Опора шагающей машины

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(088.8) 53) лам изобретеиии открытий ия описания 30,07.80(71) Заявител 4) ОПОРА ШАГАЮЩЕЙ МАШИНЫ Изобретеше относится к области транспорта, а именно к шагающим машинам, в частности к конструкции опор.Известна опора шагающей машины, содержащая голень, шарнирно прикрепленную к бедру, которое посредством двухстепенного шарнира установлено в корпусе машины, и раздельные приводы поворота голени и бедра относительно корпуса в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, причем каждыи из приводов выполнен в виде гидроцилиндра, установленного одним концом, снабженным двухстепенным шарниром, к корпусу, а другим - к бедру или голени соответственно 1.Недостатком такой опоры является ограниченный диапазон углов поворота звеньев, так как в качестве привода в ней используются силовые гидроцилиндры, имеющие ограниченный ход штоков и мертвые зоны в шарнирах. Другим недостатком такой опоры является изменение угла между бедром и голенью при подъеме и опускании бедра в вертикальной плоскости. Необходимость коррекции этого угла требует увеличения скоростных характеристик привода голени.Известна тнизма, содеркрепленную акже опора шагающего мехажащая голень, шарнирно прик бедру, которое посредством двухстепенного шарнира прикреплено к корпусу транспортного средства, и раздельные приводы поворота голени и бедра относительно корпуса в двух взаимно перпен дикулярных направлениях, причем приводповорота голени установлен на бедре и выполнен в виде электродвигателя с редуктором, на выходном валу которого установлен червяк, взаимодействующий с червяч ным колесом, жестко соединенным с голенью 2.Данная конструкция позволяет поворачивать бедро в вертикальной плоскости без изменения угла между голенью и бедром, 15 однако расположение привода голени наконце бедра значительно увеличивает маховой момент опоры за счет увеличения момента инерции бедра, что увеличивает мощность и габариты привода бедра.20 Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является опора шагающего транспортного средства, содержащая корпус двухстепенного шарнира, установленный на верти кальной оси рамы машины н снабженныйприводом его поворота, бедро, установленное своим верхним концом в горизонтальном шарнире корпуса, соединенного своим валом с приводом поворота в вертикальной ЗО плоскости, и установленную в горизонталь(2) коронной пом шарнире нижнего конца бедра голень, Ба,1 когороп цосредстьом )покой Передаи, мс(ощси Бедущци и Ведомый э.смспы, связан с приводом сс 1 Онорога, причем црцБод поьоротс( 1 Оле(11 стацовлс 1 ца корпусе двухсгепсшо; О шар(шра 13.1 Оследцее устроиство, имея требуемый по услОБ 51 л двцжеп)151 диапазон углОВ пО- ворота звеньев, устраняет осношнгй недосты Гок - поцышецныи маховы мо:ч 1 е, ОдцаКО Б ПСМ СОХрацястся ЗПБИС 11;кОС уГЛа между бедром и голенью от движения бедра, что требует корректирую)цей работы привода голени, т, е. его дополш)тельной нагрузки.Цель изобретения - исключить рассогласование углов между голенью и бедром при повороте последнего.Поставленная цель достигается, тем, что в опоре шагающей машины, содержащей корпус двухстепенного шарнира, установленный на вертикальной оси рамы машины и снабженный приводом его поворота, бедро, установленное своим верхним концом В горизонтальном шарш)ре названного корпуса, сосдш)еппое своим валом с приводом поворота Б вертикальной плоскости, и устаповлеццую Б 1 орцзоптальном шарнире нижнего конца бедра Олень, вал которой посредством гибкой передачи, имеющей ведуцтий и ведомый элемснгы, связан с приводом ее поворота, опора снабжена дифференциальной передачей с коронной шестерней, Бодплом и солнечным колесом, одно из звеньев которой соед(шено с ьедущим элементом г(.бкой передачи, а два других через согласующие редукторы - с приводом поворота бедра и поворота голени соответственно; кроме того, коронная шестерня соединена с ведущим элементом Г 11 бкой передачи, солнечное колесо с приводом поворота бедра, а водило - с приводом поворота голени; Водило соединено с ведущим элементом гибкой передачи, коронная шестерня - с приводом вра 1 цения бедра, а солнечное колесо - с приводом поворота голени; солнечное колесо соединено с ведущим элементом гибкой передачи, водило - с приводом вращения бедра, а коронная шестерня - с приводом поворота голени.