CN105150834A - 可控的锥齿轮式差动平衡装置及具有其的移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控的锥齿轮式差动平衡装置，其包括锥齿轮装置、底座、转动驱动单元、锁定单元，锥齿轮装置包括壳体、行星锥齿轮、两个外联锥齿轮；在所述壳体内所述行星锥齿轮与两个外联锥齿轮正交啮合；所述转动驱动单元可驱动所述壳体相对所述底座转动；所述锁定单元与所述锥齿轮装置相连并锁定和释放所述外联锥齿轮和所述行星锥齿轮的啮合传动。本发明还提出了具有上述可控的锥齿轮式差动平衡装置的移动平台，所述底座与移动平台的主车体相连，两个所述外联锥齿轮与移动平台的两个行走部相连。本发明使移动平台实现了差动平衡功能的使能控制以及对主车体俯仰角的主动调节，使其具有更好的地形适应性与稳定性。

Description

可控的锥齿轮式差动平衡装置及具有其的移动平台

技术领域

本发明涉及移动技术领域，尤其涉及一种可控的锥齿轮式差动平衡装置及具有其的移动平台，可用于移动机器人。

背景技术

移动平台采用差动平衡装置连接其主车体与左右两个行走部，可使得移动平台具有良好的被动适应地形的性能。如专利摇杆式四轮机器人(授权公告号：CN101549715B)提出了一种机器人，该机器人由主箱体、差动平衡器、左右两摇杆以及轮子构成，差动平衡器连接了主箱体与左右两个与车轮相连的摇杆。采用此技术方案当机器人行驶在不平整的地形上时车轮可带动左右摇杆与主箱体做相关联的摆动，同时将主箱体的重量较为均匀的分布到各个车轮，因此所述机器人具有较高的适应不平整地形的性能。

但，因为差动平衡装置(器)的存在，又因所述差动平衡装置(器)无法进行锁定，当采用了差动平衡装置(器)的移动平台在某些不平整的地形上运行时差动平衡装置使移动平台运动产生不稳定，如专利摇杆式四轮机器人(授权公告号：CN101549715B)在不平整的地形上转向时，可能使得某个车轮抬起，进而造成倾覆。另外，现有的差动平衡装置(器)连接主车体与左右行走部后，主车体与左右行走部的初始夹角即确定而无法调节，因此，主车体的俯仰角无法进行主动调节。

为了使采用了差动平衡装置的移动平台(如移动机器人)具有更好的稳定性与地形适应性，设计一种运动和功能可控的锥齿轮式差动平衡装置及使用其的移动平台十分必要。

在国家自然科学基金青年基金(批准号：51205391)的支持下，本发明人团队进一步进行研究，为克服上述的问题，探索一种可控的锥齿轮式差动平衡装置及具有该可控的锥齿轮式差动平衡装置的移动平台。

发明内容

本发明的一个目的旨在解决现有技术中存在的技术问题，提出一种可控的锥齿轮式差动平衡装置及具有其的移动平台；可根据使用的需要对所述可控的锥齿轮式差动平衡装置进行锁定与释放，从而实现具有其的移动平台的差动平衡作用的使能控制；通过对该可控的锥齿轮式差动平衡装置的调节还可实现对具有其的移动平台俯仰角的主动调节。

根据本发明实施例的可控的锥齿轮式差动平衡装置，其包括：锥齿轮装置、底座、转动驱动单元和锁定单元。所述锥齿轮装置包括：壳体；两个外联锥齿轮，两个所述外联锥齿轮对称地设在所述壳体内均与所述壳体可枢转地相连，且两个所述外联锥齿轮的齿数相同；行星锥齿轮，所述行星锥齿轮至少为一个，所述行星锥齿轮设在所述壳体内且与所述壳体可枢转地相连，且所述行星锥齿轮与两个所述外联锥齿轮均正交啮合。所述底座与所述壳体可枢转地相连，构成转动副，所述转动副与两个所述外联锥齿轮的轴线共线；所述转动驱动单元与所述底座和所述锥齿轮装置的所述壳体均相连，且可驱动所述壳体相对所述底座转动；所述锁定单元与所述锥齿轮装置相连并锁定和释放所述外联锥齿轮和所述行星锥齿轮的啮合传动。

