專利名稱：一種帶有可適應(yīng)地形輔助沙地輪的平衡機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人部件，具體地說(shuō)是一種用于移動(dòng)機(jī)器人的平衡機(jī)構(gòu)。(二) 背景技術(shù)車身平衡機(jī)構(gòu)是移動(dòng)機(jī)器人走行部的重要組成部分，它能減小車身所受地形 的擾動(dòng)，并協(xié)調(diào)搖臂及車輪運(yùn)動(dòng)和受力的作用。在歷史上較為經(jīng)典的平衡機(jī)構(gòu)主 要有若干種，如噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室UPL)開(kāi)發(fā)應(yīng)用在火星車Spirit上的分離式平 衡機(jī)構(gòu)，閂本宇宙科學(xué)研究所(ISAS)和明基大學(xué)研制的火星探測(cè)車Micro5的 五輪PEGASUS走行結(jié)構(gòu)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的錐齒行星輪式平衡機(jī)構(gòu)等等。這些 平衡機(jī)構(gòu)或應(yīng)用于六輪系統(tǒng)，或應(yīng)用于四輪系統(tǒng)，通常情況下將車輪系統(tǒng)直接連 接于平衡機(jī)構(gòu)的輸入，但在平衡機(jī)構(gòu)自身上沒(méi)有連接輔助驅(qū)動(dòng)裝置；雖然Micra5 的五輪PEGASUS走行結(jié)構(gòu)采用了第五輪輔助驅(qū)動(dòng)輪，但第五輪只是自由鉸接在 探測(cè)車前端連接兩側(cè)車體的光桿上。總之，上述機(jī)構(gòu)起到了協(xié)調(diào)移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，能夠適應(yīng)地形的變化，但沒(méi)有將可適應(yīng)地形輔助車輪和平衡系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合， 具有一定的局限性，集中表現(xiàn)在(1)單獨(dú)應(yīng)用平衡機(jī)構(gòu)，能夠?yàn)榭茖W(xué)儀器提供 相應(yīng)穩(wěn)定的工作平臺(tái)，但不具備輔助輔助驅(qū)動(dòng)模塊，不能更好的完成移動(dòng)機(jī)器人 某些性能參數(shù)的測(cè)定。(2)如Micro5的PEGASUS走行結(jié)構(gòu)，雖然具備了輔助 驅(qū)動(dòng)模塊，但不能為科學(xué)儀器構(gòu)成穩(wěn)定的工作平臺(tái)。(三) 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，越障性能高，能 適應(yīng)多種環(huán)境的一種帶有可適應(yīng)地形輔助沙地輪的平衡機(jī)構(gòu)。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 '由中間車體平衡模塊和輔助驅(qū)動(dòng)模塊組成；中間車體平衡模塊包括左側(cè)立板、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承、左側(cè)搖臂輸入直齒輪、左側(cè)傳動(dòng)直齒輪、圓柱銷、 軸端擋圈、成對(duì)的軸用彈性擋圈、左側(cè)從動(dòng)直齒輪、左側(cè)齒輪箱端蓋、右側(cè)齒輪 箱端蓋、右側(cè)從動(dòng)直齒輪、右側(cè)立板、連桿、圓頭平鍵、右側(cè)搖臂輸入直齒輪，左側(cè)立板與左側(cè)齒輪箱端蓋連接構(gòu)成左側(cè)齒輪箱機(jī)座，左側(cè)搖臂輸入直齒輪、左 側(cè)傳動(dòng)直齒輪與左側(cè)齒輪箱機(jī)座之間分別設(shè)有成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承，左側(cè)從動(dòng) 直齒輪由圓頭平鍵、成對(duì)的軸用彈性擋圈連接固定到連桿上，右側(cè)立板與右側(cè)齒 輪箱端蓋連接構(gòu)成右側(cè)齒輪箱機(jī).