專利名稱：四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，具體是一種具有平地高速行走、爬越坡面、 跨越障礙壕溝以及各種復(fù)雜路面通過能力的四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)分為履帶式、輪式、足式，但輪式和足式的機(jī)器人在爬越坡面、 跨越障礙壕溝以及各種復(fù)雜路面上行走受到一定的限制，而履帶式機(jī)器人在這方面具有一定 的優(yōu)越性。目前國內(nèi)研發(fā)的履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)多采用電機(jī)一減速器結(jié)構(gòu)輸出轉(zhuǎn)矩， 用兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動前進(jìn)和控制轉(zhuǎn)向；而另外的功能再增加相應(yīng)的電機(jī)。為了使機(jī)器人具有大的 負(fù)載能力和在各種復(fù)雜路面上行走的能力，往往采用大功率電機(jī)，由此造成機(jī)器人的體積較 大、質(zhì)量較重、能量消耗較快，限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置， 可以合理配置電機(jī)的數(shù)量和參數(shù)，發(fā)揮出所有電機(jī)的能力，有效地降低能耗，延展機(jī)器人的 一次充電續(xù)行能力，擴(kuò)大機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域。
本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝 置，包括驅(qū)動輪、減速器、直流伺服電機(jī)、行走履帶、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂、 擺輪和擺輪履帶，所述的驅(qū)動輪、減速器、直流伺服電機(jī)分別包括主驅(qū)動輪、輔驅(qū)動輪、減
速器A、減速器B、主驅(qū)動直流伺服電機(jī)和輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)，主驅(qū)動直流伺服電機(jī)與減 速器A連接，主驅(qū)動輪安裝于減速器A的輸出軸A上，行走履帶分別與主驅(qū)動輪、輔驅(qū)動 輪嚙合；輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)與減速器B連接，輔驅(qū)動輪、超越離合器、雙向電磁離合器、 擺臂和擺輪依次安裝于減速器B的輸出軸B上；擺輪外緣與擺輪履帶嚙合，雙向電磁離合器 分別與輔驅(qū)動輪、擺臂、擺輪連接。
所述的主驅(qū)動輪通過鍵與減速器A的輸出軸A聯(lián)接，主驅(qū)動輪的圓心處分別設(shè)有內(nèi)、外 擋板，外圓沿上分別設(shè)有主驅(qū)動輪內(nèi)、外擋邊；內(nèi)擋板與減速器A固定聯(lián)接，外擋板通過軸 承設(shè)于減速器A的輸出軸A的端部。
所述的輔驅(qū)動輪(即從動輪)通過超越離合器和軸承安裝在減速器B的輸出軸B上，輔 驅(qū)動輪的一邊與雙向電磁離合器的一從動盤(磁軛)固定聯(lián)結(jié)，輔驅(qū)動輪的外圓沿上分別設(shè) 有內(nèi)、外擋邊B。
所述的超越離合器的內(nèi)環(huán)通過鍵與減速器B的輸出軸B聯(lián)接。
所述的雙向電磁離合器的主動盤(銜鐵)通過鍵與減速器B的輸出軸B聯(lián)結(jié)， 一從動盤
(磁軛)與輔驅(qū)動輪相連，另一從動盤與擺臂合二為一，即擺臂成為雙向電磁離合器的一從 動盤。
所述的擺輪包括內(nèi)輪和外輪，擺輪內(nèi)輪與雙向電磁離合器的一從動盤(磁軛)固定聯(lián)結(jié)，
擺輪外輪通過軸承套裝在減速器B的輸出軸B上，擺輪內(nèi)輪和外輪的外圓沿上分別設(shè)有擺輪 內(nèi)輪擋邊和擺輪外輪擋邊。
所述的擺臂通過軸承安裝在減速器B的輸出軸B上。
