CN101628420A - 适应于崎岖地面的具有驱动和滑转测量能力的机器人轮子 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种适应于崎岖地面的具有驱动和滑转测量能力的机器人轮子，组成包括主动轮缘、轴承支撑法兰盘、滑动轴承、夹持套、两面带防尘盖深沟球轴承、电机轴套、圆头普通平键、谐波减速机、电机法兰盘、轮臂夹持套、轴用弹性挡圈、电动机、编码器、轴承挡圈、电机夹持套、从动轮。本发明具有结构简单、紧凑、可靠，保证移动机器人主车体的连续运动，地面适应性强的优点，增强了整车的驱动能力，提高了其越障性能力，提高牵引能力，提高转弯能力，适用于多种环境，并能测量滑转率等优点。

Description

适应于崎岖地面的具有驱动和滑转测量能力的机器人轮子

(一)技术领域

本发明涉及的是一种轮子，具体地说是一种用于移动机器人的轮内驱动及测量滑转率的机构。

(二)背景技术

移动机器人的轮内驱动及测量滑转率机构是移动机器人走行部的重要组成部分，它能够驱动移动机器人的移动，同时测量滑转率。它具有结构简单，高速稳定，能量利用效能高，通用性优越。对于移动机器人而言，分为轮外驱动和轮内驱动；因为轮外驱动通常需占用一定的机身空间，并且系统的相对重心较高，而轮内驱动，即可以节省空间，又可以降低系统重心，驱动能力较强，所以得到广泛的应用。曾经采用的轮子现简单作以下介绍：刚性沙地轮由轮毂、轮辐、轮缘固定在一起构成刚性轮，具有强度高、承载能力大等优点，但吸振性能差。网状刚性轮轮缘由三个钛合金环和有轴向倾角的履刺连接而成，在硬地上以点接触。辐条和网状轮缘避免尘土积存，适合开放环境。但吸震能力差，负荷能力较低，适合在重力加速度小、各向同性的沙土表面应用。锥体刚性轮主要由圆柱部分接触地面；在沙地上，圆锥部分也接触地面。该轮能降低接地压力，减少运动阻力，提高牵引力。宽断面包容刚性轮该轮具有全封闭性，结构简单，易于安装调试；但轮子较宽，转向阻力较大，机构较复杂。鼓型刚性轮轮子转动单元包括：驱动轮和安装于铰接式悬架底部杠杆上的驱动鼓。

现在的机器人车轮系统存在着许多问题：(1)环境适应性差，车轮形式固定，其通用性不能适应不同的工作环境，例如沙地和松软的地面。(2)吸震能力差，负荷能力较低，适合在重力加速度小、各向同性的沙土表面应用。(3)在沙地环境中，对于同一个轮子，其牵引力和转向阻力不能兼顾。即牵引、转向的综合性能差。没有既能驱动又能测量滑转率的能力。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、紧凑、可靠，越障性能力高，适用于多种环境，并能测量滑转率的适应于崎岖地面的具有驱动和滑转测量能力的机器人轮子。

本发明的目的是这样实现的：

组成包括主动轮缘、轴承支撑法兰盘、滑动轴承、夹持套、两面带防尘盖深沟球轴承、电机轴套、圆头普通平键、谐波减速机、电机法兰盘、轮臂夹持套、轴用弹性挡圈、电动机、编码器、轴承挡圈、电机夹持套、从动轮缘；编码器的外壳体与夹持套固定连接，电动机的外壳、电机法兰盘、谐波减速机输入刚轮及夹持套分别固定连接；电机轴套套装固定在电动机的输出轴上，并通过圆头普通平键将电动机的扭矩传递到谐波减速机波发生器，两面带防尘盖深沟球轴承套装固定于谐波减速机左轴端，起支承轴承支撑法兰盘，主动轮缘与夹持套的左轴端通过带有法兰盘的对称式滑动轴承解耦连接，轴承支撑法兰盘与主动轮缘、谐波减速机的输出刚轮固定连接，轮臂夹持套与电机夹持套通过螺栓夹紧于夹持套，轴用弹性挡圈套装连接于夹持套，从动轮缘与夹持套的右端通过带有法兰盘的对称式滑动轴承解耦连接，轴承挡圈与夹持套固定连接，编码器法兰盘与从动轮缘固定连接。

本发明具有结构简单、紧凑、可靠，保证移动机器人主车体的连续运动，地面适应性强的优点，增强了整车的驱动能力，提高了其越障性能力，提高牵引能力，提高转弯能力，适用于多种环境，并能测量滑转率等优点。

