[實用新型]一種基于差動機構的履腿復合式移動機器人

無效

• 申請號: 201020633492.5
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN201923234U
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 隋春平;吳鎮煒;韓建達;高英麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B62D55/065
• 分類號: B62D55/065;B62D55/08;B62D55/20;B62D55/26;F16H48/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李曉光

技術領域

本實用新型屬于先進制造與自動化技術領域，涉及一種移動機器人，具體地說是一種基于差動機構的履腿復合式移動機器人。

技術背景

差動機構是將兩個有差異的或獨立的運動合成為一個運動，或者將一個運動分解為兩個有差異運動的機構。差動機構有各種具體型式，可以用齒輪、螺旋、鏈條或鋼索等組成，常用于汽車、拖拉機、起重機、測微器和天文儀器等中，起增力、微動、運動分解或合成、誤差補償等作用。最典型的應用范例是汽車驅動橋差速器，它將發動機主軸的單一運動分解為左、右輪的兩個運動，實現轉彎時或起伏路面上左、右兩輪的不同速。其原理是根據兩側車輪受到的阻力矩的不同，由機構自行完成運動的自動分配。如果將差動機構的這種功能引入到移動機器人中，可以大大提高移動機器人的環境適應能力，減少驅動，簡化操控的復雜性。

隨著災難救援、星球探測、野外偵查等領域對機器人技術需求的不斷增加，移動機器人越來越多地需要面對野外的復雜非結構化環境。為了滿足這些需求，移動機器人經歷了輪式、履帶式、多履帶式、輪腿復合式、輪履復合式、履腿復合式等的演變過程。人們設計這些復合式機構的目的：一方面是為更好地適應地形，增加移動機構與地面的接觸面積，提高牽引力和車體穩定性；另一方面是要增加攀爬機構，提高越障能力和機動性。對于履腿復合式移動機器人，其履帶運動和擺腿運動是由不同電機驅動的，且在大部分時間內不同時工作。在平坦地面上，行走電機驅動履帶行走；遇到復雜地形時，擺腿電機驅動擺腿適應地面或翻越障礙。因此，該類移動機器人需要較多的驅動元件完成不同動作，以適應復雜地形；較多的驅動元件會帶來機器人驅動單元數目多、控制與操作難度加大，機構復雜程度高等缺陷。

實用新型內容

針對現有技術中存在的移動機器人驅動單元數目多、控制與操作難度大、機構復雜等不足之處，本實用新型要解決的技術問題是提供一種具有一定程度機械智能的、在復雜非結構化地形環境中具有高通過能力的、操控簡單的基于差動機構的履腿復合式移動機器人。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

本實用新型一種基于差動機構的履腿復合式移動機器人包括主?箱體和四個履帶輪，所述四個履帶輪結構相同，采用模塊化設計，內置差動機構，對稱地分布在主箱體的兩側、前后兩端，主箱體和四個履帶輪具有前后、左右、上下三個方向的對稱性。

所述的履帶輪包括履帶輪機構、差動機構和主軸；其中差動機構置于履帶輪機構內部，與履帶輪機構集成為一體，共同組成差動履帶輪，并通過主軸與主箱體連接；差動機構包含一個輸入和兩個輸出，其輸入部分通過主軸與主箱體中的驅動單元相連，輸出部分之一接至履帶輪機構的驅動輪，動力輸出部分之二接至履帶輪機構的履帶支撐機構。

履帶輪機構包括履帶、驅動輪、被動輪、外聯板、內聯板以及支撐輥；驅動輪和被動輪安裝于外聯板和內聯板之間，分別通過驅動輪軸和被動輪軸連接于外聯板及內聯板的前后兩端；支撐輥為多套，分布于履帶輪機構的上下兩側，支撐輥兩端通過滑動軸承與外聯板及內聯板連接；驅動輪、被動輪、外聯板、內聯板和支撐輥組成履帶支撐機構，履帶支撐機構外設有履帶；外聯板及內聯板的中心均設有主軸孔，主軸依次穿過內聯板主軸孔、差動機構和外聯板主軸孔。

所述的履帶包括內齒、導向條、外齒和帶體，其中內齒和外齒分別均勻分布于帶體的內表面和外表面；導向條為二條，環繞于帶體內表面的中間，沿寬度方向對稱分布，二條導向條中間設有導向槽。

所述的驅動輪包括齒形輪、同步帶、同步帶輪、驅動輪軸和同步帶張緊機構，其中齒形輪為二只，對稱地分布于同步帶輪兩側，并與同步帶輪同軸地固聯成一體，與驅動輪軸轉動連接；同步帶輪通過同步帶與差動機構連接；同步帶張緊機構設于外聯板及內聯板的端部。

所述的同步帶張緊機構包括張緊環、擋塊和張緊螺母，其中張緊環套在驅動輪軸上，并貼于外聯板或內聯板的外側；張緊環尾端螺桿置于外聯板或內聯板的端部開槽中，并穿過擋塊和張緊螺母，擋塊貼于外聯板或內聯板的端面，通過旋轉張緊螺母調整同步帶輪的張緊度。

所述的被動輪包括齒形輪、導向鼓I、被動輪軸和履帶張緊機構，其中齒形輪為二只，對稱地分布于導向鼓I兩側，并與導向鼓I同軸地固聯成一體，與被動輪軸轉動連接；履帶張緊機構設于外聯板及內聯板的端部。

所述的支撐輥包括輥子、導向鼓II、輥軸和滑動軸承；輥子為二只，對稱地分布于導向鼓II兩側，并與導向鼓II同軸地固聯成一體后穿置于輥軸上；導向鼓II固定在輥軸上；輥軸兩端通過滑動軸承與內聯板及外聯板轉動連接。