[發明專利]一種輪履復合式底盤結構

在審

• 申請號: 201710409050.9
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107140042A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 張志安;秦準;鮑科著;陳慶武;吳海斌;程志;田廣泰;韓明明;凌宏輝;董培方
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B62D55/04
• 分類號: B62D55/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱沉雁

技術領域

本發明屬于機器人領域，具體涉及一種輪履復合式底盤結構。

背景技術

由于實際應用場合的不同，移動機構的設計多種多樣，主要包括：輪式、履帶式、腿式、蛇形式等，不同的機構都有各自的優缺點。輪式機構結構簡單、控制方便、移動靈活，并且技術成熟，是最常使用的移動機構，但它對復雜地形的適應能力一般；履帶式機構因為和地面有更大的作用面，可以在野外和一些惡劣環境下進行作業，具有較高的地面適應能力，但它的靈活性相對于輪式機構較差，并且驅動效率有所降低。由此可見，采用單一移動機構設計的底盤，對復雜多變的環境適應能力一般。

為了提高底盤在不可預測的非結構工作環境中的效率和適應能力，復合式底盤是研究的主要方向。學位論文《一種輪履復合救援機器人底盤的動力學分析與優化》（天津理工大學，李浩，出版日2015年1月1日）公開了一種由輪履復合式變體輪構成的輪履復合式底盤，主要包括驅動主輪、可重構履帶、伸展機構及傳動機構等組成。為了實現輪履結構轉換，變體輪外側還包覆有可重構橡膠履帶。變體輪通常情況下以輪式狀態運行，當工作環境改變時，通過內部電機驅動伸展機構從而將外側可重構履帶撐開，使得變體輪變為類三角履帶式結構。但是由于輪履復合式變體輪的結構復雜，材料強度要求高，因而加工成本昂貴。此外，輪履切換的速度較慢，不能適應比賽的實時要求，其輪式結構普通，也不能實現全方位移動，靈活性較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種輪履復合式底盤結構，克服了現有輪履復合式底盤結構復雜、切換速度較慢、不能實現全方位移動、靈活性較差等問題。

本發明的技術解決方案是：一種輪履復合式底盤結構，包括一個履帶底盤、四個電動推桿升降機構、四個麥克納姆輪移動機構和一個全方位移動平臺框架，所述全方位移動平臺框架固定在履帶底盤上，四個電動推桿升降機構的推桿頂端分別固定在全方位移動平臺框架上，四個麥克納姆輪移動機構分別與四個電動推桿升降機構固連，通過電動推桿的伸長和收縮，使得麥克納姆輪移動機構接觸和離開地面。

所述履帶底盤包括兩條橡膠履帶、P個承重輪、兩個驅動輪、一個履帶底盤框架、兩個直流無刷電機、兩個驅動輪車軸和兩個從動輪，其中P≥4，履帶底盤框架兩側分別設有一個直流無刷電機，每個直流無刷電機通過一個驅動輪車軸連接一個驅動輪，所述驅動輪位于履帶底盤框架的一端，履帶底盤框架的另一端通過轉軸與從動輪轉動連接，同一側的驅動輪和從動輪之間的履帶底盤框架上通過轉軸分布P/2個承重輪，橡膠履帶套在同一側的驅動輪和從動輪的外部，并齒合聯動；所述履帶底盤框架上固連全方位移動平臺框架。

所述全方位移動平臺框架包括底部框架和四個矩形框架，四個矩形框架固定在底部框架的四個角頂面，底部框架固定在履帶底盤框架上，四個電動推桿升降機構分別與四個矩形框架固連。

所述電動推桿升降機構包括一個底盤固定鈑金件、一個電推上基座、四根麥輪定位柱、四個直線法蘭軸承、四個麥輪定位基座、一個麥輪固定板、一個電推下基座和一個電動推桿，自上向下依次平行間隔設置底盤固定鈑金件、麥輪固定板和電推下基座，底盤固定鈑金件中心設有第一通孔，電推上基座穿過所述第一通孔與電動推桿固連，麥輪固定板中心設有第二通孔，電動推桿穿過第二通孔與電推下基座固連，四根麥輪定位柱環繞電動推桿分布，麥輪定位柱底部通過麥輪定位基座與麥克納姆輪移動機構固連，麥輪定位柱頂部穿過麥輪固定板靠近底盤固定鈑金件，直線法蘭軸承滑動套設于所述麥輪定位柱上，并與麥輪固定板固連；底盤固定鈑金件與全方位移動平臺框架的矩形框架頂面固連，麥輪固定板與矩形框架底面固連，麥克納姆輪移動機構固定在電推下基座的底面。

所述底盤固定鈑金件為禮帽形；電推上基座包括底板和凸臺，凸臺位于底板中心，底板與底盤固定鈑金件底面固連，凸臺穿過底盤固定鈑金件的第一通孔，電動推桿頂面接觸底板，螺栓依次穿過凸臺和底板后與電動推桿固連。

所述麥克納姆輪移動機構包括底盤電機、電機盒、電機盒上蓋、麥輪上殼、麥克納姆輪、麥輪電機基座、麥輪車軸、兩個法蘭軸承和兩個麥輪側支撐架，底盤電機設置在電機盒內，底盤電機輸出軸伸出電機盒，電機盒和電機盒上蓋用于保護底盤電機，麥輪上殼為倒U形，麥克納姆輪設置在麥輪上殼下方，麥輪上殼兩側分別固連麥輪側支撐架，位于內側的麥輪側支撐架外壁固連麥輪電機基座，麥克納姆輪通過麥輪車軸與底盤電機轉動連接，法蘭軸承套在麥輪車軸上，用于支撐麥輪車軸旋轉，并限制其軸向和徑向的移動；麥輪上殼頂面固連電推下基座。

所述電機盒固連在麥輪電機基座外壁，底盤電機的輸出軸穿過麥輪電機基座與麥輪車軸固連。