CN110588813B - 易调整形状的履带行进装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易调整形状的履带行进装置，包括履带，履带的外侧面与地面接触进行摩擦前进；三角轮结构，包括前后承重轮组和驱动轮组，前后承重轮组和驱动轮组的外侧面与履带的内侧面啮合并摩擦带动履带转动；切换装置，包括连接前后承重轮组以调节所述履带和地面接触长度的水平丝杆、连接前承重轮组和驱动轮组以调节履带一侧长度的前丝杆和连接后承重轮组和驱动轮组以调节履带另一侧长度的后丝杆，将三角轮结构进行支撑形成三角履带并通过调节各丝杆的伸缩长度以调整履带被支撑后的形状。本发明能够调整履带的三边的长度并调节履带行进过程中的重心位置，适应不同地形的要求。

Description

易调整形状的履带行进装置

技术领域

本发明涉及履带行驶驱动变形的技术领域，尤其涉及一种易调整形状的履带行进装置。

背景技术

履带底盘是一种常用的复杂路面行走底盘，目前的履带底盘，主要由行走机构、履带、驱动轮、托带轮、支重轮、张紧装置、动力装置、导向轮等结构组成。支重轮、驱动轮、托带轮、导向轮、张紧装置、动力装置安装在行走机构上，履带与驱动轮、托带轮、导向轮相配套。动力装置带动驱动轮转动，驱动轮上的轮齿和履带链相啮合,连续不断地把履带从后方卷起。接地的履带将给地面一个向后的作用力,而地面相应地给履带一个向前的反作用力,这个反作用是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时, 支重轮就在履带上向前滚动,从而使机器向前行驶。当履带装置用于爬楼梯时，会遇到如下问题：楼梯由多级台阶构成，履带底盘在爬楼时，履带只与楼梯的边沿菱角处接触，该接触面极小，在重力的作用下，易使履带弯曲，同时履带将处于过紧状态，从而给支重轮在履带上的滚动造成障碍，克服该障碍的方法为：加大动力装置的驱动力；将履带调为过紧状态从而减小履带的弯曲，以此减小支重轮滚动的障碍，当履带调为过紧状态时，对马达的驱动力也将同样提出更高的要求。目前的履带底盘，应用于搬运用爬楼机及自动上楼轮椅时均存在应用困难。而现有履带的承重支架都为固定钢板，在不同路面及上下楼梯，软硬路面等不同情况下难以变换自身形态。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种易调整形状的履带行进装置，能够调整履带的三边的长度并调节履带行进过程中的重心位置，适应不同地形的要求。

为实现上述目的，本发明提供一种易调整形状的履带行进装置，包括：

履带，所述履带的外侧面与地面接触进行摩擦前进；

三角轮结构，包括前后承重轮组和驱动轮组，所述前后承重轮组和驱动轮组的外侧面与履带的内侧面啮合并摩擦带动履带转动；

切换装置，包括连接前后承重轮组以调节所述履带和地面接触长度的水平丝杆、连接前承重轮组和驱动轮组以调节履带一侧长度的前丝杆和连接后承重轮组和驱动轮组以调节履带另一侧长度的后丝杆，将三角轮结构进行支撑形成三角履带并通过调节各丝杆的伸缩长度以调整履带被支撑后的形状。

其中，前承重组包括前承重固定架和两个前承重轮，两个前承重轮分别铰接在前承重固定架的同一侧上的两端且相互之间通过前承重连接架连接。

其中，所述前承重固定架上设有与履带的内侧面啮合的主动诱导轮，所述主动诱导轮位于所述前承重轮和驱动轮之间。

其中，所后承重组的结构和前承重组的结构相同，且所述后承重固定架上还铰接有与所述履带的内侧面啮合的从动诱导轮，所述从动诱导轮位于所述后承重轮和驱动轮之间。

其中，还包括多个减震弹簧，所述减震弹簧设置在所述前承重固定架与前承重连接架之间和所述后承重固定架与后承重连接架之间。

其中，所述驱动轮组通过联动杆与另一履带行进装置的驱动轮组连接，形成履带底盘，且所述联动杆连接载物，借助所述水平丝杆、前后丝杆的伸缩以调整所述履带底盘的形状以改变所述联动杆的位置，进而改变载物所处的重心位置。

