一种具有变径轮子的越障机器人转让专利
申请号 : CN200910089376.3
文献号 : CN101596836B
文献日 : 2011-01-26
发明人 : 孙明磊 , 李松林 , 刘秀春 , 宗光华 , 毕树生
申请人 : 北京航空航天大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种具有变径轮子的越障机器人,其特征在于:包括有左轮组件(1)、左轮驱动组件(2)、右轮组件(3)、右轮驱动组件(4)、翻转组件(5)、翻转驱动组件(6)和底盘组件(7);左轮组件(1)与右轮组件(3)的结构相同;左轮驱动组件(2)与右轮驱动组件(4)的结构相同;
左轮组件(1)包括有左车轮轴(101)、左轮轮毂(104)、左轮连接环(105)、六个左变径杆和二十四个左轮缘片,每十二个左轮缘片按照圆形分布装配形成A层轮缘(1A),另外十二个左轮缘片按照圆形分布装配形成B层轮缘(1B);
左车轮轴(101)为一台阶轴,左车轮轴(101)上设有驱动段(101a)、轴承段(101b)和卡合段(101c),轴承段(101b)设置在驱动段(101a)、卡合段(101c)之间,轴承段(101b)的两端分别设有A凸台(101e)、B凸台(101f),A凸台(101e)上安装有A轴承(102),B凸台(101f)上安装有B轴承(103),卡合段(101c)上设有一切面(101d),该切面(101d)用于与A电磁离合器(203)、B齿轮(206)、左轮轮毂(104)的安装;
左轮轮毂(104)为一体成型件,在A轮毂盘(104f)与B轮毂盘(104g)之间有圆筒轴(104e),圆筒轴(104e)的中心设有A通孔(104a);A轮毂盘(104f)上设有一个圆凸台(104b)、三个A沉头孔(104c),该圆凸台(104b)用于将左轮连接环(105)安装在其上;B轮毂盘(104g)上设有三个B沉头孔(104d);
左轮连接环(105)为中空圆环结构,左轮连接环(105)的内圆环面(105b)上均匀设有多个内齿(105a),该内齿(105a)啮合在B齿轮(206)的齿上;
六个左变径杆是指结构相同的A变径杆(111)、B变径杆(112)、C变径杆(113)、D变径杆(114)、E变径杆(115)和F变径杆(116);每个左变径杆的两端分别设有通孔,左变径杆一端的通孔与左轮轮毂(104)上设有的沉头孔配合后,用法兰轴承实现转动连接,左变径杆另一端的通孔与左轮缘片上设有的通孔配合后,用销钉实现固定连接;A变径杆(111)的一端与A轮毂盘(104f)连接;A变径杆(111)的另一端与B左轮缘片(122)连接;B变径杆(112)的一端与A轮毂盘(104f)连接;B变径杆(112)的另一端与F左轮缘片(126)连接;C变径杆(113)的一端与A轮毂盘(104f)连接;C变径杆(113)的另一端与J左轮缘片(130)连接;D变径杆(114)的一端与B轮毂盘(104g)连接;D变径杆(114)的另一端与N左轮缘片(142)连接;E变径杆(115)的一端与B轮毂盘(104g)连接;E变径杆(115)的另一端与R左轮缘片(146)连接;F变径杆(116)的一端与B轮毂盘(104g)连接;F变径杆(116)的另一端与V左轮缘片(150)连接;
二十四个左轮缘片是指相同的A左轮缘片(121)、B左轮缘片(122)、C左轮缘片(123)、D左轮缘片(124)、E左轮缘片(125)、F左轮缘片(126)、G左轮缘片(127)、H左轮缘片(128)、I左轮缘片(129)、J左轮缘片(130)、K左轮缘片(131)、L左轮缘片(132)、M左轮缘片(141)、N左轮缘片(142)、O左轮缘片(143)、P左轮缘片(144)、Q左轮缘片(145)、R左轮缘片(146)、S左轮缘片(147)、T左轮缘片(148)、U左轮缘片(149)、V左轮缘片(150)、W左轮缘片(151)、X左轮缘片(152);其中,A左轮缘片(121)、B左轮缘片(122)、C左轮缘片(123)、D左轮缘片(124)、E左轮缘片(125)、F左轮缘 片(126)、G左轮缘片(127)、H左轮缘片(128)、I左轮缘片(129)、J左轮缘片(130)、K左轮缘片(131)和L左轮缘片(132)以左车轮轴(101)的轴心O为圆心按照圆形分布装配形成A层轮缘(1A);其中,M左轮缘片(141)、N左轮缘片(142)、O左轮缘片(143)、P左轮缘片(144)、Q左轮缘片(145)、R左轮缘片(146)、S左轮缘片(147)、T左轮缘片(148)、U左轮缘片(149)、V左轮缘片(150)、W左轮缘片(151)和X左轮缘片(152)以左车轮轴(101)的轴心O为圆心按照圆形分布装配形成B层轮缘(1B);
