[发明专利]鱼鳞式分段弹性履带

说明书

技术领域

本发明涉及一种分段弹性履带，是用于轮/履变结构移动机器人中的一种特殊分段弹性履带，属于移动机器人的机构部件。

背景技术

轮式移动机器人具有移动的快速性，而履带式移动机器人的跨越障碍能力很强，即履带式移动机器人对复杂地形具有很高的通过性能。但是，如何将轮式、履带式移动机器人的优点结合在一起将是机器人机构技术的创新，而用于轮式与履带式运动机构变换的关键部件之一就是履带，此履带的特点是既要有轮胎的作用，又要有履带的作用，而且还要保持机器人在移动过程中运动的连续性。当机器人以履带式移动方式移动时，在轮/履变换机构的作用下，履带靠自身的弹性而自然地伸开，弹性履带不仅要传递动力，还要频繁地拉伸或收缩。专利文献[公开号：CN101570216]提出了这种机器人，其中，该机器人所用弹性履带是由弹性橡胶材料制成，弹性履带的内外侧都加工有齿，外侧的齿与地面接触防止弹性履带打滑，内侧的齿与主动轮外齿啮合传递动力。由于弹性履带频繁的撑开、收回，弹性履带的外径逐渐变大，使履带的内齿不能很好的紧固在主动轮的外齿上，致使运动失效，而且该专利文献中的履带内部有金属环，履带在拉伸和收缩时，其圆周长度是变化的，金属环只能发生弹性变形，不能产生塑性变形，否则就被毁坏，这点在此专利文献中并未说明。

发明内容

本发明提供一种鱼鳞式分段弹性履带，在轮/履变换机构的作用下，鱼鳞式分段弹性履带通过弹簧的弹性而自然地撑开或收缩，实现机器人轮式移动及履带式移动方式的运动转换。

本专利解决技术问题所采用的技术方案是：鱼鳞式分段弹性履带，包括两个以上的履带单元，每个履带单元包括橡胶体、连接铝块、合页、梯形铝块、履带支承轴、弹簧和弹簧连接轴构成，橡胶体粘贴在连接铝块的上方，所有相邻橡胶体的顶端均贴合在一起，表面形成一圆环状，两相邻连接铝块内外两侧各安装一副合页，连接铝块内部开有两个通孔，弹簧在通孔内通过弹簧连接轴将其连接，弹性履带能够通过弹簧的伸展而自然地撑开。

本发明的履带主体采用橡胶体，由具有高耐磨性的弹性橡胶材料制成，外形为鱼鳞状，底部加工为一矩形，同连接铝块的上端面粘贴连接；橡胶体的内、外两端面均加工成圆弧状，内端面的弧度比外端面的弧度略大，内、外两端面的具体弧度值要根据弹性履带的长度和弹性履带单元的数量而定，内、外两圆弧端面之间的厚度自下而上越来越薄，直至相切于橡胶体的顶部。当机器人以轮式移动方式移动时，弹性履带紧固在主动轮上，所有相邻鱼鳞式橡胶体的顶端均贴合在一起，弹性履带的表面形成一圆环状；当机器人以履带式方式移动时，在轮/履变换结构的作用下，弹性履带自然地撑开，由于橡胶体本身有一定的弹性，此时，弹性履带的表面依然保持比较光滑的圆弧，从而使机器人在攀爬楼梯或攀越障碍物时减少颠簸、运行更平稳。此外，橡胶体还可以保护弹簧，避免在机器人运行过程中地面对弹簧造成损害，以影响弹性履带自然地撑开。

橡胶体底部加工一突起，同连接铝块顶部凹槽粘贴连接，连接铝块内部开有两个通孔，在连接铝块的另一侧铆接一弹簧连接轴，弹簧连接轴的位置经过两通孔的中心轴线，弹簧在通孔内连接在弹簧连接轴上。当机器人以履带式移动方式移动时，在轮/履变换机构的作用下，弹性履带通过弹簧的伸展而自然地撑开，实现机器人移动方式的轮/履转换，弹簧的伸缩范围需满足机器人轮/履移动方式的转换要求。通孔内的弹簧由连接铝块对其保护，连接铝块之间的弹簧由橡胶体对其保护。所有相邻的两连接铝块内外两侧均安装一副合页，两合页的一端通过一中心轴动装连接，另一端分别通过一支点动装连接在连接铝块内外两侧的上部，当机器人以履带式移动方式移动时，在轮/履变换机构的作用下，支撑轮推动弹性履带自由地撑开，合页在连接铝块的带动下将展开一定的角度，合页展开角度的范围需满足机器人由轮式移动方式转变为履带式移动方式的要求。

连接铝块正下方安装一梯形铝块，当支撑轮在轮/履变换机构的作用下，推动弹性履带自然地撑开时，梯形铝块连接在支撑轮外齿齿槽内，以防止机器人攀爬楼梯时弹性履带发生轴向蹿动。连接铝块的内外两侧均安装一根履带支承轴，当机器人以轮式移动方式移动时，履带支承轴均匀地卡在主动轮外齿齿槽内，将主动轮和弹性履带连接起来，起到传递动力的作用；当机器人以履带式移动方式移动时，由于弹性履带同主动轮接触点位置的拉伸程度不同，故履带支承轴不规则的连接在主动轮的部分外齿齿槽内，可以起到传递动力及防止弹性履带打滑的作用。