專利名稱：一種小型移動機器人輪擺式復(fù)合驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機器人技術(shù)和自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種小型移動機器人輪擺式
復(fù)合驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
目前，在移動機器人的運動機構(gòu)中，普遍采用了輪式、履帶式和足式機構(gòu)，輪式移 動機器人有結(jié)構(gòu)簡單、移動速度快和便于操縱等特點，但不適合跨越臺階、溝壑等障礙；履 帶式機器人在松軟、不平坦地形等自然環(huán)境中有著較高的穿越能力和良好的環(huán)境適應(yīng)性， 但摩擦阻力較大、能耗較高；腿式移動機器人具有較高的機動性，容易適應(yīng)各種復(fù)雜的地面 環(huán)境，但機構(gòu)與控制較為復(fù)雜且價格昂貴。近年來，許多學(xué)者進行了基于復(fù)合機構(gòu)的移動 機器人的研究，但很多只是把輪式、腿式或者履帶式、腿式機構(gòu)復(fù)合在一起，北京交通大學(xué) 的姚燕安、石侃等人在2007年申請了一種步輪履復(fù)合式移動機器人的專利(公開號CN 101157372A)，雖然把輪式、履帶式以及腿式機構(gòu)復(fù)合再一起，但中間采用了伸縮桿機構(gòu)并 用齒輪齒條或液壓進行力的傳遞，大大增加了機構(gòu)的復(fù)雜程度和成本，而且使得控制更加 復(fù)雜。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種小型移動機器人輪擺式復(fù)合驅(qū)動裝 置。本實用新型融合了輪式機構(gòu)和腿式機構(gòu)的特點，并且具有重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)簡單并 且可以原地轉(zhuǎn)彎的特點。利用輪胎實現(xiàn)高速遠距離運動，利用中間的兩條擺臂來提高其越 障能力和環(huán)境適應(yīng)性。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種小型移動機器人輪擺式復(fù)合驅(qū)動裝 置，它包括兩個外聯(lián)接板、兩個內(nèi)聯(lián)接板、四個擺臂小軸承、四個擺臂大軸承、兩個小帶輪、 兩個大帶輪、四個車輪、六個軸承座、四個驅(qū)動帶輪、底板、兩個驅(qū)動電機、四個驅(qū)動軸、擺臂 電機、三個電機座、小齒輪、大齒輪、主軸、兩個軸套、兩條同步帶和兩條擺臂帶。所述兩個 驅(qū)動電機通過兩個電機座對角固定在底板的兩端，驅(qū)動電機的輸出軸與驅(qū)動帶輪的一端聯(lián) 接，驅(qū)動帶輪的另一端與驅(qū)動軸的一端聯(lián)接，驅(qū)動軸的另一端與帶輪聯(lián)接，驅(qū)動軸的中間通 過軸承座固定在底板上，同時驅(qū)動帶輪與其同側(cè)的驅(qū)動帶輪通過同步帶聯(lián)接；擺臂電機通 過電機座固定在底板上，其輸出軸與小齒輪鍵聯(lián)接，小齒輪與大齒輪嚙合，大齒輪固定在主 軸上，主軸通過兩個軸承座固定在底板的中部，主軸的兩端通過軸套與外聯(lián)接板和內(nèi)聯(lián)接 板聯(lián)接，在外聯(lián)接板和內(nèi)聯(lián)接板的另一端聯(lián)接有擺臂小軸承和小帶輪。所述外聯(lián)接板和內(nèi) 聯(lián)接板組成的擺臂對稱地安裝在底板的中部，主軸的兩端分別與兩個軸套鍵聯(lián)接，軸套的 兩個端面分別與內(nèi)聯(lián)接板和外聯(lián)接板的一端聯(lián)接，軸套的外徑方向依次套有擺臂大軸承和 大帶輪，內(nèi)聯(lián)接板和外聯(lián)接板的另一端連有擺臂小軸承和小帶輪。