Устройство для перестановки опор шагающего модуля

Область техники
Полезная модель относится к транспортным системам, в частности, может использоваться в робототехнике как устройство передвижения рычажного типа.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен раскрытый в патенте RU 2402450, опубликованном 27.10.2010, рычажный прямолинейно направляющий механизм ноги транспортного средства, состоящий из корпуса, опоры и механизма, включающего соединенные кривошип, шатун, коромысла, дополнительную кинематическую цепь, имеющую качалку, двуплечий рычаг, на конце которого закреплена опора, при этом задающий механизм и дополнительная кинематическая цепь соединены между собой дополнительным шатуном и зубчатыми колесами с внутренним зацеплением.
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции и ненадежность работы. Значительное число вращательных кинематических пар, наличие нескольких сложных кинематических цепей (одно звено образует более двух кинематических пар) усложняют конструкцию, требуют повышенной точности изготовления. Незначительные отклонения размеров, обусловленные, в частности, износом в кинематических парах приведут к заклиниванию механизма.
Кроме того, данное решение не обеспечивает компенсации ударных нагрузок, действующих на опору, обусловленные взаимодействием с неровностями поверхности под опорой. При этом они передаются на все кинематические пары, что приводит к скачкообразному изменению реакции и является причиной усталостного разрушения их элементов.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является устройство для перестановки опор шагающего модуля, описанное в международной заявке WO/2013/136149, опубликованной 19.09.2013, включающее корпус, две аналогичные рычажные системы, каждая из которых имеет опору, два рычага, соединенные между собой корпусом и опорой вращательными парами, индивидуальные приводы рычагов и опоры, упругие элементы, концы которых соединены со звеньями, образующими вращательную пару, и элементы, фиксирующие положения рычагов.
Недостатком известного решения являются значительные нагрузки, возникающие в элементах конструкции при действии ударных нагрузок, приложенных к опоре, что ведет к снижению надежности функционирования. В устройстве для перестановки опор силовые части приводов установлены на рычаге, а выходное звено связано с опорой. Упругий элемент так же соединен одним концом с рычагом, а вторым с опорой. Имеет место параллельное расположение привода и упругого элемента. При возникновении ударной нагрузки на опору - срыв с неровности поверхности, она воспринимается одновременно приводом и упругим элементом вследствие их параллельного расположения. В связи с тем, что привод (система передачи движения) имеет большую жесткость, чем упругий элемент вся нагрузка передается на привод и вращательные пары. Многократно повторяющиеся ударные нагрузки (движение по неровной поверхности) вызывают усталостное разрушение подвижных соединений и снижает надежность функционирования устройства.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении надежности функционирования устройства для перестановки опор шагающего модуля.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для перестановки опор шагающего модуля включает корпус, две аналогичные рычажные системы, каждая из которых имеет опору, два рычага, соединенные между собой, корпусом и опорой, вращательными парами с индивидуальными приводами рычагов и опоры, упругие элементы, соединяющие рычаги между собой и корпусом, упругий элемент, соединенный с опорой, при этом упругий элемент соединен с выходным звеном привода опоры.
Краткое описание фигур чертежей
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 представлена кинематическая схема устройства для перестановки опор шагающего модуля,
на фиг. 2 - схема взаимодействия с поверхностью при движении.
Вариант осуществления полезной модели
Устройство для перестановки опор шагающего модуля включает корпус 1 (фиг. 1), две аналогичные рычажные системы 2 и 3. Каждая, рычажная система, например, 2, имеет рычаг 4, соединенный с корпусом 1 вращательной парой 5 (вращательные пары 5, рычажных систем 2 и 3, условно выведены в плоскость проекции). С рычагом 4 соединяется рычаг 6 через вращательную пару 7. С противоположной стороны рычаг 6 соединен с опорой 8 через вращательную пару 9.
Движение опоры 8 во вращательной паре 9 обеспечивается приводом, например, гидроцилиндром 10. Шток 11 гидроцилиндра 10 соединен с шатуном 13 через вращательную пару 14. Шатун 13 соединен с упругим элементом - пружиной 15. Пружина 15, в свою очередь соединена с опорой 8 через вращательную пару 16.
Рычаг 4 приводится в движение от гидроцилиндра 17, установленного на корпусе 1. Кроме того, рычаг 4 параллельно соединен с корпусом упругим элементом 18.
Рычаг 6 приводится в движение от гидроцилиндра 19, установленного на рычаге 4. Рычаги 4 и 6 соединены между собой упругим элементом (пружиной) 20.
Опора 8 взаимодействует с внешней поверхностью 21.
Рычажная система 3 построена аналогично рычажной системе 2.
Устройство для перестановки опор шагающего модуля работает следующим образом.
При необходимости переставить опору 8 включается последовательно приводы 17 и 19 (фиг. 2). Происходит поворот звена 4 в кинематической паре 5, и звена 6 в кинематической паре 7. Звенья 4 и 6 поворачиваются по направлению вращения часовой стрелки.
Одновременно с поворотом звеньев 4 и 6 опора 8 под действием привода 10 поворачивается в кинематической паре 9 против часовой стрелки. Таким образом, опора 8 выдвинута относительно корпуса 1 вперед (фиг. 2).
Привод 17 включается на реверсивное движение. Приводы 19 и 10 не включены. Происходит опускание опоры 8 в направлении к внешней поверхности 21. При наступлении контакта опоры 8 с внешней поверхностью 21, корпус 1 перемещается справа налево относительно точки контакта, а на опору 8 действует ударная нагрузка, под действием которой происходит сжатие упругого элемента 15. Одновременно происходит поворот шатуна 13 в кинематических парах 14 и 16, что исключает изгиб упругого элемента 15 и поворот опоры 8 в кинематической паре 9.
За счет деформации упругого элемента 15 обеспечивается компенсация ударной нагрузки на опору 8, возникающей в момент ее контакта с внешней поверхностью 21.
Включается привод 10, обеспечивающий движение штока 11 в направлении к кинематической паре 7. При этом сохраняется контакт опоры 8 и внешней поверхности 21, а усилие со стороны упругого элемента 15 способствует подъему устройства для перестановки опоры 2 и корпуса 1.
Снижение динамической нагрузки, действующей на опору 8 со стороны внешней поверхности 21 в момент начала их контакта за счет упругой деформации элемента 15 обеспечивает уменьшение реакций в кинематических парах 9, 14 и 16. Как следствие уменьшается амплитуда возникающих напряжений и снижается вероятность усталостного разрушения элементов кинематических пар.
Соединение выходного звена привода, штока 11 с опорой 8 через упругий элемент 15, позволяет компенсировать резкие скачки нагрузок на опору 8, обусловленные движением по неровной поверхности, деформацией упругого элемента 15. Одновременно снижаются пиковые нагрузки на все элементы системы устройства для перестановки опор шагающего модуля в целом. Одновременно снижается величина их изменения, нагрузки приближаются к постоянным, что уменьшает вероятность усталостного разрушения и надежность функционирования устройства для перестановки опор шагающего модуля.
Таким образом, заявляемое устройство, обеспечивает более надежное функционирование.