丝杠驱动变形的减震行走部及具有其的消防移动平台的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种丝杠驱动变形的减震行走部及具有其的消防移动平台，可用于设计消防机器人。

背景技术：

应用于消防救援、探测侦查等领域的移动机器人，需要面临复杂的地形环境，因此要求机器人应具有良好的地形适应性、通过性以及运动稳定性。以消防机器人为例，一些消防机器人要完成火灾、危化爆炸现场的环境探测与取样工作，这样消防机器人需要进入地形复杂的爆炸与火灾现场，这样就要求消防机器人具有良好的地形通过性。有些地形要求要机器人具有较高的净空高度，以防止障碍卡阻机器人底盘；有些地形要求机器人具有较低的重心位置，增加机器人的接地以提供良好的稳定性，如攀爬斜坡时。而目前的机器人行走部不能根据地形的变化而调整姿态，因此越障能力与地形通过性受到影响。如专利(专利号：200810023553.3)提出的一种摇杆式四轮机器人，其具有被动适应地形的性能，但是其行走部为固定的行走部，不能根据地形的需要调整其夹角。当所述机器人攀爬大坡度的斜坡时，因重心位置较高，容易发生翻滚；当所述机器人从中间跨过较高障碍物时，若净空高度小于障碍物，则无法通过或发生卡阻。若可根据地形障碍的特征，机器人(如消防机器人)移动平台的行走部可主动地改变其夹角、形状，以改变机器人移动平台的整体高度、重心高度、接地尺寸、净空高度，则可提高采用这种行走部的移动平台的地形通过性、适应性与运动稳定性。同时,在复杂的地形条件下，路面往往比较颠簸，移动平台在通过时会受到较大的冲击力，这样将会影响机器人所携带的仪器的性能，也在一定程度上影响所采集样本的稳定性。若移动平台具有减震功能，就能吸收一定的冲击，从而提高自身运动平稳性，降低故障率以及延长使用寿命，并能为检测、取样提供较平稳的平台。

目前用于火灾、危化爆炸现场的环境探测与取样工作的消防机器人，未进行具有减震功能的可变形行走部的设计，因而，设计一种具有减震功能的可变形的机器人行走部及采用该行走部设计的移动平台尤其是消防移动平台很有意义。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本实用新型提供了一种丝杠驱动变形的减震行走部及具有其的消防移动平台，该行走部可根据不同地形发生主动变形，使采用其的移动平台可以调节整体高度、重心位置，调节其接地尺寸，同时具有减震功能，以提高其适应不同地形的能力。

本实用新型的具体技术方案为：一种丝杠驱动变形的减震行走部，包括：机架；周转轮系组件，所述周转轮系组件为两个，呈对称布置，且所述周转轮系组件包括：太阳轮，所述太阳轮与所述机架可枢转地相连，所述太阳轮设有伸出杆；转臂，所述转臂与所述太阳轮同轴线地可枢转地相连；行星轮，所述行星轮与所述转臂可枢转地相连，且所述行星轮与所述太阳轮相啮合；减震元件，所述减震元件分别与所述机架和所述转臂相连；调角装置，所述调角装置包括：丝母块，所述丝母块与一个所述周转轮系组件的所述太阳轮的所述伸出杆可枢转地相连；轴座块，所述轴座块与另一个所述周转轮系组件的所述太阳轮的所述伸出杆可枢转地相连，且两个所述周转轮系组件的所述太阳轮相啮合；丝杠，所述丝杠与所述丝母块以螺纹副相连，所述丝杠与所述轴座块以转动副相连；丝杠驱动件，所述丝杠驱动件与所述丝杠相连，并驱动所述丝杠转动。行走组件，所述行走组件为两个，两个所述行走组件分别与两个所述行星轮相连。

