一种可变驱动的行走机构、机器人及行走轨道的制作方法

1.本发明涉及巡检机器人的技术领域，尤其涉及一种可变驱动的行走机构、机器人及行走轨道。


背景技术：

2.目前，智能巡检机器人已经广泛应用于安监领域，用于代替人工进行特殊场景的巡检工作。现有轨道巡检机器人为应对大坡度爬坡，行走机构会切换成特定爬坡模式，以增强机器人的爬坡能力。
3.如专利号：cn205384507u-一种轨道巡检机器人行走爬升机构及于其相配合的轨道，当平地行走时，4个水平垂直双向限位单元位于导轨导向槽内，驱动单元通过压紧弹簧将驱动轮紧贴与轨道下侧，此时行走爬升机构主要通过驱动轮与导轨下侧面的摩擦产生前进或者后退的动力。当较大坡度或者垂直爬升时，轨道下方通过螺栓固接链条单元；4个水平垂直双向限位单元位于轨道导向槽内，驱动单元通过压紧弹簧将驱动链轮紧贴与链条下侧而驱动轮则与导轨分离，此时行走爬升机构主要通过驱动链轮与安装在导轨下侧的链条配合来产生前进或者后退的动力。
4.但这种技术手段存在的技术问题是：1、整个驱动部分要通过弹簧调节高低以适应轨道变化，导致机器人行走过程中弹簧会不断紧压链条，造成啮合不顺畅且噪声较大。2、爬坡时，驱动轮与导轨分离，主要依赖于链轮与链条啮合，爬坡动力差，且链条链轮易损。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种可变驱动的行走机构、机器人及行走轨道，以解决现有轨道巡检机器人存在在爬坡过程中链条链轮啮合不畅、噪声大、爬坡动力差和链条链轮易损的技术问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了：一种可变驱动的行走机构，所述行走机构用于与行走轨道配合行走，所述行走机构包括行走轮组件、复合轮组件和驱动组件，所述复合轮组件包括辅助链轮；所述行走轮组件位于所述复合轮组件的上方，所述行走轮组件用于行走在行走轨道的支承部的顶面，所述复合轮组件用于行走在行走轨道的支承部的底面，所述驱动组件用于驱动行走轮组件和复合轮组件同步行走于行走轨道；所述复合轮组件行走于行走轨道的支承部的底面时，所述辅助链轮同步转动，并与预设在行走轨道的支承部的底面的辅助链条啮合传动。
7.作为一种可选的实施例，在本发明的第一方面中，所述行走轮组件包括第一行走轮和第二行走轮，所述第一行走轮的转轴和第二行走轮的转轴均设有从动链轮；所述复合轮组件还包括联动轴、第三行走轮和联动链轮，所述第三行走轮、所述辅助链轮和所述联动链轮均同轴地安装于所述联动轴；所述第一行走轮、所述第二行走轮和所述第三行走轮同侧设置，第一行走轮的从动链轮、第二行走轮的从动链轮和联动链轮的半径相同；所述驱动组件以链条传动的方式同步带动第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮转动，所述第一行
走轮的转动方向与所述第二行走轮的转动方向一致，所述第一行走轮的转动方向与所述第三行走轮的转动方向相反。
8.作为一种可选的实施例，在本发明的第一方面中，所述驱动组件包括驱动电机、驱动链轮和驱动链条，所述驱动链轮安装于所述驱动电机的输出轴，所述驱动链条的一端依序绕驱动链轮、第一行走轮的从动链轮、联动链轮以及第二行走轮的从动链轮后与其另一端闭环相接。
9.作为一种可选的实施例，在本发明的第一方面中，所述复合轮组件还包括第四行走轮，所述第四行走轮安装在所述联动轴，所述行走轮组件还包括第五行走轮和第六行走轮，所述第四行走轮、第五行走轮和第六行走轮同侧设置；所述联动轴通过链条链轮的方式或齿轮传动的方式带动第五行走轮和第六行走轮行走。
10.作为一种可选的实施例，在本发明的第一方面中，所述辅助链轮设置在第三行走轮与第四行走轮之间。
11.作为一种可选的实施例，在本发明的第一方面中，所述行走机构还包括限位轮组，所述限位轮组用于与行走轨道的支承部的侧壁相抵滚动。
12.本发明的第二方面公开了一种机器人，包括机架和本发明第一方面公开的一种可变驱动的行走机构，所述行走轮组件、复合轮组件和驱动组件均安装在所述机架内。
