CN102227079B - 一种可转防绕线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械电器传动领域，一种可转防绕线装置，包括穿插在机架上的转轴(7)和布置在转轴(7)外圈，均布由N个滚轮电机(13)分别驱动的N个滚轮(15)，在转轴(7)上同轴、绝缘固定配置A轴套和B轴套，在两轴套之一上绕制一段导电线圈(5)，并分别与N个滚轮电机(13)的电源线一个极连接，在另一轴套周向上均匀间隔绕制N段导电线圈，每一段导电线圈分别与N个滚轮电机(13)的电源线另一个极连接；两个呈V字形夹持导电弹片(8、9)分别夹持、接触一段导电线圈或N段导电线圈；并分别连接电源的两个电极。本发明结构简单，减少了机器人的滚轮电机输送电线数，提高机器人在执行作业过程中的可靠性，降低机器人的使用成本，保证了机器人复杂信号传输。

Description

一种可转防绕线装置

技术领域

本发明涉及机械电器传动领域，具体是涉及电线传输给可转动的机构而不缠绕的一种装置结构。

背景技术

随着工业化水平的提高，各种复杂的机械结构在各领域的应用越来越广泛，机械设备对信号的传输要求也越来越复杂。信号传输有有线传输和无线传输两种方式。有线传输又可分为有线直接传输和有线间接传输两种。有线直接传输是通过相应的信号传输线直接连接及传输的方式；有线间接传输是在相对运动的两部分之间通过特殊方式来传输，特殊方式如相对滑动和相对转动。有线间接传输的特殊传输方式需要依据机械装置的结构特点设计相应的特殊装置来满足信号传输的要求。

在机械电器领域中，在机械设备和机器人机构中，经常出现在一个大轮系转动中又在轮圈位置上有诸多自转的小转轮，在此复杂的转动轮系中，有许多送配的电源线，既要保证可靠、准确、快速的传递，又要让电线连接简洁，不缠绕，不易出故障。

例如，一种机器人的复合式移动机构，机器人主体底部配置两根平行主轴，每根主轴配置一个主电机，每根主轴两端各装配一个十字形的支架，主轴轴线穿过支架中心，支架可随主轴旋转，支架的四个端部各安装一个滚轮电机，滚轮电机的输出轴轴线平行于主轴轴线，输出轴上装配滚轮，滚轮可随输出轴旋转。

在机器人主体上配置红外测距传感器，红外测距传感器的检测高度高于主轴、低于支架顶端，红外测距传感器信号连接控制单元，滚轮电机上配置电流传感器，电流传感器信号连接控制单元，控制单元通过控制电路连接主电机和滚轮电机。

在控制原理上，分为三种情况：

一是在较为平坦的地表情况下，主电机不输出，主轴不旋转，由十字形支架两个向下端部上的滚轮电机驱动与地面接触的滚轮转动，机器人实现向前移动；

二是当红外测距传感器检测到前方有障碍物、即障碍物高度达到红外测距传感器检测高度时，说明障碍物高度超过了移动机构的跨越极限高度，此时红外测距传感器发给控制单元一个信号，控制单元控制滚轮电机反转，驱动滚轮反转实现后退，然后转弯避障后，继续前行；

三是当红外测距传感器没有检测到前方有障碍物，但是滚轮电机上的电流传感器检测到滚轮电机电路上电流量与正常工况下电流量有较大差异时，如：电流量是正常工况下电流量的1.3～1.5倍时，说明机器人位于前方的两个滚轮接触到可翻越的障碍物，此时电流传感器发给控制单元一个信号，控制单元控制滚轮电机停止输出、主电机启动带动主轴旋转，带动整个支架翻转，实现越障，当成功越障之后，控制单元控制主电机停止输出，滚轮电机启动、驱动与地面接触的滚轮转动，机器人继续前进。

在以上场合，或者类似以上场合，控制单元通过控制电路连接主电机和滚轮电机。机器人的控制器安装在机器人的本体上，而十字形支架端部的滚轮电机安装在支架端部，16个滚轮电机的连接线比较复杂，并且信号线的一端是运动的，如果没有特殊的装置连接信号线的两端，就会发生绕线情况，因此，迫切希望提供一种解决以上问题的防绕线装置。

发明内容

本发明提供了一种可转防绕线装置，达到在复杂的轮系传动中，在给外圈的各个转轮提供电源连线的同时，又要保证轮系本身旋转也不会产生缠绕的目的，本发明的目的由以下技术方案实现。

一种防绕线可转动的轮系结构，包括穿插在机架上的转轴和布置在转轴外圈，均布由N个滚轮电机分别驱动的N个滚轮，在机架上配置主电机，主电机的输出轴驱动转轴，其特征在于：

在转轴上同轴、绝缘固定配置A轴套和B轴套，A轴套和B轴套在轴向位置上不重叠；

在两轴套之一上绕制一段导电线圈，并分别与N个滚轮电机的电源线一个极连接，在另一轴套周向上均匀间隔绕制N段导电线圈，每一段导电线圈分别与N个滚轮电机的电源线另一个极连接；

在机架上固定两个呈V字形夹持导电弹片，两夹持导电弹片分别位于A轴套和B轴套的侧部，并分别夹持、接触一段导电线圈或N段导电线圈；两夹持导电弹片分别连接电源的两个电极。