На фпг. 1 схематически изображена опора с приводами и связывающей их дифферспцпальпой передачей, ца фиг. 2 и 3 - варианты опоры с различным назначением элементов дифференциальной передачи.Опора шагающей машины (см. фиг. 1) крепится к корпусу, Быполцсп(;ому В виде расположенных одна 1(ад другой рам 1 п 2, скреплепнь)х между осью 3. Верхняя рама 1 служит для установки аппаратуры обзора и управлеш(я. а ось 3 - для крепления опор машины. Каждая опора состоит пз голени 4, бе)ра 5 и Выполненного В в)де площадки корпуса б двухстепенного шарнира, которыи с помощью подшипника 7 10 15 20 25 30 :55 40 45 50 55 60 65 установлен па оси 3. Голень 4 и бедро 5 свя:Гы меж,(у сОООи ГорВон Гзльнь) Пи.,дрчсскм )(Олсцьм ПарБром 8, а В(л 9, п( 1 О) Ором .акре 1,:(Спи Йс,11)О О, ус ВОБ- лен а корцусс б Б шаршре 10. 1 Олсць 4, Осдро 5 и корпус б двухсененг(оо шарнира Р 1 ВОДЯ 1 С 51 Б ДВИЖЕНИЕ С ПОв 10 ЩЬО СЛЕДЯ- щнх приводов 11 - 13, которые жес Гко установлены на корпусе б и выцо;шспы Б виде редукторных электродвш ателей, электрически связаншях с аппаратуройправлешя. 11 ри этом Выходной вал привода 12 поворота опоры посредством зубчатого колеса 14 связан с зубчатым сектором 15, закреплешым на неподвижной раме 2,Выходной вал привода 11 поворота бедра 5 с помощью шестерни 16 и шестерни 17 связан с валом 9, на котором закреплено бедро 5, Выходной вал привода 13 поворота голени 4 шестернями 18 и 19 связан с валом 20, установленным на корпусе 6 двух степенного шарнира с помощью подшипни.ка 21, Вал 20 параллелен валу 9 и перпендикулярен к оси 3. Голеш. 4 закреплена на валу 22, ца котором установлен шкив 23, связанный гибкой передачей 24, например ременной, со шкивом 25. Шкив 25 приводится ь дв 11)кен 1 е от выходного звена плапетарной дифференциальной передачи, которая состоит из водила 26 с установленными на нем сателлитами 27, коронной шестерни 28 и солнечной шестерни 29. При )Ом водило 26 пасажепо на вал 20, а солнечная шестерп 29 установлена на валу 30, которы 1 посредством подшипника 31 прикреплен к корпусу 6. Вал 30 посредством шестерен 32 ц,)3 связан с приводом 11 поворота бедра 5. Шкив 25 гибкой передачи 24 жестко связан с к 01)ОПП 01 П)естерней 1 28, которая зацеплена с сателлитами 27. Коронная шестерня 28 является выходным звеном дифференциальной передачи. При этом передаточные отношения согласую(них передач выбираются нз следующих условий; где Л,( - начальный диаметршестерни 26;Л, - начальный дВметр )лнечнойшестер(п 29Л -- диаметр и;кива 25;Л, - диаметр шкива 23;с - У;ЛОБаЯ СКОРОСТЬ СОЛЦЕЧПОй ШЕСтерни 29;)в - уГЛОВая СКОрОСтЬ ВОдИЛа 26;), - заданная угловая скорость вращения голени 4 относительнооедра 5, Вырабатываемая аппаратурой управления В соответствиис условиями движения;(О: 0) -- )бгг ГО 2 14) ю=( - ").( -- , - ).( ")=пр (9) с)л - зз,чаццзя угловая скорость врацтеция бедра 5, вырабатываемая аппаратурой управления в соответствии г условиями движения.Знак минус указывает цд противоположное направление угловых скоростей с(, и с(д.Ппц двикецтти опоры сигналы управлет;ця поступают ца следящие приводы 11 13. Так как з бчатый сектор 15 жестко связан с рамой 2. то зубчатое колесо 14 при грзшециц выхйдттйгй вала прттвоча 12 поворота опоры обкатывается по зубчатомусектору 15, заставляя корпус 6 двухстепенного шарнира совершать вращение относительно оси 3, прп этом бедро 5 вместе с голенью 4 также будчт вращаться относительно оси 3, обеспегц; ля тем самым горизонтальное движение шагающеи машины прц взаимодействующих с грунтом опорах и перенос свобо,чцых опор. Сигналы на подъем ц опускаттие бедра 5 отттосительтто корпуса 6 следйвателт.цо, ц относительно корпуса маттитти), пйступзтйщие па прттвод 11 поворота бечра 5, через шестерни 16. 17 приво.чят в двттжецтте вал 9 с закрепленным на цем бечпом 5, вызывая це только его вратттеттие, цо тт впзщеттие через согласуютцие шестерни 32. 