一种爬楼梯机器人用的履带驱动机构的制作方法

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种爬楼梯机器人用的履带驱动机构。

背景技术：

随着经济和社会的发展，人们对电力安全的要求越来越高，而为了适应市场的需求，市面上广泛出现了越来越多的机器人，可通过机器人代替人工执行危险性作业。

变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站包括高压开关柜、变压器和发电机等设备，而这些设备都是变电站内不可或缺的一种配电开关设备，用于电能的传输和控制。

一般情况下，变电站的相关设备会需要不定时检测及维修，由于是高压作业，因此危险性极高，因此需要机器人来代替人工作业。然而，目前市面上的机器人只能在平稳的道路行走，无法在陡坡的道路行走，更无法在楼梯上行走，大大降低了用户的体验。

因此，开发一种履带驱动机构以赋予机器人爬楼梯的功能具有重要的研究意义和应用价值。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中机器人无法在陡坡或楼梯上行走，用户体验差的缺陷与不足，提供一种爬楼梯机器人用的履带驱动机构。本发明提供的履带驱动机构可驱动机器人在陡坡及楼梯上行走，大大提升了用户的体验。

本发明的另一目的在于提供一种爬楼梯机器人。

为实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种爬楼梯机器人用的履带驱动机构，包括

支撑底座；

履带底盘，设置于所述支撑底座下方，所述履带底盘包括第一履带和驱动所述第一履带运动的第一驱动装置；

爬楼梯机构，所述爬楼梯机构的一端与所述履带底盘连接，所述爬楼梯机构包括第二履带和第二驱动装置，所述第二履带与所述第一履带成夹角，所述第一履带通过第二驱动装置驱动第二履带运动；

伸缩机构，设置于所述撑底座和履带底盘之间，用于驱动所述履带底盘相对支撑底座伸缩。

履带驱动机构中的伸缩机构用于驱动履带底盘相对支撑底座伸缩，当伸缩机构驱动履带底盘相对支撑底座向下伸出时，支撑底座上的车轮相对位置升高，第一履带相对位置降低并接触地面，第一履带在第一驱动装置的驱动下带动支撑底座和第二履带运动；由于第二履带与第一履带成夹角，故第二履带在第一履带的驱动下具有向上运动的趋势，从而实现机器人在陡坡或楼梯上的行走，可替代人工在高压下作业，大大提升了用户体验，扩大了其应用范围。

当然，在不需要爬楼梯或陡坡时，伸缩机构收容在支撑底座的底部内，支撑底座可在车轮的带动下运动。

第二履带与第一履带的夹角范围根据实际需要进行调节选取。

优选地，所述第二履带与所述第一履带之间的夹角为20~80℃。

优选地，所述第一驱动装置包括设置在履带底盘上的第一电机、设置在所述履带底盘的前端且通过第一转动轴对称设置的2个第一主动轮和设置在所述履带底盘的后端且通过第二转动轴对称设置的2个第一从动轮，所述第一主动轮通过第一履带带动第一从动轮转动。

通过第一主动轮和第一从动轮转动的设计，可实现第一履带的运动。

优选地，所述第一履带上间隔设置有若干个滚轮。

优选地，所述第二驱动装置包括与所述第二履带相匹配的履带罩，所述履带罩上设置有收容开槽、第二主动轮、第二从动轮和第三转动轴，所述收容开槽内设置有轴承座，所述第二转动轴穿设在所述轴承座中，所述第二主动轮套设于所述第二转动轴上，所述第二从动轮套设在所述第三转动轴上，所述第二主动轮通过第二履带带动所述第二从动轮转动。

将第二主动轮套设于第二转动轴上，可在第一从动轮的驱动下实现第二主动轮的运动，从而带动第二履带向上运动。

为了更好地适用于不同坡度的陡坡和楼梯，第二履带与所述第一履带之间的夹角设计为可调节，优选地，所述履带驱动机构还包括调节所述第二履带与第一履带的夹角的角度调节机构。

更为优选地，所述履带底盘连接有底盘连接件，所述底盘连接件的另一端与所述第二驱动装置铰接。

通过底盘连接件及铰链结构可实现第二履带绕所述第一履带旋转，从而实现两者间夹角的调节。

优选地，所述底盘连接件包括水平连接板和设置在所述水平连接板两侧的连接侧板，所述第二驱动装置通过螺钉结构与所述水平连接板和所述连接侧板铰接。

更为优选地，所述水平连接板两侧的连接侧板上设有第一螺纹孔和第二螺纹孔，所述第二驱动装置上设置有第三螺纹孔，第一螺杆依次穿设第一螺纹孔、第二螺纹孔和第三螺纹孔。该螺杆设计可实现第二驱动装置与底盘连接件的铰接。

