本发明属于工程机械行走装置技术领域，具体涉及一种两栖式清淤机器人爬行装置。
背景技术：
对于清淤机，早期国内普通的工程机械大都是在陆上使用，无法进入接地比压小的中小型河道，潮间带，沼泽工作环境的作业。随着近代科学技术的发展，仿生学的研究已经日益扩展到其他领域。四腿爬行机构正是能够使清淤机机器人适用于沼泽、河岸地带的理想结构。
为保证两栖式清淤机器人完成升降机体、滩涂爬行和作业时辅助支撑等功能，现有两栖式清淤机器人的支腿通常是使用单段支腿的结构设计，转腿油缸控制该支腿在水平面内的转动，支腿油缸控制该支腿在竖直平面内的运动，两栖式清淤机器人通过两种运动的合成来控制支腿的动作，完成预期的爬行步态。但现有的四腿爬行机构具有以下不可弥补的缺点，一是单段支腿结构的设计使得支腿长度受到了限制，最大工作深度减小。二是常用的爬行方式导致两栖式清淤机器人爬行速度较慢。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种两栖式清淤机器人爬行装置，解决现有两栖式清淤机器人在工作过程中支腿长度过短且爬行速度慢的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种两栖式清淤机器人爬行装置，包括悬挂系统，悬挂系统包括依次呈上下设置的前桥上盖、中间板、前桥臂和底板，底板上设置有下轴承座，下轴承座上固定有轴盖，前桥臂中心沿轴向设置有轴套，轴套内插入有花键轴，花键轴一端与轴盖连接，花键轴另一端连接轴承座端盖；前桥上盖下表面呈对称设置有支座a，支座a铰接弹簧减震器一端，弹簧减震器另一端伸出前桥臂的通孔，且该端部通过支座b铰接在底板上；前桥上盖两侧通过销轴固定有转架，转架与转腿油缸的活塞杆连接，转腿油缸端部固定在前桥臂的侧壁；转架上均设置有支腿结构。
本发明的特点还在于，
支腿结构包括上支腿和下支腿，上支腿包括第一腹板，第一腹板两侧设置有第一翼板，第一腹板两端设置有第一耳板，两个第一翼板之间通过第一加强肋板连接，第一加强肋板呈均匀设置有多个；转架与第一腹板之间通过其中一个第一耳板连接；且第一耳板与转架铰接；下支腿包括第二腹板，第二腹板两侧设置有第二翼板，第二腹板两端设置有第二耳板，两个第二翼板之间通过第二加强肋板连接，第二加强肋板呈均匀设置有多个；其中一个第二耳板与第一耳板铰接；另一个第二耳板底部连接支撑座，支撑座底部固定有半球型的足板。
第一腹板中部和第二腹板中部通过倾斜设置的下支腿油缸连接；下支腿油缸端部通过固定铰支座铰接在第一腹板上，下支腿油缸的活塞杆通过固定铰支座铰接在第二腹板上；转架上还倾斜固定有上支腿油缸，上支腿油缸的活塞杆通过固定铰支座铰接在第一腹板的上表面。
轴盖下部两侧与下轴承座通过倾斜设置的支杆a连接，轴盖上部两侧倾斜设置有支杆b，中间板上还设置有上轴承座，支杆b固定在上轴承座上；支杆a和支杆b呈对称设置。
轴套两端分别设置有第一透盖和第二透盖，第一透盖和第二透盖与轴套之间通过m12×35的内六角圆柱头螺钉连接。
轴承座端盖与花键轴连接处设置有毡封油圈。
前桥上盖和前桥臂之间通过m16×40的内六角圆柱头螺钉连接，内六角圆柱头螺钉位于前桥上盖的边缘处；且前桥上盖顶部两侧还设置有销轴孔。