可选的，本实用新型的所述丝杠驱动变形的减震行走部，所述丝母块设有内丝孔；所述轴座块设有轴座孔；所述丝杠包括光轴段和丝轴段，所述丝轴段设于所述丝母块的内丝孔构成螺纹副，所述丝杠的光轴段设于所述座块的所述轴座孔内构成转动副；所述调角装置的所述丝杠驱动件包括：驱动件座，所述驱动件座与所述轴座块固定相连；旋转件，所述旋转件与所述丝杠相连并驱动所述丝杠转动。

可选的，本实用新型的所述丝杠驱动变形的减震行走部，所述减震元件为弹簧减震器，所述弹簧减震器两端分别与所述机架和所述转臂相铰连。

可选的，本实用新型的所述丝杠驱动变形的减震行走部，所述的丝杠驱动件为电机或液压马达或经过减速的电机与液压马达。

可选的，本实用新型的所述丝杠驱动变形的减震行走部，所述行走组件为轮式行走组件，所述轮式行走部组件包括：轮式行走组件架，所述轮式行走组件架与所述周转轮系组件的所述行星轮相连；组件，所述车轮组件与所述行走组件架相连，车轮驱动件，所述车轮驱动件与所述车轮组件相连，并驱动所述车轮组件转动。

可选的，本实用新型的所述丝杠驱动变形的减震行走部，所述行走组件为履带式行走组件，其包括：履带架，所述履带架与所述周转轮系组件的所述行星轮相连；驱动履带轮，所述驱动履带轮与所述履带架相连；从动履带轮，所述从动履带轮与所述履带架相连；履带，所述履带包括在驱动履带轮与所述从动履带轮外，并与驱动履带轮相啮合；履带轮驱动件，所述履带轮驱动件与所述驱动履带轮相连，并驱动所述驱动履带轮转动。

通过上述技术方案，所述丝杠在所述丝杠驱动件的驱动下，使所述丝母块和所述轴座块的相对距离发生变化,从而带动所述太阳轮转动，进而带动与所述太阳轮相啮合的所述行星轮作自转运动，同时，因为所述转臂分别与所述太阳轮和所述行星轮可枢转的相连，所以所述行星轮还能绕着所述太阳轮作公转运动。又因所述机架和所述转臂之间设有所述减震元件，若将所述减震元件视为不变形时，所述周转轮系可视为定轴轮系。因此通过所述调角装置驱动两个所述太阳轮转动同步反向转动时，所述太阳轮带动所述行星轮转动，从而带动与所述行星轮相连的所述行走组件转动。因为所述周转轮系组件为两个，且呈对称布置，且两个周转轮系组件中的所述太阳轮互相啮合，因此，实现了两个所述行走部组件同时反向摆动，从而实现了两个所述行走部组件的夹角的调节，也达到了该行走部实现变形的目的。而正常情况下，连接于所述机架和所述转臂之间的所述减震元件弹性地限制了所述转臂的转动。当所述调角装置不动作，则所述太阳轮不转动，当所述行走组件受到外力作用，如在起伏颠簸地形上运动时，此时所述行走组件带动所述行星轮以所述转臂为支撑转动，因为所述太阳轮不转动，因此所述行星轮与所述太阳轮啮合转动，并带动所述转臂绕所述太阳轮中心转动，从而所述转臂压缩所述减震元件，因此所述减震元件对所述转臂及所述行星轮具有一定的缓冲减震作用，使得所述行走组件可在一定范围内做具有一定阻尼的转动，因此，根据本实用新型的行走部具有减震功能。

在本实用新型的技术方案中，所述行走组件可为轮式行走组件，因为两个所述轮式行走部架分别与两个所述行星轮相连接，所以当所述丝杠驱动件驱动所述调角装置进而驱动所述周转轮系组件时，两个所述轮式行走组件可同时同步反向地摆动，从而可改变两个所述轮式行走组件的夹角，可实现两个所述轮式行走组件的轮距变化和本实用新型所述的行走部的高度的变化。

