專利名稱：自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機器人，尤其涉及一種具有平地高速行走，坡面爬越，障礙壕溝跨越以及濕地、泥濘地面、碎石地面等通過能力的自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在機器人的行走機構(gòu)分為履帶式、輪式、足式，但輪式和足式的機器人在坡面爬越，障礙壕溝跨越以及濕地、泥濘地面、碎石地面上行走受到一定的限制，而履帶式機器人可以在這樣的路況上行走具有一定的優(yōu)越性，使得現(xiàn)在履帶式機器人在部隊偵查、排雷、協(xié)同作戰(zhàn)和武警、公安、消防以及核工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，但履帶式機器人我國大多數(shù)為根據(jù)國外技術(shù)仿造而成。其行走驅(qū)動機構(gòu)一般具有如下缺點重量大，機動性差，一般重量在150～200千克左右，運輸困難，能量消耗較快；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護性差，采用電機加減速器方式輸出轉(zhuǎn)矩，這樣造成系統(tǒng)的復(fù)雜，行走速度慢，使維護特別困難。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明提供一種能夠在復(fù)雜多變地面，狹小空間行走，能夠自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，目的是減少機器人對環(huán)境的使用要求，以克服現(xiàn)有的技術(shù)在行走過程中適應(yīng)不同地面的變化，空間大小、形狀變化以及坡面角度等缺陷，擴大機器人的應(yīng)用領(lǐng)域，減輕重量，使攜帶搬運更加簡單，提高行走速度，降低能耗。
為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，包括機體，左右對稱設(shè)置的主動輪、從動輪、行走履帶，主動輪的內(nèi)部設(shè)有外轉(zhuǎn)子無刷電機，外轉(zhuǎn)子無刷電機的中心設(shè)有中空軸，外轉(zhuǎn)子通過軸承固定在中空軸上，外轉(zhuǎn)子帶動主動輪轉(zhuǎn)動，擺輪與外轉(zhuǎn)子無刷電機固定連接，擺輪與外轉(zhuǎn)子無刷電機同軸轉(zhuǎn)動，擺輪帶動擺輪履帶，擺輪履帶通過擺輪張緊輪和擺輪支撐塊張緊，在中空軸內(nèi)設(shè)有滑動軸承和滾動軸承，擺臂軸穿過滑動軸承和滾動軸承，擺臂軸上擺輪的外側(cè)設(shè)有擺輪支臂，擺臂軸上擺輪支臂的外側(cè)設(shè)有擺輪驅(qū)動輪，擺輪的中間與擺臂驅(qū)動裝置連接。
所述的中空軸與左右側(cè)板固定連接，外轉(zhuǎn)子無刷電機的繞組通過繞組座固定在中空軸上。
所述的外轉(zhuǎn)子無刷電機的外端面設(shè)有安裝止口。
所述的擺輪履帶與行走履帶的線速度相同。
所述的擺輪驅(qū)動輪通過法蘭盤固定在擺臂軸上。
所述的擺臂軸能360度轉(zhuǎn)動。
所述擺臂驅(qū)動裝置是由與擺臂軸鍵連接的蝸輪，與蝸輪連接的蝸桿，與蝸桿連接的擺臂驅(qū)動電機和減速器構(gòu)成。
本發(fā)明的優(yōu)點效果電機采用外轉(zhuǎn)子無刷電機，使擺臂軸穿過外轉(zhuǎn)子無刷電機，這樣電機與擺輪結(jié)合驅(qū)動，將力矩電機低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的特點和蝸輪蝸桿的傳動應(yīng)用于在履帶式機器人的行走機構(gòu)，減小機器人的部件，降低了成本，同時減輕了機器人的重量，提高了運行速度，降低故障率，易維修。另外，外轉(zhuǎn)子無刷電機內(nèi)置式剎車機構(gòu)有效的解決了行走機構(gòu)的制動。


圖1是自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人組成2是自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人的行走裝置部分剖示圖。
圖3是自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人俯視圖。
圖4是自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人側(cè)視圖。
圖5是自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人自主翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。
圖6是自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人上樓梯狀態(tài)。
