一种滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的制作方法

本发明属于挂载式轨道机器人领域，尤其涉及到一种滑块式轮组轨道机器人的底盘结构。

背景技术：

巡检工作一般是枯燥、重复性强、机械性、耗时费力和劳动密集型的工作，例如变电站、地下管廊、矿井和监狱等。或者一些空气潮湿、空气异味重、存在有毒有害气体、粉尘浓度高和噪声强等地方，巡检质量低和安全度低，人工劳动强度和单位人工成本高。

现有的轮式轨道机器人底盘结构大多都是将轮组放到轨道上表面驱动，这种方法虽然简单直接，但是由于转弯时的差速问题和依靠重力使得轮组和轨道上表面贴合会导致轮子磨损严重，而且速度越大磨损越明显。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种滑块式轮组轨道机器人的底盘结构，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的另一个目的是提供一种滑块式轮组轨道机器人的底盘结构，解决了现有轮组轨道机器人转弯卡顿和转弯时对电机冲击性大的问题。

本发明的技术方案如下：

一种滑块式轮组轨道机器人的底盘结构，其包括：

底板，其水平设置在轨道下方且所述底板的轴线与轨道的轴线方向一致；

和直线运动轮组，其位于所述底板上方，所述直线运动轮组挂载在所述轨道上并与所述轨道的外侧面和上表面接触，所述直线运动轮组为两对，且每对所述直线运动轮组以所述轨道的轴线方向为对称轴设置；

其中；

每个所述直线运动轮组包括位于下方的直线滑动机构、与所述直线滑动机构固定的挂载机构以及设置在所述直线滑动机构上方并位于所述挂载机构下方的转动轮机构；

所述直线滑动机构包括通过行程固定座固定在所述底板上的直线滑轨和与所述直线滑轨相配合的滑块，以及设置在所述底板和所述滑块之间的压紧弹簧；

所述挂载机构包括与所述滑块固定连接的竖直支撑臂和与所述竖直支撑臂铰接的水平挂载臂，以及设置在所述水平挂载臂的自由端下表面的万向球，所述万向球在所述水平挂载臂转动至竖直位置时与所述轨道的上表面接触；

其中一对所述直线运动轮组的转动轮机构包括固定在所述竖直支撑臂上的直流无刷电机和通过第一竖直转动轴固定在所述滑块上的第一聚氨酯包胶轮，所述直流无刷电机和所述第一竖直转动轴之间通过第一同步带连接，两个所述直流无刷电机的转动方向相反；

另一个所述直线运动轮组的转动轮机构包括编码器和通过第二竖直转动轴固定在所述滑块上的第二聚氨酯包胶轮，所述编码器和所述第二竖直转动轴之间通过第二同步带连接；

另一个所述直线运动轮组的转动轮机构为通过第三竖直转动轴固定在所述滑块上的第三聚氨酯包胶轮；

所述第一聚氨酯包胶轮、所述第二聚氨酯包胶轮和所述第三聚氨酯包胶轮与所述轨道的外侧面接触。

优选的是，所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构中，所述底板上沿其轴线设置有两个红外线传感器。

优选的是，所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构中，

所述第一聚氨酯包胶轮、所述第二聚氨酯包胶轮和所述第三聚氨酯包胶轮处于同一水平面上；

所述直流无刷电机和所述第一聚氨酯包胶轮的中心距、所述编码器和所述第二聚氨酯包胶轮的中心距之间的误差不超过0.4mm。

优选的是，所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构中，所述底板上设置有用于所述行程限位块安装的安装孔，所述安装孔成线性阵列分布。

优选的是，所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构中，所述底板上开设有方形减重孔和槽型减重孔。

优选的是，所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构中，所述竖直支撑臂和所述水平挂载臂上开设有槽口，所述槽口内设置有一自锁轴，所述槽口的尺寸比所述自锁轴的直径大0.2mm。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过同步带实现直流无刷电机和聚氨酯包胶轮的动力传递，避开了电机和编码器直接受力，减少了转弯时对电机和编码器的冲击，从而提高了产品可靠性；

本发明通过四个独立的直线运动轮组，保证了轨道加工或者机器人装配时出现较大误差时，能够自动调节各个轮组之间的距离来保证机构可行性，增加了产品的容错率；

本发明通过行程限位座和底板上呈线性分布的安装孔位，可以改变行程限位座的安装位置以改变径向两轮组之间的距离，从而调节行程限位座的安装位置以适应不同宽度的轨道，增加了产品的实用性；

本发明通过倒置电机和编码器的方式，充分利用了轨道侧边的空间而减小了底盘在轨道垂直方向的尺寸，增加了产品的紧凑性；

本发明通过使用编码器计算机器人在轨道上的行驶的位置，使用红外传感器辅助控制，共同实现机器人在轨道上的定位，提高了产品的精确性；

本发明通过压紧弹簧保证了轮组与轨道表面的贴合，避免了轮组打滑造成的机器人行驶时在轨道上的定位误差。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明提供的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例的展开挂载示意图；

图3是本发明提供的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例中的一个直线运动轮组的结构示意图；

图4是本发明提供的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例中的另一个直线运动轮组的结构示意图；