13.本发明的第三方面公开了一种行走轨道，用于本发明第一方面公开的所述的一种可变驱动的行走机构配合使用，所述行走轨道包括连接部和支承部，所述支承部的底面设有沿行走轨道长度方向设置的辅助链条，所述连接部竖直设置在所述支承部的顶面。
14.作为一种可选的实施例，在本发明的第三方面中，所述支承部的底面设有开口朝下的安装滑槽，所述辅助链条卡接于所述安装滑槽内。
15.作为一种可选的实施例，在本发明的第三方面中，所述辅助链条的两端部均设有限位块，所述限位块滑动设置于所述安装滑槽内，所述限位块通过紧定螺丝与所述支承部固定连接。
16.与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
17.在本发明中，行走轮组件行走在行走轨道的支承部的顶面，复合轮组件行走在行走轨道的支承部的底面，通过行走轮组件和复合轮组件相配合，实现从上下方向夹定行走轨道行走，有效避免行走机构脱轨，提高行走机构的稳定性。行走机构经过行走轨道预设的辅助链条时，复合轮组件中的辅助链轮与辅助链条啮合传动，有效避免行走机构在行走轨道上坡时倒退和避免行走机构在行走轨道上打滑，大大提高了巡检机器人向前行走的能力。
18.在本发明的实施例中，行走机构的结构是相对固定的，无需切换行走机构的状态便能使辅助链轮与辅助链条啮合传动，解决机器人行走过程中弹簧紧压链条造成啮合不顺畅且噪声较大的技术问题。此外，相对于现有技术，本实施例爬坡时既有辅助链轮与辅助链条啮合的爬坡动力，又有行走轮组件的向前行走的动力，前进的动力更强，使辅助链轮与辅助链条之间的啮合更为顺畅。
19.进一步，值得说明的是，复合轮组件在行走轨道的下方行走，辅助链轮与行走轨道的支承部底面的辅助链条啮合传动，能有效避免辅助链轮和辅助链条积尘而造成啮合不好，进而避免出现跳齿和磨齿的现象发生，进而减少粉尘对行走机构的影响。
附图说明
20.图1是本发明其中一个实施例的行走机构在行走轨道行走的示意图；
21.图2是本发明其中一个实施例的驱动组件驱动复合轮组件和行走轮组件运动的示意图；
22.图3是本发明其中一个实施例的行走轨道的结构示意图；
23.图4是本发明其中一个实施例的机器人在行走轨道行走的俯视示意图；
24.图5是本发明其中一个实施例的辅助链条的安装示意图；
25.附图中：100-机架、200-行走机构、210-行走轮组件、211-第一行走轮、212-第二行走轮、213-从动链轮、214-第五行走轮、215-第六行走轮、220-复合轮组件、221-辅助链轮、222-联动轴、223-第三行走轮、224-联动链轮、225-第四行走轮、230-驱动组件、231-驱动电机、232-驱动链轮、233-驱动链条、240-限位轮组、300-行走轨道、310-支承部、311-辅助链条、312-限位块、313-安装滑槽、314-螺丝孔位、320-连接部。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
28.下面结合图1至图5，描述本发明实施例的一种机器人，包括机架100和可变驱动的行走机构200，所述行走机构200用于与行走轨道300配合行走，所述行走机构200包括安装在机架100上的行走轮组件210、复合轮组件220和驱动组件230，所述复合轮组件220包括辅助链轮221；
29.所述行走轮组件210位于所述复合轮组件220的上方，所述行走轮组件210用于行走在行走轨道300的支承部310的顶面，所述复合轮组件220用于行走在行走轨道300的支承部310的底面，所述驱动组件230用于驱动行走轮组件210和复合轮组件220同步行走于行走轨道300；所述复合轮组件220行走于行走轨道300的支承部310的底面时，所述辅助链轮221同步转动，并与预设在行走轨道300的支承部310的底面的辅助链条311啮合传动。其中，辅助链条311可以只设置在行走轨道300上坡区段或容易打滑的区段，也可以在行走轨道300上全程设置。
