一种机器人行走机构

摘要

本发明提供一种机器人行走机构，包括挂载部、驱动机构以及导向机构，所述导向机构包括前导向模块和后导向模块，所述前、后导向模块结构相同，包括支撑杆、导向块以及导向轮组；所述导向块可旋转地安装在所述支撑杆上，所述导向块的两端分别安装有导向轮组；所述前、后导向模块的支撑杆的底端分别安装在所述挂载部的两端；所述驱动机构可左右移动地安装在所述挂载部上。本发明的导向机构及驱动机构在弯道可自适应，无需借助辅助装置进行转弯，结构简单。

权利要求

1.一种机器人行走机构，包括挂载部、驱动机构以及导向机构，其特征在于：所述导向机构包括前导向模块和后导向模块，所述前、后导向模块结构相同，包括支撑杆、导向块以及导向轮组；所述导向块可旋转地安装在所述支撑杆上，所述导向块的两端分别安装有导向轮组；所述前、后导向模块的支撑杆的底端分别安装在所述挂载部的两端；所述驱动机构可左右移动地安装在所述挂载部上。

2.如权利要求1所述的机器人行走机构，其特征在于：所述导向轮组包括倾斜设置的上导向轮和下导向轮，所述上、下导向轮的倾斜角度可调。

3.如权利要求1所述的机器人行走机构，其特征在于：所述导向块通过连接轴承安装在所述支撑杆的顶端。

4.如权利要求1所述的机器人行走机构，其特征在于：所述导向块成U形，所述导向轮组安装在U形导向块的两个竖边的内侧。

5.如权利要求1、2、3或4所述的机器人行走机构，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机、驱动轮；所述挂载部的上表面安装平移机构，所述平移机构包括滑轨、设置在滑轨上的滑块、支撑块以及拉簧，所述支撑块安装在滑块上，所述拉簧的两端分别安装在滑轨的左端、支撑块的上端；所述驱动电机安装在支撑块上，该驱动电机的输出轴与所述驱动轮连接。

6.如权利要求5所述的机器人行走机构，其特征在于：所述挂载部上设置有平行的两个平移机构，所述驱动电机安装在两支撑块上。

7.如权利要求5所述的机器人行走机构，其特征在于：所述驱动机构位于所述前、后导向模块之间。

8.如权利要求7所述的机器人行走机构，其特征在于：所述挂载部上方设置有中部承载板，该中部承载板的两端分别安装在前、后导向模块的支撑杆上，所述平移机构安装在中部承载板上。

9.如权利要求8所述的机器人行走机构，其特征在于：所述中部承载板的边角处设置有传感器安装位。

10.如权利要求5所述的机器人行走机构，其特征在于：所述驱动轮的外周设有驱动齿。

说明书

一种机器人行走机构

技术领域

[0001] 本发明属于机器人行走装置技术领域，涉及一种机器人行走机构。

背景技术

[0002] 中国发明专利文献CN201510159496.1《一种电缆隧道巡检机器人行走机构》中公开了一种电缆隧道巡检机器人行走机构，包括导轨和驱动导向机构，所述导轨具有中空的腔室，所述驱动导向机构包括安装在导轨的中空腔室内的车架，车架设有水平导向轮组，水平导向轮组在导轨的中空腔室内起水平导向作用，机器人悬挂在车架下方，车架设有承重轮组，导轨的中空腔室内设有承重轨道用于支撑承重轮组，车架下方设有驱动轮组，驱动轮组在导轨的下方与导轨的下表面滚动配合。驱动导向机构前端上部具有磁性传感器，用于行走过程中感知安装在导轨顶部的磁钢定位点，磁性传感器下部安装一个前端导向轮，磁性传感器水平轴线位置一次设置三个水平导向轮，前后两个水平导向轮下各设置一对承重导向轮，承重导向轮正下方安装两个水平导向轮并通过轴承与承重导向轮组上方的两个水平导向轮组成前、后水平导向轮组；主、从驱动轮分别安装于前后端水平导向轮组下方，主从驱动轮之间为机器人悬挂点，编码器与从驱动轮通过轴承连接在一个水平线上。

[0003] 驱动轮依靠和轨道底部摩擦实现驱动，运行时间较长后，摩擦系数减小容易打滑。此行走机构具有承重轮组，适合负载较重的机器人，但导向轮机构车沉重轮和导向轮机构无法水平转动只能在直行轨道上行走，需要辅助装置实现转弯。整个行走机构重量较大，不适合小型机器人的应用场景。

发明内容

[0004] 为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种机器人行走机构，导向机构及驱动机构在弯道可自适应，无需借助辅助装置进行转弯，结构简单。

[0005] 本发明提供的机器人行走机构，包括挂载部、驱动机构以及导向机构，所述导向机构包括前导向模块和后导向模块，所述前、后导向模块结构相同，包括支撑杆、导向块以及导向轮组；所述导向块可旋转地安装在所述支撑杆上，所述导向块的两端分别安装有导向轮组；所述前、后导向模块的支撑杆的底端分别安装在所述挂载部的两端；所述驱动机构可左右移动地安装在所述挂载部上。

[0006] 导向机构的导向轮组夹持在轨道的导轨面上，由于导向块可旋转第安装支撑杆上，当机器人沿轨道行进到弯道时，导向块发生旋转，使得导向轮组顺着弯道转动，此外，驱动机构可左右移动，也可自适应与弯道，无需借助辅助装置。

[0007] 所述导向轮组包括倾斜设置的上导向轮和下导向轮，上导向轮、下导向轮夹持在轨道的导轨面上，将导轨面夹在两导向轮之间，为便于在具有差异的各型轨道上运行，所述上、下导向轮的倾斜角度可调，实现上、下导向轮之间的距离及导向轮圆周面的调整。