在本实用新型的技术方案中，所述行走组件可为履带式行走组件，因为两个所述履带架分别与两个所述行星轮相连接，所以当所述丝杠驱动件驱动所述调角装置进而驱动所述周转轮系组件时，两个所述履带式行走组件可同时反向地摆动，从而可改变两个所述履带式行走组件的夹角，进而可实现两个所述履带式行走组件的接地长度以及本实用新型所述的行走部的高度的变化。

另外，本实用新型还提出了一种消防移动平台，包括主车体和两个所述的丝杠驱动变形的减震行走部，且所述丝杠驱动变形的减震行走部的所述机架分别与所述主车体的两侧相连。

通过上述技术方案，由于使用所述丝杠驱动变形的减震行走部的缘故，消防移动平台的底盘高度和重心位置会随着所述行走部夹角的变化而上下调节，这样所述消防移动平台便能根据所通过地形的需要调节底盘、重心高度，以及消防移动平台的整体长度，同时具有减震功能，并且消防移动平台的地形通过性、适应性与运动稳定性得以提高。

采用本实用新型的技术方案将能获得以下有益效果：(1)采用所述调角装置、所述周转轮系组件，实现了所述行走部的两个所述行走组件夹角以及所述行走部高度的调节；(2)采用所述减震，实现了所述行走部在起伏地面具有减震功能；(2)采用所述行走部的消防移动平台的底盘的高度以及车身的长度可调节，从而提高了消防移动平台的地形通过性和适应性；(3)所述行走组件具有一定范围的弹性变形能力，从使采用所述行走部的消防移动平台具有减震功能；(4)采用本实用新型可以设计消防机器人和其他领域机器人，以及其他移动设备。

附图说明：

图1是根据本实用新型实施例的丝杠驱动变形的减震行走部的机构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的丝杠驱动变形的减震行走部另一形态下的机构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的丝杠驱动变形的减震行走部的立体示意图；

图4是图3中所示实施例机架的立体示意图；

图5是图3中所示实施例的调角装置的立体示意图；

图6是图3中所示实施例局部结构的立体示意图；

图7是图3中所示实施例的行走组件的立体示意图；

图8是图3中所示实施例的行走组件的部分组件的爆炸视图；

图9是根据本实用新型的另一实施例的立体示意图；

图10是图3中实施例的行走部变形至一极限位置的正视图；

图11是图3中实施例的行走部变形至另一极限位置的正视图；

图12是图7中实施例的行走部变形至一极限位置的正视图；

图13是图7中实施例的行走部变形至另一极限位置的正视图；

图14是具有图3所示实施例的消防移动平台的立体示意图；

图15是具有图7所示实施例中行走部的消防移动平台的立体示意图；

图16是图12所示消防移动平台在平整路面以低底盘高度行驶以提高稳定性的状态图；

图17是图12所示消防移动平台提升底盘高度以越障的状态图。

附图标记：

1000丝杠驱动变形的减震行走部；2000主车体；

1机架；

11主架板；

111第一太阳轮轴孔；112第二太阳轮轴孔；113连接孔；114减震连接孔；

12第一齿轮轴；

13第二齿轮轴；

14连接杆；

2周转转轮系组件；

201第一周转轮系组件；202第二周转轮系组件；

21太阳轮；

211太阳轮孔；

212伸出杆；

2121铰接孔；

22转臂；

221定轴心孔；222动轴心孔；223减震元件连接孔；

23行星轮；

231行星轮轴；

24减震元件；

3调角装置；

31丝母块；

311内丝孔；312丝母轴；

32轴座块；

321轴座孔；322轴座轴；

33丝杠；

331光轴段；332丝轴段；

34丝杠驱动件；

4行走组件；

41履带式行走组件；

411履带架；

4111履带架板；4112履带架连接轴；

412驱动履带轮；

413从动履带轮；

414履带；

415履带驱动件；

416第一挠性传动单元；

417第二挠性传动单元；

42轮式行走组件；

421行走组件架；

4211行走组件架板；4212轮式架连接轴；

422车轮组件；

423车轮驱动件。

具体实施方式:

