[发明专利]适应复杂路况的履带式移动机器人轮带结构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种专用机器人领域的行走机构，具体是一种适应复杂路况的履带式移动机器人轮带结构。

背景技术

近年来，在星球表面探测、事故救灾、管道检测、爆炸物处理、防核辐射污染等极限环境和复杂现场中，采用机器人代替人类作业的方案被广泛采纳。履带式移动机器人对地压力小，不容易出现打滑现象，牵引性能良好，能够很好地适应特殊地形。特别是在爬越坡面，跨越障碍、壕沟，以及在泥泞、碎石等路面行走时，履带式移动机器人更具优越性，因此获得了广泛应用。

自20世纪80年代起，就有专家对其展开了系统研究，比较有代表性的有美国iRoBot公司的Packbot系列机器人、英国的Supper Wheelbarrow排爆机器人、加拿大布鲁克大学的AZIMUT机器人等。国内在移动机器人领域的研究也取得了一定成果，如沈阳自动化研究所的CLIMBER机器人、北京航空航天大学的可重构机器人等。

履带式移动机器人在极限和复杂环境中替代人类作业的趋势明显，技术发展较快，但目前针对复杂路况的轮带结构设计还需进一步探讨。特别是现有的履带机器人在通过复杂路面时，轮带接触面容易进入碎石泥土等固体杂质，堵塞轮毂面，增大轮毂外径，导致履带打滑以及相对长度变短，轮面径向力增大，甚至轮轴变形等一系列问题，都急需解决。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN103373404，公开日2012-04-27，公开了一种轮履腿复合式移动机器人。该技术在一定程度上解决了履带机器人结构复杂，越障能力差，承载能力低，等技术问题。但该技术的不足之处在于：1、轮履腿复合的结构简单，越障高度受限于腿长；2、没有考虑复杂路面的灰尘泥土等干扰因素，轮带接触面容易积累杂质，堵塞齿槽，影响履带传动。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种适应复杂路况的履带式移动机器人轮带结构，该设计结构简单，越障能力更强，轮毂有自适应除杂能力，提高了履带机器人在复杂路况下的稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：轮毂和履带，所述的轮毂由轮轴套筒、中心轮盘、若干轮杆和两个挡板组成，其中：中心轮盘设置于两个挡板的端面中间，且三者均轴向设置于轮轴套筒上，各个轮杆穿过中心轮盘分别均匀设置于两个挡板之间形成轮毂齿面；所述的履带由带齿面和带背齿组成，其中：带齿面均匀分布齿状凸起且与轮毂齿面啮合，带背齿设置凸起结构且与地面接触。

所述的带背齿的截面形状为梯形，该截面形状根据履带的纵向阻力和推土阻力确定，其中：履带的纵向阻力产生于土壤的摩擦力和剪切力，其纵向阻力表示为：F_max＝Ac+Wtanφ，其中，A为履带面积，c为土壤黏性附着系数，W为履带的垂直负荷，φ为土壤的剪切阻力角，Wtanφ即为推土阻力。根据上述公式，为了减小纵向阻力F_max，应当减小土壤的剪切阻力角，即推土阻力，故将带背齿截面设计为梯形以达到此目的。

所述的中心轮盘的截面整体为圆形，其圆心位置为与轮轴套筒相配合的中心孔，圆周上开有与轮杆相适应的通孔。

所述的挡板的截面整体为圆形，其圆心为与轮轴套筒相配合的圆孔，中部为辐条结构，圆周上开有与轮杆相适应的通孔。

所述的轮杆的截面形状为梯形。

本发明驱动轮毂工作时，通过电机驱动轮轴，带动轮毂转动，轮毂外侧由轮杆形成齿面，与履带的齿面啮合。驱动轮毂为空心结构，挡板辐条间空隙较大，碎石泥土等杂质落入齿槽后很容易被挤压排出，保证了轮毂和履带的正常运转。

技术效果

与现有技术相比，本发明所述的轮带结构简单，架构牢固，传动效率高，轮毂采用轮杆结构和开放型的挡板，自动挤压排出齿槽杂质，提高了运动系统的自适应性和稳定性，为履带机器人在复杂路况中正常行进提供了保障。

附图说明

图1为本发明的轮毂的结构示意图；

图2为本发明的履带的侧视图；

图3为本发明的中心轮盘的结构示意图；

图4为本发明的挡板的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1