作为可选的，根据本发明的实施例，所述转动驱动单元采用齿轮式转动驱动单元，其包括：第一齿轮，所述第一齿轮与所述壳体相连，且所述第一齿轮的轴线与所述外联锥齿轮的轴线共线；第二齿轮，所述第二齿轮与所述底座可枢转地相连，且所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合；齿轮驱动件，所述齿轮驱动件与所述第二齿轮相连，并驱动所述第二齿轮转动。

作为进一步的可选的，根据本发明的实施例，所述齿轮式转动驱动单元的所述第一齿轮和所述第二齿轮为圆柱齿轮或锥形齿轮；所述齿轮驱动件为电机或经过减速的电机单元，在其他一些实施例中也可选择液压马达或气动马达。

作为另一可选的，根据本发明的其他实施例，所述转动驱动单元采用蜗轮蜗杆式转动驱动单元，其包括：蜗轮，所述蜗轮与所述壳体相连，且所述蜗轮的轴线与所述外联锥齿轮的轴线共线；蜗杆，所述蜗杆与所述底座可枢转地相连，且所述蜗杆与所述蜗轮相互啮合；蜗杆驱动件，所述蜗杆驱动件与所述蜗杆相连，并驱动所述蜗杆转动。

作为其他可选的，根据本发明的另一些实施例，所述转动驱动单元采用直线驱动单元，所述直线驱动单元包括：第一连接件，所述第一连接件与所述壳体铰连，且所述铰接中心与所述外联锥齿轮的轴线不共线；第二连接件，所述第二连接件与所述底座铰连，所述第二连接件与所述第一连接件可移动地相连。

作为进一步的可选的，根据具体实施，所述直线驱动单元为电动推杆或油缸或气缸。

作为可选的，根据本发明的实施例，所述锁定单元采用离合式锁定单元，所述离合式锁定单元包括一个离合器，所述离合器与所述壳体和所述外联锥齿轮相连。

在具体实施中，所述离合式锁定单元所包括的所述离合器为电磁离合器或牙嵌式离合器或摩擦式离合器，或可实现离合功能的制动器，所述制动器包括：盘式制动器、鼓式制动器、电磁制动器。

此外，本发明还提出了一种移动平台，其包括上述可控的锥齿轮式差动平衡装置，且还包括：主车体，所述主车体包括主车架，所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的所述底座与所述主车架相连；行走部，所述行走部为两个，且分别设于所述主车体的两侧，所述行走部包括行走部架，两个所述行走部架分别与所述主车架可枢转地相连，且两个所述行走部架分别与所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的两个所述外联锥齿轮相连。

根据本发明的实施例，所述移动平台中的所述行走部为轮式行走部或履带式行走部。

通过上述技术方案，所述锥齿轮装置的两个所述外联锥齿轮相对所述壳体做转角相同、转向相反的运动，具有差动平衡作用；所述锁定单元将所述壳体与两个所述外联锥齿轮和行星锥齿轮中的任一个锁定在一起，即两个所述外联锥齿轮与所述基座锁定为一体，这样所述锥齿轮装置失去差动平衡作用。所述转动驱动单元驱动所述锥齿轮装置的所述壳体相对所述底座转动，这样可以改变所述壳体和所述底座的夹角。通过所述的锁定单元可以实现本发明的差动平衡作用的使能控制，通过转动驱动单元可以改变所述锥齿轮装置相对所述底座的夹角。根据本发明的移动平台，因为使用了上述可控的锥齿轮式差动平衡装置的缘故，使得所述移动平台的差动平衡作用的使能可控，也可以实现所述移动平台主车体的俯仰角的主动调节。这样，当所述可控的锥齿轮式差动平衡装置具有差动平衡作用，可以使得所述移动平台被动地适应地形，具有较好的地形通过性；当所述可控的锥齿轮式差动平衡装置失去差动平衡作用，这样所述移动平台的所述主车体与两个所述行走部固定为一体，当所述移动平台进行转向尤其原地转向等操作时，不会出现在行走部驱动力的作用下带来的所述行走部相对所述主车体的转动，可增加了转向稳定性。所述移动平台在一些较为复杂地形上行走时，可以防止两个所述行走部相对所主车体过大摆动，进而防止移动平台的倾覆，提高了移动平台的稳定性。因为所述移动平台的主车体的俯仰角可以根据需要进行主动调节，使得移动平台具有良好的适应性。

