一种减震底盘及带有减震底盘的变电站轮履式越障机器人技术领域
本发明涉及一种机器人，具体涉及一种减震底盘及带有减震底盘的变电站轮履式
越障机器人。
背景技术
变电站是电力传输网络的枢纽，其设备运行状态的安全性至关重要，对设备的有
效巡检是保证变电站良好运行以及对广大用户供电可靠性的重要保证。随着电力机器人技
术的发展，机器人巡检已逐渐代替人工巡检，大大降低了劳动力。目前的移动巡检机器人主
要结构有：轮式、履带式、腿—足式、蠕动式等，其中以轮式和履带式应用最为广泛。轮式具
有结构简单、运行速度快、效率高等优点，但一般只适用于比较平坦和坚硬的路面环境，越
障能力差，在松软和泥泞地面行动能力差。腿—足式又分爬行式和步行式，爬行式是模仿爬
行类昆虫运动的一种仿生运动模式，一般处于静稳定状态，可适应非连续的复杂环境，但行
走速度一般比较慢，而且内部结构设计起来比较复杂；步行式是模仿哺乳类动物快速步行
的一种仿生运动模式，可适应非连续的复杂环境，但高速行走时处于非静稳定状态，控制系
统和机械结构非常复杂，目前还没有实用化。
目前，在变电站巡检的移动机器人大主要是轮式机器人，速度较快，但环境适应性
较差，不能翻越路边石以及不能在草地等复杂环境下行驶；另一种是带支臂的履带式移动
机器人，它可以利用支臂翻越障碍，也可以依靠履带在草地、砂石等复杂环境下行走，但履
带式机器人的弊端是在普通的平坦水泥路面下，移动缓慢，效率不高。所以轮履组合式机器
人的出现解决了以上问题，在普通平坦路面使用轮式正常行走；遇到路边石等障碍时，使用
支臂协助机器人翻越障碍。但目前存在的轮履式机器人本体没有减震系统，内部传动方式
依靠链轮链条传动，链轮链条传动具有不稳定性，所以在轮履式机器人巡检过程中也不稳
定。加上当机器人在路况差的路面行驶时，机器人本体会产生较大振动，随之安装在移动平
台上方的检测设备也产生晃动，较大的振动对检测设备本体造成伤害甚至影响到检测结
果。
发明内容
为解决上述移动机器人在变电站巡检时遇到的种种问题，结合变电站的具体运行
环境，本发明提出了一种带有减震系统的变电站轮履式越障机器人。该结构能够适应变电
站复杂环境运行，既可以在平坦的水泥路面行走，也可以在凹凸不平的水泥路面、草地、砂
石、荒野等复杂路面行驶，还可以翻越路边石进行巡检。
为了实现上述目的，本发明设计的技术方案如下：
一种减震底盘，包括下支撑板，在所述的下支撑板的顶部设有悬空的左支撑板和
右支撑板，所述的左、右支撑板与下支撑板之间垂直设有一个导柱，在所述的导柱的顶部与
左支撑板或右支撑板固定连接，导柱的底部与下支撑板固定连接，在导柱的外圈套装有压
簧，所述左、右支撑板与下支撑板之间的距离小于压簧的自由高度。
进一步的，所述的导柱的顶部设有螺纹，其穿过左支撑板或右支撑板通过螺母组
件与左支撑板或右支撑板固定连接；所述的导柱的底部设有槽形通孔，通过螺钉组件穿过
导柱内部与下支撑板固定连接。
一种变电站轮履式越障机器人，其底盘采用前面所述的减震底盘。
进一步的，所述的变电站轮履式越障机器人，在所述的底盘上设有行走电机机构，
所述的行走电机机构通过传动装置驱动左、右两个行走轮旋转，所述的左、右两个行走轮各
自通过一个履带驱动被动轮旋转，同时两个被动轮和两个主动轮分别各自与一个履带轮形
成了两个后支臂结构和两个前支臂结构。
进一步的，所述的行走电机机构包括一个支撑底板，在所述的支撑底板上设有两
个平行设置的前支撑座和后支撑座，所述的前支撑座、后支撑座上均设有供电机I、电机II
前、后端穿过的孔，同时在前、后支撑座各自还设有调整电机后端与前端同轴度的调节装
置。
进一步的，所述调节装置包括上下对称设置的上调节块、下调节块，所述的上调节
块、下调节块通过连接装置与后支撑座或前支撑座连接。
进一步的，所述的变电站轮履式越障机器人还包括有履带张紧机构。
进一步的，所述的履带张紧机构包括支撑板，在所述的支撑板的上部设有大张紧
轮机构，下部设有小张紧轮机构；且所述的大张紧轮机构通过螺钉组件可调节其高度。