圖1中1、機體；2、從動輪；3、行走壓帶輪；4、電池；5、主動輪；6、擺輪驅(qū)動輪；7、擺輪履帶；8、行走履帶；9、通訊天線；10、外轉(zhuǎn)子無刷電機；11、擺臂驅(qū)動裝置；12、擺臂軸；13、擋圈；14、滑動軸承；15、減速器限位塊；16、中空軸；17、彈簧墊圈；18、螺釘；19、前車箱密封墊；20、右側(cè)板；21、左側(cè)板；22、擺輪；23、螺栓；24、滾動軸承；25、密封圈；26、深溝球軸承；27、擋肩；28、法蘭盤；29、擋肩；30、軸用彈性擋圈；31、深溝球軸承；32、擺輪支臂；33、安裝止口；34、擺臂驅(qū)動電機；35、減速器；36、蝸桿；37、蝸輪；38、擺輪張緊輪；39、擺輪支撐塊。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，包括機體1，左右對稱設(shè)置的主動輪5、從動輪2、行走履帶8，主動輪5的內(nèi)部設(shè)有外轉(zhuǎn)子無刷電機10，外轉(zhuǎn)子無刷電機10的中心設(shè)有中空軸16，外轉(zhuǎn)子通過軸承固定在中空軸16上，外轉(zhuǎn)子帶動主動輪5轉(zhuǎn)動，擺輪22與外轉(zhuǎn)子無刷電機10用螺栓23固定連接，擺輪22與外轉(zhuǎn)子無刷電機10同軸轉(zhuǎn)動，擺輪22帶動擺輪履帶7，擺輪履帶7通過擺輪張緊輪38和擺輪支撐塊39張緊，在中空軸16內(nèi)兩端設(shè)有滑動軸承14和滾動軸承24，擺臂軸12穿過滑動軸承14和滾動軸承24，擺臂軸12上擺輪22的外側(cè)設(shè)有擺輪支臂32，擺臂軸12上擺輪支臂32的外側(cè)設(shè)有擺輪驅(qū)動輪6，擺臂軸12的中間與擺臂驅(qū)動裝置11連接。
所述的中空軸16與左右側(cè)板(20、21)固定連接，外轉(zhuǎn)子無刷電機10的繞組通過繞組座固定在中空軸16上。
所述的外轉(zhuǎn)子無刷電機10的外端面設(shè)有安裝止口33。
所述的擺輪履帶7與行走履帶8的線速度相同。
所述的擺輪驅(qū)動輪6通過法蘭盤28固定在擺臂軸12上，擺臂軸12能360度轉(zhuǎn)動。
所述擺臂驅(qū)動裝置11是由與擺臂軸12鍵連接的蝸輪37，與蝸輪37連接的蝸桿36，與蝸桿36連接的擺臂驅(qū)動電機34和減速器35構(gòu)成。在擺臂驅(qū)動裝置11與擺臂軸12連接的外側(cè)設(shè)有擋圈13，在右側(cè)板20上設(shè)有減速器限位塊15。
機體1與左右側(cè)板(20、21)連接處設(shè)有用螺釘18固定的彈簧墊圈17，在彈簧墊圈17與左右側(cè)板(20、21)之間設(shè)有前車箱密封墊19。
在擺臂軸12上設(shè)有兩個深溝球軸承(26、31)，深溝球軸承31設(shè)在法蘭盤28的外側(cè)，在深溝球軸承31與法蘭盤28之間設(shè)有擋肩29，深溝球軸31的外側(cè)設(shè)有軸用彈性擋圈30；深溝球軸承26設(shè)在擺輪支臂32擺輪22的一側(cè)，在深溝球軸承26與擺輪支臂32之間設(shè)有擋肩27，擋肩27的一側(cè)設(shè)有密封圈25。
在行走履帶8上設(shè)有行走壓帶輪3，主動輪5的后面設(shè)有電池4，在機體1上設(shè)有通訊天線9。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的工作原理進行說明。自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，如圖1所示，左右兩側(cè)為對稱結(jié)構(gòu)，主動輪驅(qū)動行走履帶轉(zhuǎn)動，行走履帶與地面接觸，產(chǎn)生相對運動。同時主動輪將傳動傳遞到擺輪，擺輪履帶也傳動，實現(xiàn)爬坡功能。圖2所示，當(dāng)外轉(zhuǎn)子無刷電機通電，電機的外傳子轉(zhuǎn)動，從而帶動主動輪轉(zhuǎn)動。當(dāng)左邊外轉(zhuǎn)子無刷電機順時針轉(zhuǎn)動時，左邊行走履帶也順時針轉(zhuǎn)動，同時右邊外轉(zhuǎn)子無刷電機逆時針轉(zhuǎn)動時，右邊行走履帶也逆時針轉(zhuǎn)動，機體向前行駛；反之向后行駛；當(dāng)右邊外轉(zhuǎn)子無刷電機順時針轉(zhuǎn)動時，右邊行走履帶也順時針轉(zhuǎn)動，同時左邊外轉(zhuǎn)子無刷電機順時針轉(zhuǎn)動時，左邊行走履帶也順時針轉(zhuǎn)動，機體向右轉(zhuǎn)彎；反之向左轉(zhuǎn)彎；擺臂軸通過滑動軸承和滾動軸承安裝在左右外轉(zhuǎn)子無刷電機的中空軸內(nèi)，擺臂軸兩端分別與擺輪支臂連接，中間通過鍵與蝸輪連接，蝸桿與擺臂驅(qū)動電機和減速器連接，當(dāng)擺臂驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，蝸桿轉(zhuǎn)動，從而蝸輪與擺臂軸也轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)擺輪支臂的旋轉(zhuǎn)運動。