33 солнечной шестерни 29. Если прц этом ца ппцвод 13 поворота голени поступают сигналы управления, то водило 26 приводит в движение сателлиты 27, которые полмчая добавочное вращение от со,тне той шестерни 29, привоЧят во вращение короццую шестерню 28 и сое,читтецный с цей шкив 25. Далее через гибкую передачу 24. шкив 23 и вал 22 движение передается ца голень 4. При этом движение голеттц 4 отнйстттелт.ттй бе,чра 5 складывается из двмх движений. Одно вызывается вращентем выходного звена дцсЬфепенциальной передачи тпроттой тцестепни 28 ц связанного с пей цтсцвз 25), а дп,гое - обкатывацттс)1 гибкой пере. чачи 24 относительно цткттвл 25 ппц движении бедра 5 относите;тьцо корпуса маитины. что с учетом диаметров цткивйв может быть записано в виде с.т лутощего соотношения:О,о)гг - (о)гг о)б) (3) где с;,2 - угловая скорость шкива 23,с)2 - угловая скорость шкива 25,Если бы в опоре отсутствовала связь между приводами бедра и голени через диФФереццилльнуто передачу, то при непо,тт;цжцйм бедре (с;=О) голень 4 (и шкив 23) .чйлкттл была бы иметь зачзнную скорость дв 1 кетцтя с)т. Отсюда с учетом соотношетцтя (3) следует, чтоОг,29 г О,5 гге сг угол пйгйпйтл голени 4;(тк - тРсбтемый Угол межлУ голенью 4ц (бедро. 5 (зздаетсч аппаратуройпплччецт)Ысг-, - трсбусмт,тй угол межд бедром 510 ц тсйртсйм (злдлстся дппзраттрй .( ттрлг;те)тця) .Таким йб 1 ззйтт. )гй;т СГ;, 1 з тсйтйпьтй пйвепттетгтт цткттг, 23 ц связлццля с ццм черезвл т 22 гйлеш, 4, б(дет отлцчлтьс 5 йт угла,15 задаваемого зппапатурйй т правлецпя, наО,г.елцчцгг сг;,.ОпНаппттмеп, ппц йтсутствттц сцгцзлйв ттаизменение пйлйжсттття гйлецп (с9=01 с 22=20 От- ср, т. е. гслент 4 отклоняется йтцоОгсцтелтттй бедра 5 вмесГй того, чтобы остагатт,ся цепйч.цжцйй. ц ппцвйд 13 поворотаготетцт лйлжец отработать этй йтклйцсцце,25 хотя сцгцл Лов йт лппзплтурьт управленияттл цптт)йттс пйстмплет.Если ке ппттоды 11 и 13 связаны мстс,чсобой дттг)с)еппеттцттдгт 1,ттйй пепсдзчей (см.ст)цг. 1 1 . Ллгцст 1)1 йс ть мглйт)йт (1(йпйсттт ",30 шкттт)л 25 йт мг тйвьтх стсйрйгте)т сй тцсчттойптестепшт 29 и вйлттлз 26 йпречеляется цзст) ар мульт: Ос Ок Ос(9, - . -". ( -- .(, (6)О, О35Ппц этом угловая скорость голени 4 бт летиметь след ющцй вцд: ю --", - ", - " ь) (Т) 40Тоглд, если гт-Тбйп согласующих пере,чачс 8 - 19 ц7 - 16 соответствует прттве;тенТым условия)(т (фс 1)улт 1 тт 2). 11 еехт:(8) Ок ОГ цлц сгз=с(, т. е. цезавцсцмо от движения бедра 5 голень 4 всегда движется с той угловой скоростью, которая задается аппаратурой управления.Если, например, н,=О, то ц и (=О, т. е.прц отсутствии сттгцдлов управления ца приводе 13 поворота голени и сама голень 4 неподвижна независимо от того, движется бедро 5 11 ш цет. Это объясняется тем, чтй пр. вт,тбрдцттчхкзздцштм опразом передаточных йтцйтцсццях угловая скорость коронной иестерт 1 28 и сййтветствешто Ош:цвд 25 бмдст плвцл мглйвйй скорости подъе,тл бедра 5 относительно корпу са,так как прц цеподвтткцо.1 водиле 26(12) тс таити -"б лл, 7где Рс, - диаметр начальной окружности сателлитов 27,В результате, в процессе сгпбания оедра 5 отпоссттельно рам 1 и 2 передача 24 остается неподвижной относительно шкива 25 и не вызывает поэтому поворота голени 4 относительно бедра 5 в шарнире 8, как это имело бы место в случае неподвикного шкива 25. Апалогичпым образом происходит компенсация движений бедра 5 и при работающем приводе 13 поворота голени.На фиг. 2 приведен другой вариант соединения звеньев планетарной дифференциальной передачи с приводами 13 и 11 поворота гочени и поворота бедра соответственно.В этом случае в качестве выходного звена используется водило 26, с которым связан шкив 25. При этом солнечная шестерня 29, посаженная на вал 20, приводится во вращение через согласующие шестерни 19, 18 от привоча 13 поворота голени, а коронная шестерня 28 - через согласующие шестерни 34, 35 и 36, 37 связана с валом 9. При этом передаточные отттошеттпя согласующих редукторов выбраны гтз следующих соотношений: На фиг. 3 приведена кинематическая схема опоры в случае использоваттия солнечной шестерни 29 в качестве выходного звена планетарной дифференцтлальной передачи, На валу 38 сидит тлттттлв 25 и солнечная шестерня 29. Вал 38 с помощью подшипника 39 связан с корпусом 6 двухстепенттого шарнира. При этом коронная шестерпя 28 получает вращентле от привода 13 поворота голени через шестерню 18, а водило 26 связано через согласующие шестерпи 40 - 43 с валом 9, па котором закреплена голепт 5, связанным через шестерни 16 и 17 с прпвочом 11 поворота бедра, а передаточные отношения выбраны из следуюсцих условий: Работают планетарные дифферепттиа,чьные передачи, изображенные на фиг. 2 и 3, аналогично описанной передаче па фиг, 1.