左轮驱动组件(2)包括有A直流电机(201)、A编码器(202)、A电磁离合器(203)、B电磁离合器(204)、A齿轮(205)、B齿轮(206)、C齿轮(207)、D齿轮(208)和A安装架(209);
A直流电机(201)安装在底盘组件(7)的A电机安装板(702)上;A直流电机(201)的输出轴(201a)上连接有A齿轮(205),A直流电机(201)的尾部安装有A编码器(202),该A编码器(202)用于记录A直流电机(201)的转动圈数;A齿轮(205)与B齿轮(206)啮合,构形第一组齿轮系;B电磁离合器(204)安装在A安装架(209)上,A安装架(209)的底部安装在底盘组件(7)的A半板面(7A)上,A安装架(209)的侧板与A离合器限位板(704)连接,且安装在底盘组件(7)上的A离合器限位板(704)既作为B电磁离合器(204)安装位置的选取,也实现挡板的功能;D齿轮(208)与C齿轮(207)啮合,构形第二组齿轮系;C齿轮(207)安装在左轮组件(1)中的左车轮轴(101)的驱动段(101a)上,左车轮轴(101)的轴承段(101b)安装在底盘组件(7)上的A轴座(703)内;左车轮轴(101)的卡合段(101c)顺次穿过A电磁离合器(203)、B齿轮(206)后连接在左轮轮毂(104)上,且A电磁离合器(203)连接在B齿轮(206)上;B齿轮(206)上连接有左轮连接环(105);
右轮组件(3)包括有右车轮轴(301)、右轮轮毂(304)、右轮连接环(305)、六个右变径杆和二十四个右轮缘片,每十二个右轮缘片按照圆形分布装配形成A层轮缘(3A),另外十二个右轮缘片按照圆形分布装配形成B层轮缘(3B);右车轮轴(301)为一台阶轴,右车轮轴(301)上设有驱动段(301a)、轴承段(301b)和卡合段(301c),轴承段(301b)设置在驱动段(301a)、卡合段(301c)之间,轴承段(301b)的两端分别设有A凸台(301e)、B凸台(301f),A凸台(301e)上安装有A轴承(302),B凸台(301f)上安装有B轴承(303),卡合段(301c)上设有一切面(301d),该切面(301d)用于与C电磁离合器(403)、F齿轮(406)、右轮轮毂(304)的安装;右轮轮毂(304)为一体成型件,在C轮毂盘(304f)与D轮毂盘(304g)之间有圆筒轴(304e),圆筒轴(304e)的中心设有B通孔(304a),即B通孔(304a)是沿右轮轮毂(304)的中心轴线开设的,该B通孔(304a)用于右车轮轴(301)的卡合段(301c)端部安装在其内;C轮毂盘(304f)上设有一个圆凸台(304b)、三个C沉头孔(304c);
该圆凸台(304b)用于将右轮连接环(305)安装在其上;D轮毂盘(304g)上设有三个D沉头孔(304d),该D沉头孔(304d)分别与J变径杆(314)一端的通孔配合、K变径杆(315)一端的通孔配合、L变径杆(316)一端的通孔配合,然后采用三个结构相同的法兰轴承实现J变径杆(314)、K变径杆(315)和L变径杆(316)与D轮毂盘(304g)的转动连接;右轮连接环(305)为中空圆环结构,右轮连接环(305)的内圆环面(305b)上均匀设有多个内齿(305a),该内齿(305a)啮合在F齿轮(406)的齿上;
六个右变径杆是指结构相同的G变径杆(311)、H变径杆(312)、I变径杆(313)、J 变径杆(314)、K变径杆(315)和L变径杆(316);每个右变径杆的两端分别设有通孔,右变径杆一端的通孔与右轮轮毂(304)上设有的沉头孔配合后,用法兰轴承实现转动连接,右变径杆另一端的通孔与右轮缘片上设有的通孔配合后,用销钉实现固定连接;G变径杆(311)的一端与C轮毂盘(304f)连接;G变径杆(311)的另一端与B′右轮缘片(322)连接;H变径杆(312)的一端与C轮毂盘(304f)连接;H变径杆(312)的另一端与F′右轮缘片(326)连接;I变径杆(313)的一端与C轮毂盘(304f)连接;I变径杆(313)的另一端与J′右轮缘片(330)连接;J变径杆(314)的一端与D轮毂盘(304g)连接;J变径杆(314)的另一端与N′右轮缘片(342)连接;K变径杆(315)的一端与D轮毂盘(304g)连接;K变径杆(315)的另一端与R′右轮缘片(346)连接;L变径杆(316)的一端与D轮毂盘(304g)连接;L变径杆(316)的另一端与V′右轮缘片(350)连接;