圖5所示為自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人自主翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，擺輪向后旋轉(zhuǎn)，當(dāng)擺輪張緊輪與地面接觸時，機體開始以擺臂軸為中心開始旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)自主翻轉(zhuǎn)功能；圖6所示是自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人上樓梯狀態(tài)，先將擺輪向上旋轉(zhuǎn)一定的角度，將擺輪履帶與樓梯臺階接觸，向前行駛就能爬上樓梯。
權(quán)利要求
1.自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，包括機體(1)，左右對稱設(shè)置的主動輪(5)、從動輪(2)、行走履帶(8)，其特征在于主動輪(5)的內(nèi)部設(shè)有外轉(zhuǎn)子無刷電機(10)，外轉(zhuǎn)子無刷電機(10)的中心設(shè)有中空軸(16)，外轉(zhuǎn)子通過軸承固定在中空軸(16)上，外轉(zhuǎn)子帶動主動輪(5)轉(zhuǎn)動，擺輪(22)與外轉(zhuǎn)子無刷電機(10)固定連接，擺輪(22)與外轉(zhuǎn)子無刷電機(10)同軸轉(zhuǎn)動，擺輪(22)帶動擺輪履帶(7)，擺輪履帶(7)通過擺輪張緊輪(38)和擺輪支撐塊(39)張緊，在中空軸(16)內(nèi)設(shè)有滑動軸承(14)和滾動軸承(24)，擺臂軸(12)穿過滑動軸承(14)和滾動軸承(24)，擺臂軸(12)上擺輪(22)的外側(cè)設(shè)有擺輪支臂(32)，擺臂軸(12)上擺輪支臂(32)的外側(cè)設(shè)有擺輪驅(qū)動輪(6)，擺臂軸(12)的中間與擺臂驅(qū)動裝置(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的中空軸(16)與左右側(cè)板(20、21)固定連接，外轉(zhuǎn)子無刷電機(10)的繞組通過繞組座固定在中空軸(16)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的外轉(zhuǎn)子無刷電機(10)的外端面設(shè)有安裝止口(33)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的擺輪履帶(7)與行走履帶(8)的線速度相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的擺輪驅(qū)動輪(6)通過法蘭盤(28)固定在擺臂軸(12)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于擺臂軸(12)能360度轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述擺臂驅(qū)動裝置(11)是由與擺臂軸(12)鍵連接的蝸輪(37)，與蝸輪(37)連接的蝸桿(36)，與蝸桿(36)連接擺臂驅(qū)動電機(34)和減速器(35)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機器人，本發(fā)明一種自主翻轉(zhuǎn)式履帶式機器人行走驅(qū)動裝置，包括機體，左右對稱設(shè)置的主動輪、從動輪、行走履帶，主動輪的內(nèi)部設(shè)有外轉(zhuǎn)子無刷電機，外轉(zhuǎn)子無刷電機的中心設(shè)有中空軸，外轉(zhuǎn)子通過軸承固定在中空軸上，外轉(zhuǎn)子帶動主動輪轉(zhuǎn)動，擺輪與外轉(zhuǎn)子無刷電機固定連接，擺輪與外轉(zhuǎn)子無刷電機同軸轉(zhuǎn)動，擺輪帶動擺輪履帶，擺輪履帶通過擺輪張緊輪和擺輪支撐塊張緊，在中空軸內(nèi)設(shè)有滑動軸承和滾動軸承，擺臂軸穿過滑動軸承和滾動軸承，擺臂軸上擺輪的外側(cè)設(shè)有擺輪支臂，擺臂軸上擺輪支臂的外側(cè)設(shè)有擺輪驅(qū)動輪，擺輪的中間與擺臂驅(qū)動裝置連接。同時減輕了機器人的重量，提高了運行速度，降低故障率，易維修。
文檔編號B25J5/00GK1861333SQ20061004688
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者權(quán)宏偉, 郭長青 申請人:沈陽瑞琦特種機器人自動化有限公司