本實(shí)用新型的主驅(qū)動直流伺服電機(jī)通過減速器驅(qū)動主驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，帶動行走履帶；輔驅(qū) 動輪(即從動輪)跟隨行走履帶轉(zhuǎn)動。擺輪的內(nèi)輪通過雙向電磁離合器與輔驅(qū)動輪相連，跟 隨輔驅(qū)動輪同步轉(zhuǎn)動，同時(shí)驅(qū)動擺輪履帶工作。輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)通過減速器聯(lián)接一長軸， 輔驅(qū)動輪通過超越離合器與軸承組合安裝在長軸上，超越離合器內(nèi)環(huán)用鍵與長軸聯(lián)結(jié)。雙向 電磁離合器通過軸承安裝在長軸上，其主動盤(銜鐵)通過鍵與長軸聯(lián)結(jié)， 一從動盤(磁軛) 與輔驅(qū)動輪相連，另一從動盤與擺臂合二為一。擺臂通過軸承安裝在長軸上，可以自由旋轉(zhuǎn)。 擺輪的外輪也通過軸承套裝在長軸上，在擺輪履帶的牽引下，跟隨擺輪的內(nèi)輪一起轉(zhuǎn)動。
本實(shí)用新型采用雙向電磁離合器和超越離合器有效地解決了履帶式機(jī)器人擺臂電機(jī)功能 單一，未能充分利用的問題，同時(shí)拓展了擺臂電機(jī)的功能。擺臂電機(jī)即輔驅(qū)動電機(jī)可以起到 與主驅(qū)動電機(jī)同樣的作用，在同樣的功率下，四輪驅(qū)動的實(shí)現(xiàn)也大大提高了機(jī)器人在爬越坡 面、跨越障礙壕溝以及各種復(fù)雜路面上行走的能力；換言之，滿足同樣的行走能力，四輪驅(qū) 動的實(shí)現(xiàn)，可以有效地減小主驅(qū)動電機(jī)的功率和扭矩，從而減輕了重量，減小了體積，降低 了成本，提高了行走驅(qū)動功率。同時(shí)本實(shí)用新型完全滿足了在工業(yè)應(yīng)用中，重要場所及關(guān)鍵 設(shè)備的設(shè)備或零部件"用一備一"的指導(dǎo)原則，輔驅(qū)動電機(jī)完全可以作為主驅(qū)動電機(jī)的備用 電機(jī)使用。本實(shí)用新型的四輪驅(qū)動的行走驅(qū)動裝置不僅可以用在履帶式機(jī)器人上，還可以廣 泛應(yīng)用于各種行走方式的機(jī)器人上，尤其是輪式行走機(jī)器人，可以有效地解決二輪驅(qū)動時(shí)輪 式行走機(jī)器人的驅(qū)動輪由于打滑等各種原因?qū)е聶C(jī)器人無法正常工作的難題。

圖l是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意其中1、行走履帶，2、主驅(qū)動輪外擋邊，3、主驅(qū)動輪，5、外擋板，6、軸承A， 7、 擺輪履帶，8、擺輪內(nèi)輪，9、擺輪外輪擋邊，10、擺輪內(nèi)輪擋邊，11、雙向電磁離合器，12、 擺輪外輪，13、輸出軸B， 14、軸承B， 15、鍵，17、擺臂，18、雙向電磁離合器主動盤， 19、線圈，20、輔驅(qū)動輪外擋邊，21、輔驅(qū)動輪，22、輔驅(qū)動輪內(nèi)擋邊，24、超越離合器， 25、軸承C， 26、減速器B， 27、輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)，28、內(nèi)擋板，29、主驅(qū)動輪內(nèi)擋邊， 30.減速器A， 31.主驅(qū)動輪直流伺服電機(jī)，32.輸出軸A。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1中，主驅(qū)動輪3安裝在減速器A30的輸出軸A上，并通過鍵與減速器A30的軸聯(lián) 接。主驅(qū)動直流伺服電機(jī)31通過減速器A30輸出扭矩，驅(qū)動主驅(qū)動輪3旋轉(zhuǎn)，帶動行走履 帶1行走。主驅(qū)動輪內(nèi)擋邊29和外擋邊2保證了行走履帶1與主驅(qū)動輪3的嚙合，而不會發(fā) 生脫帶現(xiàn)象。減速器A30與內(nèi)擋板28固定聯(lián)接，減速器A30的輸出軸A32的另一端通過軸 承A6支撐在外擋板5上。