座，右側(cè)搖臂輸入直齒輪與右側(cè)齒輪箱機(jī)座之間 設(shè)有成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承，右側(cè)從動(dòng)直齒輪由圓頭平鍵、成對(duì)的軸用彈性擋圈 連接固定到連桿上，分別固套在左側(cè)齒輪箱機(jī)座和右側(cè)齒輪箱機(jī)座上的成對(duì)帶法 蘭的滑動(dòng)軸承同連桿之間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，且用十字槽沉頭螺釘、圓柱銷將軸端擋圈 固定在連桿的端部；輔助驅(qū)動(dòng)模塊包括左側(cè)軸向擋圈、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承、 搖桿旋轉(zhuǎn)套、右側(cè)軸向擋圈、搖桿、扣緊螺母、搖桿調(diào)整座和輔助沙地輪部件， 成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承安裝在搖桿旋轉(zhuǎn)套的內(nèi)孔中，位于搖桿旋轉(zhuǎn)套兩側(cè)的左側(cè) 軸向擋圈與右側(cè)軸向擋圈均裝在連桿上，搖桿的一側(cè)與搖桿旋轉(zhuǎn)套固聯(lián)、另一側(cè) 與搖桿調(diào)整座的上端通過(guò)螺紋旋合來(lái)調(diào)節(jié)其有效長(zhǎng)度，扣緊螺母將搖桿與搖桿調(diào) 整座兩者鎖緊，輔助沙地輪部件安裝在搖桿調(diào)整座的下端。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、可靠，保證移動(dòng)機(jī)器人主車體(中間車體)俯 仰最小，為科學(xué)儀器提供穩(wěn)定平臺(tái)，地面適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且連桿22通過(guò)相應(yīng) 裝置連接的輔助沙地輪系統(tǒng)，增強(qiáng)了整車的驅(qū)動(dòng)能力，提高了其越障性能，還可 以在輔助沙地輪系統(tǒng)上安裝儀器測(cè)量計(jì)算出移動(dòng)機(jī)器人某些性能參數(shù)，如滑轉(zhuǎn)率 等。(四)


圖l是本發(fā)明的主剖視圖； 圖2是圖1的A-A向剖視圖； 圖3是圖1的B-B向剖視圖； 圖4是圖1的C-C向剖視圖； 圖5是圖2的D-D向剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述一種帶有可適應(yīng)地形輔助沙地輪的平衡機(jī)構(gòu)由中間車體平衡模塊和輔助驅(qū)動(dòng)模塊共兩個(gè)模塊組成。結(jié)合圖l-圖5，其中中間車體平衡模塊由左側(cè)立板l、 內(nèi)六角圓柱頭螺釘組件2、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承3、左側(cè)搖臂輸入直齒輪4、左側(cè)傳動(dòng)直齒輪5、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承6、圓柱銷7、十字槽沉頭螺釘8、軸 端擋圈9、成對(duì)的軸用彈性擋圈10、圓頭平鍵ll、左側(cè)從動(dòng)直齒輪12、左側(cè)齒 輪箱端蓋13、右側(cè)齒輪箱端蓋18、右側(cè)從動(dòng)直齒輪19、右側(cè)立板20、成對(duì)的軸 用彈性擋圈21、連桿22、圓頭平鍵23、成對(duì)帶法^.的滑動(dòng)軸承24、右側(cè)搖臂輸 入直齒輪25、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承26、內(nèi)六角圓柱頭螺釘組件27和成對(duì)帶法 蘭的滑動(dòng)軸承32組成。輔助驅(qū)動(dòng)模塊由左側(cè)軸向擋圈14、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸 承15、搖桿旋轉(zhuǎn)套16、右側(cè)軸向擋圈17、搖桿28、扣緊螺母29、搖桿調(diào)整座 30和輔助沙地輪部件31組成。輔助驅(qū)動(dòng)模塊可以跟隨地形的變化圍繞中間車體 平衡模塊的連桿22自由擺動(dòng)。在中間車體平衡模塊中左側(cè)立板1與左側(cè)齒輪箱端蓋13通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭 螺釘組件2連接構(gòu)成左側(cè)齒輪箱機(jī)座，左側(cè)搖臂輸入直齒輪4、左側(cè)傳動(dòng)直齒輪 5與左側(cè)齒輪箱機(jī)座之間分別設(shè)有成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承3、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng) 軸承32，左側(cè)從動(dòng)直齒輪12由圓頭平鍵11、成對(duì)的軸用彈性擋圈IO連接固定 到系桿22上；同理，右側(cè)立板20與右側(cè)齒輪箱端蓋18通過(guò)內(nèi)六角圓柱頭螺釘 組件27連接構(gòu)成右側(cè)齒輪箱機(jī)座，右側(cè)搖臂輸入直齒輪25與右側(cè)齒輪箱機(jī)座之 間設(shè)有成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承26，右側(cè)從動(dòng)直齒輪19由圓頭平鍵23、成對(duì)的軸 用彈性擋圈21連接固定到系桿22上；分別固套在左側(cè)齒輪箱機(jī)座和右側(cè)齒輪箱 機(jī)座上的成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承6、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承24同連桿22之間形 成轉(zhuǎn)動(dòng)副，且用十字槽沉頭螺釘8、圓柱銷7將軸端擋圈9固定在連桿22的左 端。