專利名稱：變擋位移動機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機器人工程，具體地說是一種變擋位移動機器人。
背景技術(shù)：
目前，已知的大多數(shù)移動機器人，由于體積結(jié)構(gòu)的限制、設(shè)計簡
單可靠的要求，移動機器人的減速比是不可變的；這樣一來，由于移 動機器人的平地最高移動速度與最大爬坡能力成反比，因此，就會導(dǎo) 致移動機器人在平地的最高移動速度與最大爬坡能力的矛盾。如果想 提高移動機器人的爬坡能力，在電機功率不變的情況下，只能增加機 器人的減速比，這樣雖然提升了機器人的爬坡能力，卻降低了移動機 器人在平地移動時能夠達(dá)到的最高移動速度，使得機器人在平地移動 時不能發(fā)揮電機的最大功率，造成浪費。
實用新型內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有移動機器人平地最高移動速度與最大爬坡能力相 矛盾的問題，本實用新型的目的在于提供一種變擋位移動機器人，通 過電磁離合器控制不同的齒輪組輸出轉(zhuǎn)矩，使得平地移動與爬坡分擋 使用，無論是平地移動或是爬坡，都能最大發(fā)揮電機功率。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本實用新型包括第一、二帶輪及履帶、箱體，在箱體內(nèi)對稱設(shè)有 兩組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置包括電機及第一、三轉(zhuǎn)動軸， 電機安裝在箱體內(nèi)，第一轉(zhuǎn)動軸的一端與電機的輸出軸相連，另一端 連接于箱體上；第二轉(zhuǎn)動軸插設(shè)在箱體上，第二轉(zhuǎn)動軸的一端由箱體 穿出、設(shè)有第一帶輪，第一帶輪通過履帶與第二帶輪相連；在第一、 二轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有兩組齒輪組，第一轉(zhuǎn)動軸上套接有兩個分別控制兩組 齒輪組輸出扭矩的電磁離合器。
其中所述電磁離合器由電磁離合器彈性吸片及電磁離合器電磁 體組成；第一轉(zhuǎn)動軸上依次套設(shè)有第一齒輪、第一電磁離合器彈性吸 片、第一電磁離合器電磁體、第二齒輪、第二電磁離合器彈性吸片及 第二電磁離合器電磁體，第一、二齒輪通過軸承安裝在第一轉(zhuǎn)動軸上， 第一、二電磁離合器電磁體固接在第一轉(zhuǎn)動軸上，第一、二電磁離合 器彈性吸片分別固接在第一、二齒輪朝向第一、二電磁離合器電磁體的表面上；所述第二轉(zhuǎn)動軸上固接有第三、四齒輪，第三齒輪與第一 齒輪嚙合傳動、組成齒輪組，第四齒輪與第二齒輪嚙合傳動、組成齒
輪組；第一齒輪與第三齒輪的減速比大于第二齒輪與第四齒輪的減速 比；所述第一轉(zhuǎn)動軸的一端與電機的輸出軸相連，另一端通過軸承連 接于箱體的側(cè)壁上；第二轉(zhuǎn)動軸通過軸承插設(shè)在箱體上。 本實用新型的優(yōu)點與積極效果為
1. 結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。本實用新型只需通過切換電磁離合器 即可實現(xiàn)機器人移動速度、輸出轉(zhuǎn)矩的高低變換，操作十分方便，結(jié) 構(gòu)也很簡單。
2. 可適應(yīng)不同環(huán)境。本實用新型通過控制電磁離合器的吸合與 脫開來控制不同的齒輪組輸出轉(zhuǎn)矩，使機器人既可在平地快速移動， 又可滿足爬坡或上、下樓梯時的要求，更適應(yīng)消防、偵察、危險作業(yè) 的復(fù)雜環(huán)境。