輔驅(qū)動輪23 (即從動輪)通過超越離合器24和軸承C25安裝在減 速器B26的輸出軸B13上，超越離合器24通過鍵與減速器B26的輸出軸B13聯(lián)接。輔驅(qū)動 輪23的一邊與雙向電磁離合器ll的一從動盤(磁軛)固定聯(lián)結(jié)。雙向電磁離合器ll安裝在 輸出軸B13上，其主動盤18 (銜鐵)通過鍵與輸出軸B13聯(lián)結(jié)， 一從動盤(磁軛)與輔驅(qū)動 輪21相連，另一從動盤與擺臂17合二為一，即擺臂17是雙向電磁離合器11的一從動盤。 擺輪內(nèi)輪8與雙向電磁離合器11的磁軛固定聯(lián)結(jié)，擺輪外輪12通過軸承B14套裝在輸出軸 B13上，跟隨擺輪內(nèi)輪8—起轉(zhuǎn)動。擺臂17通過軸承14安裝在軸13上，可以自由旋轉(zhuǎn)。輔 驅(qū)動輪內(nèi)擋邊22和外擋邊20保證了行走履帶1與輔驅(qū)動輪21的嚙合，擺輪內(nèi)輪擋邊10和 擺輪外輪擋邊9保證了擺輪履帶7與內(nèi)、外擺輪的嚙合，以防止脫帶。
平時(shí)，履帶式機(jī)器人的行走是由主驅(qū)動直流伺服電機(jī)31通過減速器A30輸出扭矩，驅(qū) 動主驅(qū)動輪3旋轉(zhuǎn)，帶動行走履帶l行走，行走履帶l帶動輔驅(qū)動輪(從動輪)21旋轉(zhuǎn)，通 過雙向電磁離合器11 (此時(shí)雙向電磁離合器11處于斷電狀態(tài)，在其圓片彈簧的作用下，雙 向電磁離合器主動盤18與擺臂17壓合在一起，從動盤磁軛是自由活動的)的聯(lián)結(jié)，帶動擺 輪內(nèi)輪8的旋轉(zhuǎn)，從而帶動擺輪履帶7的行走。輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)27通過減速器B26輸 出扭矩，通過鍵15驅(qū)動雙向電磁離合器11的主動盤18旋轉(zhuǎn)，帶動擺臂17擺動，實(shí)現(xiàn)擺臂 17的變角度運(yùn)動，以適應(yīng)爬越坡面、跨越障礙壕溝以及各種復(fù)雜路面上行走的要求。此時(shí)由 于擺臂17的轉(zhuǎn)動速度慢，同樣與鍵15聯(lián)結(jié)的超越離合器24的內(nèi)環(huán)轉(zhuǎn)速低于外環(huán)轉(zhuǎn)速，輔驅(qū) 動直流伺服電機(jī)27的輸出不對輔驅(qū)動輪(從動輪)21的旋轉(zhuǎn)構(gòu)成影響。
當(dāng)機(jī)器人要爬越坡度較大的坡面、跨越障礙壕溝以及各種復(fù)雜路面時(shí)，如果主驅(qū)動電機(jī) 的輸出不足以使機(jī)器人安全行走時(shí)，此時(shí)可采用四輪驅(qū)動方式。即接通雙向電磁離合器ll的 線圈19，在電磁力的作用下，雙向電磁離合器ll的主動盤18與擺臂17脫離嚙合，安裝在 輸出軸B13上的鍵15驅(qū)動雙向電磁離合器11的主動盤18空轉(zhuǎn)，安裝在輸出軸B13上的超 越離合器24的鍵帶動超越離合器24的內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)其轉(zhuǎn)速與輔驅(qū)動輪21相當(dāng)時(shí)，超越離合 器24發(fā)生作用，其內(nèi)環(huán)帶動外環(huán)旋轉(zhuǎn)，輔驅(qū)動電機(jī)輸出的扭矩作用在輔驅(qū)動輪21上，實(shí)現(xiàn) 了四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人的行走運(yùn)動。
權(quán)利要求1.一種四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，包括驅(qū)動輪、減速器、直流伺服電機(jī)、行走履帶、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂、擺輪和擺輪履帶，其特征在于所述的驅(qū)動輪、減速器、直流伺服電機(jī)分別包括主驅(qū)動輪、輔驅(qū)動輪、減速器A、減速器B、主驅(qū)動直流伺服電機(jī)和輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)，