进一步的，在所述的底盘设有一个底盘框架，在所述的底盘框架上设有一个检测
设备，所述的检测设备与一个控制器相连，所述的控制器控制行走电机机构、两个后支臂结
构和两个前支臂结构。
进一步的，所述的检测设备通过一个竖直的立杆固定在底盘框架上，且检测设备
在高度方向上高于整个越障机器人。
本发明的有益效果：
1、当带有减震系统的变电站轮履式越障机器人在变电站巡检时，可使用轮式在普
通平坦路面、凹凸不平路面正常行走，保证了机器人巡检时的正常行走速度；当遇到一定高
度的路边石等障碍时，借助前后支臂，撑起机器人顺利翻越障碍，当机器人在路况差的路面
行驶时，机器人本体会产生较大振动，随之安装在移动平台上方的检测设备也产生晃动，较
大的振动对检测设备本体造成伤害甚至影响到检测结果。设计成带有减震系统的变电站轮
履式越障机器人能更加适应未来机器人技术的发展。
2、轮式行走机构及履带传动机构均设计为带轮与同步带传动方式，传动过程中，
运行平稳，提高了机器人的运行效率，降低了机器人本身的振动；
3、机器人的减震底盘结构中，设计左支撑板与右支撑板为分离式结构，机器人的
前轮与后轮装配体分别安装在左支撑板与右支撑板上，改变整体式结构，提高了减震效果；
4、采用可调节式双电机固定装置安装伺服电机，有效地节省了安装空间，对于小
型化机器人的发展有推动作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明
的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
这些附图获得其他的附图。
图1为带有减震系统的变电站轮履式越障机器人在平坦水泥路面行驶简图；
图2为带有减震系统的变电站轮履式越障机器人在台阶路面前的简图；
图3为带有减震系统的变电站轮履式越障机器人在复杂路面行驶简图；
图4为带有减震系统的轮履式越障机器人简图；
图5为底盘减震系统简图；
图6为减震机构安装示意图；
图7为机器人行走机构简图；
图8为可调式双电机安装示意图；
图9为机器人履带传动机构简图；
图10为机器人履带张紧机构简图；
图11为履带张紧机构与减震底盘安装图；
图12为机器人正常行驶时的简图；
图13为机器人遇到路边石障碍简图；
图14为机器人越障时前支臂抬起简图；
图15为机器人越障时前、后支臂均抬起简图；
图16为机器人完成越障时简图；
图17为机器人遇到凸出路面时简图；
图18为机器人前轮接触凸出路面时简图；
图19为机器人履带张紧机构与凸出路面接触时的简图；
图20为机器人后轮接触凸出路面时简图；
图21为机器人跨过凸出路面时简图。
图中：1、带有减震系统的变电站轮履式越障机器人；2、普通平坦路面；3、路边石路
面、4、凹凸不平路面；5、前支臂机构；6、轮式行走机构；7、履带；8、履带传动机构；9、后支臂
机构；10、减震底盘；11、底盘框架；12、履带张紧机构；13、下支撑板；14、左支撑板；15、减震
机构；16、右支撑板；17、螺母组件；18、压簧；19、导柱；20、螺钉组件；21、连接法兰；22、行走
轮；23、行走轮轴；24、轴承座；25、大带轮；26、皮带张紧轮；27、同步带；28、小带轮；29、行走
电机机构；30、前行走电机安装座；31、下调节块；32、上调节块；33、上行走电机；34、后行走
电机安装座；35、主动带轮；36、被动带轮；37、被动轮轴；38、螺钉组件；39、螺钉组件；40、大
张紧轮机构；41、支撑板；42、小张紧轮机构；43、检测设备。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
本发明中机器人依靠轮式行走进行巡检，既可以在平坦的水泥路面行走，也可以
在凹凸不平的水泥路面、草地、砂石、荒野等复杂路面行驶，但障碍物的高度不能高于机器
人底盘距离路面的高度，如果当障碍物的高度高于机器人底盘距离路面的距离时，需要借
助它的前后支臂协助机器人本体翻越障碍物。轮履式机器人根据障碍物的高度来决定如何