本實用新型具有的有益效果是1、本實用新型所述移動機器人以輪式移動機器人為載體，融合了輪式、履帶和腿式機構(gòu)的運動優(yōu)點，具有快速移動、越障能力強等特點。2、本實用新型所述移動機器人重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單可靠。3、本實用新型所述移動機器人可以根據(jù)不同環(huán)境特點采用不同的運動模式，提高 機器人的環(huán)境適應(yīng)性。4、本實用新型所述移動機器人可以通過控制兩邊驅(qū)動電機的運轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)原地 轉(zhuǎn)彎，減小轉(zhuǎn)彎半徑，實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)彎并節(jié)省轉(zhuǎn)彎空間。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理主視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖中，1、外聯(lián)接板，2、擺臂小軸承，3、小帶輪，4、內(nèi)聯(lián)接板，5、車輪，6、軸承座，7、驅(qū) 動帶輪，8、底板，9、驅(qū)動電機，10、驅(qū)動軸，11、擺臂電機，12、電機座，13、小齒輪，14、大齒輪， 15、同步帶，16、主軸，17、擺臂大軸承，18、軸套，19、大帶輪，20、擺臂帶。
具體實施方式
本實用新型包括兩個外聯(lián)接板、兩個內(nèi)聯(lián)接板、四個擺臂小軸承、四個擺臂大軸 承、兩個小帶輪、兩個大帶輪、四個車輪、六個軸承座、四個驅(qū)動帶輪、底板、兩個驅(qū)動電機、 四個驅(qū)動軸、擺臂電機、三個電機座、小齒輪、大齒輪、主軸、兩個軸套、兩條同步帶和兩條擺 臂帶；兩個驅(qū)動電機通過兩個電機座對角固定在底板的兩端，驅(qū)動電機的輸出軸與驅(qū)動帶 輪的一端通過緊定螺釘聯(lián)接，驅(qū)動帶輪的另一端與驅(qū)動軸的一端通過緊定螺釘聯(lián)接，驅(qū)動 軸的另一端與帶輪聯(lián)接，驅(qū)動軸的中間通過軸承座固定在底板上，同時驅(qū)動帶輪與其同側(cè) 的驅(qū)動帶輪通過同步帶聯(lián)接，這樣通過兩個驅(qū)動電機就能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的四輪驅(qū)動；擺臂 電機通過電機座固定在底板上，其輸出軸與小齒輪鍵聯(lián)接，然后與大齒輪嚙合，大齒輪固定 在主軸上，主軸通過兩個軸承座固定在底板的中部，主軸的兩端通過軸套與外聯(lián)接板和內(nèi) 聯(lián)接板聯(lián)接，在外聯(lián)接板和內(nèi)聯(lián)接板的另一端聯(lián)接擺臂小軸承和小帶輪。四個驅(qū)動帶輪通過對角安置的兩個驅(qū)動電機驅(qū)動，其中一側(cè)的兩個驅(qū)動帶輪通過 安裝在同側(cè)的驅(qū)動電機進行驅(qū)動，兩個驅(qū)動帶輪通過同步帶進行聯(lián)接，另一側(cè)的兩個驅(qū)動 帶輪通過安裝在同側(cè)的另一個對角放置的驅(qū)動電機進行驅(qū)動，這樣通過四個驅(qū)動帶輪驅(qū)動 四個車輪實現(xiàn)小車的四驅(qū)，大大提高小車的運動能力和越過小障礙、溝壑的能力，同時通過 控制兩個驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動方向可以實現(xiàn)小車的原地轉(zhuǎn)彎，節(jié)省轉(zhuǎn)彎半徑和運動空間。