根据一些实施例，所述转动驱动单元采用齿轮式转动驱动单元，所述第一齿轮与所述壳体相连，如采用螺纹连接件相连，所述第二齿轮与所述底座可枢转地相连，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述齿轮驱动件驱动所述第二齿轮，从而实现了所述底座与所述壳体的夹角的调节。具体而言，采用所述第一齿轮和所述第二齿轮可采用圆柱齿轮也可采用锥齿轮，可根据具体布置空间的需要进行选择。

根据另一些实施例，所述转动驱动单元采用蜗轮蜗杆式转动驱动单元，连接方式同齿轮式转动驱动单元，通过蜗轮蜗杆传动实现了所述底座和所述壳体间的角度调节，因为采用了蜗轮蜗杆传动，该传动具有较好的自锁性能。

作为其他可选的，根据本发明的另一些实施例，所述转动驱动单元采用直线驱动单元，所述直线驱动单元与所述壳体和所述底座铰连，改变两个铰连中心的距离可以实现所述壳体和所述底座夹角的调节。此方案可在夹角调节方位不大的情况下选用，因为所述直线驱动单元采用铰连方式连接，所以安装较为方便。根据具体的实施和使用要求，所述直线驱动单元为电动推杆或油缸或气缸。

作为可选的，根据本发明的实施例，所述锁定单元采用离合式锁定单元，所述离合式锁定单元包括一个离合器，所述离合器与所述壳体和所述外联锥齿轮相连。通过该技术方案，当所述离合器结合时实现了所述壳体与所述外联锥齿轮的锁定；当所述离合器分离时将释放所述壳体与所述外联锥齿轮的锁定。在具体实施中，如采用电磁离合器可通过通电或断电实现所述外联锥齿轮相对所述壳体的能否转动的控制。

根据本发明实施例的移动平台，由于使用上述的可控的锥齿轮式差动平衡装置的缘故，因所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的所述外联锥齿轮相对所述壳体的转动可进行锁定与释放，从而实现所述移动平台的所述可控的锥齿轮式差动平衡装置使能的控制；该可控的锥齿轮式差动平衡装置可调节所述壳体相对所述底座的夹角，从而实现可具有其的移动平台的所述主车体的俯仰角的主动调节。进而，使得所述移动平台具有更好的稳定性与地形适应性。

根据本发明的具体实施例，所述移动平台中的所述行走部可以选择为轮式行走部、履带式行走部中的一种，因此形成轮式移动平台和履带式移动平台，这样，本发明具有更广的使用范围。

采用本发明的技术方案将能获得以下有益效果：(1)因为所述转动驱动单元和所述锁定单元的存在，可实现所述可控的锥齿轮式差动平衡装置差动平衡作用的使能控制以及所述底座与所述壳体间夹角的调节；(2)采用了所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的移动平台具有了差动平衡功能的使能控制，使其在一些场合具有更好的稳定性和适应性；(3)采用了所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的移动平台通过调节所述底座与所述壳体间夹角可对所述主车体俯仰角进行主动调节，这样可拓宽移动平台的用途，也可使移动平台具有更好的地形适应性，也可利用此方法主动调节移动平台重心位置，使所述移动平台具有更好的稳定性；(4)利用本发明可设计多种形式的移动平台，本发明的应用范围广。