巡检，判断障碍物高度的方法在这里不作具体阐述。
变电站巡检机器人移动平台上方一般需安装一些检测设备，如红外相机等，当机
器人在路况差的路面行驶时，机器人本体会产生较大振动，随之安装在移动平台上方的检
测设备也产生晃动，较大的振动对检测设备本体造成伤害甚至影响到检测结果，本发明把
一种减震系统应用到轮履式机器人中，解决了以上问题，不仅保护了机器人本体及检测设
备的安全性，也确保了机器人巡检时检测结果的可靠性。
具体附图1、附图2和附图3所示，分别表示带有减震系统的变电站轮履式越障机器
人可在普通平坦路面2、路边石路面3、凹凸不平路面4行驶；带有减震系统的变电站轮履式
越障机器人1主要由前支臂机构5、轮式行走机构6、履带7、履带传动机构8、后支臂机构9、减
震底盘10、底盘框架11和履带张紧机构12组成。
主要运动原理是：
前、后两组支臂机构分别由直流减速电机通过蜗轮蜗杆减速箱、齿轮传递扭矩及
动力，进而驱动支臂进行上下转动，通过支臂的摆动，可以实现机器人移动平台跨越路边石
和一定高度的路面台阶等。(本发明中的前、后两组支臂机构为现有的结构，在这里不进行
详细描述)。机器人行走时由两台伺服电机通过带轮、同步带驱动，实现行走轮的转动，进而
驱动机器人转弯及前后移动。
一种减震底盘10(如附图5所示)主要由下支撑板13、左支撑板14、减震机构15、及
右支撑板16组成，左支撑板14与右支撑板为16设计成分离式结构，机器人的前轮与后轮装
配体分别安装在左支撑板与右支撑板上，这样当机器人跨越凹凸不平路面4时，前轮与后轮
互不干涉，提高了减震效果。
减震机构15(如附图6所示)主要由压簧18、导柱19组成。减震机构15穿过左支撑板
14，导柱19上方设计螺纹并通过螺母组件17与左支撑板14固定连接，导柱19下方设计槽形
通孔，以便螺钉组件20穿过导柱19内部与下支撑板13固定连接，为了使压簧18发挥其减震
功能，减震机构15安装结束时，需保证左支撑板14与下支撑板13之间的距离小于压簧18的
自由高度，具体距离根据实际情况再进行分析。减震机构15与右支撑板16及下支撑板13的
连接方法如上。
一种包括上述减震底盘10的变电站轮履式越障机器人，在底盘上设有行走电机机
构，所述的行走电机机构通过传动装置驱动左、右两个行走轮旋转，左、右两个行走轮各自
通过一个履带驱动被动轮旋转，同时两个被动轮和两个主动轮分别各自与一个履带轮形成
了两个后支臂结构和两个前支臂结构，各部分的具体结构如下：
轮式行走机构6(如附图7所示)主要由行走轮22、连接法兰21、行走轮轴23、大带轮
25、皮带张紧轮26、同步带27、小带轮28、行走电机机构29组成。
行走电机机构29设计为双电机固定式(如附图8所示)，大大节省了安装空间；
行走电机机构29主要由前行走电机安装座30、下调节块31、上调节块32、上行走电
机33及后行走电机安装座34组成，具体安装固定方式如下：上行走电机33前端通过螺钉与
后行走电机安装座34固定连接，上行走电机33后端与前行走电机安装座30通过下调节块
31、和上调节块32固定连接，上调节块32与下调节块31通过螺钉连接并控制两者之间的距
离，待调整好上行走电机33的后端位置时，拧紧上调节块32与下调节块31上的螺钉与前行
走电机安装座30紧固连接。上调节块32与下调节块31课调整电机前后同轴度。上行走电机
33下方的另一个电机的安装方法同上。
小带轮28安装在上行走电机33的输出轴上通过键的连接，实现上行走电机33带动
小带轮28转动，小带轮28与大带轮25之间通过同步带27彼此配合，通过同步带27实现电机
输出的扭矩逐级传递，大带轮25安装在行走轮轴23上，行走轮轴23一端安装在轴承座24内，
另一端通过连接法兰21与行走轮22固定连接，通过大带轮25与行走轮轴23之间的键连接实
现行走轮轴23的转动，行走轮轴23的转动带动连接法兰21转动，连接法兰21与行走轮22之
间依靠螺钉紧密配合一起，进而实现行走轮22的转动。同步带27为HTD型圆弧齿同步带，大