另外，当第二驱动装置包括履带罩时，第三螺纹杆设置在履带罩上，从而实现履带罩与底盘连接件的铰接。

优选地，所述伸缩机构为剪叉式升降台。

更为优选地，所述伸缩机构包括设置在所述支撑底座的底部且与所述履带底盘平行的车底支撑板、活动设置在所述车底支撑板上的第一轴座和固定设置在所述车底支撑板上的第二轴座、固定设置在所述履带底盘上的第三轴座和活动设置在所述履带底盘上的第四轴座，所述第一轴座和第四轴座间铰链连接有第一连杆，所述第二轴座和第三轴座间铰链连接有第二连杆，所述第一连杆和第二连杆呈x型活动连接。

本发明提供了一种具体的剪叉式升降台，其它设计或多个剪叉式升降台组合叠加也可应用于本发明中。

该特定结构的剪叉式升降台可实现履带底盘相对支撑底座平。

为了实现伸缩机构更好的驱动，优选地，所述车底支撑板上设置有第一滑轨，所述第一滑轨上设置有第一滑块，所述第一滑块上设置有第一轴座；所述履带底盘上设置有第二滑轨，所述第二滑轨上设置有第二滑块，所述第二滑块上设置有第四轴座。

通过第一滑块可带动第一轴座移动；通过第二滑块可带动第四轴座移动。

优选地，所述第一轴座和第三轴座分别设置在所述车底支撑板和履带底盘的中部；所述第二轴座和第四轴座分别设置在所述车底支撑板和履带底盘的一端。

优选地，第一连杆的中部设有收容槽，所述收容槽的两侧分别设有第一通孔和第二通孔，所述第二连杆的中部设有第三通孔，所述第二连杆穿设于收容槽，所述第一通孔、第三通孔和第二通孔依次通过铰接转动轴。

该设计可使得第一连杆与第二连杆铰接。

优选地，所述伸缩机构还包括第一电推杆和/或第二电推杆；所述第一电推杆的一端固定在所述车底支撑板，另一端与所述第一轴座连接；所述第二电推杆一端固定在所述履带底盘上，另一端与所述第四轴座连接。

第一轴座朝靠近第二轴座方向移动时，第一连杆和第二连杆驱动履带底盘伸出，此时第一履带与支撑底座的距离比车轮与支撑底座的距离长，此时抬起车轮离开地面，而履带底盘的第一履带接触地面行走，并通过第二履带爬楼梯或陡坡。当第一轴座朝远离第二轴座方向移动时，第一连杆和第二连杆驱动履带底盘收缩，此时第一履带与支撑底座的距离比车轮与支撑底座的距离短，履带底盘的第一履带离开地面，而车轮接触地面行走。

优选地，所述支撑底座和履带底盘之间还垂直设置有第三电推杆。

通过第三电推杆可进一步方便地实现履带底盘相对支撑底座伸缩。

优选地，所述支撑底座还包括用于驱动所述车轮运动的第二电机。

更为优选地，所述车轮包括对称设置在支撑底座的前端的2个第一车轮、对称设置在支撑底座的后端的2个第二车轮，和设置在2个第一车轮之间且用于驱动所述2个第一车轮转动的第二电机。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的爬楼梯机器人用的履带驱动机构通过特定的爬楼梯结构和伸缩结构设计，可实现机器人在陡坡或楼梯上的行走，可替代人工在高压下作业，大大提升了用户体验，扩大了其应用范围。

附图说明

图1是本发明爬楼梯机器人用的履带驱动机构的第一结构示意图；

图2是本发明爬楼梯机器人用的履带驱动机构的第二结构示意图；

图3是本发明爬楼梯机器人用的履带驱动机构的第三结构示意图；

图4是本发明爬楼梯机器人用的履带驱动机构的第四结构示意图；

其中，20为支撑底座，201为第一车轮，202为第二车轮，203为第二电机；

21为履带底盘，210为底盘连接件，211为第一主动轮，212为第一从动轮，213为第一履带，214为滚轮，215为第一电机；216为第二滑轨，217为第二滑块；

22为爬楼梯机构，220为第二转动轴，221为履带罩，222为第二主动轮，223为第二从动轮，224为第二履带；

23为伸缩机构，231为车底支撑，232为第一轴座，233为第二轴座，234为第三轴座，235为第四轴座，236为第一连杆，237为第二连杆，238为第一电推杆，239为第一滑块。