3. 電機功率不浪費。本實用新型無論當(dāng)機器人平地移動或是爬 坡時，電機功率都能得到最大的發(fā)揮。


圖i為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意其中l(wèi)為第一帶輪，2為第一轉(zhuǎn)動軸，3為第一齒輪，4為履帶， 5為第一電磁離合器彈性吸片，6為第一電磁離合器電磁體，7為第 二轉(zhuǎn)動軸，8為第二帶輪，9為第二齒輪，IO為第二電磁離合器彈性 吸片，11為第二電磁離合器電磁體，12為電機，13為第三轉(zhuǎn)動軸， 14為第三齒輪，15為第四齒輪，16為箱體。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
如圖1所示，本實用新型包括第一、二帶輪1、 8及履帶4、箱 體16，箱體16是移動機器人的總支撐，在箱體16內(nèi)對稱設(shè)有兩組 結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置包括電機12及第一、三轉(zhuǎn)動軸2、 13,電機12安裝在箱體16內(nèi)，第一轉(zhuǎn)動軸2的一端與電機12的輸 出軸相連，由電機驅(qū)動，另一端通過軸承連接于箱體16的一側(cè)壁上。 第二轉(zhuǎn)動軸13通過軸承插設(shè)在箱體16上，第二轉(zhuǎn)動軸13的一端由 箱體16穿出、固接有第一帶輪l;第一帶輪1通過履帶4與第二帶 輪8相連，驅(qū)動移動機器人移動或轉(zhuǎn)彎。第二帶輪8通過軸承套設(shè)于 固接在箱體16上的第二轉(zhuǎn)動軸7。在第一、二轉(zhuǎn)動軸2、 13上設(shè)有 兩組齒輪組，第一轉(zhuǎn)動軸2上套接有兩個分別控制兩組齒輪組輸出扭 矩的電磁離合器。
兩個電磁離合器分別由第一電磁離合器彈性吸片5與第一電磁離合器電磁體6組成一個，由第二電磁離合器彈性吸片IO與第一電 磁離合器電磁體11組成另一個。兩組齒輪組分別由第一齒輪3與第
三齒輪14組成一組，由第二齒輪9與第四齒輪15組成另一組。第一 轉(zhuǎn)動軸2上依次套設(shè)有第一齒輪3、第一電磁離合器彈性吸片5、第 一電磁離合器電磁體6、第二齒輪9、第二電磁離合器彈性吸片10及 第二電磁離合器電磁體ll,第一、二齒輪3、 9通過軸承分別安裝在 第一轉(zhuǎn)動軸2上，可相對第一轉(zhuǎn)動軸2轉(zhuǎn)動；第一、二電磁離合器電 磁體6、 11分別固接在第一轉(zhuǎn)動軸2上，與第一轉(zhuǎn)動軸2連動；第一 電磁離合器彈性吸片5固接在第一齒輪3朝向第一電磁離合器電磁體 6的表面上，第二電磁離合器彈性吸片10固接在第二齒輪9朝向第 二電磁離合器電磁體ll的表面上。第二轉(zhuǎn)動軸13上固接有第三、四 齒輪14、 15，第三齒輪14與第一齒輪3嚙合傳動、組成一個齒輪組， 第四齒輪15與第二齒輪9嚙合傳動、組成另一個齒輪組。第一齒輪 3與第三齒輪14的減速比大于第二齒輪9與第四齒輪15的減速比。 本實用新型的工作原理為
