一种用于轨道机器人的刹车蓄能机构

1.本实用新型属于轨道机器人领域，具体涉及一种用于轨道机器人的刹车蓄能机构。


背景技术：

2.全国大学生机器人大赛robomaster要求参赛队伍制造一台哨兵轨道机器人(以下简称“哨兵”)，在该比赛规则中，哨兵的作为保护基地的重要环节，一旦它被敌方击毁，基地的护盾就会消失，所以在这种机制下，对哨兵的高机动性提出了更高的要求。同时，随着视觉自瞄的快速进步，哨兵已经不能利用简单的快速移动来进行规避，而需要具备快速换向的能力来打乱视觉识别的预测。但是，每一次换向都是对能量的损耗，由于底盘功率受限，哨兵机器人的运行速度只会越来越慢。所以，如何在尽可能少地损耗能量的情况下，实现快速换向就成为了研究的重点。目前已出现的哨兵刹车蓄能机构大都存在结构复杂且庞大，在哨兵最大尺寸质量受限的前提下，不得不减轻甚至删减其他结构，但这会对哨兵的综合性能产生影响。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种结构简单轻便，能量利用率高的刹车蓄能机构，能够在不影响哨兵其他性能的前提下提升其机动性，以保证哨兵的赛场生存能力。
4.实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种用于轨道机器人的刹车蓄能机构，包括“h”型底盘，刹车臂，直线导轨，滑块拓展件，弹簧轴，电机和四个蓄能弹簧；
5.滑块拓展件上设置有沿直线导轨滑动的滑块，导轨设置在底盘的横梁上，滑块拓展件上设有刹车臂和电机，电机输出轴驱动刹车臂动作，刹车臂设置在轨道上，实现车辆在轨道上的运动和刹车；
6.弹簧轴依次穿过底盘的一个纵梁、滑块拓展件和底盘的另一个纵梁，且弹簧轴和纵梁之间设有直线轴承，弹簧轴两端设有弹簧挡片，四个蓄能弹簧分别设置在一端弹簧挡片和一个纵梁、一个纵梁和滑块拓展件、滑块拓展件和另一个纵梁、以及另一个纵梁和另一端的弹簧挡片之间。
7.进一步的，“h”型底盘的两个纵梁和横梁均为铝方管，两个纵梁和横梁之间通过螺钉螺母和连接方块连接。
8.进一步，直线导轨通过螺钉固定在横梁上。
9.进一步的，所述刹车臂包括摇臂，上刹车臂和下刹车臂，摇臂，上刹车臂和下刹车臂通过螺钉连接形成“f”形结构的刹车臂，刹车臂和轨道相接触的部分设有橡胶刹车皮。
10.进一步的，弹簧挡片和弹簧轴可拆卸连接。
11.进一步的，弹簧轴两端设有螺纹，弹簧挡片设有螺纹通孔，两个弹簧挡片分别和弹簧轴两端螺纹连接。
12.进一步的，还包括两个轴承保持块，轴承保持块设置在纵梁的外侧，用于保持直线
轴承，弹簧轴穿过轴承保持块。
13.进一步的，所述滑块通过螺钉设置在滑块拓展件。
14.本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于：
15.本申请通过设置穿过车辆底盘的弹簧轴以及弹簧，能够使得车辆在刹车时，通过车辆的惯性运动，在相应的弹簧中实现储能，当车辆向反方向运动时，弹簧的储能释放，为车辆的再次启动提供动能；本实用新型的可以通过对已有车辆进行改造、实现弹簧储能机构的装配，不改变原来车辆的主体结构，结构简单、紧凑、方便安装。
16.本申请的弹簧储能机构，通过一个弹簧杆依次穿过四个弹簧，且与车辆相对固定的固定块分别设置在两侧的两个弹簧之间，当车辆向不同方向运动时，通过对固定块两侧不同弹簧的压缩实现储能，本申请的弹簧储能机构结构简单，且实现了最大的利用率。
