全方位移動履帶制造技術

一種全方位移動履帶，其主要由主動輪(12)、履帶板(13)、輥子(14)、負重輪(15)、拖帶輪(16)以及誘導輪(17)構成。所述輥子(14)固定在所述每個履帶板的輥子支架(23)上，其轉動軸線與所述全方位移動履帶的主動輪(12)的軸線設置成一定的夾角，形成所述輥子(14)的偏置角。所述輥子(14)的偏置角范圍在(0°，90°)或(-90°，0°)之間，優選所述輥子(14)的偏置角為±45°。

【技術實現步驟摘要】
全方位移動履帶
本專利技術屬于移動機械裝置
，具體涉及一種具有全方位運動特性的移動履帶。
技術介紹
對于移動機構而言，全方位運動是指在空間坐標系XYZ下，物體在XY平面上同時具有三個自由度的運動，即沿X軸、Y軸的平動和繞Z軸的轉動。因此，可實現全方位運動的移動機構也稱之為全方位移動機構。移動機構按其結構通常可分為輪式、履帶式和腿足式，此外還有適用于特定場合的步進式、蠕動式和蛇形式。目前，絕大多數全方位移動機構都是輪式的，主要有麥克納姆輪(Mecanumwheel)、連續切換輪(Alternatewheel)、正交輪(Orthogonalwheel)、球輪(ballwheel)和Rover輪等。其中麥克納姆輪是工程上應用最廣泛的一種結構之一。然而，對履帶式全方位移動機構的研究則相對滯后，直到上世紀90年代初才開始有這方面的研究成果出現。現有的履帶式全方位移動機構都是由國外設計研制的，主要有OmnidirectionalSphericalTireMechanism、“VUTON”Crawler、Crawler-RollerRunningMechanism和Omni-CrawlerwithCircularCross-Section等，但它們目前還未在工程上得到廣泛應用。而國內對履帶式全方位移動機構的研究還處于空白。上世紀90年代初，美國工程師MarkWest和HaruhikoAsada專利技術了OmnidirectionalSphericalTireMechanism。其結構主要由兩條平行的圓棒和若干個球形輪組成，圓棒與球形輪之間保持點接觸，球形輪可以沿平行于圓棒軸線的方向運動，同時圓棒的轉動又可帶動球形輪沿垂直于圓棒軸線的方向運動。因此，該履帶機構具有在平面上的兩個運動自由度，即沿x軸、y軸的平動。“VUTON”Crawler是由日本的ShigeoHirose教授專利技術，他的專利技術靈感來源于某全方位輪。Hirose教授想通過一連串的自由輥子代替了原有的全方位輪，從而將其演變成一種履帶式全方位移動機構。如圖1所示，它的結構主要是由一對鏈條2、3和若干個圓柱形的自由輥子6構成，兩條鏈條之間保持固定的間距，它們之間用矩形框5連接，自由輥子則固定在矩形框上，它們可繞自身軸線轉動，但保持始終水平姿態。這種機構的特點是結構平坦、緊湊；相比原有的全方位輪，接地面積增大，載重能力也增強；同時由于與地面之間不發生滑移現象且接地面積較大，所以對地面的破壞程度較小。“VUTON”移動履帶(crawler)是與本專利技術相近似的一種方案，在前文中已對其有所介紹，它的實物結構如圖2所示，其主要由主動輪軸1、內側鏈條2、外側鏈條3、調速帶4、矩形框5、框支架6、輥子7及張緊裝置8構成，其中輥子軸線與主動輪軸線的夾角為90°，即輥子的偏置角為90°(1)越障能力差。“VUTON”移動履帶中的部分結構設計，例如采用90°偏置角輥子和矩形框等，導致其通過具有臺階、槽溝等障礙的路面的能力較差，從而降低了其通過性。日本三重大學(Mieuniversity)的PengChen等人針對當前大多數全方位移動機構只能適用于平坦路面而不能用于復雜不平路面的問題，設計了Crawler-RollerRunningMechanism。該機構是在一個鏈傳動機構上增加了若干的自由輪，每兩個自由輪為一組，它們的安裝方向與鏈條的傳動方向垂直。這些自由輪使得該機構不僅具有橫向運動的自由度，還能攀爬臺階等障礙物，因此它不僅可以實現全方位運動，還具備了一定的越障能力。日本工程師KenjiroTadakuma、RiichiroTadakuma和HiroakiKinoshita等人專利技術了一種具有圓形橫截面的履帶式全方位移動機構。該機構的橫截面為圓形，它除了可以實現縱向運動外，還具備了一個沿縱軸方向的主動旋轉軸，從而又可實現橫向運動。前文所述的幾種履帶式全方位移動機構，都利用了自由輥子，由于自由輥子是被動驅動的，且其尺寸相對于整個履帶較小，所以會造成履帶克服臺階和不連續路面等障礙的能力差。而該履帶機構沒有了自由輥子，所以能有效克服上述幾種結構的缺點，但其結構設計較為復雜。Mecanum輪是一種典型的輪式全方位移動機構，如圖3所示，它主要由輪轂9和固定在輪轂上的一系列均勻分布的鼓形輥子11組成，輥子的外廓包絡線10與輪子的理論圓周線相重合，輥子可以繞其軸線自由旋轉，輥子軸線和輪轂軸線的夾角為輥子的偏置角，通常為±45°。Mecanum輪在平面上具有3個運動自由度：一是繞輪子軸線轉動；二是沿接地輥子軸線垂線方向平動；三是繞輪子和地面的接觸點轉動。Mecanum輪是一種剛性輪，其接地輥子與地面之間是點接觸，通常為一點或兩點接觸，接地面積非常小，所以在運動過程中，容易產生振動和滑移，尤其在高速運動下更為明顯，從而影響運動的穩定性。另外，點接觸也決定了Mecanum輪只能適用于平坦路面，在隨機不平路面上的運動精度難以保證。同時，由于Mecanum輪接地面積小，地面所受壓強大，所以也容易對地面造成破壞。Mecanum輪結構的關鍵在于輥子的設計，因為理論上要求輥子外廓包絡線應是一個標準的圓周，而輥子的外輪廓曲線主要決定了輥子外廓包絡線的圓度誤差。但是現有輥子外輪廓曲線的計算方法復雜且仍存在一定的誤差，而且在加工過程中也可能出現誤差。另外，輪轂的加工精度也需要保證。上述因素很可能使輥子外廓包絡線產生較大的圓度誤差，從而在運動過程中產生較大的振動，影響運動穩定性和精度。總而言之，Mecanum輪的結構設計復雜，對加工精度要求高。
技術實現思路
為了解決現有的Mecanum輪運動顛簸、路面適應能力差，以及為了解決“VUTON”移動履帶越障能力差的問題，以及提高全方位移動機構運動的穩定性和精度，本專利技術提供了一種全方位移動履帶，其主要由主動輪(12)、履帶板(13)、輥子(14)、負重輪(15)、托帶輪(16)以及誘導輪(17)構成，其特征在于，由多個履帶板(13)拼接而成，所述輥子(14)固定在所述每個履帶板的輥子支架(23)上，其轉動軸線與所述全方位移動履帶的主動輪(12)的軸線設置成一定的夾角，形成所述輥子(14)的偏置角。所述履帶板(13)由板體(19)、導向齒(20)、嚙合軸(21)、銷孔(22)、以及輥子支架(23)構成，其中板體(19)用于支撐負重輪(15)和托帶輪(16)，其中所述嚙合軸(21)與所述主動輪(12)上的齒圈相互嚙合以實現動力的轉換，所述銷孔(22)用于將多個履帶板拼接成一條完整的履帶。所述輥子(14)可自由轉動，其外輪廓為圓柱體形狀。所述履帶板的輥子支架(23)的軸線與所述主動輪(12)軸線成一固定夾角，以使整條履帶上的所述輥子(14)形成統一的固定偏置角。所述輥子(14)在整條履帶上均勻分布，所述輥子(14)具有固定偏置角，其偏置角范圍在(0°，90°)或(-90°，0°)之間。優選所述輥子(14)的偏置角為±45°。所述全方位移動履帶的誘導輪(17)與所述主動輪(12)的結構相同，所述誘導輪(17)可與所述主動輪(12)同時提供驅動力。所述輥子(14)可自由轉動，其外輪廓為圓柱體形狀。所述主動輪(12)為雙齒圈結構。所述負重輪(15)上具有導向槽，其與履帶板(13)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全方位移動履帶，其主要由主動輪(12)、履帶板(13)、輥子(14)、負重輪(15)、拖帶輪(16)以及誘導輪(17)構成，其特征在于，由多個履帶板(13)拼接而成，所述輥子(14)固定在所述每個履帶板的輥子支架(23)上，其轉動軸線與所述全方位移動履帶的主動輪(12)的軸線設置成一定的夾角，形成所述輥子(14)的偏置角。