其中，还包括承重承接架，所述承重承接架固定于所述左前承重轮之间，且中部通过承接丝杆铰接于所述联动杆上。

其中，所述前丝杆伸缩到最短，所述后丝杆伸长至最长，所述水平丝杆伸缩后将履带处于张紧状态，以令所述联动杆与所述主动诱导轮的距离最小，将载物的重心向靠近前进的方向调整。

其中，所述水平丝杆包括内杆、中杆和外杆，所述中杆为带有开口的空腔结构，且所述中杆的内壁设有正向螺纹部、外壁沿开口方向依次设有反向螺纹部和第一固定部，所述内杆一端与前承重轮组连接、另一端外壁设有与所述正向螺纹部适配的正向螺纹；所述外杆的一端与后承重轮组连接、另一端的内壁设有与所述反向螺纹部适配的反向螺纹，所述第一固定部与驱动装置连接以控制所述内杆和外杆的伸缩。

其中，所述正螺纹部和外螺纹部的螺距相等。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的易调整形状的履带行进装置，包括履带和三角轮结构，三角轮结构包括前后承重轮组和驱动轮组，前后承重轮组和驱动轮组的外侧面与履带的内侧面啮合并摩擦带动履带转动；设置切换结构，切换结构包括连接前后承重轮组以调节履带和地面接触长度的水平丝杆、连接前承重轮组和驱动轮组以调节履带一侧长度的前丝杆和连接后承重轮组和驱动轮组以调节履带另一侧长度的后丝杆，即水平丝杆、前后丝杆将三角轮结构进行支撑形成三角履带，且通过调节各丝杆的伸缩长度以调整履带被支撑后的形状，并起到调节履带张紧度的作用，适应不同地形的要求。

附图说明

图1为本发明的第一使用状态参考图；

图2为本发明的第二角度使用状态参考图；

图3为本发明的单侧上坡状态示意图；

图4为本发明的单侧下坡状态示意图；

图5为本发明的单侧高速前进状态示意图；

图6为本发明的局部结构示意图；

图7为本发明的水平丝杆和驱动装置的结构示意图；

图8为本发明的水平丝杆和驱动装置的解剖图；

图9为本发明的水平丝杆的结构示意图。

主要元件符号说明如下：

1、履带；2、前承重轮组；21、前承重固定架；22、前承重轮；23、前承重连接架；24、前减震弹簧；3、后承重轮组；31、后承重固定架后；32、承重轮；33、后承重连接架；34、后减震弹簧；4、驱动轮组；5、切换机构；51、前丝杆；52、后丝杆；53、水平丝杆；6、诱导轮组；61、主动诱导轮；62、从动诱导轮；71、联动架；72、传动柱；73、承重承接架；74、承接丝杆。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

请参阅图1-图2，本发明的易调整形状的履带行进装置，包括履带1、三角轮结构和切换结构，履带通常由橡胶制成，具有适当的传动带装置和加固纤维，以经受通常遇到的地形，包括岩石、原木、泥浆、沙地等，其外侧面与地面接触进行摩擦前进；三角轮结构与履带1的内侧面啮合并带动履带前进，三角轮结构包括前后承重轮组和驱动轮组4，前后称重轮组分别为前承重轮组2和后承重轮组3，前后承重轮组和驱动轮组4的外侧面与履带1的内侧面啮合并摩擦带动履带转动；切换结构包括连接前后承重轮组以调节履带和地面接触长度的水平丝杆53、连接前承重轮组2和驱动轮组4以调节履带一侧长度的前丝杆51和连接后承重轮组3和驱动轮组4以调节履带另一侧长度的后丝杆52，即水平丝杆53、前后丝杆51将三角轮结构进行支撑形成三角履，且通过调节各丝杆的伸缩长度以调整履带被支撑后的形状，并起到调节履带张紧度的作用。

相比较现有技术，本发明通过切换装置不仅将三角轮结构进行支撑，同时起到调节履带张紧度的作用，且可以改变履带的形状，现有的履带行进装置同时需要有三角固定架将前后承重轮组和驱动轮组进行支撑形成三角履带，但是其存在的缺陷在于三角固定架每条边的长度是固定的，因此，经三角固定架支撑固定后的前后承重轮组和驱动轮之间的位置是固定的，因此履带的形状不可调整，且需要另外设置张紧装置对履带在行进过程中进行张紧度的调整，防止履带与三角轮结构的脱节，结构相对复杂且无法调整履带的形状，一般履带应用的场景有平地、上下坡或者软硬已经高速前进等多种情况，由于每种场景下对受力条件的不同，对履带的重心位置和形状的要求不同，而一般的履带行进装置比如履带底盘需要两侧的履带对称设置保持平衡前进，两个履带是通过各自的驱动轮组之间通过联动架进行连接，形成履带底盘，联动架与用于固定与支撑载物，比如轮椅座，而在行进过程中，比如上坡，由于重力偏移，如果此时载物的重心位于履带的中部，容易出现后倾的危险，而本发明可以通过调节履带的形状，改变载物的重心位置适应不同场景的需求。