17.本申请的弹簧储能机构的最外侧的两个弹簧分别设置在车辆底盘两侧的外部，且最外端通过可拆卸的挡片固定，可以根据不同的车型适配不同规格的弹簧。
附图说明
18.图1为本申请的刹车蓄能机构示意图。
19.图2为本申请的主体部分示意图。
20.图3为本申请的刹车部分示意图。
21.图4为本申请的蓄能部分示意图。
22.附图标记说明：
23.1-纵梁，2-横梁，3-连接方块，4-直线导轨，5-螺钉，6-轴承保持块，7-直线轴承，8-端盖，9-电机，10-滑块拓展件，11-摇臂，12-滑块，13-上刹车臂，14-橡胶刹车皮，15-下刹车臂，16-紧定螺钉，17-弹簧轴，18-蓄能弹簧，19-弹簧挡片。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
25.如图1-4所示，本实用新型的机构包括主体部分，蓄能部分，刹车部分和轨道。其中的主体部分，由框架铝管、连接方块3、直线导轨4、直线轴承7、轴承保持块6构成，与车身其他部分形成稳定的结构，为刹车蓄能结构提供结实的基础。
26.车辆底盘由三根铝方管构成，包括一根横梁2，两根纵梁1；框架铝管和连接方块3通过螺钉固定在一起，形成“h”形结构；直线导轨4通过螺钉固定在横梁上。
27.左右两个直线轴承7嵌于两根纵梁中，利用轴承保持块6进行限位以防止其脱出。
28.刹车部分由刹车臂、滑块、滑块拓展件10、端盖、电机9构成。其作用是利用刹车臂与轨道的自锁，将刹车部分与轨道暂时固连成一个整体，为蓄能环节提供作用支点。
29.为了安装需求和方便加工，刹车臂被分成了四个部分：摇臂11，下刹车臂15，上刹车臂13，橡胶刹车皮14。摆臂11，下刹车臂15，上刹车臂13通过螺钉固定成“f”形结构，在刹车时与轨道接触的部分安装橡胶刹车皮14以增大接触面的摩擦系数，防止打滑。
30.滑块12、滑块拓展件10、端盖通过螺钉连接，滑块12与直线导轨4配合。
31.电机9通过螺钉固定于滑块拓展件10，刹车臂的旋转轴一端与电机9的d形轴配合，同时用紧定螺钉进行轴向定位，另一端的凸台与端盖配合。在需要刹车时，由电机带动刹车
臂摆动，以实现与轨道的自锁。
32.蓄能部分它由弹簧轴17、蓄能弹簧18、弹簧挡片19构成。其作用是将刹车后车身的动能转换成蓄能弹簧的弹性势能，并在换向时将势能重新装换成动能。
33.弹簧轴17通过直线轴承7安装到主体框架上，并穿过滑块拓展件10通过紧定螺钉与其固连；弹簧轴17两端加工螺纹，用以安装弹簧挡片；四个蓄能弹簧18置于弹簧轴上。
34.滑块拓展件10呈一体的类z型，电机设置在上安装臂，电机输出轴驱动刹车臂动作，滑块拓展件10竖直连接臂一侧固定连接有滑块12，滑块拓展件10的下安装臂上设有供弹簧轴17穿过的通孔，通孔的侧壁开设螺纹孔，通过螺钉实现对弹簧轴17的相对固定。
35.该机构工作时，共分为三段，假设主体相对轨道朝右(左)运动，刹车段：刹车臂在2006电机的带动下做顺(逆)时针运动，刹车部分与轨道由于自锁效应暂时固连成一个整体。蓄能段：此时主体运动部分由于惯性依然朝右(左)运动，导致主体运动部分与刹车部分产生相对位移，压缩1,3(2,4)段弹簧将动能转换成势能，直至主体运动部分速度降为0。换向段：此时刹车部分与轨道依然固连成一个整体，弹簧的势能重新转换成主体运动部分的动能，使其向左(右)运动，当哨兵的速度达到一定值时刹车臂在2006电机的带动下逆(顺)时针旋转回到初始位置，哨兵完成换向，继续向左(右)运动。至此完成全部过程。