附图说明

图1是根据本发明实施例的可控的锥齿轮式差动平衡装置的原理图；

图2是根据本发明另一实施例的可控的锥齿轮式差动平衡装置的原理图；

图3是根据本发明又一实施例的可控的锥齿轮式差动平衡装置的原理图；

图4是根据本发明再一实施例的可控的锥齿轮式差动平衡装置的原理图；

图5是根据图1所示实施例原理设计的可控的锥齿轮式差动平衡装置的主视图；

图6是图5所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的锥齿轮装置立体简图；

图7是图5所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的立体简图；

图8是图5所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的另一立体简图；

图9是图5所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的底座与壳体夹角调节时的状态图；

图10是图5所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的另一状态图；

图11是根据图4所示实施例原理设计的可控的锥齿轮式差动平衡装置的立体简图；

图12是图11所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的另一立体简图；

图13是根据本发明又一新实施例的可控的锥齿轮式差动平衡装置的立体简图；

图14是图13所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的另一立体简图；

图15是具有图1所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的移动平台的原理图；

图16是具有图4所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的移动平台的原理图；

图17是具有图5所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的移动平台的立体简图；

图18是图17所示移动平台移除可控的锥齿轮式差动平衡装置后的立体简图；

图19是图17所示移动平台在复杂地形运行时的状态图；

图20是图19所示移动平台的主视图；

图21是图17所示移动平台的主车体水平状态时的主视图；

图22是图17所示移动平台的主车体具有一定仰角状态时的主视图；

图23是图17所示移动平台的主车体竖直状态时的主视图；

图24是图17所示移动平台的主车体180度翻转时的主视图；

图25是图17所示移动平台的主车体垂直地面工作时的立体简图；

图26是具有图11所示可控的锥齿轮式差动平衡装置的履带式移动平台的立体简图；

图27是图26所示履带式移动平台的主视图；

图28是图26所示履带式移动平台在斜坡上的状态立体图；

图29是图28所示履带式移动平台在斜坡上时的主视图；

图30是图26所示履带式移动平台在斜坡上的另一状态的立体图；

图31是图30所示履带式移动平台在斜坡上时的主视图；

附图标记：

1000可控的锥齿轮式差动平衡装置

1锥齿轮装置；

11壳体；

111主壳；112第一端座；113第二端座；114侧座；

12第一外联锥齿轮；13第二外联锥齿轮；14行星锥齿轮；15安装盘16第一轴承；

2底座；

21底板；22支撑侧板；23第二轴承；

3转动驱动单元；

301第一齿轮；302第二齿轮；303齿轮驱动件

31圆柱齿轮式转动驱动单元；

311第一圆柱齿轮；312第二圆柱齿轮；313圆柱齿轮驱动件；

32锥齿轮式转动驱动单元；

321第一锥齿轮；322第二锥齿轮；323锥齿轮驱动件；

33蜗轮蜗杆式转动驱动单元；

331蜗轮；332蜗杆；333蜗杆驱动件；

34直线驱动单元；

341第一连接件；342第二连接件；

4锁定单元；

41离合器

411第一半离合器；412第二半离合器；

5主车体；

51主车架；52轴座；

6行走部

61轮式行走部；

611轮式行走部架；612转轴；613车轮组件；

62履带式行走部；

621履带代行走部架；622履带单元；623履带驱动单元；

7联轴器；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，并进一步说明本发明，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图31详细描述根据本发明实施例的可控的锥齿轮式差动平衡装置及具有其的移动平台，该可控的锥齿轮式差动平衡装置可用于移动平台，进而可用于设计移动机器人，但不限于此，比如可应用于电动轮椅的设计等。

如图1、图5至10所示，根据本发明实施例的可控的锥齿轮式差动平衡装置1000包括：锥齿轮装置1、底座2、转动驱动单元3和锁定单元4。

具体而言，如图1、5、6、7、8所示，锥齿轮装置1包括：壳体11、行星锥齿轮14、两个外联锥齿轮。两个所述外联锥齿轮分别记为第一外联锥齿轮12和第二外联锥齿轮13，两个所述外联锥齿轮对称地设在壳体11内均与壳体11可枢转地相连，且两个所述外联锥齿轮的齿数相同，本实施例中，所述外联锥齿轮设计成齿轮轴。行星锥齿轮14至少为一个，行星锥齿轮14设在壳体11内且与壳体11可枢转地相连，且行星锥齿轮14与两个所述外联锥齿轮均正交啮合。底座2与壳体11可枢转地相连，构成转动副，所述转动副与两个所述外联锥齿轮的轴线共线；转动驱动单元3与底座2和锥齿轮装置1的壳体11均相连，且可驱动壳体11相对底座2转动；锁定单元4与锥齿轮装置1相连并锁定和释放所述外联锥齿轮和行星锥齿轮14的啮合传动。

