一种轮腿履复合式井下移动机器人的制作方法

本实用新型涉及一种移动机器人，具体是一种轮腿履复合式井下移动机器人。

背景技术：

井下地形复杂，单一类型的移动形式无法满足需求。常见的三种移动装置各具优缺点，轮式移动装置速度快，但越障能力差，适用于平坦地形；履带式移动装置运动平稳且具有一定的越障能力，但速度相对较慢，适用于凹凸不平但起伏较小的地形；腿式移动装置越障能力强但运动速度慢，适用于凹凸不平且起伏大的地形。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种轮腿履复合式井下移动机器人，可实现轮腿履复合式移动，能够根据地形情况选择最合适的运动方式，且整体高度灵活可变，从而快速到达指定位置，执行勘探搜救等井下任务。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种轮腿履复合式井下移动机器人，它包括车体、底盘、腿式移动组件、转向组件、轮式旋转组件、移动装置变形组件、弹性履带以及履带轮旋转组件。本实用新型可实现轮腿履复合式移动，能够根据地形情况选择最合适的运动方式，采用轮式移动方式快速通过平坦地形，采用履带式移动方式通过崎岖地形，采用腿式移动方式跨越大的障碍物与沟壑，而且整体高度灵活可变，从而快速到达指定位置，执行勘探搜救等井下任务。

所述的移动装置变形组件包括中心承载件、伸缩杆、伸缩杆旋转轴承以及伸缩杆旋转电机。伸缩杆、伸缩杆旋转轴承以及伸缩杆旋转电机有多组，其数量对应于中心承载件上均布的耳座的数量；伸缩杆旋转轴承的内外圈分别与中心承载件的耳座和伸缩杆的固定端螺栓固定，伸缩杆的活动端安装有履带轮旋转组件；伸缩杆旋转电机的机体通过螺栓固定在中心承载件的耳座上，其输出轴与伸缩杆的固定端键连接；伸缩杆旋转电机输出轴相对于其机体的旋转运动，带动伸缩杆相对于中心承载件绕伸缩杆旋转电机轴线旋转，结合伸缩杆活动端相对其固定端的伸缩运动，实现移动装置的变形。

所述的履带轮旋转组件包括履带轮旋转轴承、履带轮旋转电机以及履带轮。履带轮两侧有阶梯轴，履带轮旋转轴承的内外圈分别与履带轮上的轴段和伸缩杆活动端上的阶梯孔内壁紧配合；履带轮旋转电机的机体固定在伸缩杆的活动端上，其输出轴与履带轮键连接；履带轮旋转电机的输出轴相对于其机体的旋转运动，带动履带轮相对于伸缩杆活动端绕履带轮旋转电机的轴线旋转，进而带动弹性履带运动，实现履带式移动。

所述的轮式旋转组件包括轴向定位片、轴向挡圈、中心承载件旋转轴、中心承载件旋转轴承、中心承载件旋转座以及中心承载件旋转电机；中心承载件通过花键与中心承载件旋转轴连接，并通过轴向定位片和轴向挡圈轴向定位；中心承载件旋转轴承的内外圈分别与中心承载件旋转轴上的轴段和中心承载件旋转座的阶梯孔内壁紧配合；中心承载件旋转电机的机体通过螺栓固定在中心承载件旋转座上，其输出轴与中心承载件旋转轴键连接，中心承载件旋转电机输出轴相对于其机体的旋转运动，通过中心承载件旋转轴带动中心承载件相对于中心承载件旋转座绕中心承载件旋转电机的轴线旋转，进而带动移动装置变形组件、弹性履带以及履带轮旋转组件绕中心承载件旋转电机的轴线旋转，实现轮式移动。

所述的转向组件包括转向电机、转向轴承、转向座以及转向座轴向定位片。转向轴承的内外圈分别与中心承载件旋转座和转向座螺栓固定，转向电机的机体通过螺栓固定在中心承载件旋转座上，其输出轴与转向座键连接并通过转向座轴向定位片和螺栓轴向定位；转向电机的机体相对于其输出轴的旋转运动，带动中心承载件旋转座相对于转向座绕转向电机轴线旋转，进而带动轮式旋转组件、移动装置变形组件、弹性履带以及履带轮旋转组件绕转向电机的轴线旋转，实现运动装置的转向，为移动机器人的变向提供前提条件。