【技術特征摘要】
1.一種全方位移動履帶，其主要由主動輪(12)、履帶板(13)、輥子(14)、負重輪(15)、托帶輪(16)以及誘導輪(17)構成，其特征在于，所述全方位移動履帶由多個履帶板(13)拼接而成，所述輥子(14)固定在所述每個履帶板的輥子支架(23)上，其轉動軸線與所述全方位移動履帶的主動輪(12)的軸線設置成一定的夾角，形成所述輥子(14)的偏置角；所述履帶板(13)由板體(19)、導向齒(20)、嚙合軸(21)、銷孔(22)、以及輥子支架(23)構成，其中板體(19)用于支撐負重輪(15)和托帶輪(16)，其中所述嚙合軸(21)與所述主動輪(12)上的齒圈相互嚙合以實現動力的轉換，所述銷孔(22)用于將多個履帶板拼接成一條完整的履帶；所述輥子(14)可自由轉動，其外輪廓為圓柱體形狀。2.如權利要求1所述的全方位移動履帶，其特征在于，所述履帶板的輥子支架(23)的軸線與所述主動輪(12)軸線成一固定夾角，以使...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張豫南，黃濤，顏南明，張健，尚穎輝，李年裕，李瀚飛，蔡志遠，王雙雙，田鵬，閆永寶，趙玉慧，孫曉雨，吳中堅，李輝，張舒陽，王恒，
申請(專利權)人：張豫南，
類型：發明
國別省市：