可控的差動平衡裝置及具有其的移動平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及移動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可控的差動平衡裝置及具有其的移動平臺，可用于移動機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]移動平臺采用差動平衡裝置連接其主車體與左右兩個行走部，可使得移動平臺具有良好的被動適應(yīng)地形的性能。如專利搖桿式四輪機(jī)器人(授權(quán)公告號:CN101549715B)提出了一種機(jī)器人，該機(jī)器人由主箱體、差動平衡器、左右兩搖桿以及輪子構(gòu)成，差動平衡器連接了主箱體與左右兩個與車輪相連的搖桿。采用此技術(shù)方案當(dāng)機(jī)器人行駛在不平整的地形上時車輪可帶動左右搖桿與主箱體做相關(guān)聯(lián)的擺動，同時將主箱體的重量較為均勻的分布到各個車輪，因此所述機(jī)器人具有較高的適應(yīng)不平整地形的性能。
[0003]但，因為差動平衡裝置(器)的存在，又因所述差動平衡裝置(器)無法進(jìn)行鎖定，當(dāng)采用了差動平衡裝置(器)的移動平臺在某些不平整的地形上運行時差動平衡裝置使移動平臺運動產(chǎn)生不穩(wěn)定，如專利搖桿式四輪機(jī)器人(授權(quán)公告號:CN101549715B)在不平整的地形上轉(zhuǎn)向時，可能使得某個車輪抬起，進(jìn)而造成傾覆。另外，現(xiàn)有的差動平衡裝置(器)連接主車體與左右行走部后，主車體與左右行走部的初始夾角即確定而無法調(diào)節(jié)，因此，主車體的俯仰角無法進(jìn)行主動調(diào)節(jié)。
[0004]為了使采用了差動平衡裝置的移動平臺(如移動機(jī)器人)具有更好的穩(wěn)定性與地形適應(yīng)性，設(shè)計一種運動和功能可控的差動平衡裝置及使用其的移動平臺十分必要。
[0005]在國家自然科學(xué)基金青年基金(批準(zhǔn)號:51205391)的支持下，本發(fā)明人團(tuán)隊進(jìn)一步進(jìn)行研究，為克服上述的問題，探索一種可控的差動平衡裝置及具有該可控的差動平衡裝置的移動平臺。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的一個目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提出一種可控的差動平衡裝置及具有其的移動平臺；可根據(jù)使用的需要對所述可控的差動平衡裝置進(jìn)行鎖定與釋放，從而實現(xiàn)具有其的移動平臺的差動平衡作用的使能控制；通過對該可控的差動平衡裝置的調(diào)節(jié)還可實現(xiàn)對具有其的移動平臺俯仰角的主動調(diào)節(jié)。
[0007]根據(jù)本實用新型實施例的可控的差動平衡裝置，其包括:差動齒輪單元、底座、轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元、鎖定單元。所述差動齒輪單元包括:殼體；內(nèi)齒圈，所述內(nèi)齒圈設(shè)于所述殼體內(nèi)部且與所述殼體相連；太陽輪，所述太陽輪與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地相連，所述太陽輪與所述內(nèi)齒圈同軸線，且所述太陽輪與內(nèi)齒圈的齒數(shù)之比為1:2 ;行星齒輪對，所述行星齒輪對至少為一副，包括兩個行星齒輪，兩個所述行星齒輪相互嚙合，且所述行星齒輪對設(shè)在所述太陽輪與內(nèi)齒圈之間，所述行星齒輪對的兩個所述行星齒輪分別與所述太陽輪和內(nèi)齒圈相嚙合；系桿，所述系桿連接并支撐兩個所述行星齒輪，所述系桿與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地相連，且所述系桿樞轉(zhuǎn)軸線與所述太陽輪同軸線。所述底座與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地相連，構(gòu)成轉(zhuǎn)動副，所述轉(zhuǎn)動副的軸線與所述太陽輪的軸線共線。所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元與所述底座和所述差動齒輪單元的所述殼體均相連，且可驅(qū)動所述殼體相對所述底座轉(zhuǎn)動。所述鎖定單元與所述差動齒輪單元相連并鎖定和釋放所述差動齒輪單元的傳動。
