履带爬山机

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履带爬山虎

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履带爬山机式柔性悬架移动机构的组成

  面向未知环境探测与侦查作业的机器人在执行任务时,将面对各种复杂的非结构化的障碍地形,因此,要求移动机器人具有较高的地形适应性与通过性。非结构化障碍地形既包括台阶、连续阶梯、沟道与凸台 等 较 为 规 则 的 地 形,又 包 括 起 伏 不 平 的 路面[1]。为了能满足地形对机器人移动性能的要求,探测机器人多 采 用 履 带 式 移 动 机 构,这 些 复 杂 的 地形环境对机器人移动机构的悬架系统提出更高的要求:

1)要求履带悬架具有一定的被动适应起伏不平地形的能力,使履带能够尽可能地接触地面,以保证机器人稳定性 并 提 高 移 动 机 构 的 驱 动 力;
2)机 器 人越障时通过履 带 悬 架 的 柔 性 变 形,减少对机器人整机的震动;
3)要求履带悬架可根据障碍地形进行柔性变形使履带 对 障 碍 具 有 较 好 的 包 络 性,以 提 高 其越障性能;
4)悬架结构应采用模块与单元化设计,以便于装配与检修方便组装[2-3]。目前,国内外高校和科研机构已开展大量的科研工作,提出了许多性能优越的履带行走机构,如美国研制的反恐机器人“魔爪”和探测机器人 Packbot系列中国 矿 业 大 学研制的一种 摇 杆 式 梯 形 履 带 机 器 人,但是 这 些 机器人未进行履带移动机构的减震设计,机 器 人 在 复杂地面运行时会产生较大震动。因 此,本 文 设 计 了一种采用柔性悬架的履带式移动底盘,并通过分析与试验证明该履带式底盘具有较强的地形适应性、通过性及运动平稳性。
履带爬山机式柔性悬架移动机构的组成
  履带爬山机式柔 性 悬 架 移 动 机 构 由 履 带 主 架、柔 性 悬架、橡胶履带爬山机、驱动部、改向部、张紧装置、承重轮、托带轮 等 组 成,其 结 构 如 图1所 示。驱 动 部 和 改 向 部设于履带爬山机主架的两端,柔性悬架设于履带爬山机主架中,承重轮通过柔性悬架和托带轮组件与履带爬山机主架相连,履带爬山机包络在驱动轮、改向轮、承重轮和托带轮之外并在驱动轮的驱动下转动。
履带爬山机式柔性悬架移动机构的组成
  为了提高 移 动 机 构 的 地 形 适 应 性、通 过 性 及 运动平稳性,该柔性悬架采用了独立悬架和联动悬架2种形式,如图2所示。联动悬架包括2个“7”形摇架,2个摇架中部 铰 连 形 成 X 形,且2个摇架的上端通过弹簧减震器 相 连,每个摇架的下端又与一个平衡架的中部 铰 连,平 衡 架 的 两 端 均 安 装 有 承 重 轮。联动悬架中部与履带爬山机主架铰连。独立悬架包括一个摆架,该摆架中部与履带爬山机主架铰连,摆架上端与履带爬山机主架通过减 震 器 相 连,摆 架 下 端 设 有 承 重 轮。当 整 体受到较大载荷 或 冲 击 时,联 动 悬 架2个 摇 架 会 压 迫上端的减震器起到缓冲减震作用,当地面不平整时,整个联动悬架 会 相 对 履 带 主 架 摇 动,且 联 动 悬 架 下端的平衡架会相对摇架摆动。当独立悬架的承重轮承受较大载荷 或 冲 击 时,摆架相对履带爬山机主架摆动从而压迫减 震 器,使 其 具 有 缓 冲 减 震 的 作 用。采 用 联动悬架与独立悬架混合型柔性悬架将承重轮连接于履带爬山机主架上,当履带爬山机在起伏不平的地面上行进时,起伏地面通过底 部 履 带 作 用 于 承 重 轮,承 重 轮 又 作 用于柔性悬架并 促 使 其 发 生 柔 性 的 变 形,从 而 使 得 履带能够形变,更好的与地面接触,使得承重轮更为均匀的承受负载。

  


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