二十四个右轮缘片是指相同的A′右轮缘片(321)、B′右轮缘片(322)、C′右轮缘片(323)、D′右轮缘片(324)、E′右轮缘片(325)、F′右轮缘片(326)、G′右轮缘片(327)、H′右轮缘片(328)、I′右轮缘片(329)、J′右轮缘片(330)、K′右轮缘片(331)、L′右轮缘片(332)、M′右轮缘片(341)、N′右轮缘片(342)、O′右轮缘片(343)、P′右轮缘片(344)、Q′右轮缘片(345)、R′右轮缘片(346)、S′右轮缘片(347)、T′右轮缘片(348)、U′右轮缘片(349)、V′右轮缘片(350)、W′右轮缘片(351)、X′右轮缘片(352);其中,A′右轮缘片(321)、B′右轮缘片(322)、C′右轮缘片(323)、D′右轮缘片(324)、E′右轮缘片(325)、F′右轮缘片(326)、G′右轮缘片(327)、H′右轮缘片(328)、I′右轮缘片(329)、J′右轮缘片(330)、K′右轮S缘片(331)和L′右轮缘片(332)以右车轮轴(301)的轴心O为圆心按照圆形分布装配形成C层轮缘(3A);其中,M′右轮缘片(341)、N′右轮缘片(342)、0′右轮缘片(343)、P′右轮缘片(344)、Q′右轮缘片(345)、R′右轮缘片(346)、S′右轮缘片(347)、T′右轮缘片(348)、U′右轮缘片(349)、V′右轮缘片(350)、W′右轮缘片(351)、X′右轮缘片(352)以右车轮轴(301)的轴心O为圆心按照圆形分布装配形成D层轮缘(3B);
右轮驱动组件(4)包括有B直流电机(401)、B编码器(402)、C电磁离合器(403)、D电磁离合器(404)、E齿轮(405)、F齿轮(406)、G齿轮(407)、H齿轮(408)和B安装架(409);
B直流电机(401)安装在底盘组件(7)的B电机安装板(705)上;B直流电机(401)的输出轴(401a)上连接有E齿轮(405),B直流电机(401)的尾部安装有B编码器(402),该B编码器(402)用于记录B直流电机(401)的转动圈数;E齿轮(405)与F齿轮(406)啮合,构形第三组齿轮系;D电磁离合器(404)安装在B安装架(409)上,B安装架(409)的底部安装在底盘组件(7)的B半板面(7B)上,B安装架(409)的侧板与B离合器限位板(707)连接,且安装在底盘组件(7)上的B离合器限位板(707)既作为D电磁离合器(404)安装位置的选取,也实现挡板的功能;H齿轮(408)与G齿轮(407)啮合,构形第四组齿轮系;G齿轮(407)安装在左轮组件(1)中的右车轮轴(301)的驱动段(301a)上,右车轮轴(301)的轴承段(301b)安装在底盘组件(7)上的B轴座(706)内;右车轮轴(301)的卡合段(301c)顺次穿过C电磁离合器(403)、F齿轮(406)后连接在右轮轮毂(304)上,且C电磁离合器(403)连接在F齿轮(406)上;F齿轮(406)上连接有右轮连接环(305);
翻转组件(5)包括有翻转臂(504)和支撑轮(505),支撑轮(505)安装在翻转臂(504) 的U形端(503)上;翻转臂(504)一端为U形端(503),翻转臂(504)另一端为支地端(501),翻转臂(504)上设有翻转轴孔(502),该翻转轴孔(502)内安装有C直流电机(601)的输出轴(601a);翻转驱动组件(6)包括有C直流电机(601)和C编码器(602),C直流电机(601)的输出轴(601a)安装在翻转臂(504)的翻转轴孔(502)内,C直流电机(601)的尾部安装有C编码器(602);C直流电机(601)安装在底盘组件(7)的C电机安装板(708)上,且C直流电机(601)的输出轴(601a)顺次穿过C电机安装板(708)上的C通孔(781)、翻转轴孔(502)后安装在侧板(709)的D通孔(791)内,该C直流电机(601)用于驱动翻转组件(5)中的翻转臂(504)绕翻转轴孔(502)的轴孔中心线转动;C编码器(602)用于记录C直流电机(601)的翻转位置;