移動機器人分別由兩個電機12驅(qū)動，使移動機器人移動或原地 回轉(zhuǎn)。當(dāng)機器人平地移動時，由于機器人平地移動時，所需要的輸出 轉(zhuǎn)矩較小，第二電磁離合器電磁體11通電，產(chǎn)生磁性，通過變形吸 合第二電磁離合器彈性吸片10，使第二電磁離合器電磁體ll與第二 電磁離合器彈性吸片IO相結(jié)合；電機12工作，帶動第一轉(zhuǎn)動軸2旋 轉(zhuǎn)，與第一轉(zhuǎn)動軸2固接的第二電磁離合器電磁體11隨著第一轉(zhuǎn)動 軸2共同旋轉(zhuǎn)，同時，由于第二電磁離合器彈性吸片IO與第二齒輪 9固接，因此，被第二電磁離合器電磁體11吸合的第二電磁離合器 彈性吸片10及第二齒輪9共同隨第一轉(zhuǎn)動軸2旋轉(zhuǎn)；第二齒輪9與 第四齒輪15嚙合傳動、傳遞力矩，驅(qū)動與第四齒輪15固接的第三轉(zhuǎn) 動軸13旋轉(zhuǎn)；而此時，由于第一電磁離合器電磁體6與第一電磁離 合器彈性吸片5脫開，第一齒輪6與第三齒輪14空轉(zhuǎn)、不傳遞力矩。 第一帶輪1隨著第三轉(zhuǎn)動軸13共同旋轉(zhuǎn)，通過履帶4驅(qū)動第二帶輪 8。由于輸出轉(zhuǎn)矩的是第二齒輪9與第四齒輪15組成的、具有小減速 比的齒輪組，大減速比的齒輪組空轉(zhuǎn)，電機轉(zhuǎn)速不變，減速比小，輸 出最大轉(zhuǎn)速高，實現(xiàn)了移動機器人在平地的高速移動。
當(dāng)移動機器人爬坡或上樓梯需要大轉(zhuǎn)矩時，第二電磁離合器電磁 體11斷電，第二電磁離合器電磁體11與第二電磁離合器彈性吸片 IO脫開，第二齒輪9與第一轉(zhuǎn)動軸2脫開，第二齒輪9與第四齒輪 15不再傳遞力矩。第一電磁離合器電磁體6通電，產(chǎn)生磁性，通過 變形吸合第一電磁離合器彈性吸片5，使第一電磁離合器電磁體6與
5第一電磁離合器彈性吸片5相結(jié)合；電機12工作，帶動第一轉(zhuǎn)動軸 2旋轉(zhuǎn)，與第一轉(zhuǎn)動軸2固接的第一電磁離合器電磁體6隨著第一轉(zhuǎn) 動軸2共同旋轉(zhuǎn)，同時，由于第一電磁離合器彈性吸片5與第一齒輪 3固接，因此，被第一電磁離合器電磁體6吸合的第一電磁離合器彈 性吸片5及第一齒輪3共同隨第一轉(zhuǎn)動軸2旋轉(zhuǎn)；第一齒輪3與第三 齒輪14嚙合傳動、傳遞力矩，驅(qū)動與第三齒輪14固接的第三轉(zhuǎn)動軸 13旋轉(zhuǎn)；而此時，由于第二電磁離合器電磁體ll與第二電磁離合器 彈性吸片10脫開，第二齒輪9與第四齒輪15空轉(zhuǎn)、不傳遞力矩。第 一帶輪1隨著第三轉(zhuǎn)動軸13共同旋轉(zhuǎn)，通過履帶4驅(qū)動第二帶輪8。 由于輸出轉(zhuǎn)矩的是第一齒輪3與第三齒輪14組成的、具有大減速比 的齒輪組，小減速比的齒輪組空轉(zhuǎn)，電機最大轉(zhuǎn)矩不變，減速比大， 輸出最大轉(zhuǎn)矩高，實現(xiàn)了移動機器人低速大轉(zhuǎn)矩爬坡。這樣，通過切 換第一、二電磁離合器電磁體6、 11即可實現(xiàn)移動機器人移動速度、 輸出轉(zhuǎn)矩的高低變換，以適應(yīng)不同的環(huán)境需求。
本實用新型中組成兩個電磁離合器的第一、二電磁離合器電磁 體6、 ll及第一、二電磁離合器彈性吸片5、 IO為巿購標(biāo)準(zhǔn)件，可 購置于福建研新股份有限公司生產(chǎn)的，ENC系列的標(biāo)準(zhǔn)型電磁離合 器或可購置于日本SHINK0公司生產(chǎn)的JC系列電磁離合器。