带轮25与小带轮28均为HTD型同步轮。
履带传动机构(如附图9所示)由行走轮轴23、主动带轮35、履带张紧机构12、履带
7、被动带轮36、被动轮轴37、大带轮25、皮带张紧轮26、同步带27、小带轮28、行走电机机构
29组成。主动带轮35与被动带轮36分别安装在行走轮轴23及被动轮轴37上，上行走电机33
带动小带轮28转动，通过同步带27带动大带轮25转动，通过大带轮25与行走轮轴23之间键
的传递，驱动行走轮轴23转动，进而驱动主动带轮35随着转动，被动带轮36通过履带7的连
接及传递，进而实现被动带轮36随着转动，在履带7的传动过程中，依靠履带张紧机构12实
现张紧，防止履带运动过程中产生弯曲而导致无法完成越障、行走等功能。
履带张紧机构12主要由螺钉组件39、大张紧轮机构40、支撑板41及小张紧轮机构
42组成，大张紧轮机构40与小张紧轮机构42均安装在支撑板41上，通过螺母组件固定连接，
螺钉组件39可调节大张紧轮机构40的高度，进而控制履带7的张紧度。履带张紧机构12安装
在下支撑13上，通过螺钉组件38固定连接。
在底盘设有一个底盘框架11，在所述的底盘框架上设有一个检测设备43，所述的
检测设备43与一个控制器相连，控制器控制行走电机机构、两个后支臂结构和两个前支臂
结构。
进一步的，检测设备43通过一个竖直的立杆固定在底盘框架上，且检测设备在高
度方向上高于整个越障机器人，检测设备43用于对路况进行检测。
带有减震系统的变电站轮履式越障机器人具体工作过程如下：
带有减震系统的变电站轮履式越障机器人1在普通平坦路面2正常行走时，前支臂
机构5与后支臂机构9均抬起，依靠轮式行走，其行走状态如附图12所示。
当带有减震系统的变电站轮履式越障机器人遇到路边石路面3障碍时，则需通过
以下步骤完成越障过程：前支臂机构5抬起搭在路边石路面3的上表面上，之后后支臂机构9
往下摆动，把带有减震系统的变电站轮履式越障机器人撑起到合适高度，然后通过轮式行
走机构6驱使带有减震系统的变电站轮履式越障机器人往前移动，直到带有减震系统的变
电站轮履式越障机器人后轮接触到路边石路面3的上表面，即带有减震系统的变电站轮履
式越障机器人可以正常行走时，前支臂机构5与后支臂机构9均抬起，进而完成越障任务。具
体的越障过程如附图13、附图14、附图15、附图16所示，以上所述路边石路面3的高度高于带
有减震系统的变电站轮履式越障机器人减震底盘13距离路面的高度。
当带有减震系统的变电站轮履式越障机器人行走时遇到凹凸不平路面4时，凹凸
不平路面4起始点的高度要低于减震底盘10距离路面的高度，此时可以依靠轮式正常，由于
本发明的轮式行走机构6及履带传动机构8均设计为带轮与同步带传动方式，传动过程中，
运行平稳，再加上本发明设计的底盘为减震结构式，所以机器人在凹凸不平路面4行走时有
效的保护了安装在机器人上方的检测设备43。当带有减震系统的变电站轮履式越障机器人
路过凹凸不平路面4时，行走轮22先接触到凹凸不平路面4，之后履带传动机构12与凹凸不
平路面4接触，最后机器人后轮与凹凸不平路面4接触，最终跨过凹凸不平路面4。当履带传
动机构12与凹凸不平路面4接触时，此接触方式为刚性接触，由于履带传动机构12与下支撑
板13固定一起，所以履带传动机构12与下支撑板13会在减震机构15的作用下，消除这种刚
性振动，达到减震效果，由于检测设备43安装在底盘框架11上，底盘框架11又安装在下支撑
板13上，所以当机器人跨过凹凸不平路面4时，达到减震效果。机器人具体跨越凹凸路面4的
过程如附图17、附图18、附图19、附图20、附图21所示。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范
围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不
需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。