在輔助驅(qū)動(dòng)模塊中成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承15采用過(guò)渡配合安裝在搖桿旋轉(zhuǎn) 套16的內(nèi)孔中，使得搖桿旋轉(zhuǎn)套16可以圍繞系桿22的中部自由擺動(dòng)，位于搖 桿旋轉(zhuǎn)套16兩側(cè)的左側(cè)軸向擋圈14與右側(cè)軸向擋圈17均裝在連桿22上，且它 們各自的軸向端面分別與成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承15、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承6、 成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承24的相應(yīng)法蘭面構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，搖桿28的一側(cè)與搖桿旋轉(zhuǎn) 套16焊接固聯(lián)，另一側(cè)與搖桿調(diào)整座30的上端通過(guò)螺紋旋合來(lái)調(diào)節(jié)其有效長(zhǎng)度， 扣緊螺母29將搖桿28與搖桿調(diào)整座30兩者鎖緊，保持給定的相對(duì)位置，輔助 沙地輪部件31安裝在搖桿調(diào)整座30的下端。中間車體平衡模塊使中間車體成為 可供科學(xué)儀器使用的穩(wěn)定平臺(tái)，輔助驅(qū)動(dòng)模塊適應(yīng)地形的變化可圍繞連桿22自 由擺動(dòng)，增強(qiáng)了整車的驅(qū)動(dòng)與越障性能。其工作原理是移動(dòng)機(jī)器人的左右兩側(cè)搖臂通過(guò)中間車體平衡模塊與主車體(中間車體)相連，可以把兩側(cè)搖臂的擺角進(jìn)行線性平均，并轉(zhuǎn)化為主車體的擺 角輸出，能夠有效地減小主車體因地形變化所受到的擾動(dòng)。本發(fā)明中平衡模塊的 核心部分是分離式的差動(dòng)輪系，相對(duì)地面慣性坐標(biāo)系，左側(cè)搖臂輸入直齒輪4、 右側(cè)搖臂輸入直齒輪25分別與兩側(cè)搖臂相連作為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)輸入的中心輪，左側(cè) 傳動(dòng)直齒輪5作用是改變左側(cè)從動(dòng)直齒輪12的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，左側(cè)從動(dòng)直齒輪12與 右側(cè)從動(dòng)直齒輪19是行星輪，它們由連桿22及成對(duì)的軸用彈性擋圈10、圓頭 平鍵ll、成對(duì)的軸用彈性擋圈21、圓頭平鍵23連接成整體，同步繞著自身軸線 自傳和繞著中心輪軸線公轉(zhuǎn)，左側(cè)立板1、右側(cè)立板20與主車體(中間車體) 固聯(lián)作為輪系的運(yùn)動(dòng)輸出構(gòu)件即系桿，這樣對(duì)于行進(jìn)的移動(dòng)機(jī)器人，主車體對(duì)慣 性坐標(biāo)系的俯仰擺角是兩側(cè)搖臂對(duì)慣性坐標(biāo)系的俯仰擺角的平均值。同時(shí)輔助驅(qū) 動(dòng)模塊中的搖桿旋轉(zhuǎn)套16能夠圍繞連桿22自由擺動(dòng)，且左側(cè)軸向擋圈14與右 側(cè)軸向擋圈17限制了其軸向竄動(dòng)，搖桿28的一側(cè)與搖桿旋轉(zhuǎn)套16焊接固聯(lián)， 另一側(cè)與搖桿調(diào)整座30的上端通過(guò)螺紋旋合來(lái)調(diào)節(jié)自身有效長(zhǎng)度，扣緊螺母29 將搖桿28與搖桿調(diào)整座30兩者鎖緊，保持給定的相對(duì)位置，輔助沙地輪部件 31安裝在搖桿調(diào)整座30的下端，從而保證了輔助沙地輪部件31始終與地面接 觸，能夠提供相應(yīng)的牽引力，進(jìn)而增強(qiáng)了整車的驅(qū)動(dòng)能力，提高了其越障性能， 還可以在輔助沙地輪部件上安裝儀器測(cè)量計(jì)算出移動(dòng)機(jī)器人某些性能參數(shù)。