外聯(lián)接板和內(nèi)聯(lián)接板組成的擺臂對稱的安裝在底板的中部，擺臂電機輸出扭矩通 過小齒輪傳遞給大齒輪，同時把扭矩放大，大齒輪固連在主軸上帶其轉(zhuǎn)動，主軸的兩端分別 與兩個軸套鍵聯(lián)接，軸套的兩個端面通過螺釘與內(nèi)聯(lián)接板和外聯(lián)接板的一端聯(lián)接，軸套的 外徑方向依次套有擺臂大軸承和大帶輪，內(nèi)聯(lián)接板和外聯(lián)接板的另一端連有擺臂小軸承和 小帶輪，這樣擺臂在擺臂電機的驅(qū)動下可以360度轉(zhuǎn)動，同時擺臂帶可以自由轉(zhuǎn)動。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1、2所示，本實用新型包括兩個外聯(lián)接板1、兩個內(nèi)聯(lián)接板4、四個擺臂小軸承 2、四個擺臂大軸承17、兩個小帶輪3、兩個大帶輪19、四個車輪5、六個軸承座6、四個驅(qū)動帶 輪7、底板8、兩個驅(qū)動電機9、四個驅(qū)動軸10、擺臂電機11、三個電機座12、小齒輪13、大齒輪14、主軸16、兩個軸套18、兩條同步帶15和兩條擺臂帶20 ；兩個驅(qū)動電機9通過兩個電 機座12對角固定在底板8的兩端，驅(qū)動電機9的輸出軸與驅(qū)動帶輪7的一端通過緊定螺釘 聯(lián)接，驅(qū)動帶輪7的另一端與驅(qū)動軸10的一端通過緊定螺釘聯(lián)接，驅(qū)動軸10的另一端與帶 輪聯(lián)接，驅(qū)動軸10的中間通過軸承座6固定在底板8上，同時驅(qū)動帶輪與其同側(cè)的驅(qū)動帶 輪通過同步帶15聯(lián)接，這樣通過兩個驅(qū)動電機9就能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的四輪驅(qū)動；擺臂電機 11通過電機座12固定在底板8上，其輸出軸與小齒輪13鍵聯(lián)接，然后與大齒輪14嚙合，大 齒輪14固定在主軸16上，主軸14通過兩個軸承座6固定在底板8的中部，主軸14的兩端 通過軸套18與外聯(lián)接板1和內(nèi)聯(lián)接板4聯(lián)接，在外聯(lián)接板1和內(nèi)聯(lián)接板4的另一端聯(lián)接有 擺臂小軸承2和小帶輪3。所述的四個驅(qū)動帶輪7通過對角安置的兩個驅(qū)動電機9驅(qū)動，其中一側(cè)的兩個驅(qū) 動帶輪7通過安裝在同側(cè)的驅(qū)動電機9進行驅(qū)動，兩個驅(qū)動帶輪通過同步帶15進行聯(lián)接， 另一側(cè)的兩個驅(qū)動帶輪7通過安裝在同側(cè)的另一個對角放置的驅(qū)動電機9進行驅(qū)動，這樣 通過四個驅(qū)動帶輪7驅(qū)動四個車輪5實現(xiàn)小車的四驅(qū)，大大提高小車的運動能力和越過小 障礙、溝壑的能力，同時通過控制兩個驅(qū)動電機9的轉(zhuǎn)動方向可以實現(xiàn)小車的原地轉(zhuǎn)彎，節(jié) 省轉(zhuǎn)彎半徑和運動空間。所述的外聯(lián)接板1和內(nèi)聯(lián)接板4組成的擺臂對稱的安裝在底板8的中部，擺臂電 機11輸出扭矩通過小齒輪13傳遞給大齒輪14，同時把扭矩放大，大齒輪14固連在主軸16 上帶其轉(zhuǎn)動，主軸16的兩端分別與兩個軸套18鍵聯(lián)接，軸套18的兩個端面通過螺釘與內(nèi) 聯(lián)接板4和外聯(lián)接板1的一端聯(lián)接，軸套18的外徑方向依次套有擺臂大軸承17和大帶輪 19，內(nèi)聯(lián)接板4和外聯(lián)接板1的另一端連有擺臂小軸承2和小帶輪3，這樣擺臂在擺臂電機 11的驅(qū)動下可以360度轉(zhuǎn)動，同時擺臂帶20可以自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)兩個驅(qū)動電機9同向轉(zhuǎn)動且運轉(zhuǎn)速度相同時，扭矩通過驅(qū)動軸10和同步帶15 帶動車輪5轉(zhuǎn)動，小車直線行駛；當(dāng)兩個驅(qū)動電機9運轉(zhuǎn)速度不同時，兩側(cè)車輪速度不同，小 車轉(zhuǎn)彎；當(dāng)兩個驅(qū)動電機9速度方向相反時小車實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。