专利名称：一种冰雪面移动机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型属于先进制造与自动化技术领域，具体地说是一种适用于 冰雪面的移动机器人。技术背景. .随着自动化技术的不断发展，用于平坦地形、楼梯、管道等环境的移 动机器人取了长足发展，有轮式、履带式、轮一腿一履带复合等结构。但 适用于冰雪面的移动机器人却未见报道。随着极地科学考察的逐步深入， 研制一种适用于冰雪面的移动机器人具有很大的必要性。这种机器人可自 主跨越冰裂缝，翻越雪坡和雪丘，及在恶劣的天气下工作。实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种适用于冰雪面的移动机器人，它在可 以在低温环境下工作，具有可自主跨越冰裂缝，翻越雪坡和雪丘的爬坡和 越障能力。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下包括车箱体、行走 机构和摆臂机构，所述行走机构安装在车箱体两侧，左右对称；摆臂机构 共四个在车箱体的前后设置，并在车箱体两侧左右对称；所述行走机构的 主动链轮与车箱体前面的传动轴连接，安装在车箱体后面的输出轴通过轴 承与从动链轮相连；摆臂机构的摆臂与车箱体的输出轴连接，位于前面的 摆臂链轮通过轴套栓接在行走机构的主动链轮上，位于后面的摆臂链轮通 过轴套与行走机构的从动链轮安装在一起；车箱体包括箱体、传动部分、控制部分和车箱体承重部分，所述传动 部分和控制部分安装在箱体内，箱体的两个侧面各安装有丰箱体承重部分, 位于行走机构中间；所述传动部分由摆臂电机、行走电机、蜗轮蜗杆减速 机、输出轴、行星减速机、伞齿轮、传动轴组成，蜗轮蜗杆减速机的输入 轴与摆臂电机相连，蜗轮蜗杆减速机的输出轴与输出轴键连；行星减速机 的输入轴与行走电机相连，行星减速机的输出轴与伞齿轮键连，伞齿轮的 输出轴与传动轴键连；传动轴通过安装在车箱体上的轴承与箱体相连，输出轴通过轴承套接在传动轴内；所述车箱体承重部分由固定支架、活动 支架、竖轴、横轴、承重轮轴承座、承重轮和弹簧组成，固定支架安装 在车箱体的侧面，弹簧分别安装在固定支架两端的孔中，活动支架的轴穿过弹簧安装在固定支架上；竖轴固定在活动支架中部，横轴穿过竖轴 中心、并与竖轴在垂直方向栓接，自由端安装有承重轮；承重轮通过承 重轮轴承座安装在横轴上；所述行走机构由主动链轮、从动链轮和行走履带三部分组成，主动 链轮与从动链轮通过行走履带安装在一起；主动链轮与传动轴相连接； 从动链轮通过轴承与输出轴相连；所述摆臂机构由摆臂链轮、摆臂、通过摆臂履带与摆臂链轮安装在 一起的摆臂从动轮组成，摆臂与车箱体输出轴栓接；前面的摆臂链轮与 行走机构的主动链轮栓接，后面的摆臂链轮与行走机构的从动链轮栓 接；摆臂从动轮通过轴承安装在摆臂上。 本发明具有如下优点1、 履带适应性强，机器人运动平稳可靠。本发明冰雪面移动机器人 的行走履带和摆臂履带均为链板式，可以适应多种地形；链轮齿的外部 为尼龙，其余部分为硬铝，既保证了强度，又减轻了重量，还节省了润 滑。履带节板上安装有防滑螺钉，可以有效的减少履带打滑。车箱体的 承重部分在弹簧的作用下可以相对于车箱体上下移动，起到了很好的减 震作用，因此机器人运动平稳可靠。2、 爬坡和越障功能更好。本发明冰雪面移动机器人前后都有摆臂机 构，摆臂机构与车箱体的夹角由控制部件、电机、蜗轮蜗杆减速机、输 出轴等确定，这样的结构更有利于爬雪坡和雪丘、越障和越过冰裂隙。 所采用的蜗轮蜗杆减速机具有自锁功能，可以减轻电机负荷。3、 结构简单、灵活。本发明冰雪面移动机器人可以在恶劣的环境中 完成复杂的工作，但是自身的结构简单。两个电机分别驱动左右两个行 走机构，相同的速度实现前进和后退，差速实现转弯。
图1-1为冰雪面移动机器入装配结构示意图。图1-2为图1-1的俯视图。图2为图1传动部分结构示意图。图3-]为车箱体承重部分结抅示意图。图3-2为图3-1的左视图 图3-3为图3-1的俯视图。 图4-1为履带结构示意图。 图4-2为图4-1的左视图具体实施方式