进一步，所述N个滚轮电机和N个滚轮为四个滚轮电机和四个滚轮，以正交十字形配置在转轴的外圈。

进一步，所述N段导电线圈相互间隔1-4根并列导线的距离。

进一步，所述A轴套和B轴套的直径不同。

如图2所示，该装置A部的圆柱面平均分成N为四的四部分，且每部分单独缠绕导电线圈，各部分之间有微小间隙。B部为内圆柱，外表面缠绕导电线圈，结构设计保证各部分的导电线圈是彼此绝缘的。该装置中心是一个通孔，用于与转轴连接。

该装置应用于越障机器人上，用于机器人控制器与机器人移动装置驱动电机的连接。A部上的四部分导电线圈分别连着十字形跨越轮系上的相应四个滚轮电机的电源线正极，所有滚轮电机的电源线负极与B部的导电线圈相连。防绕线装置还有两个独立导电弹片，固定于机器人本体上，两个弹片分别连接电源的正极和负极，弹片为倒“V”字形，与防绕线装置上的导电线圈相切连接。当该装置与机器人主轴7同步转动时，A部始终有相邻两个导电线圈与弹片接触，即始终存在相邻两个滚轮电机是导通的，即保证十字形跨越轮系上始终有两个滚轮在转动，保证机器人能行走。

本装置的优点和有益效果：本发明结构简单，实用性强，大量减少了机器人滚轮电机的输送电源的电线数，降低结构的复杂度，提高机器人在执行作业过程中的可靠性，降低机器人的使用成本，保证了机器人复杂信号传输的实现。

附图说明

图1为十字形跨越轮系越障机器人装配示意图

图2为本发明可转防绕线装置的一种实施方式的装配示意图

图3为图2的立体结构示意图

图4为图2的右视图，显示夹持导电弹片夹持相切的结构示意图

图5为十字形跨越轮系的滚轮安装示意图

图6为本发明可转防绕线装置的一种实施方式装配在十字形跨越轮系越障机器人的装配示意图

图7为图6中十字形跨越轮系的右视图

图中：1、2、3、4分别为轴套周向均匀间隔绕制的四段导电线圈，5为一段导电线圈，6为通孔，7为转轴，8、9分别为两夹持导电弹片，10主电机，11减速器，12是十字形架，13是滚轮电机，14滚轮支轴，15是滚轮，1’、2’、3’、4’分别为实施例中四个滚轮的代号。

具体实施方式

下面结合附图和具体实现措施对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，防绕线装置直接安装在机器人主轴上，A部与B部的导电线圈分别与两个弹片相切配合。机器人控制单元发出控制信号，通过两个弹片传入与其相切的导电线圈上。如图3和图4所示，外圈A部平均分成的四部分的法线方向与十字形跨越轮系端部四个滚轮的安装方向一致，即保证分成的四部分所形成的十字形与十字形跨越轮系接近重合。接线的方式可根据连接装置的不同而选择不同的连接方式，根据不同的传输信号而选择不同的连接线与防绕线装置的A部或B部相连。

防绕线装置可以根据实际需求在结构上加以改进。①如果多个传输信号均需要分别传输的话，需把B部改为和A部一致的装置，根据所传输信号的个数把B部均分；②如果通过防绕线装置传输出去的信号并不要求作单一互不干扰的处理，把A部改为和B部一致的形式；③如果所传输的信号不止两种，可在原有基础上增加与A部或B部相同的装置。

实施案例

以防绕线装置在十字形跨越轮系越障机器人中的运用为例，此装置在机器人中的安装与具体实施方式描述的一致。接线过程中，因为防绕线装置与弹片的接触面是朝上的，如图3所示。而十字形跨越轮系需要信号驱动的轮子是必须与地面接触的，即朝下的，如图4所示。防绕线装置的外圈分为1、2、3、4四个部分，十字形跨越轮系的四个端部也分为相应的1’、2’、3’、4’四个部分，线路的连接为1接4’、2接3’，保证当防绕线装置外圈A部的1、2两个导电线圈与弹片相接触时，十字形跨越轮系与地面接触的3’、4’滚轮接通电源。对于另外两对3、4和1’、2’的接线原理相同。

Claims (4)

1.一种可转防绕线装置，包括穿插在机架上的转轴(7)和布置在转轴(7)外圈，均布由N个滚轮电机(13)分别驱动的N个滚轮(15)，在机架上配置主电机(10)，主电机(10)的输出轴驱动转轴(7)，其特征在于：

在转轴(7)上同轴、绝缘固定配置A轴套和B轴套，A轴套和B轴套在轴向位置上不重叠；

在两轴套之一上绕制一段导电线圈(5)，并分别与N个滚轮电机(13)的电源线一个极连接，在另一轴套周向上均匀间隔绕制N段导电线圈，每一段导电线圈分别与N个滚轮电机(13)的电源线另一个极连接；

在机架上固定两个呈V字形夹持导电弹片(8、9)，两夹持导电弹片(8、9)分别位于A轴套和B轴套的侧部，并分别夹持、接触上述一段导电线圈或上述N段导电线圈；两夹持导电弹片(8、9)分别连接电源的两个电极。

2.根据权利要求1所述可转防绕线装置，其特征在于所述N个滚轮电机和N个滚轮为四个滚轮电机(13)和四个滚轮(15)，以正交十字形配置在转轴(7)的外圈。

3.根据权利要求1所述可转防绕线装置，其特征在于所述N段导电线圈相互间隔1—4根并列导线的距离。

4.根据权利要求1所述可转防绕线装置，其特征在于所述A轴套和B轴套的直径不同。

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