Дифферетттттлальттая связь между приводами голени и бедра может быть выполнена не только в виде планетарных механизмов с шестернями внутреннего зацепления, но и на цилиндрических или конических зуб. чатых ттолесах, фрикцнонных элементах н т, н,5 10 15 20 25 зо 35 45 50 55 бо б 5 8Использование какого-либо нз опттсанттт;тх вариатстов определяется скоростттыми и нагрузочттыми характеристиками используемых приводов п требованиями к скоростям и нагрузкам на опору.Например, вариант, изображенный па фиг. 2, имеет преимущества перед вариантом на фиг. 1 из-за меньших передаточных отношений согласующих передач, Одттако его целесообразно применять только в случае примерно одинаковых по величине моментов, прнкладываемых к шарнирам голени и бедра. Если же момент, воспринимаемой голенью, значительно меньше момента, воспринимаемого бедром, то целесообразнее применять вариант на фиг. 2, в противоположном случае - вариант на фпг. 3 (когда момент на бедре меньше мометста па голени).Таким образом, прп использовании предложенной опоры привод голени должен отрабатывать лишь ту величину угла между голенью и бедром, которая вырабатывается аппаратурой управлепия, компенсация же влияния движения бедра осуцтествляется механически, с помощью дифференциальной связи между приводами.Приме еппе изобретения позволяет уменьшить максима чьную угловую скорость, развиваемую приводом голетли, на величину максимальной угловой скорости бедра, т. е. примерно вдвое, что приводит к уменьшению треоований к скоростным характеристикам привода, сокрацтая примерно на 50% диапазон его регулирования по скорости, к его упрощению и уменьшению мощности либо позволяет вдвое повысить скорость передвижения. Формула изобретения 1. Опора шагаютцей машины, со;ержатцая корпус двухстепентгого тпарнира, установленный на вертикальной оси рамы мапптньт и стсабтгттттьттт приводом его поворота, бедро, установленное своим верхним тсотптом в гопстзопталтптом птаттптсре корпуса и соединенное свопм валом с приводом поворота в вертикальной плоскости, и установленную в горизонтальном тпарнпре нижнего тсонтта бедра голетль, вал которой поспедством гттбтлой пере.тачи, иметоптей ведуттттлй и ведомый элементы, связан с ттртлволом ее повопота, отличатотпаяся тем, что, с целью тгстранения пассогчасоваттия сггла мекдг го. ет ью тт бедном при повороте последнего, она стлабжена,чттс 1 тференцтлальной передагтей с коронной псестерпей, водилом и солнечном колесом, одно з звеньев которой соединено с ведущим элементом гибкой передачи, а два другтлх через согласуютцие редукторы - соответственно с приводами поворота бедра тл поворота голени,2. О попа по и. 1, о т л и ч а ю тц а я с я тем, что коронная шестерня соединена с веду.щим элементом гибкой передачи, солнечное колесо - с приводом поворота бедра, а водило - с приводом поворота голени.3, Опора по п. 1, отличающаяся тем, что водило соединено с ведущим элементом гибкой передачи, коронная шестерня - с приводом поворота бедра, а солнечное колесо - с приводом поворота голени.4. Опора по п. 1, отличающаяся тем, что солнечное колесо соединено с ведущим элементом гибкой передачи, водило - с приводом поворота бедра, а коронная шестерня - с приводом поворота голени. 11 сточ ни к и пи фар м а пи и,принятые во внимание прп экспертизе 1. Авторское свпдетсльстьо СССР5 М 250251, кл. 6 01 Р 1/10, 1964.2. Вукобратовпч М. Шагающие роботы иантропоморфные меканпзмы. М., Мнр,1976, с. 437, рпс. 3,42 и с. 453.1 О3. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2364932/11, кл. В 62 Р 57/02,25.05.76 (прототип).