本發(fā)明屬于履帶式爬樓搬運(yùn)小車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低沖擊、高穩(wěn)定性的履帶式爬樓搬運(yùn)小車行走機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

履帶式行走機(jī)構(gòu)是一種較為常見爬樓或越障行走機(jī)構(gòu)，在爬樓小車、機(jī)器人和工程機(jī)械等領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用，與輪式和腿式行走機(jī)構(gòu)相比，其具有越野性能好，爬坡、爬樓、越障、跨溝等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。然而，現(xiàn)有履帶式行走機(jī)構(gòu)以整體式為主，在爬樓過程中的穩(wěn)定性方面主要存在以下問題：開始爬上樓梯時(shí)，履帶與樓梯側(cè)面易產(chǎn)生撞擊且沖擊較大，離開樓梯時(shí)履帶前半部分與樓梯不接觸，當(dāng)整個(gè)小車重心越過小車與樓梯邊緣支撐點(diǎn)時(shí)，小車前半部分履帶也會(huì)與地面產(chǎn)生沖擊；同理，履帶式行走機(jī)構(gòu)爬下樓過程中開始下樓和離開樓梯時(shí)亦會(huì)產(chǎn)生較大沖擊，嚴(yán)重影響著爬樓行走機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明公開了一種履帶式爬樓搬運(yùn)小車穩(wěn)定行走機(jī)構(gòu)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：履帶式爬樓搬運(yùn)小車穩(wěn)定行走機(jī)構(gòu)，包括履帶、上固定桿、主動(dòng)輪、中固定桿、上伸縮桿、前從動(dòng)輪、下伸縮桿、中從動(dòng)輪、下固定桿和后從動(dòng)輪，主動(dòng)輪、前從動(dòng)輪和后從動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)中心構(gòu)成三角狀且中從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)中心位于前從動(dòng)輪與后從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)中心的連線上；主動(dòng)輪、前從動(dòng)輪、中從動(dòng)輪、后從動(dòng)輪纏繞履帶；中固定桿上下兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)配合主動(dòng)輪、中從動(dòng)輪；上伸縮桿的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)配合主動(dòng)輪、前從動(dòng)輪；上固定桿的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)配合主動(dòng)輪、后從動(dòng)輪；下伸縮桿的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)配合前從動(dòng)輪、中從動(dòng)輪；下固定桿的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)配合后從動(dòng)輪、中從動(dòng)輪。

優(yōu)選的，主動(dòng)輪由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，動(dòng)力源通過鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)或帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選的，主動(dòng)輪、前從動(dòng)輪、后從動(dòng)輪呈等腰三角形狀，所述的中從動(dòng)輪位于前從動(dòng)輪與后從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)中心連線的中心點(diǎn)。

優(yōu)選的，上伸縮桿或/和下伸縮桿采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)、氣缸或液壓缸驅(qū)動(dòng)而作伸縮運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，上伸縮桿或下伸縮桿包括第一連接件、滑桿、套筒、絲杠、第二連接件、齒輪減速器、電機(jī)，第一連接件與主動(dòng)輪相連并能繞主動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，滑桿通過第一連接件與前從動(dòng)輪相連，且第一連接件能繞前從動(dòng)輪的回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)通過齒輪減速器驅(qū)動(dòng)絲杠沿其軸線旋轉(zhuǎn)，滑桿與絲杠螺紋旋接，滑桿與套筒滑動(dòng)式配合，套筒通過齒輪減速器的箱體固定在第二連接件。

本發(fā)明通過調(diào)節(jié)前從動(dòng)輪高度使履帶前后兩部分相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并形成一定角度，可消除履帶行走機(jī)構(gòu)在爬樓開始時(shí)履帶與樓梯的沖擊，提高爬樓搬運(yùn)小車行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和安全性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選的履帶式爬樓搬運(yùn)小車穩(wěn)定行走機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明上、下伸縮桿結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明一種優(yōu)選的履帶式爬樓搬運(yùn)小車穩(wěn)定行走機(jī)構(gòu)爬下樓過程示意圖。

圖4是本發(fā)明一種優(yōu)選的履帶式爬樓搬運(yùn)小車穩(wěn)定行走機(jī)構(gòu)爬上樓過程示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