以下结合附图对本发明作进 一 步详细说明。如图1-1、 1-2、 2所示，冰雪面移动机器人由车箱体1、行走机构2 和摆臂机构3三部分组成，所述行走机构2共两个，安装在车箱体1两侧， 左右对称。摆臂机构3共四个，在车箱体1的前后设置，并在车箱体1两 侧左右对称。所述行走机构2的主动链轮11与车箱体1的传动轴IO栓接， 安装在车箱体1后面的输出轴通过轴承与从动链轮12相连，轴承用于定 位；摆臂机构3的摆臂15与车箱体1的输出轴6栓接，位于前面的摆臂 链轮14通过轴套栓接在行走机构2的主动链轮11上，位于后面的摆臂链 轮14通过轴套栓接在行走机构2的从动链轮12上。如图l-l、卜2、 2所示，冰雪面移动机器人的车箱体1包括箱体、传 动部分、控制部分和车箱体承重部分18,传动部分和控制部分(为现有 技术)安装在箱体内，箱体的两个侧面各安装三个车箱体承重部分18, 位于行走机构2中间。传动部分由摆臂电机4、行走电机7、蜗轮蜗杆减 速机5、输出轴6、行星减速机8、伞齿轮9、传动轴10组成，蜗轮蜗杆 减速机5的输入轴与摆臂电机4相连，蜗轮蜗杆减速机5的输出轴与输出 轴6键连；行星减速机8的输入轴与行走电机7相连，行星减速机8的输 出轴与伞齿轮9键连，伞齿轮9的输出轴与传动轴IO键连。传动轴10通 过安装在车箱体1上的轴承与箱体相连，轴承用于支撑。输出轴6用安装 在传动轴10内的轴承来支撑，套接在传动轴10内。如图3所示，车箱体承重部分18由固定支架19、活动支架20、竖轴 21、横轴22、承重轮轴承座23、承重轮24和弹簧25组成。固定支架19 安装在车箱体l的恻面，两个弹簧25分别安装在固定支架19两端的孔中， 活动支架20的两个轴穿过弹簧25安装在固定支架19上。弹簧25伸缩， 活动支架20即可相对于车箱体1移动。竖轴21固定在活动支架20中部， 横轴22穿过竖轴21中心、并与竖轴21在垂直方向栓接，自由端安装有承 重轮24。承重轮24通过承重轮轴承座23安装在横轴22上，两个深沟球轴 承将承重轮轴承座23定位于横轴22上。因此，弹簧25伸缩，承重轮24将相对于车箱体l移动。如图l-l、 1-2、 2所示，冰雪面移动机器人的行走机构2共两个左右对 称，分别布置在车箱体l两侧。行走机构2由主动链轮11、从动链轮12和 行走履带13三部分组成，主动链轮11与从动链轮12通过行走履带13安 装在一起。车箱体传动轴IO带动主动链轮ll旋转，主动链轮ll旋转带动 行走履带13运动和从动链轮12旋转。左右两侧行走履带13运动速度相同 时，冰雪面移动机器人向前或向后移动，左右两侧行走履带13运动速度不 同时，冰雪面移动机器人转弯。主动链轮ll、从动链轮12的轮齿釆用硬铝 材料，外部包裹有尼龙。 .如图2所示，冰雪面移动机器人的摆臂机构3由摆臂链轮14、摆臂15、 通过摆臂履带17与摆臂链轮14安装在一起的摆臂从动轮16组成。摆臂15 与车箱体输出轴6栓接；前面的摆臂链轮14与行走机构2的主动链轮11 栓接，后面的摆臂链轮14与行走机构2的从动链轮12栓接；摆臂从动轮 16由安装在摆臂15上的轴承定位。摆臂链轮14旋转带动摆臂履带17运动 和摆臂从动轮16转动；摆臂15转动，改变摆臂机构3与车箱体1的角度， 同时摆臂履带17和摆臂从动轮16绕摆臂链轮14转动。摆臂链轮14的轮 齿釆用硬铝材料，外部包裹有尼龙。如图4-1、 4-2所示，履带(包括行走履带13和摆臂履带17)在条形 胶带29的连接下组成，根据履带宽度不同，胶带数量增减。履带为链板式 结构，具体由挡边26、链节27、压板28、胶带29、链板30和防滑螺钉31 组成，与链轮啮合的链节27位与挡边26之间，安装在链板30上表面，整 体呈凹形单元；通过压板28将所述单元栓接在胶带29上形成链板式履带； 防滑螺钉31安装链板30下方，凸于链板30下表面，且相间设置在链板30 的下表面两侧。挡边26用于可以挡在主动链轮11、从动链轮12、摆臂链 轮14、摆臂从动轮16或承重轮24的两边，防止履带跑偏；链板30接地； 防滑螺钉31可以进入到冰雪中，防止链板30打滑。
权利要求1.一种冰雪面移动机器人，包括车箱体(1)、行走机构(2)和摆臂机构(3)；其特征在于所述行走机构(2)安装在车箱体(1)两侧，左右对称；摆臂机构(3)共四个在车箱体(1)的前后设置，并在车箱体(1)两侧左右对称；所述行走机构(2)的主动链轮(11)与车箱体(1)前面的传动轴(10)连接，安装在车箱体(1)后面的输出轴(6)通过轴承与从动链轮(12)相连；摆臂机构(3)的摆臂(15)与车箱体(1)的输出轴(6)连接，位于前面的摆臂链轮(14)通过轴套栓接在行走机构(2)的主动链轮(11)上，位于后面的摆臂链轮(14)通过轴套与行走机构(2)的从动链轮(12)安装在一起。