在具体实施中，如图6所述，锥齿轮装置1的壳体11包括：主壳111、侧座114、第一端座112、第二端座113；第一外联锥齿轮12装配在第一端座112内，为了减少摩擦，在第一外联锥齿轮12与第一端座112之间设有第一轴承16；第一端座112与主壳111相连，本实施例中通过螺纹连接件连接，同样，第二外联锥齿轮13装配在第二端座113内，为了减少摩擦，在第二外联锥齿轮13与第二端座113之间设有第一轴承16；第二端座113与主壳111相连；本实施例中，行星锥齿轮14为两个，且两个行星锥齿轮14对称地同轴设置，并受到侧座114的支承，侧座114与主壳111连接后，两个行星锥齿轮14均与两个外联锥齿轮正交啮合。如图5所示，锥齿轮装置1还包括一个安装盘15，在锥齿轮装置1与底座2连接后，安装盘15再与第一端座112和第二端座113中的一个相连，本实施例中，安装盘15与第二端座113相连。在具体实施中，如图5所示，底座2包括底板21、两个支撑侧板22；底板21与两个支撑侧板22组成框架结构，两个支撑侧板22上设有同轴线的安装孔；所述壳体11通过第一端座112和第二端座113支撑在底座2的支撑板22的安装孔内，且第一端座112和支撑侧板22之间，以及所第二端座113和和支撑侧板22之间均设有第二轴承23以减少摩擦力。

作为可选的，本实施例中转动驱动单元3采用齿轮式转动驱动单元，其包括：第一齿轮301，第一齿轮301与壳体11相连，且第一齿轮301的轴线与两个所述外联锥齿轮的轴线共线；第二齿轮302，第二齿轮302与底座2可枢转地相连，且第二齿轮302与所述第一齿轮301相互啮合；齿轮驱动件303，齿轮驱动件303与第二齿轮302相连，并驱动第二齿轮302转动，从而带动第一齿轮301转动，实现了壳体11相对底座2转动，这样可以改变壳体11和底座2的夹角，如图9中所示的状态，壳体11相对底座2存在一定夹角。在此存在夹角的状态下，若锁定单元4不对所述外联锥齿轮的进行锁定，仍然可以起到差动平衡作用，两个所述外联锥齿轮可以实现转向相反转角大小相同的转动，如图10所示。

作为进一步的可选的，根据本实施例，如图1、图7、图8所示，所述齿轮式转动驱动单元采用了圆柱齿轮式转动驱动单元31，包括第一圆柱齿轮311、第二圆柱齿轮312和圆柱齿轮驱动件313，所述第一齿轮即为第一圆柱齿轮311，所述第二齿轮即为第二圆柱齿轮312，圆柱齿轮驱动件313为电机或经过减速的电机单元。

根据其他一些实施例，如图2和图3中的实施例，转动驱动单元3采用了锥齿轮式转动驱动单元32，包括第一锥齿轮321、第二锥齿轮322和锥齿轮驱动件323，所述第一齿轮为第一锥齿轮321，所述第二齿轮为第二锥齿轮322；锥齿轮驱动件323也可选用电机或经过减速的电机单元，或选择液压马达与气压马达。

作为可选的，根据本发明的另外一些实施例，如图11和图12所示，转动驱动单元3采用了蜗轮蜗杆式转动驱动单元33，蜗轮蜗杆式转动驱动单元33包括：蜗轮331，蜗轮331与壳体11相连，且蜗轮331的轴线与所述外联锥齿轮的轴线共线；蜗杆332，蜗杆332与底座2可枢转地相连，且蜗杆332与蜗轮331相互啮合；蜗杆驱动件333，蜗杆驱动件333与蜗杆332相连，并驱动蜗杆332转动。因为采用了蜗轮蜗杆传动，所述转动驱动单元具有较好的自锁性能。