技术特征：
1.一种用于轨道机器人的刹车蓄能机构，其特征在于，包括“h”型底盘，刹车臂，直线导轨(4)，滑块拓展件(10)，弹簧轴(17)，电机(9)和四个蓄能弹簧(18)；滑块拓展件(10)上设置有沿直线导轨(4)滑动的滑块(12)，导轨(4)设置在底盘的横梁上，滑块拓展件(10)上设有刹车臂和电机(9)，电机输出轴驱动刹车臂动作，刹车臂设置在轨道上，实现车辆在轨道上的运动和刹车；弹簧轴(17)依次穿过底盘的一个纵梁、滑块拓展件(10)和底盘的另一个纵梁，且弹簧轴(17)和纵梁之间设有直线轴承(7)，弹簧轴(17)两端设有弹簧挡片(19)，四个蓄能弹簧(18)分别设置在一端弹簧挡片和一个纵梁、一个纵梁和滑块拓展件(10)、滑块拓展件(10)和另一个纵梁、以及另一个纵梁和另一端的弹簧挡片之间。2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，“h”型底盘的两个纵梁和横梁均为铝方管，两个纵梁和横梁之间通过螺钉螺母和连接方块(3)连接。3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，直线导轨(4)通过螺钉固定在横梁上。4.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述刹车臂包括摇臂(11)，上刹车臂(13)和下刹车臂(15)，摇臂(11)，上刹车臂(13)和下刹车臂(15)通过螺钉连接形成“f”形结构的刹车臂，刹车臂和轨道相接触的部分设有橡胶刹车皮(14)。5.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，弹簧挡片(19)和弹簧轴(17)可拆卸连接。6.根据权利要求5所述的机构，其特征在于，弹簧轴(17)两端设有螺纹，弹簧挡片(19)设有螺纹通孔，两个弹簧挡片(19)分别和弹簧轴(17)两端螺纹连接。7.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，还包括两个轴承保持块(6)，轴承保持块(6)设置在纵梁的外侧，用于保持直线轴承(7)，弹簧轴穿过轴承保持块(6)。8.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述滑块(12)通过螺钉设置在滑块拓展件(10)。9.根据权利要求4所述的机构，其特征在于，滑块拓展件(10)呈一体的类z型，电机(9)设置在上安装臂，电机输出轴驱动刹车臂动作，滑块拓展件(10)竖直连接臂一侧固定连接有滑块(12)，滑块拓展件(10)的下安装臂上设有供弹簧轴(17)穿过的通孔，通孔的侧壁开设螺纹孔，通过螺钉实现对弹簧轴(17)的相对固定。

技术总结
本实用新型为一种用于轨道机器人的刹车蓄能机构。包括“H”型底盘，刹车臂，直线导轨，滑块拓展件，弹簧轴，电机和四个蓄能弹簧；滑块拓展件上设有刹车臂和电机，电机输出轴驱动刹车臂动作，刹车臂设置在轨道上，实现车辆在轨道上的运动和刹车；弹簧轴依次穿过底盘的一个纵梁、滑块拓展件和底盘的另一个纵梁，且弹簧轴和纵梁之间设有直线轴承，弹簧轴两端设有弹簧挡片，四个蓄能弹簧分别设置在一端弹簧挡片和一个纵梁、一个纵梁和滑块拓展件、滑块拓展件和另一个纵梁、以及另一个纵梁和另一端的弹簧挡片之间。本申请的结构简单轻便，能量利用率高，能够在不影响哨兵其他性能的前提下提升其机动性，以保证哨兵的赛场生存能力。以保证哨兵的赛场生存能力。以保证哨兵的赛场生存能力。


技术研发人员：孙成涛 廖雯婷 申小平
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2022.05.19
技术公布日：2022/9/20