本发明的有益效果是，关节式支腿的设计增加了支腿的长度，且不影响支腿收起时的空间问题，使两栖式清淤机器人可在更深的水域进行清淤工作，提高了两栖式清淤机器人的最大工作深度；通过合理规划关节式支腿的步态，提高了两栖式清淤机器人的爬行速度。另外，关节式支腿的设计，使支腿的动作具有更高的灵活性，通过改变爬行方式，提高了两栖式清淤机器人的爬行速度；悬挂系统使两栖式清淤机器具有更好的稳定性。
附图说明
图1是本发明一种两栖式清淤机器人爬行装置的结构示意图；
图2是本发明一种两栖式清淤机器人爬行装置中悬挂系统结构示意图；
图3是本发明一种两栖式清淤机器人爬行装置中悬挂系统的侧视图；
图4是本发明一种两栖式清淤机器人爬行装置中上支腿的结构示意图。
图5是本发明一种两栖式清淤机器人爬行装置中下支腿的结构示意图。
图中，1.悬挂系统，2.转腿油缸，3.转架，4.上支腿油缸，5.上支腿，6.下支腿，7.足板，8.下支腿油缸，9.前桥上盖，10.前桥臂，11.轴盖，12.底板，13.第一透盖，14.花键轴，15.轴承座端盖，16.弹簧减震器，17.毡封油圈，18.第二透盖，19.第一腹板，20.第一加强肋板，21.第一翼板，22.支座a，23.下轴承座，24.支杆a，25.支杆b，26.中间板，27.上轴承座，28.销轴孔，29.支座b，30.第一耳板，31.第二腹板，32.第二翼板，33.第二耳板，34.支撑座，35.第二加强肋板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种两栖式清淤机器人爬行装置，如图1及图2所示，包括悬挂系统1，悬挂系统1包括依次呈上下设置的前桥上盖9、中间板26、前桥臂10和底板12，底板12上设置有下轴承座23，下轴承座23上固定有轴盖11，轴盖11下部两侧与下轴承座23通过倾斜设置的支杆a24连接，轴盖11上部两侧倾斜设置有支杆b25，中间板26上还设置有上轴承座27，支杆b25固定在上轴承座27上；支杆a24和支杆b25均呈对称设置；
如图3所示，前桥臂10中心沿轴向设置有轴套，轴套两端分别设置有第一透盖13和第二透盖18，第一透盖13和第二透盖18与轴套之间通过8个m12×35的内六角圆柱头螺钉连接；轴套内插入有花键轴14，前桥臂10上呈对称设置有通孔；花键轴14一端与轴盖11连接，花键轴14另一端连接轴承座端盖15；轴承座端盖15与花键轴14连接处设置有毡封油圈17；
前桥上盖9和前桥臂10之间通过4个m16×40的内六角圆柱头螺钉连接，内六角圆柱头螺钉位于前桥上盖9的边缘处；且前桥上盖9顶部两侧还设置有销轴孔28；
前桥上盖9下表面呈对称设置有支座a22，支座a22铰接弹簧减震器16一端，弹簧减震器16另一端伸出前桥臂10的通孔，且该端部通过支座b29铰接在底板12上；
前桥上盖9两侧通过销轴固定有转架3，销轴插入销轴孔28中；转架3与转腿油缸2的活塞杆连接，转腿油缸2呈水平设置，转腿油缸2端部固定在前桥臂10的侧壁；转架3上均设置有支腿结构，支腿结构包括上支腿5和下支腿6，如图4所示，上支腿5包括第一腹板19，第一腹板19两侧设置有第一翼板21，第一腹板19两端设置有第一耳板30，第一耳板30上均设置有通孔，第一腹板19与第一翼板21按照gb/t11263-1998规定的h型钢形式进行焊接，两个第一翼板21之间通过第一加强肋板20连接，第一加强肋板20呈均匀设置有多个；转架3与第一腹板19之间通过其中一个第一耳板30连接；且该第一耳板30与转架3铰接；