擺臂電機11輸出軸帶動小 齒輪13和大齒輪14轉(zhuǎn)動，傳遞給主軸16從而帶動擺臂轉(zhuǎn)動，當(dāng)碰到較大的障礙物時擺臂 可以充當(dāng)輔助腿及履帶的作用實現(xiàn)越障。
權(quán)利要求一種小型移動機器人輪擺式復(fù)合驅(qū)動裝置，其特征在于，它包括兩個外聯(lián)接板(1)、兩個內(nèi)聯(lián)接板(4)、四個擺臂小軸承(2)、四個擺臂大軸承(17)、兩個小帶輪(3)、兩個大帶輪(19)、四個車輪(5)、六個軸承座(6)、四個驅(qū)動帶輪(7)、底板(8)、兩個驅(qū)動電機(9)、四個驅(qū)動軸(10)、擺臂電機(11)、三個電機座(12)、小齒輪(13)、大齒輪(14)、主軸(16)、兩個軸套(18)、兩條同步帶(15)和兩條擺臂帶(20)；所述兩個驅(qū)動電機(9)通過兩個電機座(12)對角固定在底板(8)的兩端，驅(qū)動電機(9)的輸出軸與驅(qū)動帶輪(7)的一端聯(lián)接，驅(qū)動帶輪(7)的另一端與驅(qū)動軸(10)的一端聯(lián)接，驅(qū)動軸(10)的另一端與帶輪聯(lián)接，驅(qū)動軸(10)的中間通過軸承座(6)固定在底板(8)上，同時驅(qū)動帶輪與其同側(cè)的驅(qū)動帶輪通過同步帶(15)聯(lián)接；擺臂電機(11)通過電機座(12)固定在底板(8)上，其輸出軸與小齒輪(13)鍵聯(lián)接，小齒輪(13)與大齒輪(14)嚙合，大齒輪(14)固定在主軸(16)上，主軸(14)通過兩個軸承座(6)固定在底板(8)的中部，主軸(14)的兩端通過軸套(18)與外聯(lián)接板(1)和內(nèi)聯(lián)接板(4)聯(lián)接，在外聯(lián)接板(1)和內(nèi)聯(lián)接板(4)的另一端聯(lián)接有擺臂小軸承(2)和小帶輪(3)；所述外聯(lián)接板(1)和內(nèi)聯(lián)接板(4)組成的擺臂對稱地安裝在底板(8)的中部，主軸(16)的兩端分別與兩個軸套(18)鍵聯(lián)接，軸套(18)的兩個端面分別與內(nèi)聯(lián)接板(4)和外聯(lián)接板(1)的一端聯(lián)接，軸套(18)的外徑方向依次套有擺臂大軸承(17)和大帶輪(19)，內(nèi)聯(lián)接板(4)和外聯(lián)接板(1)的另一端連有擺臂小軸承(2)和小帶輪(3)。
專利摘要本實用新型公開了一種小型移動機器人輪擺式復(fù)合驅(qū)動裝置，兩個電機對角固定在底板的兩端，通過同步帶輪驅(qū)動車輪，其中同側(cè)的兩個帶輪通過安裝在同側(cè)的電機進行驅(qū)動，兩個帶輪通過同步帶進行聯(lián)接，這樣小車實現(xiàn)四驅(qū)并且通過控制兩個電機的轉(zhuǎn)動方向可以實現(xiàn)小車的原地轉(zhuǎn)彎，以節(jié)省轉(zhuǎn)彎半徑和運動空間；小車的中部裝有擺臂，擺臂包括內(nèi)外聯(lián)接板、軸承、同步帶及同步帶輪，其由安裝在小車中部的電機通過齒輪傳動進行驅(qū)動，在通過較大的障礙物時可以起到輔助腿及履帶的作用，從而提高其越障能力。
文檔編號B62D57/00GK201712688SQ20102014270
公開日2011年1月19日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者刁常堃, 劉娟, 李星軍, 李立新, 陳文華, 高亮 申請人:浙江大學(xué)