管障碍时，位于右侧前端的前仰俯驱动机构中的仰俯驱动电机14顺时针转动，通过蜗轮17、蜗杆16、仰俯轴18，带动两片摆臂支撑板3顺时针向上翘起；此时，左、右前进驱动机构运动使越障机器人前进，前摆臂向上运动。当箱体13前端左右两侧的复用履带轮5的高度越过圆管中心线高度时，前仰俯驱动机构中的仰俯驱动电机14逆时针转动，通过蜗轮17、蜗杆16、仰俯轴18，带动两片摆臂支撑板3逆时针向下压，前摆臂向下运动。如图2所示，当箱体13的中心行驶到圆管正上方时，前仰俯驱动机构中的仰俯驱动电机14逆时针转动，使两片摆臂支撑板3继续逆时针下压，直到前摆臂中的摆臂转动履带轮6接触到地面；同时，后摆臂在后仰俯驱动机构中的仰俯驱动电机14的驱动下顺时针转动，当箱体13后端左右两侧的复用履带轮5越过圆管障碍时，后仰俯驱动机构中的仰俯驱动电机14逆时针转动，直到后摆臂至水平位置。之后，越障机器人继续向前运动，同时前摆臂顺时针旋转，后摆臂逆时针旋转，直至机器人完全越过圆管障碍。
【主权项】
1.一种用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:包括前摆臂、后摆臂、中央控制箱、前进驱动机构及仰俯驱动机构，其中中央控制箱箱体(13)左右两侧的前后两端均设有复用履带轮(5)，同侧前后两端的复用履带轮(5)之间通过驱动履带(4)相连，所述前摆臂与后摆臂分别位于所述箱体(13)的前后两端，且均位于箱体(13)两侧的所述驱动履带(4)之间；所述前进驱动机构及仰俯驱动机构分别安装在所述箱体(13)内，所述前摆臂及后摆臂具有各自的前进驱动机构、仰俯驱动机构；所述前摆臂与后摆臂结构相同，均包括同步连接轴(I)、摆臂驱动履带(2)、摆臂转动履带轮(6)及位于箱体(13)两侧的摆臂支撑板(3)，两侧所述摆臂支撑板(3)的一端分别转动安装有摆臂转动履带轮￠)，两侧摆臂支撑板(3)上的所述摆臂转动履带轮(6)之间通过所述同步连接轴(I)连动，并且每侧的所述摆臂转动履带轮(6)均通过所述摆臂驱动履带(2)与同侧前端或后端的复用履带轮(5)相连，一侧摆臂支撑板(3)的另一端相对转动地套设在前进驱动机构的输出端，另一侧摆臂支撑板(3)的另一端与所述仰俯驱动机构的输出端相连；与所述前、后摆臂的前进驱动机构连接的复用履带轮(5)分别位于箱体(13)左右两侧，并位于前后两端。2.按权利要求1所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述前摆臂的前进驱动机构与后摆臂的前进驱动机构结构相同，均包括前进驱动电机(7)、传动机构A及前进驱动输出轴(11)，前、后摆臂前进驱动机构中的所述前进驱动输出轴(11)分别转动安装在箱体(13)两侧，一端位于所述箱体(13)内、通过所述传动机构A与安装在箱体(13)内的前进驱动电机(7)相连，另一端连接复用履带轮(5)，并通过该复用履带轮(5)带动所述摆臂驱动履带(2);前摆臂摆或后摆臂中所述一侧摆臂支撑板(3)的另一端通过轴承与前进驱动输出轴(11)转动连接。3.按权利要求2所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述前进驱动输出轴(11)的另一端通过法兰盘(12)与复用履带轮(5)相连；所述传动机构A为锥齿轮副，包括小锥齿轮(9)及大锥齿轮(10)，该小锥齿轮(9)与所述前进驱动电机(7)的输出端相连，所述大锥齿轮(10)连接于前进驱动输出轴(11)的一端、并与所述小锥齿轮(9)啮合传动。4.按权利要求1所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述前摆臂的仰俯驱动机构与后摆臂的仰俯驱动机构结构相同，均包括仰俯驱动电机(14)、传动机构B及仰俯轴(18)，前、后摆臂仰俯驱动机构中的所述仰俯轴(18)分别转动安装在箱体(13)左右两侦牝一端位于所述箱体(13)内、通过所述传动机构B与安装在中央控制箱内的仰俯驱动电机(14)相连，另一端与前摆臂或后摆臂中所述另一侧摆臂支撑板(3)的另一端连接，与所述仰俯轴(18)对应的复用履带轮(5)通过轴承转动安装在仰俯轴(18)的另一端。