[发明专利]基于垂直升降机构的平地移动与阶梯攀爬两用机器人底盘

说明书

基于垂直升降机构的平地移动与阶梯攀爬两用机器人底盘，涉及机器人领域，包括主体框架、垂直升降单元和辅助轮单元；垂直升降单元包括主动轮模块和纵向驱动模块；主动轮模块包括第一电机、麦克纳姆轮组件和第一同步带轮组件，第一同步带轮组件分别连接第一电机和麦克纳姆轮组件；纵向驱动模块包括第二电机、齿轮和齿条，第二电机连接齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条与麦克纳姆轮组件连接；辅助轮单元包括电机驱动模块和辅助轮模块；电机驱动模块包括第三电机和与第三电机连接第二同步带轮组件；辅助轮模块包括辅助轮固定轴和辅助轮组件，辅助轮固定轴分别与第二同步带轮组件和辅助轮组件连接。结构稳定简单，功能多样化，适用范围广。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及基于垂直升降机构的平地移动与阶梯攀爬两用机器人底盘。

背景技术

爬楼梯机器人不仅可在平地行走，还可以翻越楼梯，在侦察、搜救等领域发挥着重要的作用，许多不同类型的爬楼梯机器人也应运而生。现有的爬楼梯机器人大多为翻转式或仿生式，翻转式机器人以一个支点将整个机器人翻转上楼梯，此类机器人只能实现爬楼梯，上层功能模块很难实现，在翻转过程中极易受到损伤，使机器人的功能性大大减弱；在翻转时占用空间较大，若进行侦察任务目标过于明显，适用范围较小；而且翻转过程中仅有一个支点，不够稳定，对支撑翻转的动力源损伤也很大；此外，需要安装足够长的翻转支撑装置，结构复杂。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供基于垂直升降机构的平地移动与阶梯攀爬两用机器人底盘，结构稳定简单，功能多样化，简单易操作，适用范围广。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于垂直升降机构的平地移动与阶梯攀爬两用机器人底盘，包括主体框架、垂直升降单元和辅助轮单元；所述主体框架用于固定支撑垂直升降单元和辅助轮单元；

所述垂直升降单元包括主动轮模块和纵向驱动模块；所述主动轮模块包括第一电机、第一同步带轮组件和麦克纳姆轮组件，第一电机连接第一同步带轮组件，第一同步带轮组件连接麦克纳姆轮组件；所述纵向驱动模块包括第二电机、齿轮和齿条，第二电机连接齿轮，齿轮与齿条啮合，齿条与麦克纳姆轮组件连接；

所述辅助轮单元设于主体框架的底层，辅助轮单元包括电机驱动模块和辅助轮模块；所述电机驱动模块包括第三电机和与第三电机连接的第二同步带轮组件；所述辅助轮模块包括辅助轮固定轴和辅助轮组件，所述辅助轮固定轴的一端与第二同步带轮组件连接，辅助轮固定轴的另一端通过法兰联轴器与辅助轮组件连接。

所述垂直升降单元还包括固定模块，所述固定模块包括从上到下依次设置的上层固定板、下层固定板和底部夹板；上层固定板和下层固定板与主体框架固定连接，第二电机和齿轮装接在上层固定板和下层固定板之间，齿条穿过上层固定板和下层固定板与底部夹板上的齿条座固定连接，以使底部夹板随着齿条纵向移动；所述主动轮模块装接在下层固定板下方并与底部夹板固定连接。

所述固定模块还包括电机座，所述电机座设于上层固定板和下层固定板之间，电机座的一侧固定第二电机，电机座的另一侧通过轴承轴固定电机座内的轴承，齿轮设于电机座内，齿条穿过电机座与齿轮啮合，轴承与齿条相切配合。

所述垂直升降单元还包括滑动轴，所述滑动轴穿过上层固定板和下层固定板通过法兰联轴器与底部夹板连接。

所述麦克纳姆轮组件包括麦克纳姆轮和侧板固定件，侧板固定件设于麦克纳姆轮的两侧，第一同步带轮组件的转动轴穿过侧板固定件与麦克纳姆轮连接，所述底部夹板的侧面与侧板固定件连接。

所述第一电机和第一同步带轮组件装接于侧板固定件上，第一电机位于下层固定板和底部夹板之间，第一同步带轮组件设于侧板固定件的外侧。

所述主动轮模块还包括电机固定板，所述第一电机通过电机固定板螺接于侧板固定件上。