所述的腿式移动组件包括转向座移动直线滑轨、转向座移动直线滑块、转向座移动滚珠丝杠、丝杠带边轴承、丝杠轴承座、转向座移动限位块、转向座移动驱动件、转向座移动连接件、转向座移动联轴器、电机固定座以及转向座移动电机。转向座移动直线滑轨、丝杠轴承座、转向座移动限位块以及电机固定座均通过螺栓固定在底盘上，丝杠带边轴承与丝杠轴承座螺栓固定，转向座移动电机的机体与电机固定座螺栓固定；转向座移动联轴器的两端分别与转向座移动电机的输出轴和转向座移动滚珠丝杠紧配合，转向座移动滚珠丝杠的另一端又与丝杠带边轴承的内圈紧配合；转向座移动驱动件的内圈与转向座移动滚珠丝杠螺纹配合，其外侧法兰与转向座移动连接件螺栓固定，转向座移动连接件又与转向座螺栓固定；转向座移动电机的输出轴相对于其机体的旋转运动，通过滚珠丝杠传动，带动转向座移动驱动件相对于底盘沿转向座移动滚珠丝杠的轴线移动，进而带动转向组件、轮式旋转组件、移动装置变形组件、弹性履带以及履带轮旋转组件相对于底盘沿转向座移动滚珠丝杠的轴线移动，结合移动装置变形组件的运动，实现腿式移动方式；转向座移动限位块位于转向座移动直线滑轨的两端，用于限制转向座移动驱动件的移动范围。

所述的井下移动机器人的四个移动装置均能变向，而且驱动电机能改变转动方向，无需机器人整体掉头，具有良好的狭小空间通过能力。

所述的井下移动机器人在腿式和履带式运动模式下，总体高度灵活可变，具有良好的低矮空间通过能力。

本实用新型是一种轮腿履复合式井下移动机器人，可实现轮腿履复合式移动，能够根据地形情况选择最合适的运动方式，且整体高度灵活可变，从而快速到达指定位置，执行勘探搜救等井下任务。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种轮腿履复合式井下移动机器人原理示意图；

图中：1、车体，2、底盘，3、腿式移动组件，4、转向组件，5、轮式旋转组件，6、移动装置变形组件，7、弹性履带，8、履带轮旋转组件。

图2为本实用新型实施例提供的移动装置变形组件原理示意图；

图中：6.1、中心承载件，6.2、伸缩杆，6.3、伸缩杆旋转轴承， 6.4、伸缩杆旋转电机。

图3为本实用新型实施例提供的轮式移动装置示意图。

图4为本实用新型实施例提供的履带式移动装置示意图。

图5为本实用新型实施例提供的腿式移动装置示意图。

图6为本实用新型实施例提供的履带轮旋转组件原理示意图；

图中：8.1、履带轮旋转轴承，8.2、履带轮旋转电机，8.3、履带轮。

图7为本实用新型实施例提供的轮式旋转组件原理示意图；

图中：5.1、轴向定位片，5.2、轴向挡圈，5.3、中心承载件旋转轴，5.4、中心承载件旋转轴承，5.5、中心承载件旋转座，5.6、中心承载件旋转电机。

图8为本实用新型实施例提供的转向组件原理示意图；

图中：4.1、转向电机，4.2、转向轴承，4.3、转向座，4.4、转向座轴向定位片。

图9为本实用新型实施例提供的腿式移动组件原理示意图；

图10为本实用新型实施例提供的腿式移动组件原理示意图中圆A的放大图；

图11为本实用新型实施例提供的腿式移动组件原理示意图中圆B的放大图；

图12为本实用新型实施例提供的腿式移动组件原理示意图中圆C的放大图；

图中：3.1、转向座移动直线滑轨，3.2、转向座移动直线滑块，3.3、转向座移动滚珠丝杠，3.4、丝杠带边轴承，3.5、丝杠轴承座，3.6、转向座移动限位块，3.7、转向座移动驱动件，3.8、转向座移动连接件，3.9、转向座移动联轴器，3.10、电机固定座，3.11、转向座移动电机。

图13为本实用新型实施例提供的腿式移动原理示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1，是本实用新型实施例提供的一种轮腿履复合式井下移动机器人原理示意图，它包括车体1、底盘2、腿式移动组件3、转向组件4、轮式旋转组件5、移动装置变形组件6、弹性履带7以及履带轮旋转组件8。本实用新型可实现轮腿履复合式移动，能够根据地形情况选择最合适的运动方式，采用轮式移动方式快速通过平坦地形，采用履带式移动方式通过崎岖地形，采用腿式移动方式跨越大的障碍物与沟壑，而且整体高度灵活可变，从而快速到达指定位置，执行勘探搜救等井下任务。

请参阅图2，是本实用新型实施例提供的移动装置变形组件原理示意图，它包括中心承载件6.1、伸缩杆6.2、伸缩杆旋转轴承6.3以及伸缩杆旋转电机6.4。伸缩杆6.2、伸缩杆旋转轴承6.3以及伸缩杆旋转电机6.4有多组，其数量对应于中心承载件6.1上均布的耳座的数量；伸缩杆旋转轴承6.3的内外圈分别与中心承载件6.1的耳座和伸缩杆6.2的固定端螺栓固定，伸缩杆6.2的活动端安装有履带轮旋转组件8；伸缩杆旋转电机6.4的机体通过螺栓固定在中心承载件6.1的耳座上，其输出轴与伸缩杆6.2的固定端键连接；伸缩杆旋转电机6.4输出轴相对于其机体的旋转运动，带动伸缩杆6.2相对于中心承载件6.1绕伸缩杆旋转电机6.4轴线旋转，结合伸缩杆6.2活动端相对其固定端的伸缩运动，实现移动装置的变形。