5.按权利要求4所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述仰俯轴(18)上设有连动的仰俯法兰盘(19)，仰俯轴(18)通过该仰俯法兰盘(19)与前摆臂或后摆臂中所述另一侧摆臂支撑板⑶的另一端固接；所述传动机构B包括蜗杆(16)及蜗轮(17)，该蜗杆(16)及仰俯驱动电机(14)均通过仰俯驱动电机电机座(15)安装在所述箱体(13)内部，所述蜗杆(16)通过联轴器(20)与仰俯驱动电机(14)的输出端相连，所述蜗轮(17)安装在仰俯轴(18)的一端、并与所述蜗杆(16)啮合传动。6.按权利要求1至5任一权利要求所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述前摆臂与后摆臂以所述机器人宽度方向中间平面对称设置，前、后摆臂中两侧的摆臂支撑板(3)以所述机器人长度方向中间平面对称设置；所述箱体(13)左右两侧的前后两端各设有一个复用履带轮(5)，左右两侧前端的两复用履带轮(5)、后端的两复用履带轮(5)均对称设置，所述前摆臂的轴间距离、后摆臂的轴间距离与箱体(13)前、后两端的复用履带轮(5)之间的轴间距相同。7.按权利要求6所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述复用履带轮(5)轴向设有两圈固定履带的凹槽，位于外侧的所述凹槽固定所述驱动履带(4)，位于内侧的所述凹槽固定所述摆臂驱动履带(2)，所述前、后摆臂中的摆臂支撑板(3)均位于复用履带轮(5)的内侧，所述摆臂支撑板(3)上的摆臂转动履带轮(6)位于摆臂支撑板(3)的外侧。8.按权利要求1至5任一权利要求所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述中央控制箱包括箱体(13)、复用履带轮(5)、驱动履带(4)及集成电池舱盒(21)，该箱体(13)的左右两侧分别设有集成电池舱盒(21)，该集成电池舱盒(21)内安装有为所述前进驱动机构及仰俯驱动机构提供动力的移动电源；所述箱体(13)的前后两端及两侧的集成电池舱盒(21)上均安装有广角摄像头(23)，每侧集成电池舱盒(21)的下方均设有多个安装在该侧集成电池舱盒(21)上的履带张紧轮(22)。9.按权利要求8所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述前摆臂的前进驱动机构位于箱体(13)内部的左前侧，后摆臂的前进驱动机构位于箱体(13)内部的右后侧；所述前摆臂的仰俯驱动机构位于箱体(13)内部的右前侧，后摆臂的仰俯驱动机构位于箱体(13)内部的左后侧。10.按权利要求8所述用于狭窄空间的越障机器人，其特征在于:所述箱体(13)的长宽比为2.4:1,中间宽、前后两端窄。
【专利摘要】本发明属于机械自动化工程领域，具体地说是一种用于狭窄空间的越障机器人，包括前摆臂、后摆臂、中央控制箱、前进驱动机构及仰俯驱动机构，前摆臂与后摆臂分别位于中央控制箱的前后两端，中央控制箱箱体左右两侧的前后两端均设有复用履带轮，同侧前后两端的复用履带轮之间通过驱动履带相连；前进驱动机构及仰俯驱动机构分别安装在箱体内，前摆臂及后摆臂具有各自的前进驱动机构、仰俯驱动机构，通过驱动轮轴或复用履带轮与前进驱动机构或仰俯驱动机构相连。本发明结构简单、紧凑，配套设备少且操作简单，能够实现自主跨越不同高度的粗大管道，实现在狭窄通道中的前进、后退和转向等功能，并能通过机械手对特定设备进行操作。
【IPC分类】B62D55/065
【公开号】CN105667612
【申请号】
【发明人】刘波, 李斌, 孙吉宏, 王聪, 吴云锋, 李志强, 孙卫红, 彭茂琳
【申请人】中国人民解放军91872部队青岛研究室, 中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年11月18日