(四)附图说明

图1是本发明的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

适应于崎岖地面的具有驱动和滑转测量能力的机器人轮子的组成部件为：主动轮缘1、六角头全螺纹螺栓组件2、轴承支撑法兰盘3、IGUS滑动轴承4、夹持套5、六角头全螺纹螺栓组件6、两面带防尘盖深沟球轴承7、电机轴套8、圆头普通平键9、谐波减速机10、电机法兰盘11、轮臂夹持套12、十字槽沉头螺钉13、轴用弹性挡圈14、IGUS滑动轴承15、电动机16、编码器17、轴承挡圈18、编码器法兰盘19、内六角圆柱螺钉组件20、电机夹持套21、从动轮缘22和内六角圆柱螺钉组件23。

将编码器17的外壳体与夹持套5通过螺钉固定连接，电动机16的外壳、电机法兰盘11、谐波减速机10输入刚轮及夹持套5通过内六角圆柱螺钉组件20和内六角圆柱螺钉组件23分别固定连接，保持相对静止。电机轴套8套装固定在电动机16的输出轴上，并通过圆头普通平键9，将电动机16的扭矩传递到谐波减速机10波发生器，两面带防尘盖深沟球轴承7套装固定于谐波减速机10左轴端，起支承轴承支撑法兰盘3，主动轮缘1与夹持套5的左轴端通过带有法兰盘的对称式IGUS滑动轴承4解耦连接，轴承支撑法兰盘3与主动轮缘1、谐波减速机10的输出刚轮分别通过六角头全螺纹螺栓组件2、六角头全螺纹螺栓组件6固定连接，轮臂夹持套12与电机夹持套21通过螺栓夹紧于夹持套5，将轴用弹性挡圈14套装连接于夹持套5，防止主动轮缘1轴向移动，从动轮缘22与夹持套5的右端通过带有法兰盘的对称式IGUS滑动轴承15解耦连接，轴承挡圈18与夹持套5固定连接，防止从动轮缘22轴向移动，编码器法兰盘19与从动轮缘22通过十字槽沉头螺钉13固定连接。这样的连接结构，具有机构紧凑，功能强，并能测量滑转率等优点。

其工作原理是：启动电动机16和编码器17，进入正常工作状态。电动机16的外壳、电机法兰盘11、谐波减速机10输入刚轮及夹持套5保持相对静止，电动机16的扭矩传递到谐波减速机10波发生器，通过波发生器传递到谐波减速机10输出刚轮，从而谐波减速机10起到减速器的作用，同时在两面带防尘盖深沟球轴承7的支承作用下，带动轴承支撑法兰盘3转动，由于轴承支撑法兰盘3与主动轮缘1是通过六角头全螺纹螺栓组件2之间固定连接，带动主动轮缘1发生转动，轮臂夹持套12电机夹持套21之间的夹紧是为防止主动轮缘1和IGUS滑动轴承4发生轴向移动，当主动轮缘1发生转动时，从动轮缘22发生从动运动，轴承挡圈18是为了防止从动轮缘22产生轴向移动。这样的结构设计使整体机器人轮子既具备了驱动能力，又能通过从动轮缘22及编码器法兰盘19带动编码器17旋转，测得从动轮缘22的转速，进一步用相应公式计算该轮滑转率。

Claims (1)

1、一种适应于崎岖地面的具有驱动和滑转测量能力的机器人轮子，组成包括主动轮缘、轴承支撑法兰盘、滑动轴承、夹持套、两面带防尘盖深沟球轴承、电机轴套、圆头普通平键、谐波减速机、电机法兰盘、轮臂夹持套、轴用弹性挡圈、电动机、编码器、轴承挡圈、电机夹持套、从动轮缘；其特征是：编码器的外壳体与夹持套固定连接，电动机的外壳、电机法兰盘、谐波减速机输入刚轮及夹持套分别固定连接；电机轴套套装固定在电动机的输出轴上，并通过圆头普通平键将电动机的扭矩传递到谐波减速机波发生器，两面带防尘盖深沟球轴承套装固定于谐波减速机左轴端，起支承轴承支撑法兰盘，主动轮缘与夹持套的左轴端通过带有法兰盘的对称式滑动轴承解耦连接，轴承支撑法兰盘与主动轮缘、谐波减速机的输出刚轮固定连接，轮臂夹持套与电机夹持套通过螺栓夹紧于夹持套，轴用弹性挡圈套装连接于夹持套，从动轮缘与夹持套的右端通过带有法兰盘的对称式滑动轴承解耦连接，轴承挡圈与夹持套固定连接，编码器法兰盘与从动轮缘固定连接。

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