在狭小空间作业的小型移动载具、室内巡检机器人以及需要在直角转角区域完成位移切换的工装设备中,经常会遇到直行至墙角后无法顺畅完成转角移动,或是平放停靠时容易受外力偏移的问题,这套联动机构正是针对这类场景开发的结构解决方案。从结构组成来看,整套机构采用两组对称布置的弯折臂作为核心传动构件,臂体采用等截面矩形型材结构,在保证抗弯抗扭强度的同时,尽可能降低自身重量,避免额外增加驱动端的负载。弯折臂的拐点位置做了圆弧过渡处理,避免应力集中导致的长期使用疲劳断裂,臂体末端的细长杆段作为触发联动的受力端,在机构移动至转角位置时,会先与转角处的导向斜面接触,通过斜面的分力作用带动弯折臂绕自身铰接点转动,进而带动下方的支撑立柱完成角度切换。支撑立柱作为整套机构的承重与行走支撑部件,采用方形空心截面设计,内部预留了安装行走轮或者防滑脚垫的空间,当机构处于平放停靠状态时,支撑立柱会在弯折臂的联动作用下保持垂直向下的姿态,立柱底部的防滑结构会与接触面完全贴合,此时整套机构处于锁定状态,不会受水平方向的外力影响产生位移,无需额外设置插销、卡扣等独立锁定构件,依靠结构自身的力学特性完成自锁,减少了额外的操作步骤与零件数量。
在设计思路上,这套机构没有采用复杂的齿轮传动或者电控锁定方案,而是纯依靠机械结构的联动实现功能,一方面降低了生产制造成本,不需要额外配套电控元件与传感装置,纯机械结构的可靠性也更高,在粉尘、潮湿等恶劣工况下也能稳定工作,不会出现电控元件失效导致的锁定失灵或者转角卡滞问题。从安装边界来看,整套机构的横向占用空间与两组弯折臂的展开宽度相关,在平放锁定状态下,弯折臂会收拢至与支撑立柱平行的姿态,整体横向尺寸仅为单组支撑立柱宽度的两倍左右,不会额外占用过多的安装空间,能够适配宽度较窄的小型载具底盘。
在转角移动的过程中,弯折臂的转动角度被铰接点处的限位结构限制在90度范围内,不会出现过转导致的机构卡死,当机构完成转角移动进入直行状态后,弯折臂会在复位弹性件的作用下回到初始姿态,支撑立柱也随之切换至直行对应的朝向,整个过程不需要人工干预,依靠移动过程中的接触受力自动完成状态切换。在实际应用中,这套机构可以直接集成在小型巡检机器人的底盘四角,替代传统的万向轮结构,解决万向轮在直角转角处容易卡滞、停靠时容易滑动的问题,也可以应用在需要在墙角区域作业的小型工装台底部,让工装台能够沿着墙面顺利移动到转角位置,并且在停靠作业时保持位置稳定,不会因为作业时的外力产生偏移。
结构的受力传递路径经过了多轮优化,转角触发时的受力会沿着弯折臂直接传递到铰接点的支撑座上,不会对其他连接部件产生额外的弯矩,支撑立柱的承重面做了加厚处理,能够承受单组50kg以内的垂直载荷,四组配套使用的话可以满足200kg以内的设备承重需求。在铰接点的设计上,采用了自润滑衬套作为转动配合件,不需要定期加注润滑脂,长期使用也不会出现转动卡滞的问题,衬套的磨损量控制在每万次转动0.1mm以内,能够满足长期反复使用的寿命要求。整套机构的零件全部采用常规的型材与机加工件,没有特殊的定制异形零件,生产加工难度低,普通的机加工车间就可以完成全部零件的加工,装配过程也不需要专用工装,只需要按照铰接顺序将各部件连接到位,调整好限位结构的位置就可以投入使用,后期维护也十分便捷,仅需要定期检查铰接点的衬套磨损情况,出现磨损后直接更换衬套即可,不需要更换整套机构。
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- 软件分类: 通用机械零部件