下面结合图1-图17详细描述根据本实用新型实施例的丝杠驱动变形的减震行走部及具有其的移动平台，并进一步说明本实用新型，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、图2为根据本实用新型实施例的丝杠驱动变形的减震行走部的机构示意图，包括：机架1；周转轮系组件2，周转轮系组件2为两个，呈对称布置，且周转轮系组件2包括：太阳轮21，太阳轮21与所述机架1可枢转地相连，太阳轮21设有伸出杆212；转臂22，转臂22与太阳轮21同轴线地可枢转地相连；行星轮23，行星轮23与转臂22可枢转地相连，且行星轮23与太阳轮21相啮合；减震元件24，减震元件24分别与机架1和转臂22相连；调角装置3，调角装置3包括：丝母块31，丝母块31与第二周转轮系组件202的太阳轮21的伸出杆212可枢转地相连；轴座块32，轴座块32与第一周转轮系组件201的太阳轮21的伸出杆212可枢转地相连，且第一周转轮系组件201与第二周转轮系组件202的太阳轮21相啮合；丝杠33，丝杠33与丝母块31以螺纹副相连，丝杠33与轴座块32以转动副相连；丝杠驱动件34，丝杠驱动件34与丝杠33相连，并驱动丝杠33转动。行走组件4，行走组件4为两个，两个行走组件4分别与两个行星轮23相连。

图3至图8为本实用新型的一个实施例，该实施例的行走组件4为两个，两个行走组件4分别与两个行星轮23相连。该实施例的行走组件4采用了履带式行走组件41，构成了履带式行走部。根据图4详细介绍机架1的结构,具体的，机架1包括：主架板11、第一齿轮轴12、第二齿轮轴13、连接杆14；主架板11为两个，呈前后对称布置，主架板11上设有减震连接孔111、第一太阳轮轴孔112、第二太阳轮轴孔113、连接孔114；第一齿轮轴12、第二齿轮轴13及连接杆14的结构相似，以第一齿轮轴12为例说明结构，第一齿轮轴12两端设有轴肩和螺纹，并有与螺纹相连的螺母。第一齿轮轴12、第二齿轮轴13与连接杆14设在两块主架板11之间，并三者的两端分别置于主架板11的第一太阳轮轴孔112、第二太阳轮轴孔113、连接孔114中，并通过其两端的轴肩和螺母与两块主架板11固定连接。

结合图3与图6，周转轮系组件2包括第一周转轮系组件201和第二周转轮系组件202，呈对称布置，作为可选的技术方案，根据本实用新型的一些实施例，周转轮系组件2为内外两层平行结构，这样可使得图3所示该行走部1000在宽度方向的受力更为均衡，同时增加了周转轮系组件2的强度，且更便于结构的设计。如图6所示，太阳轮21为双联齿轮，置于两个主架板11之间；太阳轮21在轴心处设有太阳轮孔211；伸出杆212为内外两层平行结构，伸出杆212上设有铰接孔2121；第一周转轮系组件201的太阳轮21通过太阳轮孔211与置于第一太阳轮轴孔112的第一齿轮轴12可转动地配合。同样的，第二周转轮系组件202的太阳轮21与置于第二太阳轮轴孔113的第二齿轮轴13可转动地配合，且两个太阳轮21互相啮合。转臂22呈框状双层结构，置于两个主架板11之间，转臂22上设有定轴心孔221和动轴心孔222；定轴心孔221与机架1中的第一太阳轮轴孔112同轴心，且转臂22通过定轴心孔221与第一齿轮轴12可转动地配合。同样的，周转轮系组件202通过定轴心孔221与第一齿轮轴12可转动地配合。行星轮23也为双联齿轮，设有与其同心的行星轮轴231，行星轮23通过行星轮轴231和转臂22上的动轴心孔222与转臂22可转动的配合，且行星轮23与太阳轮21啮合。

