CN101628421B - 一种具有非接触式接地角测量功能的机器人轮子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种具有非接触式接地角测量功能的机器人轮子。其组成包括主动轮缘(1)、轴承支撑法兰盘(3)、滑动轴承(4)、夹持套(5)、两面带防尘盖深沟球轴承(7)、电机轴套(8)、谐波减速机(10)、电机法兰盘(11)、轮臂夹持套(12)、第一电动机(14)、第二电动机(15)、激光雷达(16)、电机夹持套(18)。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，通过激光雷达三维成像原理的使用，感知地面情况，增强了机器人视觉能力，并相应的可测量轮子的地面接触角。

Description

一种具有非接触式接地角测量功能的机器人轮子
(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子。
(二)背景技术
一种具有非接触式接地角测量的机器人轮子，对于研究地面力学，建立以机器人某些指标如质量、稳定性、能耗等为目标的多目标函数模型，具有重要的意义。当今世界，机器人研究越来越受到广泛关注，特别是崎岖地面上的移动机器人技术已经成为研究热点。移动机器人已经在海洋、军事、航天、服务、娱乐等各个领域内彰显实力，其发展前途不可限量。地面力学是研究越野行驶中机器与地面相互作用的一门力学学科，其对指导移动机器人设计和性能试验方面具有重要意义。
由于轮式移动机器人在与地面的接触过程中，受到的阻力有多种(如压紧阻力、推土阻力、滚动阻力、重力阻力)，而轮子的形状、尺寸，行走机构的总体质量、地面压力角等和这些阻力有着密切的关系，互相制约，因此有必要对相关的机器人参数进行优化。基于地面力学，建立以机器人某些指标如质量、稳定性、能耗、接地角等为目标的多目标函数模型，通过相应算法进行优化，最终得到机器人整体优化构型是机器人设计中的必须注意的问题。
与本发明申请相关的公开报道有：中国专利申请号为200710034343的专利文件中公开的“一种移动机器人三维环境感知方法”；美国专利申请号为20080135312的专利文件中公开的“MOBILE ROBOT”等。
(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，地面适应性强的优点，能感知地面情况，并相应的可测量轮子的地面接触角的一种具有非接触式接地角测量功能的机器人轮子。
本发明的目的是这样实现的：
其组成包括主动轮缘1、轴承支撑法兰盘3、IGUS滑动轴承4、夹持套5、两面带防尘盖深沟球轴承7、电机轴套8、谐波减速机10、电机法兰盘11、轮臂夹持套12、第一电动机14、第二电动机15、激光雷达16、电机夹持套18；第一电动机14的外壳、电机法兰盘11、谐波减速机10输入刚轮及夹持套5固定连接，电机轴套8套装固定在第一电动机14的输出轴上，并将电动机14的扭矩传递到谐波减速机10波发生器，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的输出刚轮固定连接，第二电动机15的外壳体与夹持套5通过螺钉固定连接，电动机15与激光雷达16通过键连接。
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，通过激光雷达三维成像原理的使用，感知地面情况，增强了机器人视觉能力，并相应的可测量轮子的地面接触角。
(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：
结合图1，本发明的具有非接触式接地角测量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、轴用弹性挡圈13、电动机14、电动机15、激光雷达16、内六角圆柱螺钉组件17、电机夹持套18、内六角圆柱螺钉组件19。电动机14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17和内六角圆柱螺钉组件19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14的输出轴上，并通过圆头普通平键9，将电动机14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18通过螺栓夹紧于夹持套5，将轴用弹性挡圈13套装连接于夹持套5，防止主动轮缘1轴向移动。电动机15的外壳体与夹持套5通过螺钉固定连接，电动机15与激光雷达16通过键连接，这样的连接结构，具有机构紧凑，功能强，并可测量地面接触角等优点。
其工作原理是：启动电动机14和电动机15，进入正常工作状态。电动机14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14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与电机夹持套18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，电动机15带动激光雷达16转动，激光雷达16对地面进行三维成像处理。增强了机器人视觉能力，并相应的可测量轮子的地面接触角。

Claims (1)

1.一种具有非接触式接地角测量功能的机器人轮子，其组成包括主动轮缘(1)、两面带防尘盖深沟球轴承支撑法兰盘(3)、滑动轴承(4)、夹持套(5)、两面带防尘盖深沟球轴承(7)、电机轴套(8)、谐波减速机(10)、电机法兰盘(11)、轮臂夹持套(12)、第一电动机(14)、第二电动机(15)、激光雷达(16)、电机夹持套(18)；其特征是：轮臂夹持套(12)与电机夹持套(18)通过螺栓夹紧于夹持套(5)、将轴用弹性挡圈(13)套装连接于夹持套(5)，第一电动机(14)的外壳、电机法兰盘(11)、谐波减速机(10)输入刚轮及夹持套(5)固定连接，电机轴套(8)套装固定在第一电动机(14)的输出轴上，并将第一电动机(14)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，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滑动轴承(4)解耦连接，两面带防尘盖深沟球轴承支撑法兰盘(3)与主动轮缘(1)、谐波减速机(10)的输出刚轮固定连接，第二电动机(15)的外壳体与夹持套(5)通过螺钉固定连接，第二电动机(15)与激光雷达(16)通过键连接。
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