如圖1所示，本實(shí)施例履帶式爬樓搬運(yùn)小車穩(wěn)定行走機(jī)構(gòu)，包括履帶1、上固定桿2、主動(dòng)輪3、中固定桿4、上伸縮桿5、前從動(dòng)輪6、下伸縮桿7、中從動(dòng)輪8、下固定桿9和后從動(dòng)輪10，主動(dòng)輪3可通過鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)或帶傳動(dòng)等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與動(dòng)力源電機(jī)相連。

中固定桿4呈豎向設(shè)置，其上端轉(zhuǎn)動(dòng)配合主動(dòng)輪3，下端轉(zhuǎn)動(dòng)配合中從動(dòng)輪8。行走機(jī)構(gòu)初始狀態(tài)時(shí)，主動(dòng)輪3、前從動(dòng)輪6和后從動(dòng)輪10回轉(zhuǎn)中心構(gòu)成普通三角形且中從動(dòng)輪8回轉(zhuǎn)中心位于前從動(dòng)輪6和后從動(dòng)輪10回轉(zhuǎn)中心的連線上。本實(shí)施例中，主動(dòng)輪3、前從動(dòng)輪6、后從動(dòng)輪10呈等腰三角形狀。主動(dòng)輪3、前從動(dòng)輪6、中從動(dòng)輪8、后從動(dòng)輪10纏繞履帶1。

下固定桿9的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)配合中從動(dòng)輪8、后從動(dòng)輪10，上固定桿2的兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)配合主動(dòng)輪3、后從動(dòng)輪10，兩固定桿可沿后從動(dòng)輪10回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。上固定桿2、中固定桿4和下固定桿9在行走機(jī)構(gòu)前進(jìn)過程中長(zhǎng)度固定。

前從動(dòng)輪6轉(zhuǎn)動(dòng)配合于上伸縮桿5、下伸縮桿7的一端且兩伸縮桿可沿前從動(dòng)輪6回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。上伸縮桿5的另一端轉(zhuǎn)動(dòng)配合主動(dòng)輪3，上伸縮桿5可沿主動(dòng)輪3回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

中從動(dòng)輪8轉(zhuǎn)動(dòng)配合下伸縮桿7，下伸縮桿7、中固定桿4和下固定桿9可沿中從動(dòng)輪8回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

在上樓和下樓過程中前從動(dòng)輪6在前、后從動(dòng)輪10在后，即前從動(dòng)輪6先于后從動(dòng)輪10與樓梯接觸。

上伸縮桿5和下伸縮桿7在行走機(jī)構(gòu)前進(jìn)過程中長(zhǎng)度可調(diào)，根據(jù)搬運(yùn)小車不同負(fù)載要求可采用絲杠螺母機(jī)構(gòu)、氣缸或液壓缸等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。本實(shí)施例以絲杠螺母機(jī)構(gòu)為例對(duì)上伸縮桿5和下伸縮桿7作詳細(xì)說明。

如圖2所示，伸縮桿5與伸縮桿7的結(jié)構(gòu)相類似，均由連接件11、滑桿12、套筒13、絲杠14、連接件15、齒輪減速器16和電機(jī)17等部件組成，伸縮桿5的連接件15與主動(dòng)輪3相連并可繞主動(dòng)輪3回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，伸縮桿7的連接件15與中從動(dòng)輪8相連并可繞中從動(dòng)輪8回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。伸縮桿5和伸縮桿7的滑桿12各通過一連接件11與前從動(dòng)輪6相連，兩連接件11可繞前從動(dòng)輪6回轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)17可選用步進(jìn)電機(jī)(低負(fù)載情況下)或直流伺服電機(jī)(高負(fù)載情況下)并通過齒輪減速器16驅(qū)動(dòng)絲杠14沿其軸線旋轉(zhuǎn)，滑桿12與絲杠14螺紋旋接，滑桿12與套筒13滑動(dòng)式配合，由于套筒13通過齒輪減速器16的箱體固定在連接件15上，因此，滑桿12在電機(jī)17的驅(qū)動(dòng)下通過絲杠14的螺紋推動(dòng)可沿軸線作前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng)。