图5是本发明提供的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例中的又一个直线运动轮组的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1所示，本发明提供一种滑块式轮组轨道机器人的底盘结构，其包括：

底板1，其水平设置在轨道下方且所述底板1的轴线与轨道的轴线方向一致；

和直线运动轮组，其位于所述底板1上方，所述直线运动轮组挂载在所述轨道上并与所述轨道的外侧面和上表面接触，所述直线运动轮组为两对，且每对所述直线运动轮组以所述轨道的轴线方向为对称轴设置；

其中；

每个所述直线运动轮组包括位于下方的直线滑动机构、与所述直线滑动机构固定的挂载机构以及设置在所述直线滑动机构上方并位于所述挂载机构下方的转动轮机构；

所述直线滑动机构包括通过行程固定座401固定在所述底板1上的直线滑轨402和与所述直线滑轨402相配合的滑块403，以及设置在所述底板1和所述滑块403之间的压紧弹簧404，所述直线滑轨402为两个平行设置，且每个所述直线滑轨402的前后两端均安装有所述行程固定座401，所述压紧弹簧404在转弯时随着所述滑块403在所述直线滑轨402上移动进而改变其与所述直线滑轨402之间的夹角；

所述挂载机构包括与所述滑块403固定连接的竖直支撑臂501和与所述竖直支撑臂501铰接的所述水平挂载臂502，以及设置在所述水平挂载臂502的自由端下表面的万向球503，所述万向球503在所述水平挂载臂502转动至竖直位置时与所述轨道的上表面接触，在起到支撑整个滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的同时减少了其在轨道上表面运动时各个方向的摩擦力；

如图3所示，其中一对所述直线运动轮组201的转动轮机构包括固定在所述竖直支撑臂501上的直流无刷电机601和通过第一竖直转动轴固定在所述滑块403上的第一聚氨酯包胶轮602，所述直流无刷电机601和所述第一竖直转动轴之间通过第一同步带连接，两个所述直流无刷电机601的转动方向相反，且同步带过松和过紧都会影响整个底盘结构的运动；

如图4所示，另一个所述直线运动轮组202的转动轮机构包括编码器603和通过第二竖直转动轴固定在所述滑块403上的第二聚氨酯包胶轮604，所述编码器603和所述第二竖直转动轴之间通过第二同步带连接，所述第二聚氨酯包胶轮604通过所述第二同步带带动所述编码器603转动，所述编码器603通过转动圈数计算滑块式轮组轨道机器人在轨道上行走的路程，进而实现定位；

如图5所示，另一个所述直线运动轮组203的转动轮机构为通过第三竖直转动轴固定在所述滑块403上的第三聚氨酯包胶轮605，为空转轮组，增加了运动过程中与轨道的接触面积，保证了行驶的稳定性；

所述第一聚氨酯包胶轮602、所述第二聚氨酯包胶轮604和所述第三聚氨酯包胶轮605与所述轨道的外侧面接触。

在本发明提供的所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例中，所述底板1上沿其轴线设置有两个红外线传感器3，能够辅助计算滑块式轮组轨道机器人在轨道上的位置。

在本发明提供的所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例中，

所述第一聚氨酯包胶轮602、所述第二聚氨酯包胶轮604和所述第三聚氨酯包胶轮605处于同一水平面上；

所述直流无刷电机601和所述第一聚氨酯包胶轮602的中心距、所述编码器603和所述第二聚氨酯包胶轮604的中心距之间的误差不超过0.4mm。

在本发明提供的所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例中，所述底板1上设置有用于所述行程固定座401安装的安装孔，所述安装孔成线性阵列分布，可以通过改变所述行程固定座401的位置来调整直线运动轮组之间的距离，进而适应于不同宽度的轨道。

在本发明提供的所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例中，所述底板1上开设有方形减重孔和槽型减重孔。

在本发明提供的所述的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构的一个实施例中，所述竖直支撑臂501和所述水平挂载臂502上开设有槽口，所述槽口内设置有一自锁轴，所述槽口的尺寸比所述自锁轴的直径大0.2mm，保证了装卸方便的同事减小了自锁轴与水平挂载臂的游隙。所述自锁轴为一螺栓，所述竖直支撑臂501和所述水平挂载臂502之间留有旋转的自由度，挂载时将所述水平挂载臂旋转，使得所述水平挂载臂和所述竖直支撑臂上的所述槽口重合，然后将自锁轴沿着所述槽口向后推动并依靠重力实现挂载后的自锁。

本发明提供的的滑块式轮组轨道机器人的底盘结构工作流程如下：将自锁轴沿槽口推出，再旋转水平挂载臂502展开，将四个直线运动轮组中的聚氨酯包胶轮贴紧轨道外侧面后，回旋挂载臂并将自锁轴沿槽口推进去自锁；机器人启动后，直流无刷电机601通过同步带将动力传动到聚氨酯包胶轮，压紧弹簧404保证聚氨酯包胶轮与轨道外侧面的贴合；当进入弯道时，转弯半径小的两个轮组压紧弹簧404受压，转弯半径大的两个轮组压紧弹簧404放松，轮组在直线滑轨的位置不断调整直到通过弯道进入直道。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。