主驅(qū)動直流伺服電機(jī)與減速器A連接，主驅(qū)動輪安裝于減速器A的輸出軸A上，行走履帶分別與主驅(qū)動輪、輔驅(qū)動輪嚙合；輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)與減速器B連接，輔驅(qū)動輪、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂和擺輪依次安裝于減速器B的輸出軸B上；擺輪外緣與擺輪履帶嚙合，雙向電磁離合器分別與輔驅(qū)動輪、擺臂、擺輪連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的主驅(qū)動輪通過鍵與減速器A的輸出軸A聯(lián)接，主驅(qū)動輪的圓心處分別設(shè)有內(nèi)、外擋板，外圓沿 上分別設(shè)有內(nèi)、外擋邊A;內(nèi)擋板與減速器A固定聯(lián)接，外擋板設(shè)于減速器A的^I出軸A的端部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的輔 驅(qū)動輪通過超越離合器和軸承安裝在減速器B的輸出軸B上，輔驅(qū)動輪的一邊與雙向電磁離 合器的一從動盤固定聯(lián)結(jié)，輔驅(qū)動輪的外圓沿上分別設(shè)有內(nèi)、外擋邊B。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的超 越離合器的內(nèi)環(huán)通過鍵與減速器B的輸出軸B聯(lián)接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的雙向電磁離合器的主動盤通過鍵與減速器B的輸出軸B聯(lián)結(jié)， 一從動盤與輔驅(qū)動輪相連，另一 從動盤與擺臂合二為一，即擺臂成為雙向電磁離合器的一從動盤。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的擺輪包括內(nèi)輪和外輪，擺輪內(nèi)輪與雙向電磁離合器的一從動盤固定聯(lián)結(jié)，擺輪外輪通過軸承套裝在減速器B的輸出軸B上，擺輪內(nèi)輪和外輪的外圓沿上分別設(shè)有擺輪內(nèi)輪擋邊和擺輪外輪 擋邊。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，其特征在于所述的擺 臂通過軸承安裝在減速器B的輸出軸B上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種四輪驅(qū)動履帶式機(jī)器人行走驅(qū)動裝置，包括驅(qū)動輪、減速器、直流伺服電機(jī)、行走履帶、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂、擺輪和擺輪履帶，驅(qū)動輪、減速器、直流伺服電機(jī)分別包括主驅(qū)動輪、輔驅(qū)動輪、減速器A、減速器B、主驅(qū)動直流伺服電機(jī)和輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)，主驅(qū)動直流伺服電機(jī)與減速器A連接，主驅(qū)動輪安裝于減速器A的輸出軸A上，行走履帶分別與主驅(qū)動輪、輔驅(qū)動輪嚙合；輔驅(qū)動直流伺服電機(jī)與減速器B連接，輔驅(qū)動輪、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂和擺輪依次安裝于減速器B的輸出軸B上；擺輪外緣與擺輪履帶嚙合，雙向電磁離合器分別與輔驅(qū)動輪、擺臂、擺輪連接。其具有重量輕，體積小，行走驅(qū)動功率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B60K17/00GK201186681SQ20082002064
公開日2009年1月28日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者侯憲倫, 潔 孫, 東 張, 倩 李, 李向東, 葛兆斌 申請人:山東省科學(xué)院自動化研究所