在本实施例中，参阅图1-图6，前承重轮组2包括前承重固定架21和两个前承重轮22，两个前承重轮22分别铰接在前承重固定架21的同一侧上的两端且相互之间通过前承重连接架23连接，前丝杆51的一端固定在前承重固定架21上且位于相背于两个前承重轮22的一侧，前丝杆51的另一端于驱动轮组4固定连接，设置两个前承重轮2，可以保证在运动过程中整体稳定，特别是两个前承重轮可以处于不同的平面上，使得三角履带的边角可以在两个不同的平面上接触，更加稳定；还设有诱导轮组6，诱导轮组6主动诱导轮61和从动诱导轮62，, 主动诱导轮61固定在前承重固定架21上且与履带1的内侧面啮合，主动诱导轮61位于前承重轮22和驱动轮组4之间，主动诱导轮与驱动轮一起起到双驱动的作用，使得本履带行进装置在运动过程中，特别是上坡时，不会出现由于驱动轮的动力不足，前承重轮出现卡顿的现象；而后承重组3的结构和前承重组2的结构相同，后承重轮组3包括后承重固定架31、2个后承重轮32和后承重连接架33，其中两个后承重轮32分别铰接在后承重固定架31的同一侧上的两端且相互之间通过后承重连接架33连接，后丝杆52的一端固定在后承重固定架31上且位于相背于两个后承重轮32的一侧，后丝杆52的另一端于驱动轮组4固定连接，以前承重轮组3的一侧为前进方向，从动诱导轮62固定在后承重固定架31上,且与履带1的内侧面啮合，从动诱导轮62位于后承重轮32和驱动轮组4之间，在主动诱导轮的驱动下，从到诱导轮随其一起运动，增大履带的后摩擦力；为了减小运动过程中的震动，还包括两个减震弹簧，分别为前减震弹簧24和后减震弹簧34，前减震弹簧24设置在前承重固定架21与前承重连接架23之间，后减震弹簧34设置在后承重固定架31与后承重连接架33之间，起到减震的作用；而驱动轮组4具体地可以包括驱动轮41和驱动支架42，驱动轮可转动固定在驱动支架42上，通过驱动支架42与后丝杆52和前丝杆51连接。

在本实施例中，一般是通过驱动轮组4与另一侧的三角履带连接，因此通过改变驱动轮组4的位置即可改变由两侧履带组成的履带底盘的载物的重心位置，也可以通过是其他的连接方式；以驱动轮组4与另一侧的三角履带连接、载物为轮椅为例，驱动轮组4的驱动轮通过联动杆71与另一履带行进装置的驱动轮组4的驱动轮连接，形成履带底盘，且联动杆71固定载物，借助水平丝杆53、前丝杆51和后丝杆53的伸缩以调整履带底盘的形状以及载物的重心位置；且形成履带底盘后，为了方便轮椅的固定稳定，联动杆71上对称设有传动柱72，且两个传动柱72支撑该轮椅座，两个传动柱传动柱72位于两个驱动轮之间，而为了在避免在行进的过程中，特别是在上坡和下坡时，如无障碍通道等场所，载重物体的表面倾斜会给人带来不舒适感，容易出现倾覆的现象，还包括承重承接架73，承重承接架73固定于前后承重轮之间，且中部通过承接丝杆74铰接于联动杆71上，保证在运动过程中，通过承接丝杆74的行进距离改变轮椅座的倾斜角，进而对轮椅在跑坡过程中发送的重心变化进行补偿，令轮椅座始终保持水平状态，完成对轮椅座的水平重心的自动调整；下面以前承重轮组2的方向为前进方向，对各种场景下履带行进装置的工作状态进行说明：

参阅图3，在上楼梯或爬坡时，前丝杆51伸缩到最短，后丝杆52伸长至最长，水平丝杆53伸缩后将履带处于张紧状态，以令驱动轮组4与主动诱导轮61的距离最小，驱动轮组4向靠近前丝杆51的方向调整，进而载物的重心趋向于前进的方向调整，使得载物重心靠前稳定向前，防止载物后仰的危险；