因此 帶有可適應(yīng)地形輔助沙地輪的平衡機(jī)構(gòu)對(duì)移動(dòng)機(jī)器人在平穩(wěn)性、抗顛覆能力和越 障能力方面都有上佳的表現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種帶有可適應(yīng)地形輔助沙地輪的平衡機(jī)構(gòu)，其特征是由中間車體平衡模塊和輔助驅(qū)動(dòng)模塊組成；中間車體平衡模塊包括左側(cè)立板、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承、左側(cè)搖臂輸入直齒輪、左側(cè)傳動(dòng)直齒輪、圓柱銷、軸端擋圈、成對(duì)的軸用彈性擋圈、左側(cè)從動(dòng)直齒輪、左側(cè)齒輪箱端蓋、右側(cè)齒輪箱端蓋、右側(cè)從動(dòng)直齒輪、右側(cè)立板、連桿、圓頭平鍵、右側(cè)搖臂輸入直齒輪，左側(cè)立板與左側(cè)齒輪箱端蓋連接構(gòu)成左側(cè)齒輪箱機(jī)座，左側(cè)搖臂輸入直齒輪、左側(cè)傳動(dòng)直齒輪與左側(cè)齒輪箱機(jī)座之間分別設(shè)有成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承，左側(cè)從動(dòng)直齒輪由圓頭平鍵、成對(duì)的軸用彈性擋圈連接固定到連桿上，右側(cè)立板與右側(cè)齒輪箱端蓋連接構(gòu)成右側(cè)齒輪箱機(jī)座，右側(cè)搖臂輸入直齒輪與右側(cè)齒輪箱機(jī)座之間設(shè)有成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承，右側(cè)從動(dòng)直齒輪由圓頭平鍵、成對(duì)的軸用彈性擋圈連接固定到連桿上，分別固套在左側(cè)齒輪箱機(jī)座和右側(cè)齒輪箱機(jī)座上的成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承同連桿之間形成轉(zhuǎn)動(dòng)副，且用十字槽沉頭螺釘、圓柱銷將軸端擋圈固定在連桿的端部；輔助驅(qū)動(dòng)模塊包括左側(cè)軸向擋圈、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承、搖桿旋轉(zhuǎn)套、右側(cè)軸向擋圈、搖桿、扣緊螺母、搖桿調(diào)整座和輔助沙地輪部件，成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承安裝在搖桿旋轉(zhuǎn)套的內(nèi)孔中，位于搖桿旋轉(zhuǎn)套兩側(cè)的左側(cè)軸向擋圈與右側(cè)軸向擋圈均裝在連桿上，搖桿的一側(cè)與搖桿旋轉(zhuǎn)套固聯(lián)、另一側(cè)與搖桿調(diào)整座的上端通過(guò)螺紋旋合來(lái)調(diào)節(jié)其有效長(zhǎng)度，扣緊螺母將搖桿與搖桿調(diào)整座兩者鎖緊，輔助沙地輪部件安裝在搖桿調(diào)整座的下端。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種帶有可適應(yīng)地形輔助沙地輪的平衡機(jī)構(gòu)，其特征是由中間車體平衡模塊和輔助驅(qū)動(dòng)模塊組成；中間車體平衡模塊包括左側(cè)立板、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承、左側(cè)搖臂輸入直齒輪、左側(cè)傳動(dòng)直齒輪、圓柱銷、軸端擋圈、成對(duì)的軸用彈性擋圈、左側(cè)從動(dòng)直齒輪、左側(cè)齒輪箱端蓋、右側(cè)齒輪箱端蓋、右側(cè)從動(dòng)直齒輪、右側(cè)立板、連桿、圓頭平鍵、右側(cè)搖臂輸入直齒輪，左側(cè)立板與左側(cè)齒輪箱端蓋連接構(gòu)成左側(cè)齒輪箱機(jī)座，輔助驅(qū)動(dòng)模塊包括左側(cè)軸向擋圈、成對(duì)帶法蘭的滑動(dòng)軸承、搖桿旋轉(zhuǎn)套、右側(cè)軸向擋圈、搖桿、扣緊螺母、搖桿調(diào)整座和輔助沙地輪部件。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、可靠，保證移動(dòng)機(jī)器人主車體俯仰最小，地面適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B25J19/00GK101628419SQ200910072640
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者盧志茂, 吳永見(jiàn), 張振宇, 賀 徐, 欒鈺琨, 開(kāi) 薛, 譚大偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)