30.在本发明中，行走轮组件210行走在行走轨道300的支承部310的顶面，复合轮组件220行走在行走轨道300的支承部310的底面，通过行走轮组件210和复合轮组件220相配合，实现从上下方向夹定行走轨道300行走，有效避免行走机构200脱轨，提高行走机构200的稳定性。行走机构200经过行走轨道300预设的辅助链条311时，复合轮组件220中的辅助链轮221与辅助链条311啮合传动，有效避免行走机构200在行走轨道300上坡时倒退和避免行走
机构200在行走轨道300上打滑，大大提高了巡检机器人向前行走的能力。
31.在本发明的实施例中，行走机构200的结构是相对固定的，无需切换行走机构200的状态便能使辅助链轮221与辅助链条311啮合传动，解决机器人行走过程中弹簧紧压链条造成啮合不顺畅且噪声较大的技术问题。此外，相对于现有技术，本实施例爬坡时既有辅助链轮221与辅助链条311啮合的爬坡动力，又有行走轮组件210的向前行走的动力，前进的动力更强，使辅助链轮221与辅助链条311之间的啮合更为顺畅。
32.进一步，值得说明的是，复合轮组件220在行走轨道300的下方行走，辅助链轮221与行走轨道300的支承部310底面的辅助链条311啮合传动，能有效避免辅助链轮221和辅助链条311积尘而造成啮合不好，进而避免出现跳齿和磨齿的现象发生，进而减少粉尘对行走机构200的影响。
33.作为一种可选的实施例，所述行走轮组件210包括第一行走轮211和第二行走轮212，所述第一行走轮211的转轴和第二行走轮212的转轴均设有从动链轮213；
34.所述复合轮组件220还包括联动轴222、第三行走轮223和联动链轮224，所述第三行走轮223、所述辅助链轮221和所述联动链轮224均同轴地安装于所述联动轴222；
35.所述第一行走轮211、所述第二行走轮212和所述第三行走轮223同侧设置在机架100的一侧壁，第一行走轮211的从动链轮213、第二行走轮212的从动链轮213和联动链轮224的半径相同；
36.所述驱动组件230以链条传动的方式同步带动第一行走轮211、第二行走轮212和第三行走轮223转动，所述第一行走轮211的转动方向与所述第二行走轮212的转动方向一致，所述第一行走轮211的转动方向与所述第三行走轮223的转动方向相反。
37.具体地，所述驱动组件230包括驱动电机231、驱动链轮232和驱动链条233，所述驱动链轮232安装于所述驱动电机231的输出轴，所述驱动链条233与所述驱动链轮232、所述第一行走轮211的从动链轮213、所述联动链轮224和所述第二行走轮212的从动链轮213啮合传动。
38.本发明一个具体的实施例，如图2所示，第三行走轮223设置在第一行走轮211和第二行走轮212之间的下方，驱动组件230设置在机架100的外底面，驱动链条233的一端依次绕驱动链轮232、第一行走轮211的从动链轮213、联动链轮224和第二行走轮212的从动链轮213后与其另一端闭环相接。如此，当驱动电机231驱动驱动链轮232转动时，在驱动链条233的作用下，第一行走轮211和第二行走轮212的转向相同，第三行走轮223的转向与第一行走轮211和第二行走轮212的转向相反，链轮的转向与第三行走轮223的转向相一致。使行走轮组件210与复合轮组件220配合朝同一个方向行走。其中，值得说明的是，在本实施例中，第一行走轮211的从动链轮213、第二行走轮212的从动链轮213和联动链轮224的半径相同，以确保行走轮组件210和复合轮组件220行走时同步前进。
39.更值得说明的是，在另一些实施例中，第一行走轮211与第二行走轮212的设置总数大于或等于两个，复合轮组件220的设置数比第一行走轮211与第二行走轮212的设置总数少一个。例如，第一行走轮211与第二行走轮212的设置总数为三个时，复合轮组件220的设置数量为两个。第一行走轮221与第二行走轮212的设置总数为四个时，复合轮组件220的设置数量为三个。在这些实施例中，驱动链条233的一端绕驱动链轮232后、按照绕一个从动链轮213、绕一个联动链轮224、再绕下一个从动链轮213、绕下一个联动链轮224的顺序直至
绕过最后一个从动链轮213后，与其另一端闭环相接。