下支腿6内部结构与上支腿5相同；如图5所示，下支腿6包括第二腹板31，第二腹板31两侧设置有第二翼板32，第二腹板33两端设置有第二耳板33，第二耳板33上均设置有通孔，第二腹板31与第二翼板32按照gb/t11263-1998规定的h型钢形式进行焊接，两个第二翼板32之间通过第二加强肋板35连接，第二加强肋板35呈均匀设置有多个；其中一个第二耳板33与第一耳板30铰接；另一个第二耳板33底部连接支撑座34，支撑座34底部固定有半球型的足板7；
第一腹板19中部和第二腹板31中部通过倾斜设置的下支腿油缸8连接；下支腿油缸8端部通过固定铰支座铰接在第一腹板19上，下支腿油缸8的活塞杆通过固定铰支座铰接在第二腹板31上；转架3上还倾斜固定有上支腿油缸4，上支腿油缸4的活塞杆通过固定铰支座铰接在第一腹板19的上表面；
第一腹板和第二腹板的高度为200mm，厚度为6mm；第一翼板21和第二翼板32的宽度为150mm，厚度为9mm；第一加强肋板20和第二加强肋板35的厚度为10mm，且间隔200mm布置。
本发明一种两栖式清淤机器人爬行装置，其具体工作原理是：
在抬升步态中，上支腿油缸4推杆推出到设定的位置，上支腿5与转架3在竖直平面内相对转动，转动到设定的角度；下支腿油缸8推杆推出到设定的位置，下支腿6与上支腿5在竖直平面内相对转动，转动到预先设定的角度；左右两侧同步动作，实现清淤机器人的抬升，此处转腿油缸2不作用。
在爬行步态中，一侧上支腿油缸4推杆收回到设定的位置，上支腿5相对于转架3在竖直平面内向上转动，抬起到设定角度；此时，由于下支腿油缸8不动作，所以上支腿5与下支腿6之间的角度仍为90°，上支腿5抬起，则足板7离开地面；于是两侧弹簧减震器受力不平衡，该侧弹簧减震器16推杆收回，另一侧弹簧减震器16推杆推出；前桥上盖9，前桥臂10和通过花键与前桥臂10连接的花键轴14在竖直平面内相对于底板12和中间板26向该侧转动，直到达到平衡状态；转腿油缸2推杆收回到设定的位置，转架3绕销轴在水平平面内向前转动，转动到设定角度；上支腿油缸4推杆推出到初始位置，上支腿5相对于转架在竖直平面内向下转动，足板7下落到接触地面，并将悬挂系统推回至初始平衡状态；在上述三个动作进行的同时，另一侧足板7接触地面，转腿油缸2推杆推出，转架3绕销轴在水平平面内向后转动，转动到设定角度；在上述一个动作中，该侧上支腿油缸4和下支腿油缸8不动作；至此，清淤机器人完成了一个完整的爬行步态。
本发明一种两栖式清淤机器人爬行装置，包括悬挂系统和两条单侧支腿，两条单侧支腿沿悬挂系统中轴线对称分布，每侧支腿均由三个液压油缸驱动，该三个液压油缸分别为转腿油缸、上支腿油缸和下支腿油缸，分别控制整个单侧支腿在水平面内的转动、整个支腿在竖直平面内的转动和下支腿相对于上支腿在竖直平面内的转动。各液压油缸协调动作，以实现两栖式清淤机器人预设的各个步态，达到预期的功能。悬挂系统中，前桥上盖与前桥臂上设计有轴承座，负责悬挂系统与两侧支腿的铰接，前桥臂与转轴通过花键传动，机身与轴盖上设计有轴承座，并负责轴承的轴向定位，前桥臂上的通孔为弹簧减震器预留了安装位置，弹簧减震器一端与前桥上盖上的支座铰接，一端与机身外延部分上的支座铰接，为前桥相对于机身的转动提供弹性力和阻尼力。
