可伸缩变形的弹性履带制造技术

可伸缩变形的弹性履带，包括外层履带(1)、内层履带(2)和连接节(3)，由非金属弹性材料通过模具整体加工成型；所述外层履带和内层履带均为蛇形弹簧结构，内层履带宽度小于外层履带，设在外层履带的内部；所述的连接节设于所有的外层履带内凹段一(6)和内层履带的内凹段二(7)的中部，包括外齿(8)、连接段(10)与内齿(9)，外齿和内齿分别设于外层履带外壁和内壁上，连接段设于外层履带和内层履带间并连接二者，内齿与内层履带间设有导向槽(11)；本发明专利技术可根据需要减少或增加内层履带的层数；本发明专利技术处于初始状态时，在外撑力的作用下弯曲凸凹段被展开而变长，当除去外力后又能恢复至初始形状，实现了伸缩变形。

【技术实现步骤摘要】
可伸缩变形的弹性履带
本专利技术涉及一种可伸缩变形的弹性履带，属于移动平台用的履带行走机构研究领域。
技术介绍
履带式行走机构地形适应性与地形通过性好，越障能力强，在小型移动机器人中得到较为广泛的应用。有时采用主动或被动改变履带形状的方案，使履带式移动机器人获得更好的越障性能。目前常见的改变履带形状的方式有关节履带变形和履带自身变形两种。前者采用多个履带单元铰接，形成关节履带机器人，如两摆臂四履带机器人(如公开号为CN201179899的专利申请中的履带形式)、四摆臂六履带机器人，通过改变关节履带(摆臂)的角度改变履带族的形状。后者是采用单侧一根履带，通过驱动轮和导向轮的位置变化改变履带包络的形状。根据履带的节线长度有无在变形过程中发生变化，又可以分为固定长度变形履带和可伸缩变形履带。利用固定长度变形履带行走机构研发的常见的机器人型式有三角形变形履带机器人和平行四边形变形履带机器人。可伸缩变形履带本身可伸缩变形，履带的本身长度可改变，因此用其设计的行走机构的形式可灵活多样，不仅可以用于履带形状的变化，也可以实现履—轮行走模式的转变，近年来引起不少学者的研究兴趣，展开了相应的研究。本专利申请的研究对象即为可伸缩变形的弹性履带。专利文献(公开号：CN101570216)提出了一种小型轮-履变结构移动搜索侦察机器人，采用弹性履带可实现轮-履行走模式的转变，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，靠材料本身的性质实现履带伸缩变形。但该弹性履带在撑开时，弹性履带的外径逐渐变大，造成其内齿不能很好的紧固在主动轮的外齿上，致使运动失效。为了解决该履带存在的问题，专利文献(公开号：CN102530118A)提出了一种鱼鳞式分段弹性履带，由鱼鳞式橡胶体、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，该履带结构复杂、零件多，会带来加工困难、使用故障率高等问题。专利文献(公开号：CN102530118A)提出了一种轮履带移动装置及其轮履带，所述的轮履带，包括弹性层、皱褶层及鞋履段；皱褶层设置于弹性层外侧，皱褶层包括多个第一皱褶部及多个第一连接部，多个第一皱褶部与多个第一连接部之间交替间隔设置，第一连接部与弹性层的外表面相连接，在外力作用下第一皱褶部可被拉直；鞋履段设置于第一连接部上，并位于皱褶层的外侧面上，鞋履段与皱褶层的两侧面相齐平，鞋履段、皱褶层的两侧面以及第一连接部的底面共同形成摩擦结合面，摩擦结合面用于与轮毂紧密贴合，轮毂通过与摩擦结合面之间的摩擦带动轮履带转动。轮毂通过与轮履带上的摩擦结合面之间的摩擦力带动轮履带转动。该技术方案与美国专利AdaptableTractionSystemofaVehicle(专利号：US7334850B2)的技术方案有很多相似之处。