行走機(jī)構(gòu)爬樓過程可分為爬上樓和爬下樓兩個(gè)基本過程，本實(shí)施例履帶式爬樓搬運(yùn)小車行走機(jī)構(gòu)在上述兩個(gè)基本過程均可提高爬樓穩(wěn)定性，其基本原理分別如圖3和圖4所示，分述如下(本實(shí)施例中，爬樓搬運(yùn)小車可通過紅外測(cè)距傳感器檢測(cè)小車將進(jìn)行的爬上樓過程還是爬下樓過程)：

行走機(jī)構(gòu)爬上樓過程如圖3所示，初始狀態(tài)下，上伸縮桿5與上固定桿2的長(zhǎng)度相同，下伸縮桿7與下固定桿9的長(zhǎng)度相同，即由主動(dòng)輪3、前從動(dòng)輪6和后從動(dòng)輪10三者回轉(zhuǎn)中心構(gòu)成的三角形為等腰三角形，且中從動(dòng)輪8位于前從動(dòng)輪6和后從動(dòng)輪10回轉(zhuǎn)中心的連線上(圖3(a))；當(dāng)行走機(jī)構(gòu)開始接觸第一節(jié)臺(tái)階時(shí)，上伸縮桿5縮短而下伸縮桿7伸長(zhǎng)，兩者的伸長(zhǎng)和縮短比例可在履帶長(zhǎng)度不變的限制條件下通過各幾何構(gòu)件的長(zhǎng)度尺寸計(jì)算得到，此時(shí)，前從動(dòng)輪6將向上抬起一定高度，抬起高度的大小可根據(jù)所檢測(cè)單節(jié)樓梯的高度確定(圖3(b))；當(dāng)中從動(dòng)輪8開始接觸第一節(jié)臺(tái)階時(shí)，上伸縮桿5伸長(zhǎng)而下伸縮桿7縮短，行走機(jī)構(gòu)恢復(fù)初始狀態(tài)形狀在樓梯上行走(圖3(c))；當(dāng)前從動(dòng)輪6越過最后一節(jié)臺(tái)階時(shí)，上伸縮桿5伸長(zhǎng)而下伸縮桿7縮短，此時(shí)，前從動(dòng)輪6將向下傾斜直至其觸碰最后一節(jié)臺(tái)階表面(圖3(d))；當(dāng)后從動(dòng)輪10越過最后一節(jié)臺(tái)階時(shí)，上伸縮桿5縮短、下伸縮桿7伸長(zhǎng)，行走機(jī)構(gòu)恢復(fù)初始狀態(tài)形狀在平地上行走。

同理，行走機(jī)構(gòu)爬下樓過程如圖4所示，圖4(a)所示為行走機(jī)構(gòu)接觸樓梯前處于初始狀態(tài)；當(dāng)前從動(dòng)輪6開始離開第一節(jié)臺(tái)階時(shí)，上伸縮桿5伸長(zhǎng)、下伸縮桿7縮短，此時(shí)，前從動(dòng)輪6將向下傾斜直至其觸碰第二節(jié)臺(tái)階表面(圖4(b))；當(dāng)中從動(dòng)輪8離開第一節(jié)臺(tái)階邊緣時(shí)，上伸縮桿5縮短、下伸縮桿7伸長(zhǎng)，行走機(jī)構(gòu)恢復(fù)初始狀態(tài)形狀在樓梯上行走(圖4(c))；當(dāng)前從動(dòng)輪6開始觸碰最后一節(jié)臺(tái)階(平地)時(shí)，上伸縮桿5縮短、下伸縮桿7伸長(zhǎng)，此時(shí)，前從動(dòng)輪6將向上抬起一定高度，抬起高度的大小可根據(jù)所檢測(cè)單節(jié)樓梯的高度確定(圖4(d))；當(dāng)后從動(dòng)輪10完全離開樓梯時(shí)，上伸縮桿5伸長(zhǎng)、下伸縮桿7縮短，行走機(jī)構(gòu)恢復(fù)初始狀態(tài)形狀在平地上行走(圖4(e))。

本發(fā)明履帶式爬樓搬運(yùn)小車穩(wěn)定行走機(jī)構(gòu)在行走過程中，通過控制前從動(dòng)輪抬起一定高度使履帶前后兩部分相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并形成一定角度，可消除履帶行走機(jī)構(gòu)在爬樓開始時(shí)履帶與樓梯的沖擊，提高爬樓搬運(yùn)小車的行走穩(wěn)定性和安全性。