[發(fā)明專利]搖桿式四輪機(jī)器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810023553.3
• 申請日: 2008-04-04
• 公開（公告）號: CN101549715A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李允旺;葛世榮;朱華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B62D61/10
• 分類號: B62D61/10;B62D11/04;B60K17/12
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所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種搖桿式四輪機(jī)器人，屬于移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

具有搖桿結(jié)構(gòu)的移動機(jī)器人是目前移動機(jī)器人領(lǐng)域研究的一個重要方向。 美國研制的Rock系列和FIDO等大量行星探測機(jī)器人的原理樣機(jī)及成功登陸火 星的“索杰納”、“勇氣號”等火星車均采用了6輪獨(dú)立驅(qū)動的搖桿懸架式移動系 統(tǒng)。目前的搖桿懸架式移動系統(tǒng)的車輪驅(qū)動電機(jī)大多與車輪同軸心聯(lián)接，這樣 電機(jī)會伸出輪子，在復(fù)雜的地面上移動時容易與障礙物碰撞。6輪獨(dú)立驅(qū)動的搖 桿懸架式機(jī)器人不易采用差速轉(zhuǎn)向，因此需要采用獨(dú)立的轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 的轉(zhuǎn)向，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而具有搖桿懸架結(jié)構(gòu)的四輪機(jī)器人可以方便的實(shí)現(xiàn)差 速轉(zhuǎn)向，從而可以使得機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單。目前的搖桿懸架式輪式機(jī)器人多采用 rocker-bogie的搖桿機(jī)構(gòu)，且采用連桿機(jī)構(gòu)連接左右兩側(cè)搖桿，以保持機(jī)器人 的平衡。該連桿平衡機(jī)構(gòu)一般布置在機(jī)器人主體機(jī)殼的外面，這樣給機(jī)器人的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、四輪獨(dú)立驅(qū)動 的搖桿式四輪機(jī)器人。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明由主箱體、差動平衡器、左右兩搖桿以及輪子構(gòu)成，差動平衡器的 殼體固聯(lián)在機(jī)器人主箱體上，差動平衡器的兩伸出軸支撐在與主箱體聯(lián)接的軸 座內(nèi)，差動平衡器的兩伸出軸分別與設(shè)在主箱體兩側(cè)的兩搖桿聯(lián)接，且聯(lián)接在 兩搖桿的聯(lián)接節(jié)上；搖桿由兩支腿、聯(lián)接節(jié)與錐形齒輪換向器聯(lián)接而成，兩支 腿呈一定夾角地聯(lián)接在聯(lián)接節(jié)上，支腿末端聯(lián)接有錐形齒輪換向器；錐形齒輪換 向器由換向器殼以及換向器殼內(nèi)的兩個正交傳動的輸入錐形齒輪和輸出錐形齒 輪構(gòu)成，輸出軸與輸出錐齒輪同軸線聯(lián)接；支腿呈筒狀，支腿內(nèi)設(shè)有減速電機(jī)， 減速電機(jī)軸與支腿末端的錐形齒輪換向器的輸入錐齒輪聯(lián)接，輪子與聯(lián)接在錐 形齒輪換向器的輸出錐齒輪上的輸出軸同軸線聯(lián)接；支腿上端設(shè)有孔，減速電 機(jī)的電源與控制電纜從孔中穿出，并通過設(shè)在機(jī)器人主箱體上的電纜引入裝置 引入機(jī)器人主箱體。

所述的差動平衡器為錐齒輪式差動平衡器，在其殼體內(nèi)設(shè)有一對對稱安裝 的半軸錐齒輪以及一對連接在連接軸上的錐齒輪，兩半軸錐齒輪分別與連接軸 上的兩錐齒輪正交嚙合，連接軸與殼體聯(lián)接，差動平衡器的伸出軸即為半軸錐 齒輪的軸。

采用以上技術(shù)方案，差動平衡器的殼體固聯(lián)在機(jī)器人主箱體上，其伸出軸 與兩搖桿的聯(lián)接節(jié)聯(lián)接，兩支腿、聯(lián)接節(jié)及錐形齒輪換向器構(gòu)成搖桿，輪子與 支腿末端的錐形齒輪換向器聯(lián)接，這樣便構(gòu)成了搖桿式四輪機(jī)器人。四個支腿 內(nèi)均設(shè)有減速電機(jī)，減速電機(jī)通過錐形齒輪換向器把動力傳遞給輪子，因此本 發(fā)明為四輪獨(dú)立驅(qū)動機(jī)器人。本發(fā)明采用了齒輪差動平衡器，該差動平衡器可 以將左右搖桿的擺角進(jìn)行線性平均，即與差動平衡器殼體固聯(lián)的機(jī)器人主箱體 的擺角為左右兩搖桿擺角的和的一半，保證了機(jī)器人在復(fù)雜的地形上移動時， 機(jī)器人主箱體的相對平衡，為機(jī)器人的控制、通訊與檢測系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定的 平臺。

采用上述的方案，可以達(dá)到以下幾點(diǎn)有益效果：(1)減速電機(jī)沿支腿縱向 布置，可以防止電機(jī)與障礙物的碰撞；(2)采用了四輪獨(dú)立驅(qū)動，可以采用差 速轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)簡單；(3)采用了齒輪式差分平衡器，其結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)器人主箱 體外，無需平衡連桿。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的支腿的結(jié)構(gòu)簡圖；

圖3為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的差動平衡器的結(jié)構(gòu)簡圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的支腿的結(jié)構(gòu)簡圖；

圖中：1-主箱體，2-差動平衡器，3-搖桿，4-輪子，4a-分離的輪子，4b- 分離的輪子，5-伸出軸，6-殼體，7-軸座，8-聯(lián)接節(jié)，9-支腿，10-錐形齒輪 換向器，11-電纜，12-電纜引入裝置，13-減速電機(jī)，14-輸入錐齒輪，15-輸出 錐齒輪，16-輸出軸，17-換向器殼體，18-半軸錐齒輪，19-錐齒輪，20-連接 軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。