参阅图4，在下楼梯或下坡时，前丝杆51伸缩到最长，后丝杆52收缩至最短，水平丝杆53伸缩后将履带处于张紧状态，以令驱动轮组4与从动诱导轮62的距离最小，驱动轮组4向靠近后丝杆52的方向调整，进而载物的重心远离于前进的方向调整，使得载物重心靠后稳定向前，防止载物前倾的危险；

在软路面上运动时，比如潮湿的泥坑地面或者类似于沼泽地面，水平丝杆53拉伸至最长以令履带与地面接触的一侧长度最长，且同时调整前丝杆51和后丝杆52以调整履带的张紧度，令履带1呈等腰三角形，此时履带1与地面的接触面积最大，整个履带底盘的压强最小，防止陷入软路面中，且减少颠簸；

参阅图5，在硬路面上运动时，水平丝杆53收缩至最短以令履带1与地面接触的一侧长度最短，且同时调整前丝杆51和后丝杆52伸长至最长，并同时调整履带的张紧度，此时履带与地面的接触面积最小，履带运动时与地面之间的摩擦力最小，将对速度的影响降到最低，保证稳定快速前进；此处，如果是处于高速的硬面上运动的状态，还需要调整前丝杆51和后丝杆52的伸缩长度，令后丝杆52收缩一定大小，相应调整前丝杆51和后丝杆52的长度以调整履带1的张紧度，保证接触面积小的同时，令载物的重心远离前进的方向，保证高度前进时的整体稳定性。

在本实施例中，实现整体的自动化，还包括驱动装置，驱动装置与水平丝杆53、前后丝杆、驱动轮和主动诱导轮61电连接，以为与其连接的部件提供动力，并通过控制装置进行控制，为了精确地了解到在不同的情况下，其受力情况从而自动进行前后、上下重心的调整，还设有多个压力传感器和水平传感器， 压力传感器能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置；通常由压力敏感元件和信号处理单元组成。按不同的测试压力类型，压力传感器可分为表压传感器、差压传感器和绝压传感器，此时使用的是差压传感器，并将其固定在履带与主动诱导轮和从动诱导轮接触的位置上，以检测不同部位的受力情况，判断运动的情况进行相应的调整；而水平传感器是属于角度传感器的一种，其作用就是测量载体的水平度，又叫倾角传感器，工程上常叫水平仪或倾角仪。双轴水平传感器可以同时测量两个方向的水平角度，因此可以定出整个被测面的水平度，由于在斜面运动的过程中，需要保证载物出于与地面相对水平，而履带与地面会形成一定的角度，因此将水平传感器固定在载物与联动杆固定位置上和固定在水平丝杆上，以比较载物与履带之间的角度，及时调整载物的位置，通过各个压力传感器和水平传感器的检测，对压力传感器和水平传感器采集的信息进行综合分析处理后控制驱动装置对各个部件进行调整。

在本实施例中，参阅图7-图9，水平丝杆51包括内杆511、中杆512和外杆513，中杆512为带有开口的空腔结构，且中杆的内壁设有正向螺纹部5121，中杆512的外壁沿开口方向依次设有反向螺纹部5122和第一固定部5123，内杆511一端设有与前承重轮组3连接的第二固定部5112、另一端外壁设有与正向螺纹部5121适配的正向螺纹5111；外杆513的一端设有与后承重轮组3连接的第三固定部5132、另一端的内壁设有与反向螺纹部5122适配的反向螺纹5131，第一固定部5112与驱动装置连接以控制内杆511和外杆513的伸缩；正螺纹部5121和外螺纹部5122的螺距相等，将水平丝杆设置成两端伸缩，加长了水平丝杆的伸缩长度，令履带的可变形更强，同理，前丝杆51和后丝杆52的结构与水平丝杆的结构相同，使得履带整体的可变性变强；还包括外杆套5133，第一固定部5123远离开口的部分为第四固定部51231，且第四固定部51231上设置有用于固定外杆套5133的轴承5134，外杆套5133沿长度方向设置有条形槽，外杆513靠近开口的外壁上设有限位块，且限位块可在条形槽内滑动，以限定外杆513相对中杆512运动的长度，防止中杆512正转或反转过度时，外杆513直接从中杆512中脱落，起到定位的作用；而水平丝杆51可以通过驱动装置进行驱动控制，以驱动装置为步进电机9为例，步进电机9的转动轴上固定有主动齿轮91，第一固定部5123还设有靠近开口的第五固定部51232，且第五固定部51232上套设有与主动齿轮91啮合的从动齿轮92，进而步进电机9驱动中杆512旋转，比如步进电机9正转驱动主动齿轮91正转，以带动中杆512随从动齿轮92正转，进而外杆513和内杆511向中杆512的两端相背运动，使得水平丝杆的长度变长；而步进电机9正转驱动主动齿轮91反转，以带动中杆512随从动齿轮92反转，进而外杆513和内杆511向中杆512的两端相向运动，使得水平丝杆51的长度缩短，其中，主动齿轮7和从动齿轮92也可以替换为传动带或链条，也可以起到带动中杆2旋转的作用；而从动齿轮92固定在中杆2上的结构为：在第五固定部51232上设有第一固定槽51233、从动齿轮92内壁设有第二固定槽921，进而通过固定块卡接在第一固定槽和第二固定槽921之间，以令从动齿轮92固定在中杆512上，且不影响中杆512的正转和/或反转；为了方便将整体装置与应用的设备进行固定，还包括电机套10，电机套10设有相互固定的第一套筒101和第二套筒102，第一套筒101固定在步进电机9外壁上，第二套筒102可直接套设在外杆513的外壁上，起到固定的作用。