可选的，根据本实用新型的其他实施例，所述周转轮系组件为单层结构，所述太阳轮、所述行星轮以及所述摇臂都为单层结构。这种方案适用于强度要求不高的场合的行走部的设计。

在图3、图6所示的实施例中，周转轮系组件2的减震元件24为弹簧减震器，所述弹簧减震器的两端分别与机架1的减震连接孔114和转臂22的减震元件连接孔223相铰连。

调角装置3包括：丝母块31；轴座块32；丝杠33；丝杠驱动件34。下面结合图5详细说明调角装置3的结构。调角装置3的丝母块31上设有内丝孔311，丝母块31两侧设有丝母轴312；通过丝母轴312与周转轮系201的伸出杆212上的铰接孔2121相配合，丝母块31与周转轮系201的伸出杆212形成铰接关系。轴座块32上设有轴座孔321，轴座块32两侧设有轴座轴322，通过丝母轴312与周转轮系202的伸出杆212上的铰接孔2121相配合，丝母块31与周转轮系202的伸出杆212形成铰接关系。调角装置3的丝杠33包括光轴段331、丝轴段332；丝轴段332设于丝母块31内丝孔311构成螺纹副，丝杠33的光轴段331设于轴座块32的轴座孔321内构成转动副。丝杠驱动件34与丝杠33相连，并驱动丝杠33转动。

可选的，根据本实用新型实施例，调角装置3的丝杠驱动件34为电机，也可以为液压马达或者经过减速的电机与液压马达。

通过上述技术方案，丝杠33在丝杠驱动件34的驱动下，使丝母块31和轴座块32的相对距离发生变化,从而带动太阳轮21转动，进而带动与太阳轮21相啮合的行星轮23作自转运动，同时，因为转臂22分别与太阳轮21和行星轮23可枢转的相连，所以行星轮23还能绕着太阳轮21作公转运动。又因机架1和转臂22之间设有减震元件24，若将减震元件24视为不变形时，周转轮系组件2可视为定轴轮系。因此通过调角装置3驱动两个太阳轮21转动同步反向转动时，太阳轮21带动行星轮23转动，从而带动与行星轮23相连的行走组件4转动。因为周转轮系组件2为两个，且呈对称布置，且两个周转轮系组件2中的太阳轮21互相啮合，因此，实现了两个行走组件4同步反向摆动，从而实现了两个行走组件4的夹角的调节，也达到了该行走部实现变形的目的。而正常情况下，连接于机架1和转臂22之间的减震元件24弹性地限制了转臂22的转动。当调角装置3不动作，则太阳轮21不转动，当行走组件4受到外力作用，如在起伏颠簸地形上运动时，此时行走组件4带动行星轮23以转臂22为支撑转动，因为太阳轮21不转动，因此行星轮23与太阳轮21啮合转动，并带动转臂22绕太阳轮21中心转动，从而转臂22压缩减震元件24，因此减震元件24对转臂22及行星轮23具有一定的缓冲减震作用，使得行走组件4可在一定范围内做具有一定阻尼的转动，因此，根据本实用新型的行走部具有减震功能。