2. 按照权利要求l所述冰雪面移动机器人，其特征在于车箱体(l) 包括箱体、传动部分、控制部分和车箱体承重部分(18),所述传动部分和 控制部分安装在箱体内，箱体的两个侧面各安装有车箱体承重部分(18)， 位于行走机构(2)中间；所述传动部分由摆臂电机(4)、行走电机(7)、 蜗轮蜗杆减速机(5)、输出轴(6)、行星减速机(8)、伞齿轮(9)、传动 轴(10)组成，蜗轮蜗杆减速机(5)的输入轴与摆臂电机(4)相连，蜗 轮蜗杆减速机(5)的输出轴与输出轴(6)键连；行星减速机(8)的输入 轴与行走电机(7)相连，行星减速机(8)的输出轴与伞齿轮(9)键连， 伞齿轮(9)的输出轴与传动轴(10)键连；传动轴(10)通过安装在车箱 体(1)上的轴承与箱体相连，输出轴(6)通过轴承套接在传动轴(10) 内；所述车箱体承重部分(18)由固定支架(19)、活动支架(20)、竖轴 (21)、横轴(22)、承重轮轴承座(23)、承重轮(24)和弹簧(25)组成，固定支架(19)安装在车箱体(1)的侧面，弹簧(25)分别安装在固定支 架(19)两端的孔中，活动支架(20)的轴穿过弹簧(25)安装在固定支 架(19)上；竖轴(21)固定在活动支架(20)中部，横轴(22)穿it竖 轴(21)中心、并与竖轴(21)在垂直方向栓接，自由端安装有承重轮(24); 承重轮(24)通过承重轮轴承座(23)安装在横轴(22)上。
3. 按照权利要求l所述冰雪面移动机器人，其特征在于所述行走机 构(2)由主动链轮(11)、从动链轮(12)和行走履带(13)三部分组成， 主动链轮(11)与从动链轮(12)通过行走履带(13)安装在一起；主动链轮(11 )与传动轴(10)相连接，从动链轮(12)通过轴承与输出轴(6)相连。
4. 按照权利要求l所述冰雪面移动机器人，其特征在于所述摆臂机构 (3)由摆臂链轮(14)、摆臂(15)、通过摆臂履带(17)与摆臂链轮(14)安装在一起的摆臂从动轮(16)组成，摆臂(15)与车箱体输出轴(6)栓接； 前面的摆臂链轮(14)与行走机构(2)的主动链轮(11)栓接，后面的摆臂 链轮(14)与行走机构(2)的从动链轮(12)栓接；摆臂从动轮(16)通过 轴承安装在摆臂(15)上。
5. 按照权利要求3或4所述冰雪面移动机器人，其特征在于所述主动 链轮(11)、从动链轮(12)、摆臂链轮(14)的轮齿釆用硬铝材料，外部包 裹有尼龙。
6. 按照权利要求3或4所述冰雪面移动机器人，其特征在于行走履带 (13)和摆臂履带(17)的履带为链板式结构，具体由挡边(26)、链节(27)、压板(28)、胶带(29)、链板(30)和防滑螺钉(31)组成，与链轮啮合的 链节(27)位与挡边(26)之间，安装在链板(30)上表面，整体呈凹形单 元；通过压板(28)将所述单元在胶带(29)的连接下组合在一起，形成链 板式履带；防滑螺钉(31)安装链板(30)下方，凸于链板(30)下表面， 且相间设置在链板(30)的下表面两侧。
专利摘要本实用新型涉及先进制造与自动化技术领域，具体地说是一种适用于冰雪面的移动机器人。包括车箱体、行走机构和摆臂机构，所述行走机构安装在车箱体两侧，左右对称；摆臂机构共四个在车箱体的前后设置，并在车箱体两侧左右对称；所述行走机构的主动链轮与车箱体前面的传动轴连接，安装在车箱体后面的输出轴通过轴承与从动链轮相连；摆臂机构的摆臂与车箱体的输出轴连接，位于前面的摆臂链轮通过轴套栓接在行走机构的主动链轮上，位于后面的摆臂链轮通过轴套与行走机构的从动链轮安装在一起。本实用新型可以在低温环境下工作，具有可自主跨越冰裂缝，翻越雪坡和雪丘的爬坡和越障能力。
文档编号B62D57/00GK201148179SQ200720015708
公开日2008年11月12日 申请日期2007年11月7日 优先权日2007年11月7日
发明者卜春光, 吴镇炜, 赵忆文, 韩建达, 高英丽 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所