通过说明书和实施例，不难看出该专利申请：(1)该轮履带分为三层，从外至内为皱褶层、弹性层、导向层，三层相连接；其中皱褶层为储存履带长度的作用，可拉平，达到延长的履带，且又限制其长度的目的；弹性层靠自身的结构或材料性质，起到弹性回缩，保证张紧力的作用，实施例中为片状弹簧结构，也提出了螺旋弹簧结构；导向层主要用于与履带变换机构配合，使履带发生形变。(2)采用了摩擦传动，靠履带内面以及呈V型的两侧边与与摩擦圈内的摩擦传动。该专利由三层组成，结构较为复杂，实施较为困难，如弹性层为螺旋弹簧结构时，其既要与外部皱褶层相连又要与内部的导向层相连，无论是具体设计还是制作均存在很多难题，比如材料的选择与连接方式。摩擦传动在带传动领域应用十分广泛，但存在打滑的现象。该履带在不同长度的情况下其对驱动轮的张紧力不同造成摩擦驱动力不同，因此存在打滑的可能，这也给履带以及与其配合的履带传动机构的设计带来困难。综上所述，目前的可伸缩变形的弹性履带技术方案普遍存在结构复杂、加工困难、伸缩与传动不可靠等问题。在国家自然科学基金青年基金(项目编号：51205391)的支持下，本专利技术人团队进一步进行研究，探索一种结构简单、便于加工、伸缩与传动可靠的可伸缩变形的弹性履带。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述的问题，提供一种结构简单、便于加工、伸缩与传动可靠的可伸缩变形的弹性履带。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：可伸缩变形的弹性履带，包括外层履带、内层履带和连接节，由非金属弹性材料通过模具整体加工成型；所述外层履带为蛇形弹簧结构，整体呈封闭环状，初始状态下其侧端面呈波浪形；所述内层履带为蛇形弹簧结构，整体呈封闭环状，初始状态下其侧端面呈波浪形；内层履带和外层履带的凹、凸弯曲段间隔设置，且两者的凹凸弯曲个数相同；内层履带的宽度小于外层履带的宽度，内层履带设在外层履带的内部；内层履带的外凸段二镶嵌在外层履带外凸段一的内部，内层履带的内凹段二包围着外层履带的内凹段一，且内层履带与外层履带间存在间隙；所述的连接节设置于外层履带内凹段一与内层履带的内凹段二中部，连接着外层履带和内层履带；所述的连接节包括外齿、连接段与内齿，外齿设于外层履带外壁上并向外伸出，连接段设于外履带层和内层履带间且连接二者，内齿设于外层履带内壁上且处于内层履带两端；内齿与内层履带间设有导向槽。优选地，内层履带的厚度小于外层履带的厚度，内层履带的外凸段二的长度小于外层履带的外凸段一的长度。进一步，所述的外层履带的外凸段一上设有防滑棱条一，所述的连接节的外齿的顶面上设有防滑棱条二。进一步，在外层履带的外凸段一和内层履带的外凸段二间设有连接两者的连接支撑块。进一步，本专利技术可只设有一层所述的外层履带，所述的外层履带内部未设有内层履带，外层履带的内凹段一处设有连接节，所述的连接节包括外层履带的内壁上设有的内齿和外壁上设有的外齿。进一步，外层履带的内部设有多层内层履带，所述的多层内层履带在内凹段二处通过连接节相连接。优选地，外层履带的内部设有两层内层履带。优选地，加工可伸缩变形的弹性履带的材料为聚氨酯橡胶。采用上述方案，本专利技术使用同一种非金属弹性材料通过模具整体成型，加工相对简单，而且本专利技术可根据需要加工成圆形、圆矩形等初始形状。本专利技术的外层履带和内层履带均被加工成封闭环状的、侧端面呈波浪形的、具有蛇形弹簧结构的初始形状，两者相互嵌套，且通过一系列连接节相连。本专利技术的内层履带和外层履带初始状态下的弯曲结构，在自内向外的扩撑力的作用下发生形变，弯曲凸凹段被展开，本专利技术变长，当除去外力后两层履带又能恢复至原来的形状，从而实现了履带的伸缩变形。