根据本实用新型实施例中的行走组件4为履带式行走组件，如图3中实施例。下面结合图3、图7和图8详细说明履带式行走组件的结构。由于行走组件4与行星轮23为固定连接，本实施例中，将行走组件4与行星轮23合并为一个部分。具体的，本实施例的行走组件4包括：履带架411、驱动履带轮412、从动履带轮413、履带414、履带驱动件415、第一挠性传动单元416和第二挠性传动单元417；进一步的，履带架411包括两块履带架板4111，和3个履带架连接轴4112；履带架板4111上设有轴座孔41111和三个通孔41112，其中轴座孔41111上同轴心的设有轴承座以及轴承；履带架连接轴4112两端分别设有一阶轴肩和外螺纹，通过轴肩和螺母分别实现两块履带架板4111和轴的固定连接；驱动履带轮412上同轴心设有驱动履带轮轴4121，两者通过键连接，驱动轮轴4121同轴心的设在轴座孔41111，可转动的与履带架411相连。从动履带轮413为四个；其中的三个从动履带轮413分别可枢转的设在三根履带架连接轴4112上；剩下的一个从动履带轮413可枢转的设在行星轮轴231上；履带414包络在驱动履带轮412和四个从动履带轮履带轮413外，并与驱动履带轮412相啮合；履带驱动件415通过螺栓连接件固定在履带架板4111上，在本实施例中履带驱动件415为减速电机；第一挠性传动单元416与履带驱动件415相连，并可在履带驱动件415的作用下转动；第二挠性传动单元417同轴心的固定在驱动履带轮轴4121上，在本实施例中，第一挠性传动单元416与第二挠性传动单元417之间采用链传动。

图10、图11是履带式行走组件在两个履带单元处于不同夹角下的状态图，图10中，本实用新型的履带式行走部的接地长度较小，便于转向，此时重心较高；图11中，本实用新型的履带式行走部的接地长度较大，便于通过松软地形或沟道等地形，此时履带式行走部重心低，可获得较高的稳定性。

可选的，行走组件4也可用轮式行走组件，如图9中的实施例。与履带式行走组件类似的，将行走组件4与行星轮23合并为一个部分；行走组件4包括轮式行走组件架421、车轮组件422、车轮驱动件423。具体的，行走组件架421包括两个行走组件架板4211，两个行走组件架板4211之间设有轮式架轮式架连接轴4212,；轮式架连接轴4212两端分别设有一阶轴肩和外螺纹，通过轴肩和螺母实现了两个行走组件架板4211与轮式架连接轴4212的固定；两个行走组件架板4211分别与转臂22可枢转的相连；车轮驱动件423为轮毂电机，其中车轮驱动件423的定子部分通过螺栓固定在行走组件架421上，转子部分与车轮组件422相连。

如图12、图13所示，图12是轮式行走部夹角达到较小时的状态图，此时，所述轮式行走部的长度最小，其重心较高；图13是行走部夹角呈180度的状态图，此时，所述行走部的长度最大，且重心较低。

此外，本实用新型还提出了一种消防移动平台，如图14、图15所示，包括主车体2000和两个上述的丝杠驱动变形的减震行走部1000。由于上述消防移动平台具有行走部1000，当行走部1000在驱动件31的驱动下夹角发生反向同步的变化时，消防移动平台的车身长度相应的变化，同时其底盘高度也发生变化，这样，消防移动平台的底盘高度和车身长度是可调的，当消防移动平台遇到障碍物时可以通过调节底盘高度进行越障；当消防移动平台在斜坡上移动时，降低底盘高度可提高移动平台的稳定性，以避免平台倾覆，同时由于行走部1000具有减震功能，所以消防移动平台的地形通过性、适应性与运动稳定性得以提高。

具体的，如图16、17所示，图16是上述消防移动平台在平整路面以低底盘高度行驶的示意图，图17是上述消防移动平台提升底盘高度以越障的状态图，可以看出，具有轮式行走部1000的消防移动平台可以通过调节底盘的高度来适应具有高低不平障碍的路面；同样，可以通过调整行走部1000的高度来调整消防移动平台的重心高度，比如在低重心时攀爬斜坡会提高消防移动平台稳定性。

使用具有减震功能变形行走部1000的消防移动平台还可以用于设计具有减震功能的变形的用于环境探测的消防机器人与其他领域机器人，以及其他移动设备。

对于移动平台、机器人和其他移动设备的其他构成，已为现有技术，且为本领域的普通技术人员熟知，故不再详细描述。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。