1.一种两栖式清淤机器人爬行装置，其特征在于，包括悬挂系统(1)，所述悬挂系统(1)包括依次呈上下设置的前桥上盖(9)、中间板(26)、前桥臂(10)和底板(12)，所述底板(12)上设置有下轴承座(23)，所述下轴承座(23)上固定有轴盖(11)，所述前桥臂(10)中心沿轴向设置有轴套，所述轴套内插入有花键轴(14)，所述花键轴(14)一端与轴盖(11)连接，所述花键轴(14)另一端连接轴承座端盖(15)；所述前桥上盖(9)下表面呈对称设置有支座a(22)，所述支座a(22)铰接弹簧减震器(16)一端，所述弹簧减震器(16)另一端伸出前桥臂(10)的通孔，且该端部通过支座b(29)铰接在底板(12)上；所述前桥上盖(9)两侧通过销轴固定有转架(3)，所述转架(3)与转腿油缸(2)的活塞杆连接，所述转腿油缸(2)端部固定在前桥臂(10)的侧壁；所述转架(3)上均设置有支腿结构。
2.根据权利要求1所述的一种两栖式清淤机器人爬行装置，其特征在于，所述支腿结构包括上支腿(5)和下支腿(6)，所述上支腿(5)包括第一腹板(19)，所述第一腹板(19)两侧设置有第一翼板(21)，所述第一腹板(19)两端设置有第一耳板(30)，两个所述第一翼板(21)之间通过第一加强肋板(20)连接，所述第一加强肋板(20)呈均匀设置有多个；所述转架(3)与第一腹板(19)之间通过其中一个第一耳板(30)连接；且所述第一耳板(30)与转架(3)铰接；所述下支腿(6)包括第二腹板(31)，所述第二腹板(31)两侧设置有第二翼板(32)，所述第二腹板(33)两端设置有第二耳板(33)，两个所述第二翼板(32)之间通过第二加强肋板(35)连接，所述第二加强肋板(35)呈均匀设置有多个；其中一个所述第二耳板(33)与第一耳板(30)铰接；另一个第二耳板(33)底部连接支撑座(34)，所述支撑座(34)底部固定有半球型的足板(7)。
3.根据权利要求2所述的一种两栖式清淤机器人爬行装置，其特征在于，所述第一腹板(19)中部和第二腹板(31)中部通过倾斜设置的下支腿油缸(8)连接；所述下支腿油缸(8)端部通过固定铰支座铰接在第一腹板(19)上，所述下支腿油缸(8)的活塞杆通过固定铰支座铰接在第二腹板(31)上；所述转架(3)上还倾斜固定有上支腿油缸(4)，所述上支腿油缸(4)的活塞杆通过固定铰支座铰接在第一腹板(19)的上表面。
4.根据权利要求1所述的一种两栖式清淤机器人爬行装置，其特征在于，所述轴盖(11)下部两侧与下轴承座(23)通过倾斜设置的支杆a(24)连接，所述轴盖(11)上部两侧倾斜设置有支杆b(25)，所述中间板(26)上还设置有上轴承座(27)，所述支杆b(25)固定在上轴承座(27)上；所述支杆a(24)和支杆b(25)呈对称设置。
5.根据权利要求1所述的一种两栖式清淤机器人爬行装置，其特征在于，所述轴套两端分别设置有第一透盖(13)和第二透盖(18)，所述第一透盖(13)和第二透盖(18)与轴套之间通过m12×35的内六角圆柱头螺钉连接。
6.根据权利要求1所述的一种两栖式清淤机器人爬行装置，其特征在于，所述轴承座端盖(15)与花键轴(14)连接处设置有毡封油圈(17)。
7.根据权利要求1所述的一种两栖式清淤机器人爬行装置，其特征在于，所述前桥上盖(9)和前桥臂(10)之间通过m16×40的内六角圆柱头螺钉连接，内六角圆柱头螺钉位于前桥上盖(9)的边缘处；且所述前桥上盖(9)顶部两侧还设置有销轴孔(28)。
技术总结