请参阅图3~5，是本实用新型实施例提供的三种形式的运动装置示意图。

请参阅图6，是本实用新型实施例提供的履带轮旋转组件原理示意图，它包括履带轮旋转轴承8.1、履带轮旋转电机8.2以及履带轮8.3。履带轮8.3两侧有阶梯轴，履带轮旋转轴承8.1的内外圈分别与履带轮8.3上的轴段和伸缩杆6.2活动端上的阶梯孔内壁紧配合；履带轮旋转电机8.2的机体固定在伸缩杆6.2的活动端上，其输出轴与履带轮8.3键连接；履带轮旋转电机8.2的输出轴相对于其机体的旋转运动，带动履带轮8.3相对于伸缩杆6.2活动端绕履带轮旋转电机8.2的轴线旋转，进而带动弹性履带7运动，实现履带式移动。

请参阅图7，是本实用新型实施例提供的轮式旋转组件原理示意图，它包括轴向定位片5.1、轴向挡圈5.2、中心承载件旋转轴5.3、中心承载件旋转轴承5.4、中心承载件旋转座5.5以及中心承载件旋转电机5.6。中心承载件6.1通过花键与中心承载件旋转轴5.3连接，并通过轴向定位片5.1和轴向挡圈5.2轴向定位；中心承载件旋转轴承5.4的内外圈分别与中心承载件旋转轴5.3上的轴段和中心承载件旋转座5.5的阶梯孔内壁紧配合；中心承载件旋转电机5.6的机体通过螺栓固定在中心承载件旋转座5.5上，其输出轴与中心承载件旋转轴5.3键连接，中心承载件旋转电机5.6输出轴相对于其机体的旋转运动，通过中心承载件旋转轴5.3带动中心承载件6.1相对于中心承载件旋转座5.5绕中心承载件旋转电机5.6的轴线旋转，进而带动移动装置变形组件6、弹性履带7以及履带轮旋转组件8绕中心承载件旋转电机5.6的轴线旋转，实现轮式移动。

请参阅图8，是本实用新型实施例提供的转向组件原理示意图，它包括转向电机4.1、转向轴承4.2、转向座4.3以及转向座轴向定位片4.4。转向轴承4.2的内外圈分别与中心承载件旋转座5.5和转向座4.3螺栓固定，转向电机4.1的机体通过螺栓固定在中心承载件旋转座5.5上，其输出轴与转向座4.3键连接并通过转向座轴向定位片4.4和螺栓轴向定位；转向电机4.1的机体相对于其输出轴的旋转运动，带动中心承载件旋转座5.5相对于转向座4.3绕转向电机4.1轴线旋转，进而带动轮式旋转组件5、移动装置变形组件6、弹性履带7以及履带轮旋转组件8绕转向电机4.1的轴线旋转，实现运动装置的转向，为移动机器人的变向提供前提条件。

请参阅图9~12，是本实用新型实施例提供的腿式移动组件原理示意图及其中圆A、圆B、圆C的放大图，它包括转向座移动直线滑轨3.1、转向座移动直线滑块3.2、转向座移动滚珠丝杠3.3、丝杠带边轴承3.4、丝杠轴承座3.5、转向座移动限位块3.6、转向座移动驱动件3.7、转向座移动连接件3.8、转向座移动联轴器3.9、电机固定座3.10以及转向座移动电机3.11。转向座移动直线滑轨3.1、丝杠轴承座3.5、转向座移动限位块3.6以及电机固定座3.10均通过螺栓固定在底盘2上，丝杠带边轴承3.4与丝杠轴承座3.5螺栓固定，转向座移动电机3.11的机体与电机固定座3.10螺栓固定；转向座移动联轴器3.9的两端分别与转向座移动电机3.11的输出轴和转向座移动滚珠丝杠3.3紧配合，转向座移动滚珠丝杠3.3的另一端又与丝杠带边轴承3.4的内圈紧配合；转向座移动驱动件3.7的内圈与转向座移动滚珠丝杠3.3螺纹配合，其外侧法兰与转向座移动连接件3.8螺栓固定，转向座移动连接件3.8又与转向座4.3螺栓固定；转向座移动电机3.11的输出轴相对于其机体的旋转运动，通过滚珠丝杠传动，带动转向座移动驱动件3.7相对于底盘2沿转向座移动滚珠丝杠3.3的轴线移动，进而带动转向组件4、轮式旋转组件5、移动装置变形组件6、弹性履带7以及履带轮旋转组件8相对于底盘2沿转向座移动滚珠丝杠3.3的轴线移动，结合移动装置变形组件6的运动，实现腿式移动方式；转向座移动限位块3.6位于转向座移动直线滑轨3.1的两端，用于限制转向座移动驱动件3.7的移动范围。

请参阅图13，是本实用新型实施例提供的腿式移动原理示意图。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。