根据本发明的另一些实施例，如图13和图14作为其他可选的，转动驱动单元采用直线驱动单元34，直线驱动单元34包括：第一连接件341，第一连接件341与壳体11铰连，且所述铰接中心与所述外联锥齿轮的轴线不共线；第二连接件342，第二连接件342与底座2铰连，第二连接件342与第一连接件341可移动地相连。具体实施时，直线驱动单元34为电动推杆或油缸或气缸，图13与图14所示的实施例中，直线驱动单元34采用了电动推杆。此方案在夹角调节方位不大的情况下选用，因为直线驱动单元34采用铰连方式与底座2和壳体11，所以安装较为便捷。图13为壳体11与底座2平行时的状态；图14中壳体11与底座2中存在夹角，当壳体相对固定时，底座2发生了一定角度的转动。

根据本发明的一些实施例，锁定单元4可以连接第一外联锥齿轮12和壳体11，如图2所示实施例；也可连接所述第二外联锥齿轮13和壳体11，如图1和图4所示实施例；也可连接行星锥齿轮14与壳体11，如图3所示实施例。这三种方案均可达到锁定所述外联齿轮与壳体11的目的。

作为可选的，图5的实施例中，锁定单元4采用离合式锁定单元，所述离合式锁定单元包括一个离合器41，离合器41包括第一半离合器411和第二半离合器412。所述第一半离合器411与所述安装盘15相连，所述第二半离合器与第二外联锥齿轮13的轴通过导向键相连，且第二半离合器412通过所述导向键实现相对第二外联锥齿轮13可移动地联接。根据其他实施例，第二外联锥齿轮13与第二半离合器412间也可以选用花键联接。图5所示的离合器41为电磁离合器。在具体实施中，如采用电磁离合器可通过通电或断电可使得第二半离合器412沿着第二外联锥齿轮13轴向运动并与第一半离合器411结合或分离，从而实现所述外联锥齿轮相对壳体11的能否转动的控制，即实现了本发明的差动平衡作用的使能控制。

作为可选的，在具体实施中，锁定单元4也可采用其他形式的牙嵌式离合器或摩擦式离合器，或采用可实现离合功能的制动器，所述制动器包括：盘式制动器、鼓式制动器、电磁制动器。这些方案也能达到相应的锁定目的。

本发明还提出了利用上述可控的锥齿轮式差动平衡装置的移动平台，利用图1所示可控的锥齿轮式差动平衡装置1000的轮式移动平台的原理图如图15所示，其结构图如图17至图25所示；利用图4所示可控的锥齿轮式差动平衡装置1000的履带式移动平台的原理图如图16所示，其结构图如图26至图31所示。利用所述轮式移动平台和履带式移动平台可设计移动机器人或其他的移动运输装置。

对于所述的轮式移动平台，如图15、图17至图25所示，其包括上述可控的锥齿轮式差动平衡装置1000，且还包括：主车体5，主车体5包括主车架51，所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的底座2与主车架51相连；行走部6，行走部6为两个，且分别设于主车体5的两侧，行走部6包括行走部架，两个所述行走部架分别与主车架51可枢转地相连，且两个所述行走部架分别与所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的两个所述外联锥齿轮相连。根据本实施行走部6可为轮式行走部61，轮式行走部61包括一个轮式行走部架611和两个车轮组件613，车轮组件613与轮式行走部架611的两端相连。具体而言车轮组件613包括车轮与车轮驱动件，所述车轮驱动件驱动所述车轮转动。

具体而言，如图17所示，主车架51还包括两个轴座52，两个轴座52同轴线地设在主车架51的左右两侧；所述的轮式行走部61还包括包括转轴612，转轴612与所述行走部架的中部相连，本实施例通过螺纹连接件相连，这样所述行走部架与转轴612连接为一体，转轴612同轴地支承于轴座52内。如图18所示，所述可控的锥齿轮式差动平衡装置设于主车体5内，且与主车架51连接，所述两个外联锥齿轮通过联轴器7与两个转轴612分别相连，这样所述行走部架与所述外联锥齿轮同步转动。

