CN102514647A - 一种抗冲击能力高的两轮移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了能够避免冲击力对电机构成损坏的车轮驱动机构，以及具有该驱动机构的一种抗冲击能力高的两轮移动机器人。当机器人轮子与地面发生碰撞时，将碰撞力分解到轴向和径向，轴向力经过柔性轮胎的减震后传递到轮毂，轮毂将大部分力传递到轴承外圈，轴承外圈将轴向力传递到减速器扩展座，然后经过电机座传递给外壳。同样，径向力通过柔性轮胎的减震后，力通过轮毂传递给轴承，轴承来承受大部分径向力，而不会对电机构成损坏。

Description

一种抗冲击能力高的两轮移动机器人

技术领域

本发明涉及一种车轮驱动机构，以及具有该驱动机构的抗冲击能力高的两轮移动机器人。

背景技术

在近年来的几次战争和反恐事件中，中小型侦察机器人占多数，这对减少伤亡，适应城市反恐战争有着不可替代的作用。如美国在阿富汗、伊拉克战争期间投入使用了PackBot、TALON、全球鹰、捕食者等多种地面或空中侦察机器人，它们在战争中起到了非常重要的作用。尽管这些侦察机器人战场表现不俗，但在特定环境下仍表现出一定的局限性。如空中固定翼侦察机器人只能侦察室外目标，旋翼侦察机器人噪音大、续航能力有限，而地面移动机器人(如PackBot)有体积大，携带部署不方便，容易暴露等缺点难以有效侦察山洞、室内等环境，加之这些机器人结构复杂、体积相对较大、成本高昂、维护困难等原因，使得这些机器人使用环境受限。在这种情况下，如果有一种机器人，它重量轻、体积小，并且可以承受从数米高度抛掷部署时产生的冲击力，在部署后可以在受控状态下传输回目标区域的视频、声频或其它信息，这就是高抗冲击式抛掷机器人。它能更好的适应城市巷道、室内等环境，并在极短时间内以灵活的方式部署并投入使用。

这种机器人一般本身能抵抗冲击或者通过外部附加装置辅助抵抗冲击，从几厘米的台阶或十几米高的地方摔落，机器人不会受损，从而悄然进入危险环境，并获取信息或执行既定的任务。

现有技术中的这种机器人的车轮在承受外界冲击力时，冲击力会通过车轮驱动机构传导至电动机，以至于电机容易发生损坏。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够避免冲击力对电机构成损坏的车轮驱动机构，以及具有该驱动机构的抗冲击能力高的两轮移动机器人。

本发明通过如下的技术方案实现。

一种车轮驱动机构，包括轮胎、轮毂、减速器、减速器座和传动轴联轴器，其中

所述传动轴联轴器将传动轴与所述减速器的输入端相连接，所述轮毂与所述减速器的输出端相连接；

所述减速器固定在所述减速器座上，所述减速器座由第一轴承挡圈固定在所述轴承的内圈上；

所述轮胎固定在所述轮毂上，所述轮毂由第二轴承挡圈固定在所述轴承的外圈上。

优选地，所述减速器为谐波减速器。

优选地，所述减速器为行星齿轮减速器。

优选地，所述轮胎为实体轮胎。

本发明还提供了一种机器人，包括机身、电机，以及根据以上任意一项技术方案所述的车轮驱动机构。

优选地，所述机器人的机身内部有电机固定座和固定框架，所述电机安装于所述电机固定座内，所述固定框架上安装有电路板、电池、摄像头、传感器及驱动电路板；所述机身上固定有天线和平衡尾。

优选地，所述机器人包括的车轮驱动机构的数量为两个。

此外，本发明还提供了一种车轮驱动机构的制造方法，包括以下步骤。

提供轮胎、轮毂、轴承、减速器、减速器座和传动轴联轴器；

将所述传动轴联轴器将传动轴与所述减速器的输入端相连接，将所述轮毂与所述减速器的输出端相连接；

将所述减速器固定在所述减速器座上，将所述减速器座由第一轴承挡圈固定在所述轴承的内圈上；

将所述轮胎固定在所述轮毂上，将所述轮毂由第二轴承挡圈固定在所述轴承的外圈上。

通过以上技术方案，本发明的机器人可以用专用发射工具或人力，从空中或地面迅速投掷到目标地点，并且该机器人的所有部件都可以承受抛掷下落中产生的巨大冲击，落地后可以在人为控制或者自主选择下移动，搜寻有益信息，进行监控，并可通过无线传输把信息传回手持式控制器，人可以在控制器端获取相关信息，并根据信息进行下一步行动。该发明特别适用于城市环境下在街道或室内发生的恐怖或其它突发事件的侦察监控任务，能够更好地抵抗碰撞时所受到的冲击力，保证机器人的功能不受损坏。

