)另一端通过弹簧压紧于竖直轨道(I)侧面并产生夹持力。3.如权利要求2所述的双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，其特征在于:还包括用于提供电力的取电模块(8)，所述取电模块(8)设置于金属夹臂(7)与竖直轨道(I)之间，所述取电模块(8)上安装有电刷，所述取电模块(8)通过电刷在行走时取电，所述取电模块(8)上下端连接有压紧滚轮(9)，所述压紧滚轮(9)与竖直轨道(I)之间滚动连接。4.如权利要求2或3所述的双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，其特征在于:所述竖直轨道(I)的左右两侧分别设置有左支撑板(10)、右支撑板(11)，所述左支撑板(10)、右支撑板(11)与竖直轨道(I)连接为一体，所述左支撑板(10)、右支撑板(11)上分别开设有供左步进电机(2)、右步进电机(3)的输出端穿过的通孔，所述左支撑板(10)与右支撑板(11)之间连接有前连接模块(12)、后连接模块(13)，所述前连接模块(12)设置于左步进电机(2)输出端的驱动轮(4)的前侧，所述后连接模块(13)设置于右步进电机(3)输出端的驱动轮(4)的后侧。5.如权利要求4所述的双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，其特征在于:所述左支撑板(10)上安装有功率驱动板(14)和核心板(15)，所述右支撑板(11)上安装有电源板(16) ο6.如权利要求5所述的双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，其特征在于:所述核心板(15)设有cpu，所述核心板(15)的信号输出端与功率驱动板(14)的信号输入端相连，所述功率驱动板(14)将从核心板(15)接收的控制信号进行处理，所述功率驱动板(14)的信号输出端连接左步进电机(2)、右步进电机(3)，所述功率驱动板(14)驱动左步进电机(2)、右步进电机(3)带动单轨运行，所述核心板(15)、功率驱动板(14)分别与电源板(16)相连，所述电源板(16)连接取电模块(8)，所述电源板(16)将从取电模块(8)取得的交流电整流变压为标准直流电，并供给核心板(15)、功率驱动板(14)、左步进电机(2)及右步进电机⑶。7.如权利要求6所述的双步进电机驱动橡胶履带夹紧式单轨行走系统，其特征在于:所述夹臂支撑架(6)上连接有两个金属夹臂(7)，两个所述金属夹臂(7)分别连接在夹臂支撑架(6)的前后两侧。
【文档编号】B61B13/04GK105946872SQ201610403070
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】忻琦
【申请人】忻琦