以上公开的仅为本发明的一个或几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种易调整形状的履带行进装置，其特征在于，包括：

履带，所述履带的外侧面与地面接触进行摩擦前进；

三角轮结构，包括前后承重轮组和驱动轮组，所述前后承重轮组和驱动轮组的外侧面与履带的内侧面啮合并摩擦带动履带转动；

切换装置，包括连接前后承重轮组以调节所述履带和地面接触长度的水平丝杆、连接前承重轮组和驱动轮组以调节履带一侧长度的前丝杆和连接后承重轮组和驱动轮组以调节履带另一侧长度的后丝杆，将三角轮结构进行支撑形成三角履带并通过调节各丝杆的伸缩长度以调整履带被支撑后的形状；

前承重组包括前承重固定架和两个前承重轮，两个前承重轮分别铰接在前承重固定架的同一侧上的两端且相互之间通过前承重连接架连接；

所述水平丝杆包括内杆、中杆和外杆，所述中杆为带有开口的空腔结构，且所述中杆的内壁设有正向螺纹部、外壁沿开口方向依次设有反向螺纹部和第一固定部，所述内杆一端与前承重轮组连接、另一端外壁设有与所述正向螺纹部适配的正向螺纹；所述外杆的一端与后承重轮组连接、另一端的内壁设有与所述反向螺纹部适配的反向螺纹，所述第一固定部与驱动装置连接以控制所述内杆和外杆的伸缩，正螺纹部和外螺纹部的螺距相等，将水平丝杆设置成两端伸缩；

所述前承重固定架上设有与履带的内侧面啮合的主动诱导轮，所述主动诱导轮位于所述前承重轮和驱动轮之间；

后承重组的结构和前承重组的结构相同，且后承重固定架上还铰接有与所述履带的内侧面啮合的从动诱导轮，所述从动诱导轮位于所述后承重轮和驱动轮之间；

还包括多个减震弹簧，所述减震弹簧设置在所述前承重固定架与前承重连接架之间和所述后承重固定架与后承重连接架之间。

2.根据权利要求1所述的易调整形状的履带行进装置，其特征在于，所述驱动轮组通过联动杆与另一履带行进装置的驱动轮组连接，形成履带底盘，且所述联动杆连接载物，借助所述水平丝杆、前后丝杆的伸缩以调整所述履带底盘的形状以改变所述联动杆的位置，进而改变载物所处的重心位置。

3.根据权利要求2所述的易调整形状的履带行进装置，其特征在于，还包括承重承接架，所述承重承接架固定于前后承重轮之间，且中部通过承接丝杆铰接于所述联动杆上。

4.根据权利要求2所述的易调整形状的履带行进装置，其特征在于，所述前丝杆伸缩到最短，所述后丝杆伸长至最长，所述水平丝杆伸缩后将履带处于张紧状态，以令所述联动杆与所述主动诱导轮的距离最小，将载物的重心向靠近前进的方向调整。

5.根据权利要求1所述的易调整形状的履带行进装置，其特征在于，所述正螺纹部和外螺纹部的螺距相等。