[发明专利]一种行走机构上的平衡装置

说明书

本发明涉及一种行走机构上的平衡装置，包括包括上载物板、下平衡板、平衡推杆、升降推杆以及支架结构，所述下平衡板上方设有所述上载物板，所述下平衡板的一个侧边与所述上载物板的一个侧边活动连接，且所述下平衡板的对侧边与所述支架结构活动连接，所述下平衡板、上载物板和支架结构构成Z型开合式风琴结构；所述平衡推杆位于所述下平衡板下方，其首端与下平衡板的下表面活动连接；所述升降推杆位于所述上载物板下方，其首端与上载物板的下表面活动连接，本发明解决了现有技术中双向平衡机构稳固性和耐用性不足的问题，通过采用Z型开合式风琴结构，实现双向平衡功能，同时将承载重量均匀分散至支架机构中，增加行走机构的稳定性和耐用性。

技术领域

本发明涉及机械运动设备技术领域，具体的说是一种行走机构上的平衡装置。

背景技术

行走机构是行走式机器人的重要执行部件，它由行走驱动装置、传动机构、位置检测元件、传感器、电缆及管路等组成。行走机构一方面支承机器人的机身、臂部和手部，因而必须具有足够的刚度和稳定性；另一方面，还需根据作业任务的要求，实现机器人中上部设备保持平衡。

现如今，负重爬楼机器人异军突起，为人类的生活带来了诸多便利，而实现负重攀爬功能最为重要的机构便是行走机构中的平衡装置，它可以使机器人在爬楼或崎岖路面行走时，保持承载的重物处于水平状态，避免倾覆危险。

现有技术中行走机构上的平衡装置主要分为主要分为单向平衡和双向平衡两大类：

如图1-3所示的单向平衡装置，其采用一支电动推杆，以伸长或缩短来调校设于该装置的水平，达到单向平衡的效果。这种单向平衡的好处是，该设于上方的板块，都与整体支架活动连接，乘载重物的重量，并不会全部由推杆或马达等机械承担，令稳固度和耐用度大增。但坏处是，由于只是单向平衡，板块只能单向开合，如图3a和3b所示。当该行走机构以后方攀上障碍物时，该平衡机构的确能发挥平衡的作用，如图3c所示；但当后方跨过障碍物之后，该机构会向后倾斜，由于该平衡机构只能单向运作，如图3d所示，因此令上方的板块大幅倾斜，对设于上方的乘客或对象会构成翻倒的危险，因此大大限制了该机构的功能。

为解决单向平衡在功能上的不足，双向平衡装置应运而生：如图4所示，在该四轮行走机构之上的平衡装置，采用了一种半圆板式的摆动方案，利用一个带剎车磁铁的马达，随着半圆板的外围摆动，实现了能够前后摆动的双向平衡。但该装置之上所承受的重量，全部由马达的中轴所承受，即使有剎车磁铁来固定该装置，但力量始终过度集中于一点之上，导致安全性、耐用性和实用性的不足；如图5所示，该行走机构中的双向平衡装置，在座椅之下的中间，设置了一个前后摆动的活动连接，实现了能够前后摆动的双向平衡。但同样力量过度集中于一点之上，要剎停该装置有一定的困难；如图6a至6b所示，该平衡装置采用了一支电动推杆，以伸长或缩短的方式来拉动另一支电动推杆，使其中心的滑轮围着半圆板而摆动，实现了能够前后摆动的双向平衡，该装置虽解决了图4和图5所示装置的剎停问题，但装置上的重量全部由电动推杆来独力承受，导致电动推杆的负荷过重，无法长久使用；如图7a至7b所见，该平衡装置采用两支电动推杆，以一升一降的方式来实现能够前后摆动的双向平衡，并解决了如图4至图6所示装置的缺点，重物的重量会由两支电动推杆来分别承受，并且能随意剎停，但实际使用时，由于两支推杆中上下共4个连接件都必须活动连接，造成设置于该平衡装置之上的载物板，根本无法稳定，尤其是左右两边的摇摆会非常厉害，无法承载较重的重物。

综合上述，现有双向平衡装置的最大缺点，正是缺乏了像单向平衡装置般，可以将承载的重量直接传递至整体支架之上的结构，导致推杆或马达等机械结构的负荷过重，安全性和耐用性不足。