具体实施方式

如图1~4所示，本发明提供一种爬楼梯机器人用的履带驱动机构，该履带驱动机构包括支撑底座20、履带底盘21、爬楼梯机构22和伸缩机构23。

支撑底座20的前端对称设置有2个第一车轮201，后端对称设置有2个第二车轮202，2个第一车轮201之间设置有2个第二电机203，且第二电机203与第一车轮201连接，以通过第二电机203驱动第一车轮201转动。

履带底盘21设置在支撑底座20的下方，履带底盘21包括第一履带213和驱动第一履带213运动的第一驱动装置，该第一驱动装置包括设置在履带底盘21上的第一电机215、设置在履带底盘21的前端且通过第一转动轴对称设置的2个第一主动轮211和设置在履带底盘21的后端且通过第二转动轴220对称设置的2个第一从动轮212，第一主动轮211通过第一履带213带动第一从动轮212转动。第一履带213上设置有多个滚轮214，多个滚轮214可更好地带动第一履带213转动。

爬楼梯机构22包括第二履带224和第二驱动装置，该第二驱动装置包括与第二履带相匹配的履带罩221，履带罩221将第二履带224收容在其中；履带罩221上设置有收容开槽、第二主动轮222、第二从动轮223和第三转动轴，收容开槽内设置有轴承座，第二转动轴220穿设在轴承座上，第二主动轮222套设于第二转动轴220上，此时第一从动轮212和第二主动轮222通过第二转动轴220连接；第二从动轮223套设在第三转动轴上，第二主动轮222通过第二履带224带动第二从动轮223转动，第二履带224与第一履带213成一定的夹角（可根据实际需要选择，如20~80°）。履带罩221通过底盘连接件210与履带底盘21连接。底盘连接件210包括水平连接板和设置在水平连接板两侧的连接侧板，水平连接板设置有至少2个第一螺孔，连接侧板设置有至少2个第二螺孔，履带罩221的一端设有第三螺纹孔，第一螺纹丝杆螺纹连接在第一螺纹孔、第二螺纹孔和第三螺纹孔，使得履带罩221的一端铰接设置在底盘连接件210上，从而可以实现调节第二履带224与第一履带213的夹角。

伸缩机构23设置在支撑底座20的底部。伸缩机构23与履带底盘21连接，包括设置在支撑底座20的底部且与履带底盘21平行的车底支撑板231，车底支撑板231的中部设置有第一滑轨，第一滑轨上设置有第一滑块239，第一滑块239上设置有第一轴座232；车底支撑板231的一端固定设置有第二轴座233；履带底盘21的一端固定设置有第三轴座234，履带底盘21的中部设置有第二滑轨，第二滑轨上设置有第二滑块，第二滑块上设置有第四轴座235。第一轴座232和第四轴座235间铰链连接有第一连杆236，第二轴座233和第三轴座234间铰链连接有第二连杆237，第一连杆236的中部设有收容槽，收容槽的两侧分别设有第一通孔和第二通孔，第二连杆237的中部设有第三通孔，237第二连杆穿设于收容槽，第一通孔、第三通孔和第二通孔依次通过铰接转动轴连接使得第一连接杆236和第二连杆237呈x型。伸缩机构23还包括第一电推杆238和/或第二电推杆；第一电推杆238的一端固定在车底支撑板231上，另一端与第一轴座232连接；第二电推杆一端固定在履带底盘21上，另一端与第四轴座235连接。通过第一滑块239可带动第一轴座232移动；通过第二滑块可带动第四轴座235移动。第一电推杆236和第二电推杆可实现第一滑轨和第二滑轨的电动移动。

本发明提供的履带驱动机构，当需要爬坡或楼梯时，利用第一电推杆238推动第一轴座232朝靠近第二轴座233方向移动，利用第二电推杆推动第四轴座235朝靠近第三轴座234方向移动时，履带底盘21相对于支撑底座20向下伸出，从而将第一车轮201和第二车轮202抬离地面，第一履带213着地，在第一电机215的驱动下，第一履带213运动并带动第二履带224运动。同时由于第二履带224与第一履带213成夹角，故第二履带224在第一履带213的驱动下具有向上运动的趋势，从而实现机器人在陡坡或楼梯上的行走。底盘连接件210与履带罩221之间的铰接设计使得第二履带224与和第一履带213成夹角可调节。

当不需要爬楼梯或陡坡时，伸缩机构23收容在支撑底座20的底部内，支撑底座20可第一车轮201和第二车轮202的带动下运动，第二电机203为第一车轮201提供驱动力。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。