因本专利技术的制作材料本身具有一定的弹性，在本专利技术伸展时，除了弯曲部分展开外，弯曲部分本身也可存在一定的伸长形变；优选地，内层履带的厚度小于外层履带的厚度，内层履带的宽度小于外层履带的宽度，内层履带的外凸段二的长度小于外层履带的外凸段一的长度；采用此优选方案，本专利技术向外伸展时，在同样的扩张力的作用下，厚度小且较窄的内层履带更容易伸长，且内层履带会产生较多的变形伸展量，内层履带除弯曲段展平外，本身还发生了伸长形变，使其具有更大的回缩力，能够有效的保证履带回缩至初始形状；外层履带较厚，除了凸凹弯曲段展平外，本身弹性伸长较小，起到限制伸长长度的作用。因可伸缩变形的弹性履带本身采用了非金属弹性材料其本身具有弹性和柔韧性，所以很容易利用改向轮的布置使本专利技术形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
可伸缩变形的弹性履带，其结构中包括外层履带(1)、内层履带(2)和连接节(3)，其特征在于：由非金属弹性材料通过模具整体加工成型；所述的外层履带(1)为蛇形弹簧结构，整体呈封闭环状，初始状态下其侧端面呈波浪形；所述内层履带(2)为蛇形弹簧结构，整体呈封闭环状，初始状态下其侧端面呈波浪形；内层履带(2)和外层履带(1)的凹、凸弯曲段间隔设置，且两者的凹凸弯曲个数相同，内层履带(2)的宽度小于外层履带(1)的宽度；内层履带(2)设在外层履带(1)的内部，内层履带(2)的外凸段二(5)镶嵌在外层履带(1)外凸段一(4)的内部，内层履带(2)的内凹段二(7)包围着外层履带(1)的内凹段一6，且内层履带(2)与外层履带(1)间存在间隙；所述的连接节(3)设置于所有的外层履带(1)内凹段一(6)与内层履带(2)的内凹段二(7)的中部，连接着外层履带(1)和内层履带(2)；所述的连接节(3)包括外齿(8)、连接段(10)与内齿(9)，外齿(8)设于外层履带(1)外壁上并向外伸出，连接段(10)设于外层履带(1)和内层履带(2)间且连接二者，内齿(9)设于外层履带(1)内壁上且处于内层履带(2)两端；内齿(9)与内层履带(2)间设有导向槽(11)。...

【技术特征摘要】
1.可伸缩变形的弹性履带，其结构中包括外层履带(1)、内层履带(2)和连接节(3)，其特征在于：由非金属弹性材料通过模具整体加工成型；所述的外层履带(1)为蛇形弹簧结构，整体呈封闭环状，初始状态下其侧端面呈波浪形；所述内层履带(2)为蛇形弹簧结构，整体呈封闭环状，初始状态下其侧端面呈波浪形；内层履带(2)和外层履带(1)的凹、凸弯曲段间隔设置，且两者的凹凸弯曲个数相同，内层履带(2)的宽度小于外层履带(1)的宽度；内层履带(2)设在外层履带(1)的内部，内层履带(2)的外凸段二(5)镶嵌在外层履带(1)外凸段一(4)的内部，内层履带(2)的内凹段二(7)包围着外层履带(1)的内凹段一6，且内层履带(2)与外层履带(1)间存在间隙；所述的连接节(3)设置于所有的外层履带(1)内凹段一(6)与内层履带(2)的内凹段二(7)的中部，连接着外层履带(1)和内层履带(2)；所述的连接节(3)包括外齿(8)、连接段(10)与内齿(9)，外齿(8)设于外层履带(1)外壁上并向外伸出，连接段(10)设于外层履带(1)和内层履带(2)间且连接二者，内齿(9)设于外层履带(1)内壁上且处于内层履带(2)两端；内齿(9)与内层履带(2)间设有导向槽(11)；导向轮(16...

【专利技术属性】
技术研发人员：李允旺，葛世荣，田丰，赵德龙，李彬，代阳阳，贾正乾，严序聪，丁明华，杜伟平，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32