[0008]作為可選的，根據(jù)本實用新型的實施例，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元采用齒輪式轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元，其包括:第一齒輪，所述第一齒輪與所述殼體相連，且所述第一齒輪的軸線與所述太陽輪的軸線共線；第二齒輪，所述第二齒輪與所述底座可樞轉(zhuǎn)地相連，且所述第二齒輪與所述第一齒輪相互嚙合齒輪驅(qū)動件，所述齒輪驅(qū)動件與所述第二齒輪相連，并驅(qū)動所述第二齒輪轉(zhuǎn)動。
[0009]作為進(jìn)一步的可選的，根據(jù)本實用新型的實施例，所述齒輪式轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元的所述第一齒輪和所述第二齒輪為圓柱齒輪或錐形齒輪；所述齒輪驅(qū)動件為電機(jī)或經(jīng)過減速的電機(jī)單元，在其他一些實施例中也可選擇液壓馬達(dá)或氣動馬達(dá)。
[0010]作為另一可選的，根據(jù)本實用新型的其他實施例，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元采用蝸輪蝸桿式驅(qū)動單元，其包括:蝸輪，所述蝸輪與所述殼體相連，且所述蝸輪的軸線與所述太陽輪的軸線共線；蝸桿，所述蝸桿與所述底座可樞轉(zhuǎn)地相連，且所述蝸桿與所述蝸輪相互嚙合；蝸桿驅(qū)動件，所述蝸桿驅(qū)動件與所述蝸桿相連，并驅(qū)動所述蝸桿轉(zhuǎn)動。
[0011]作為其他可選的，根據(jù)本實用新型的另一些實施例，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元采用撓性件驅(qū)動單元，所述撓性件驅(qū)動單元包括:第一傳動輪，所述第一傳動輪與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地相連，且所述第一傳動輪與所述太陽輪的軸線共線；第二傳動輪，所述第二傳動輪與所述底座可樞轉(zhuǎn)地相連；撓性傳動件，所述撓性傳動件連接所述第一傳動輪與所述第二傳動輪；傳動輪驅(qū)動件，所述傳動輪驅(qū)動件與所述第二傳動輪相連并驅(qū)動所述第二傳動輪轉(zhuǎn)動。
[0012]作為進(jìn)一步的可選的，根據(jù)具體實施，所述燒性件驅(qū)動單元為同步帶驅(qū)動單元或鏈驅(qū)動單元。
[0013]作為可選的，根據(jù)本實用新型的實施例，所述鎖定單元采用離合式鎖定單元，所述離合式鎖定單元包括一個離合器，所述離合器與所述殼體和所述太陽輪相連；在另外一些實施例中，所述離合器與所述殼體和所述系桿相連。
[0014]在具體實施中，所述離合式鎖定單元所包括的所述離合器為電磁離合器或牙嵌式離合器或摩擦式離合器，或可實現(xiàn)離合功能的制動器，所述制動器包括:盤式制動器、鼓式制動器、電磁制動器。
[0015]此外，本實用新型還提出了一種移動平臺，其包括上述可控的差動平衡裝置，且還包括:主車體，所述主車體包括主車架，所述可控的差動平衡裝置的所述底座與所述主車架相連；行走部，所述行走部為兩個，且分別設(shè)于所述主車體的兩側(cè)，所述行走部包括行走部架，兩個所述行走部架分別與所述主車架可樞轉(zhuǎn)地相連，且兩個所述行走部架分別與所述可控的差動平衡裝置的所述太陽輪和所述系桿相連。
[0016]根據(jù)本實用新型的實施例，所述移動平臺中的所述行走部為輪式行走部或履帶式行走部。
