[发明专利]一种基于椭圆原理的双V型可变履带越障机构

说明书

技术领域

本发明涉及到一种可变履带式越障机构，是基于椭圆原理的一种越障机构，尤其适用于救援机器人、战场机器人的底盘开发。

背景技术

由于救援机器人在9·11事件中的成功应用，引发了人们研究救援机器人的热潮。救援机器人的最重要的部分就是越障机构与机械本体，只有很好的翻越障碍，才能顺利的执行任务。

越障机构的移动载体，按其运动机构总体上可分为蛇形(无肢类)、轮式、腿式(类人型)、轮腿式、履带式以及复合式等。

蛇形机器人具有运动稳定性好、适应地形能力强和高的牵引力等特点，但多自由度的控制困难，运动速度低。

轮式机器人具有结构简单、重量轻、轮式滚动摩擦阻力小和机械效率高等特点，但越过壕沟、台阶的能力差。

腿式机器人具有适应地形能力强的特点，能越过大的壕沟和台阶，其缺点是速度慢，稳定性较差。

轮腿式及其它复合式机器人能融合各自特点，其缺点是结构复杂，控制繁琐。

履带式机器人因为自身地形适应能力强，控制简单，动载荷小等特点在实际应用中十分广泛，但在越障方面不够灵活。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于椭圆原理的双V型可变履带越障机构，具有越障灵活的优点。

所述目的是通过如下方案实现的：

一种基于椭圆原理的双V型可变履带越障机构，包括驱动轮和套在驱动轮外面的履带，位于一侧前后方向的驱动轮是两个；还包括至少两个行星轮，每个行星轮分别与两个驱动轮通过履带连接；所述驱动轮与行星轮的位置关系为，两个驱动轮分别处于隐形椭圆的两个焦点位置上，所述行星轮处于所述椭圆的圆环位置上；两个行星轮之间通过轮系连接实现二者的对称运动；所述驱动轮与一号电机连接实现前进或后退，所述行星轮与二号电机连接实现越障。

所述二号电机与轮系配合实现越障的具体结构为：

二号电机的输出轴与直齿轮I的中心轴连接，直齿轮I与直齿轮VI外啮合，直齿轮VI的中心轴固定连接主臂III的一端，所述主臂III的另一端固定连接直齿轮VII的中心轴，所述直齿轮VII与直齿轮VIII外啮合，直齿轮VIII通过中心轴固定连接主臂I；

直齿轮VI与直齿轮V外啮合，直齿轮V与直齿轮IV的中心轴固定连接，直齿轮IV与直齿轮VII外啮合，直齿轮VII与直齿轮II外啮合，直齿轮II 4中心轴与轴I固定连接，轴I上固定链轮II，链轮II通过链条I带动链轮I转动，链轮I中心连接曲柄I，曲柄I带动行星轮I转动；

轴I的另一端与锥齿轮III的中心固定连接，锥齿轮III与锥齿轮I啮合，锥齿轮I与锥齿轮II啮合，锥齿轮II中心与轴III固定连接，轴III与链轮III中心固定连接，链轮III通过链条II带动链轮IV转动，链轮IV中心连接曲柄II带动行星轮II转动。

所述直齿轮II、直齿轮III、直齿轮IV、直齿轮V和直齿轮VI的齿数都相等；所述链轮I、链轮II、链轮III和链轮IV的齿数相等；所述锥齿轮I、锥齿轮II和锥齿轮III的齿数相等。

本发明通过一套可行的传动方案与传动关系，利用椭圆圆周上任意一点到两个焦点所构成的三角形周长不变、三角形外形可不断变化的几何特性(见图1)，以合理简洁的齿轮传动(直齿轮、锥齿轮)，并排布置在该机构两侧，通过一定传动关系与传动件的布置能够在单侧形成一对关于Y轴对称、具有共同太阳轮心的行星轮机构，使其在单侧能够形成V字型的摆动，保证双侧履带时刻处在张紧状态下，通过控制驱动电机，主臂驱动电机的正转与反转实现此结构的越障，差速转弯等动作。可以在较为复杂的环境下完成越障的功能，提高了履带式底盘的越障性、机动性。另外，本实用新型机构设计简单，结构变形能力强，能够实现理想的几何、数学运动关系。本机构通过不同控制模块的植入可以实现不同的功能应用，依托于此结构的可开发性高、应用前景广阔。

附图说明

图1：椭圆模型原理图。

图2：行星轮数学坐标图。

图3：主臂传动机构布置图，为图4所示的A-A向剖视图。

图4：机构上台阶前示意图。

图5：机构上台阶中I示意图。

图6：机构上台阶中II示意图。

图7：机构上台阶后示意图。

图8：机构下台阶前示意图。

图9：机构下台阶中I示意图。

图10：机构下台阶中II示意图。

图11：机构下台阶后示意图。