[0008] 所述导向块通过连接轴承安装在所述支撑杆的顶端，实现转向时导向块水平旋转。为方便导向轮组的安装，所述导向块成U形，所述导向轮组安装在U形导向块的两个竖边的内侧。

[0009] 为实现驱动机构在弯道的左右移动，本发明所述驱动机构包括驱动电机、驱动轮；所述挂载部的上表面安装平移机构，所述平移机构包括滑轨、设置在滑轨上的滑块、支撑块以及拉簧，所述支撑块安装在滑块上，所述拉簧的两端分别安装在滑轨的左端、支撑块的上端；所述驱动电机安装在支撑块上，该驱动电机的输出轴与所述驱动轮连接。拉簧始终将驱动轮拉向轨道，保证驱动轮的驱动力稳定作用，当进入弯道时，驱动机构可以在沿滑轨滑动，以适应弯道。

[0010] 为确保驱动机构的稳定，所述挂载部上设置有平行的两个平移机构，所述驱动电机安装在两支撑块上。

[0011] 为使得行走机构更加紧凑，有利于小型化，所述驱动机构位于所述前、后导向模块之间。

[0012] 为方便驱动机构及传感器的安装，所述挂载部上方设置有中部承载板，该中部承载板的两端分别安装在前、后导向模块的支撑杆上，所述平移机构安装在中部承载板上。所述中部承载板的边角处设置有传感器安装位。

[0013] 为实现行走机构与轨道的驱动配合，所述驱动轮的外周设有驱动齿，轨道上设置有与驱动齿匹配的齿条。

[0014] 本发明结构简单，伸缩比大，体积小巧，行走机构夹持轨道行走，行走过程运行稳定，利用驱动齿实现与轨道上的齿条的驱动配合，驱动方式简单可靠，长时间驱动无误差。本发明设置前后两组对称的导向模块，每个导向模块的导向轮组具有一定的斜角可以夹持轨道，导向轮下设置可水平旋转的导向块，前后行走弯道处可实现稳定导向。采用拉伸弹簧实现驱动轮与轨道间的有效贴合与转向适应，实现弯道行走自如。

附图说明

[0015] 图1为本发明安装在导轨上的示意图；

[0016] 图2本发明主视图；

[0017] 图3为导轨下端截面图；

[0018] 图4为本发明后视图。

[0019] 图中：101-后导向模块；110-后上导向轮；111-后下导向轮；112-定位螺丝；113-导向块；114-连接轴承；115-支撑杆；116-左上导轨面；117-左下导轨面；118-右上导轨面；119-右下导轨面；102-驱动机构；104-传感器安装位；106-机器人挂载部；120-驱动轮；121-驱动轮定位螺丝；122-拉簧挂载点；123-滑块；124-滑轨；125-排线；126-驱动电机；127-驱动轮支撑块；128-中部承载板；103-前导向模块；129-齿条；105-导轨。

具体实施方式

[0020] 下面结合图1-3详细阐述本发明。

[0021] 如图2、4所示，本发明提供的机器人行走机构包括前导向模块103、后导向模块101、机器人挂载部106和驱动机构102。前、后导向模块分别设置在机器人挂载部106的前、后端，每个导向模块可夹持轨道，转弯时其可在水平面上转动一定角度以适应转向调节；驱动机构安装在机器人挂载部的中部，其与轨道配合为前进后退提供动力，驱动机构可以左右移动一定幅度以适应转弯的调整需要。

[0022] 如图2所示，前、后导向模块结构相同，导向模块包括支撑杆、导向块、定位螺丝、4个导向轮，前、后导向模块前后对称分布，以后导向模块101为例进行说明：支撑杆115安装在机器人挂载部的端部，导向块113通过连接轴承114安装在支撑杆115的顶端，进而使得转向时导向块113可以水平旋转；在导向块113的左右两侧各安装位置可调的一组导向轮，每组导向轮通过上、下两个导向轮(后上导向轮110、后下导向轮111)配合，导向轮可上下调整倾斜角度以适应如图3所示的导轨的左上、左下、右上、右下四个轨道面(116～119)，定位螺丝112用以最终固定4个导向轮。

[0023] 如图4所示，驱动机构包括驱动轮120、驱动轮定位螺丝121、驱动电机126、排线125。平移机构包括滑块123、滑轨124、驱动轮支撑块127以及拉簧(图中未示出)。中部承载板128通过前、后支撑杆115平行于机器人挂载部106安装，其四角固定四个传感器安装位
104；在前、后导向模块之间的中部承载板128上平行地安装左、右滑轨124，在左、右滑轨124上设置滑块123，在两个滑块123上分别平行地安装两个驱动轮支撑块127，在左、右驱动轮支撑块127顶部安装驱动电机126，驱动电机输出轴与驱动轮120连接，驱动电机驱动驱动轮正反转动，驱动轮120的外周设有驱动齿；两个拉簧挂载点122设置在左、右滑轨124的左端，在拉簧挂载点与驱动轮支撑块之间设置拉簧。驱动机构、平移机构也可以直接安装在机器人挂载部上。

[0024] 结合图1、3，行走机构的导向轮组夹持住导轨105下端的四个轨道面，在拉簧作用，驱动轮120与导轨上的齿条129紧密贴合，通过驱动轮120与齿条的配合实现行走机构的前后移动。当到达导轨的弯道位置时，驱动机构可沿滑轨滑动，而导向轮组在导向块的带动下进行水平旋转，以适应弯道。