[0017]通過上述技術(shù)方案，所述差動齒輪單元的所述太陽輪和所述系桿相對所述殼體做轉(zhuǎn)角相同、轉(zhuǎn)向相反的運動，具有差動平衡作用；所述鎖定單元將所述殼體與所述太陽輪或所述系桿中的任一個鎖定在一起，這樣所述差動齒輪單元失去差動平衡作用。所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元驅(qū)動所述差動齒輪單元的所述殼體相對所述底座轉(zhuǎn)動，這樣可以改變所述殼體和所述底座的夾角。通過所述的鎖定單元可以實現(xiàn)本實用新型的差動平衡作用的使能控制，通過轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元可以改變所述差動齒輪單元相對所述底座的夾角。根據(jù)本實用新型的移動平臺，因為使用了上述可控的差動平衡裝置的緣故，使得所述移動平臺的差動平衡作用的使能可控，也可以實現(xiàn)所述移動平臺主車體的俯仰角的主動調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)所述可控的差動平衡裝置具有差動平衡作用，可以使得所述移動平臺被動地適應(yīng)地形，具有較好的地形通過性；當(dāng)所述可控的差動平衡裝置失去差動平衡作用，這樣所述移動平臺的所述主車體與兩個所述行走部固定為一體，當(dāng)所述移動平臺進(jìn)行轉(zhuǎn)向尤其原地轉(zhuǎn)向等操作時，不會出現(xiàn)在行走部驅(qū)動力的作用下帶來的所述行走部相對所述主車體的轉(zhuǎn)動，可增加了轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。所述移動平臺在一些較為復(fù)雜地形上行走時，可以防止兩個所述行走部相對所主車體過大擺動，進(jìn)而防止移動平臺的傾覆，提高了移動平臺的穩(wěn)定性。因為所述移動平臺的主車體的俯仰角可以根據(jù)需要進(jìn)行主動調(diào)節(jié)，使得移動平臺具有良好的適應(yīng)性。
[0018]根據(jù)一些實施例，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元采用齒輪式轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元，所述第一齒輪與所述殼體相連，如采用螺紋連接件相連，所述第二齒輪與所述底座可樞轉(zhuǎn)地相連，所述第一齒輪與所述第二齒輪嚙合，所述齒輪驅(qū)動件驅(qū)動所述第二齒輪，從而實現(xiàn)了所述底座與所述殼體的夾角的調(diào)節(jié)。具體而言，采用所述第一齒輪和所述第二齒輪可采用圓柱齒輪也可采用錐齒輪，可根據(jù)具體布置空間的需要進(jìn)行選擇。
[0019]根據(jù)另一些實施例，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元采用蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元，連接方式同齒輪式轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元，通過蝸輪蝸桿傳動實現(xiàn)了所述底座和所述殼體間的角度調(diào)節(jié)，因為采用了蝸輪蝸桿傳動，該傳動具有較好的自鎖性能。
[0020]作為其他可選的，根據(jù)本實用新型的另一些實施例，所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元采用撓性件驅(qū)動單元，所述燒性件驅(qū)動單元為同步帶驅(qū)動單元或鏈驅(qū)動單元，同樣可達(dá)到調(diào)節(jié)所述底座與所述殼體夾角大小的目的。
[0021]作為可選的，根據(jù)本實用新型的實施例，所述鎖定單元采用離合式鎖定單元，所述離合式鎖定單元包括一個離合器，所述離合器與所述殼體和所述太陽輪相連。通過該技術(shù)方案，當(dāng)所述離合器結(jié)合時實現(xiàn)了所述殼體與所述太陽輪的鎖定；當(dāng)所述離合器分離時將釋放所述殼體與所述太陽的鎖定。在具體實施中，如采用電磁離合器可通過通電或斷電實現(xiàn)所述太陽輪相對所述殼體的能否轉(zhuǎn)動的控制。作為另一可選方案，根據(jù)本實用新型的另一些實施例，所述鎖定單元可與所述殼體和所述系桿相連，同樣可以起到鎖定所述差動齒輪單元的