可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置及具有其的移動(dòng)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及移動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置及具有其的移動(dòng)平臺(tái)，可用于移動(dòng)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)平臺(tái)采用差動(dòng)平衡裝置連接其主車體與左右兩個(gè)行走部，可使得移動(dòng)平臺(tái)具有良好的被動(dòng)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(hào):CN101549715B)提出了一種機(jī)器人，該機(jī)器人由主箱體、差動(dòng)平衡器、左右兩搖桿以及輪子構(gòu)成，差動(dòng)平衡器連接了主箱體與左右兩個(gè)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(shí)車輪可帶動(dòng)左右搖桿與主箱體做相關(guān)聯(lián)的擺動(dòng)，同時(shí)將主箱體的重量較為均勻的分布到各個(gè)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?yàn)椴顒?dòng)平衡裝置(器)的存在，又因所述差動(dòng)平衡裝置(器)無(wú)法進(jìn)行鎖定，當(dāng)采用了差動(dòng)平衡裝置(器)的移動(dòng)平臺(tái)在某些不平整的地形上運(yùn)行時(shí)差動(dòng)平衡裝置使移動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)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(hào):CN101549715B)在不平整的地形上轉(zhuǎn)向時(shí)，可能使得某個(gè)車輪抬起，進(jìn)而造成傾覆。另外，現(xiàn)有的差動(dòng)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(wú)法調(diào)節(jié)，因此，主車體的俯仰角無(wú)法進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0004]為了使采用了差動(dòng)平衡裝置的移動(dòng)平臺(tái)(如移動(dòng)機(jī)器人)具有更好的穩(wěn)定性與地形適應(yīng)性，設(shè)計(jì)一種運(yùn)動(dòng)和功能可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置及使用其的移動(dòng)平臺(tái)十分必要。
[0005]在國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金(批準(zhǔn)號(hào):51205391)的支持下，本發(fā)明人團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步進(jìn)行研究，為克服上述的問(wèn)題，探索一種可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置及具有該可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置的移動(dòng)平臺(tái)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的一個(gè)目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提出一種可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置及具有其的移動(dòng)平臺(tái)；可根據(jù)使用的需要對(duì)所述可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置進(jìn)行鎖定與釋放，從而實(shí)現(xiàn)具有其的移動(dòng)平臺(tái)的差動(dòng)平衡作用的使能控制；通過(guò)對(duì)該可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置的調(diào)節(jié)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)具有其的移動(dòng)平臺(tái)俯仰角的主動(dòng)調(diào)
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[0007]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置，其包括:錐齒輪裝置、底座、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和鎖定單元。所述錐齒輪裝置包括:殼體；兩個(gè)外聯(lián)錐齒輪，兩個(gè)所述外聯(lián)錐齒輪對(duì)稱地設(shè)在所述殼體內(nèi)均與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地相連，且兩個(gè)所述外聯(lián)錐齒輪的齒數(shù)相同；行星錐齒輪，所述行星錐齒輪至少為一個(gè)，所述行星錐齒輪設(shè)在所述殼體內(nèi)且與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地相連，且所述行星錐齒輪與兩個(gè)所述外聯(lián)錐齒輪均正交嚙合。所述底座與所述殼體可樞轉(zhuǎn)地相連，構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述轉(zhuǎn)動(dòng)副與兩個(gè)所述外聯(lián)錐齒輪的軸線共線；所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元與所述底座和所述錐齒輪裝置的所述殼體均相連，且可驅(qū)動(dòng)所述殼體相對(duì)所述底座轉(zhuǎn)動(dòng)；所述鎖定單元與所述錐齒輪裝置相連并鎖定和釋放所述外聯(lián)錐齒輪和所述行星錐齒輪的嚙合傳動(dòng)。
[0008]作為可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元采用齒輪式轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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外聯(lián)錐齒輪的軸線共線；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(dòng)件，所述齒輪驅(qū)動(dòng)件與所述第二齒輪相連，并驅(qū)動(dòng)所述第二齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]作為進(jìn)一步的可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述齒輪式轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)件為電機(jī)或經(jīng)過(guò)減速的電機(jī)單元，在其他一些實(shí)施例中也可選擇液壓馬達(dá)或氣動(dòng)馬達(dá)。
[0010]作為另一可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的其他實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元采用蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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外聯(lián)錐齒輪的軸線共線；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(dòng)件，所述蝸桿驅(qū)動(dòng)件與所述蝸桿相連，并驅(qū)動(dòng)所述蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]作為其他可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元采用直線驅(qū)動(dòng)單元，所述直線驅(qū)動(dòng)單元包括:第一連接件，所述第一連接件與所述殼體鉸連，且所述第一連接件和所述殼體的鉸接中心與所述外聯(lián)錐齒輪的軸線不共線；第二連接件，所述第二連接件與所述底座鉸連，所述第二連接件與所述第一連接件可移動(dòng)地相連。