底盘组件(7)包括有支撑板(701)、A电机安装板(702)、B电机安装板(705)、C电机安装板(708)、A轴座(703)、B轴座(706)、A离合器安装板(704)、B离合器安装板(707)、侧板(709);支撑板(701)为一凸字形板,纵向中心线将支撑板(701)分为A半板面(7A)和B半板面(7B),或者也称为左底板部分和右底板部分;在支撑板(701)的前端(711)以纵向中心线对称安装有A离合器安装板(704)、B离合器安装板(707),A离合器安装板(704)与A安装架(209)连接,B离合器安装板(707)与B安装架(409)连接;支撑板(701)的后端(712)开有槽口(713),槽口(713)的两侧分别安装有C电机安装板(708)、侧板(709),C电机安装板(708)与侧板(709)之间安装有翻转臂(504),C电机安装板(708)上安装有C直流电机(601);在支撑板(701)的左右两侧边上设有结构相同的A电机安装板(702)、B电机安装板(705);A电机安装板(702)用于安装A直流电机(201),B电机安装板(705)用于安装B直流电机(301);在支撑板(701)的左肩(714)上安装有A轴座(703),A轴座(703)用于安装左车轮轴(101);在支撑板(701)的右肩(715)上安装有B轴座(706),B轴座(706)用于安装右车轮轴(301);C电机安装板(708)为叉形结构,其叉端(782)安装在支撑板(701)的槽口(713)的左侧,C电机安装板(708)上开有C通孔(781),该C通孔(781)用于C直流电机(601)的输出轴(601a)穿过后且安装在D通孔(791)中;侧板(709)上开有D通孔(791),该D通孔(791)用于安装C直流电机(601)的输出轴(601a);A轴座(703)与B轴座(706)的结构相同;A轴座(703)为拱形座,在拱形座上开有E通孔(703a),该E通孔(703a)内分别安装有A轴承(102)、B轴承(103),A轴承(102)、B轴承(103)分别套接在左车轮轴(101)上;B轴座(706)为拱形座,在拱形座上开有F通孔(706a),该F通孔(706a)内分别安装有C轴承(302)、D轴承(303),C轴承(302)、D轴承(303)分别套接在右车轮轴(301)上。
2.根据权利要求1所述的一种具有变径轮子的越障机器人,其特征在于:左轮组件(1)和右轮组件(3)中的轮缘片为三角形。
3.根据权利要求1所述的一种具有变径轮子的越障机器人,其特征在于:翻转臂(504)分为长曲杆(504a)和短曲杆(504b),长曲杆(504a)的长度记为L1,短曲杆(504b)的长度记为L2,则有长曲杆(504a)的长度L1是短曲杆(504b)的长度L2的3~5倍。
4.根据权利要求1所述的一种具有变径轮子的越障机器人,其特征在于:A直流电机(201)、B直流电机(401)和C直流电机(601)这三个电机的输出功率为15瓦~30瓦。
说明书 :
一种具有变径轮子的越障机器人
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
104f的转动连接。该圆凸台104b用于将左轮连接环105安装在其上;
122分别与B层轮缘1B中的X左轮缘片152、M左轮缘片141和N左轮缘片142的三角形
连接关系为:A左轮缘片122上有三个安装孔记为A′孔、B′孔、C′孔,X左轮缘片152上的心部安装孔记为A孔,M左轮缘片141上的中部安装孔记为B孔,N左轮缘片142上的端部安装孔记为C孔,则有A′孔与A孔的采用A法兰轴承160与A销轴161的连接方式进行装配,B′孔与B孔的采用与A′孔与A孔同样的连接方式进行装配,C′孔与C孔的采用与A′孔与A孔同样的连接方式进行装配。同理得到,A层轮缘1A中的其它轮缘片与B层轮缘1B中的其它轮缘片的三角形连接关系。
304f的转动连接。该圆凸台304b用于将右轮连接环305安装在其上;
328、I′右轮缘片329、J′右轮缘片330、K′右轮缘片331、L′右轮缘片332、M′右轮缘片
341、N′右轮缘片342、O′右轮缘片343、P′右轮缘片344、Q′右轮缘片345、R′右轮缘片
346、S′右轮缘片347、T′右轮缘片348、U′右轮缘片349、V′右轮缘片350、W′右轮缘片
351、X′右轮缘片352。
342上的端部安装孔记为F孔,则有D′孔与D孔的采用B法兰轴承360与B销轴361的连接方式进行装配,E′孔与E孔的采用与D′孔与D孔同样的连接方式进行装配,F′孔与F孔的采用与D′孔与D孔同样的连接方式进行装配。同理得到,C层轮缘3A中的其它轮缘片与D层轮缘3B中的其它轮缘片的三角形连接关系。
301。