40.作为一种可选的实施例，所述复合轮组件220还包括第四行走轮225，所述第四行走轮225安装在所述联动轴222，所述行走轮组件210还包括第五行走轮214和第六行走轮215，所述第四行走轮225、第五行走轮214和第六行走轮215同侧设置在机架100的另一侧壁；所述联动轴222通过链条链轮的方式或齿轮传动的方式带动第五行走轮214和第六行走轮215行走。其中，所述辅助链轮221设置在第三行走轮223与第四行走轮225之间。具体地，如图1所示，辅助链轮221位于机架100的中央位置，搭配相对称的各个行走轮，实现机身整体为左右对称结构，因此在不搭配弹簧的情况下接触辅助链条311啮合的过程中能保持机身不侧倾，保持良好的平衡状态，提高机器人行走时的稳定性。
41.具体地，本发明优选的实施例，第五行走轮214和第一行走轮211左右相对，第六行走轮215和第二行走轮212左右相对，所述第四行走轮225与第三行走轮223左右相对，如此，行走机构200中的行走轮左右对称设计，在不搭配弹簧的情况下接触辅助链条啮合的过程中能保持机身不侧倾，保持良好的平衡状态，利于提高巡检机器人体态的平稳性。
42.在本实施例中，联动轴222通过另一条链条或双面齿同步齿形将动力传递到机架100另一侧的第五行走轮214和第六行走轮215，有效降低行走结构的复杂性，且传动效率高。如此实现行走轨道300的支承部310上有4个具有动力的动力轮，巡检机器人的驱动力更加充足。
43.作为一种可选的实施例，所述行走机构200还包括安装在机架100上的限位轮组240，所述限位轮组240用于与行走轨道300的支承部310的侧壁相抵滚动。
44.更优地，如图1和图4所示的实施例，限位轮组240包括设置在机架100一侧壁的第一限位轮，和设置在机架100另一侧壁的第二限位轮。在行走轮组件210和复合轮组件220从上下方向夹定行走轨道300的基础上，再加上限位轮组240限制左右方向夹定行走轨道300，实现包围行走轨道300，有效确保巡检机器人行走的稳定性。
45.在本发明中还公开了一种行走轨道，用于与上述的行走机构200配合使用，所述行走轨道300包括连接部320和支承部310，所述支承部310的底面设有沿行走轨道300长度方向设置的辅助链条311，所述连接部320竖直设置在所述支承部310的顶面。在本实施例中，通过将辅助链条311设置在支承部310的底面，使复合轮组件220的辅助链轮221在行走轨道300的支承部310下方与辅助链条311啮合传动，能有效避免辅助链轮221和辅助链条311积尘，进而减少粉尘对行走机构200的影响。
46.作为一种可选的实施例，所述支承部310的底面设有开口朝下的安装滑槽313，所述辅助链条311卡接于所述安装滑槽313内。在本实施例中，通过将辅助链条311卡接在安装滑槽313内，可确保辅助链条311不会曲折，利于与辅助链轮221配合，且在安装滑槽313内拖动辅助链条311即可调整辅助链条311的位置，安装调整方便，一定程度上降低了辅助链条311的安装难度。
47.作为一种可选的实施例，所述辅助链条311的两端部均设有限位块312，所述限位块312滑动设置于所述安装滑槽313内，所述限位块312通过紧定螺丝与所述支承部310固定连接。具体地，所述限位块312设有供紧定螺丝穿过的螺丝孔位314。通过紧定螺丝将限位块312固定在支承部310上，实现辅助链条311两端固定，进而实现锁定辅助链条311，以避免辅助链条311滑动，锁定方便，操作简单。
48.作为一种可选的实施例，所述连接部320设置在支承部310的中线上。优选地，如图3所示，连接部320设置在支承部310的中线上，使行走轨道300的截面形状呈倒t形，实现将支承部310分割出左侧区域和右侧区域，以对行走机构200两侧的行走轮进行导向配合。
49.根据本发明实施例的一种可变驱动的行走机构、机器人及行走轨道的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
50.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。