附图说明

图1是根据本发明的一种抗冲击能力高的两轮移动机器人示意图。

图2是根据本发明的机器人的传动机构示意图。

其中各附图标记含义如下：

1.轮胎；2.轮毂；3.轴承；4.第一轴承挡圈；5.谐波减速器；6.轴衬；7.第二轴承挡圈；8.谐波减速器扩展座；9.外壳；10.电机固定座；11.电机；12.联轴器。

具体实施方式

图1示出的是根据本发明的一种抗冲击能力高的两轮移动机器人。该机器人具有机身、机身两端的轮子以及用于平衡的尾巴；机身内部有直流电机固定座和固定框架，其中直流电机安装与固定座内，而电路板、电池、摄像头、传感器及驱动电路板固定于框架上；机身上固定有天线、平衡尾。

该机器人可以用专用发射工具或人力，从空中或地面迅速投掷到目标地点，并且该机器人可以承受抛掷下落中产生的巨大冲击，落地后可以在人为控制或者自主选择下移动，搜寻有益信息，进行监控，并可通过无线传输把信息传回手持式控制器，人可以在控制器端获取相关信息，并根据信息进行下一步行动。

图2示出的是图1中的两轮移动机器人的车轮驱动机构，包括轮胎1、轮毂2、轴承3、减速器、减速器座和传动轴联轴器，其中传动轴联轴器12将电机11的传动轴与谐波减速器5的输入端相连接，轮毂2与谐波减速器5的输出端相连接；谐波减速器5固定在谐波减速器扩展座8的内圈，谐波减速器扩展座8的内圈的一端固定在电机固定座10的外圈，而电机固定座10嵌入到外壳9的内圈。轴承3的内圈固定在谐波减速器扩展座8的外径，轴承3的外圈套在轮毂2的内径，同时，轮胎1固定在轮毂2上，轮毂2由第二轴承挡圈7固定在轴承3的外圈上，这样就保证轮毂2不会脱落，且能相对于谐波减速器扩展座8转动。

可选地，谐波减速器5还可以采用其他类型的减速器，例如行星齿轮减速器。

轮胎1在本实施例中为实体轮胎。该实体轮胎采用高分子材料，具有减震作用，同时能增大摩擦，减少移动时的噪音，并且实体轮胎上有蜂窝状孔，一方面保证了轮胎的强度，另一方面能减轻重量。轮胎套在金属轮毂上，轮毂与轮胎的径向接触面上有凸起，该凸起能防止轮胎在冲击下滑落。并且谐波减速器通过轴承固定在轮毂内，电机通过联轴器驱动减速器转动，车轮即可转动。当机器人轮子与地面发生碰撞时，将碰撞力分解到轴向和径向，轴向力经过柔性轮胎的减震后传递到轮毂，轮毂将大部分力传递到轴承外圈，轴承外圈将轴向力传递到减速器扩展座，然后经过电机座传递给外壳。同样，径向力通过柔性轮胎的减震后，力通过轮毂传递给轴承，轴承来承受大部分径向力，而不会对电机构成损坏。

相应地，本发明还提供了一种车轮驱动机构的制造方法，包括以下步骤。

提供轮胎、轮毂、轴承、减速器、减速器座和传动轴联轴器；

将所述传动轴联轴器将传动轴与所述减速器的输入端相连接，将所述轮毂与所述减速器的输出端相连接；

将所述减速器固定在所述减速器座上，将所述减速器座由第一轴承挡圈固定在所述轴承的内圈上；

将所述轮胎固定在所述轮毂上，将所述轮毂由第二轴承挡圈固定在所述轴承的外圈上。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种车轮驱动机构，包括轮胎、轮毂、轴承、减速器、减速器座和传动轴联轴器，其中

所述传动轴联轴器将传动轴与所述减速器的输入端相连接，所述轮毂与所述减速器的输出端相连接；

所述减速器固定在所述减速器座上，所述减速器座由第一轴承挡圈固定在所述轴承的内圈上；

所述轮胎固定在所述轮毂上，所述轮毂由第二轴承挡圈固定在所述轴承的外圈上。

2.根据权利要求1所述的车轮驱动机构，其特征在于，所述减速器为谐波减速器或行星齿轮减速器。

3.一种机器人，包括机身、电机，以及根据权利要求1-4中任一项所述的车轮驱动机构。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述机器人的机身内部有电机固定座和固定框架，所述电机安装于所述电机固定座内，所述固定框架上安装有电路板、电池、摄像头、传感器及驱动电路板；所述机身上固定有天线和平衡尾。

5.一种车轮驱动机构的制造方法，包括以下步骤。

提供轮胎、轮毂、轴承、减速器、减速器座和传动轴联轴器；

将所述传动轴联轴器将传动轴与所述减速器的输入端相连接，将所述轮毂与所述减速器的输出端相连接；

将所述减速器固定在所述减速器座上，将所述减速器座由第一轴承挡圈固定在所述轴承的内圈上；

将所述轮胎固定在所述轮毂上，将所述轮毂由第二轴承挡圈固定在所述轴承的外圈上。

Images