權(quán)利要求1. 一種變擋位移動機器人，包括第一、二帶輪及履帶、箱體，其特征在于在箱體(16)內(nèi)對稱設(shè)有兩組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置包括電機(12)及第一、三轉(zhuǎn)動軸(2、13)，電機(12)安裝在箱體(16)內(nèi)，第一轉(zhuǎn)動軸(2)的一端與電機(12)的輸出軸相連，另一端連接于箱體(16)上；第二轉(zhuǎn)動軸(13)插設(shè)在箱體(16)上，第二轉(zhuǎn)動軸(13)的一端由箱體(16)穿出、設(shè)有第一帶輪(1)，第一帶輪(1)通過履帶(4)與第二帶輪(8)相連；在第一、二轉(zhuǎn)動軸(2、13)上設(shè)有兩組齒輪組，第一轉(zhuǎn)動軸(2)上套接有兩個分別控制兩組齒輪組輸出扭矩的電磁離合器。
2. 按權(quán)利要求1所述的變擋位移動機器人，其特征在于所述 電磁離合器由電磁離合器彈性吸片及電磁離合器電磁體組成；第一轉(zhuǎn) 動軸(2 )上依次套設(shè)有第一齒輪(3 )、第一 電磁離合器彈性吸片(5 )、 第一電磁離合器電磁體(6)、第二齒輪(9)、第二電磁離合器彈性吸 片(10)及第二電磁離合器電磁體(11),第一、二齒輪U、 9)通 過軸承安裝在第一轉(zhuǎn)動軸(2)上，第一、二電磁離合器電磁體(6、 11)固接在第一轉(zhuǎn)動軸(2)上，第一、二電磁離合器彈性吸片(5、 IO)分別固接在第一、二齒輪(3、 9)朝向第一、二電磁離合器電磁 體(6、 11)的表面上。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的變擋位移動機器人，其特征在于 所述第二轉(zhuǎn)動軸(13)上固接有第三、四齒輪(14、 l5),第三齒輪(14)與第一齒輪(3)嚙合傳動、組成齒輪組，第四齒輪(l5)與 第二齒輪(9)嚙合傳動、組成齒輪組。
4. 按權(quán)利要求3所述的變擋位移動機器人，其特征在于所述 第一齒輪(3)與第三齒輪(l4)的減速比大于第二齒輪(9)與第四 齒輪(15)的減速比。
5. 按權(quán)利要求1所述的變擋位移動機器人，其特征在于所述 第一轉(zhuǎn)動軸(2)的一端與電機(12)的輸出軸相連，另一端通過軸 承連接于箱體(16)的側(cè)壁上。
6. 按權(quán)利要求1所述的變擋位移動機器人，其特征在于所述 第二轉(zhuǎn)動軸(13)通過軸承插設(shè)在箱體(16)上。
專利摘要本實用新型涉及機器人工程，具體地說是一種變擋位移動機器人，包括第一、二帶輪及履帶、箱體，在箱體內(nèi)對稱設(shè)有兩組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置包括電機及第一、三轉(zhuǎn)動軸，電機安裝在箱體內(nèi)，第一轉(zhuǎn)動軸的一端與電機的輸出軸相連，另一端連接于箱體上；第二轉(zhuǎn)動軸插設(shè)在箱體上，第二轉(zhuǎn)動軸的一端由箱體穿出、設(shè)有第一帶輪，第一帶輪通過履帶與第二帶輪相連；在第一、二轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有兩組齒輪組，第一轉(zhuǎn)動軸上套接有兩個分別控制兩組齒輪組輸出扭矩的電磁離合器。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，可適應(yīng)不同環(huán)境電機功率不浪費等優(yōu)點。
文檔編號B25J5/00GK201313308SQ200820219790
公開日2009年9月23日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者辰 姚, 迪 智, 李小凡, 忠 王, 挺 王, 宇 羅 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所