[0012]作為進(jìn)一步的可選的，根據(jù)具體實(shí)施，所述直線驅(qū)動(dòng)單元為電動(dòng)推桿或油缸或氣缸。
[0013]作為可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)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(gè)離合器，所述離合器與所述殼體和所述外聯(lián)錐齒輪相連。
[0014]在具體實(shí)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(shí)現(xiàn)離合功能的制動(dòng)器，所述制動(dòng)器包括:盤(pán)式制動(dòng)器、鼓式制動(dòng)器、電磁制動(dòng)器。
[0015]此外，本實(shí)用新型還提出了一種移動(dòng)平臺(tái)，其包括上述可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置，且還包括:主車體，所述主車體包括主車架，所述可控的錐齒輪式差動(dòng)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(gè)，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(gè)所述行走部架分別與所述主車架可樞轉(zhuǎn)地相連，且兩個(gè)所述行走部架分別與所述可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置的兩個(gè)所述外聯(lián)錐齒輪相連。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述移動(dòng)平臺(tái)中的所述行走部為輪式行走部或履帶式行走部。
[0017]通過(guò)上述技術(shù)方案，所述錐齒輪裝置的兩個(gè)所述外聯(lián)錐齒輪相對(duì)所述殼體做轉(zhuǎn)角相同、轉(zhuǎn)向相反的運(yùn)動(dòng)，具有差動(dòng)平衡作用；所述鎖定單元將所述殼體與兩個(gè)所述外聯(lián)錐齒輪和行星錐齒輪中的任一個(gè)鎖定在一起，即兩個(gè)所述外聯(lián)錐齒輪與所述基座鎖定為一體，這樣所述錐齒輪裝置失去差動(dòng)平衡作用。所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述錐齒輪裝置的所述殼體相對(duì)所述底座轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣可以改變所述殼體和所述底座的夾角。通過(guò)所述的鎖定單元可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的差動(dòng)平衡作用的使能控制，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元可以改變所述錐齒輪裝置相對(duì)所述底座的夾角。根據(jù)本實(shí)用新型的移動(dòng)平臺(tái)，因?yàn)槭褂昧松鲜隹煽氐腻F齒輪式差動(dòng)平衡裝置的緣故，使得所述移動(dòng)平臺(tái)的差動(dòng)平衡作用的使能可控，也可以實(shí)現(xiàn)所述移動(dòng)平臺(tái)主車體的俯仰角的主動(dòng)調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)所述可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置具有差動(dòng)平衡作用，可以使得所述移動(dòng)平臺(tái)被動(dòng)地適應(yīng)地形，具有較好的地形通過(guò)性；當(dāng)所述可控的錐齒輪式差動(dòng)平衡裝置失去差動(dòng)平衡作用，這樣所述移動(dòng)平臺(tái)的所述主車體與兩個(gè)所述行走部固定為一體，當(dāng)所述移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)向尤其原地轉(zhuǎn)向等操作時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)在行走部驅(qū)動(dòng)力的作用下帶來(lái)的所述行走部相對(duì)所述主車體的轉(zhuǎn)動(dòng)，可增加了轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。所述移動(dòng)平臺(tái)在一些較為復(fù)雜地形上行走時(shí)，可以防止兩個(gè)所述行走部相對(duì)所主車體過(guò)大擺動(dòng)，進(jìn)而防止移動(dòng)平臺(tái)的傾覆，提高了移動(dòng)平臺(tái)的穩(wěn)定性。因?yàn)樗鲆苿?dòng)平臺(tái)的主車體的俯仰角可以根據(jù)需要進(jìn)行主動(dòng)調(diào)節(jié)，使得移動(dòng)平臺(tái)具有良好的適應(yīng)性。
[0018]根據(jù)一些實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元采用齒輪式轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)件驅(qū)動(dòng)所述第二齒輪，從而實(shí)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(shí)施例，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元采用蝸輪蝸桿式轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，連接方式同齒輪式轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了所述底座和所述殼體間的角度調(diào)節(jié)，因?yàn)椴捎昧宋佪單仐U傳動(dòng)，該傳動(dòng)具有較好的自鎖性能。
[0020]作為其他可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元采用直線驅(qū)動(dòng)單元，
[0021]所述直線驅(qū)動(dòng)單元與所述殼體和所述底座鉸連，改變兩個(gè)鉸連中心的距離可以實(shí)現(xiàn)所述殼體和所述底座夾角的調(diào)節(jié)。此方案可在夾角調(diào)節(jié)方位不大的情況下選用，因?yàn)樗鲋本€驅(qū)動(dòng)單元采用鉸連方式連接，所以安裝較為方便。根據(jù)具體的實(shí)施和使用要求，所述直線驅(qū)動(dòng)單元為電動(dòng)推桿或油缸或氣缸。
[0022]作為可選的，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)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(gè)離合器，所述離合器與所述殼體和所述外聯(lián)錐齒輪相連。通過(guò)該技術(shù)方案，當(dāng)所述離合器結(jié)合時(shí)實(shí)現(xiàn)了所述殼體與所述外聯(lián)錐齒輪的鎖定；當(dāng)所述離合器分離時(shí)將釋放所述殼體與所述外聯(lián)錐齒輪的鎖定。在具體實(shí)施中，如采用電磁離合器可通過(guò)通電或斷電實(shí)現(xiàn)所述外聯(lián)錐齒輪相對(duì)所述殼體的能否轉(zhuǎn)動(dòng)的控制。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的移動(dòng)平臺(tái)，由于使用上述的可控的錐齒