通过上述的技术方案与结构，锥齿轮装置1的两个所述外联锥齿轮相对壳体11做转角相同、转向相反的运动，具有差动平衡作用；锁定单元4将壳体11与两个所述外联锥齿轮和行星锥齿轮14中的任一个锁定在一起，即两个所述外联锥齿轮与所述基座锁定为一体，这样锥齿轮装置1失去差动平衡作用。根据本发明的移动平台，因为使用了上述可控的锥齿轮式差动平衡装置的缘故，使得所述移动平台的差动平衡作用的使能可控。

这样，当所述可控的锥齿轮式差动平衡装置具有差动平衡1000作用，可以使得所述移动平台被动地适应地形，具有较好的地形通过性。当所述轮式移动平台具有差动平衡作用，移动平台的主车体5的重量通过本发明所提出的可控的锥齿轮式差动平衡装置1000作用到两侧的行走部，所述行走部根据地形的起伏，相对主车体5进行摆动。使得两侧的行走部被动地适应不平整的地形，如图19与图20所示。当所述可控的锥齿轮式差动平衡装置1000失去差动平衡作用，这样所述移动平台的主车体5与两个所述行走部固定为一体，当所述移动平台进行转向尤其原地转向等操作时，不会出现在行走部驱动力的作用下带来的所述行走部相对主车体5的转动，可增加了转向稳定性。所述移动平台在一些较为复杂地形上行走时，可以防止两个所述行走部相对所主车体5过大摆动，进而防止移动平台的倾覆，提高了移动平台的稳定性。

转动驱动单元3驱动锥齿轮装置1的壳体11相对底座2转动，这样可以改变壳体11和底座2的夹角。根据本发明的移动平台，因为使用了上述可控的锥齿轮式差动平衡装置的缘故，所述行走部架与所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的所述外联锥齿轮相连，而底座2与主车架51相连，因此可以实现所述移动平台主车体5的俯仰角的主动调节。图21至图25展示了通过调节底座2与壳体11之间的夹角而实现主车体5相对行走部的夹角的调节，因所述行走部与地面接触，不发生扭转，所以主车体5的俯仰角发生了变化。转动驱动单元3为齿轮式转动驱动单元，可驱动底座2相对壳体11做整周的调节，因此主车体5可被调节至任意角度，如水平状态(图21所示)、某一仰角状态(图22所示)、竖直状态(图23、25所示)，以及翻转180度(图24所示)。具有此俯仰角主动调节功能可扩展所述移动平台的一些用途，也可扩大移动平台上配置的仪器的观察范围。比如在移动平台上方安装的固定摄像头，可通过调节主车体5的姿态，对移动平台所在位置进行竖直平面内360度的探测。再如，移动平台的主车体5上可以安装钻探设备，当主车体5调整至某一角度(比如图25中所示的90度)并通过锁定单元4使得移动平台失去差动平衡作用，这个时候可以进行钻探取样作业。在主车体5俯仰角调节过程中移动平台的重心也将随着发生变化，可以利用此方法主动调节移动平台的重心，以达到更好的越障性能等移动性能和运动稳定性，从而使得移动平台具有更好的地形适应性。

对于所述履带式移动平台，如图26至31所示。该履带式移动平台与图18所示实施例中的移动平台相似，可控的锥齿轮式差动平衡装置连接了主车体5和履带式行走部62。本实施例采用了图11所示可控的锥齿轮式差动平衡装置，所述可控的锥齿轮式差动平衡装置采用了蜗轮蜗杆式转动驱动单元33。

具体而言，如图26所示，主车架51还包括两个轴座52，两个轴座52同轴线地设在主车架51的左右两侧。履带式行走部62包括：履带式行走部架621；转轴612，转轴612与履带式行走部架621的中部相连为一体，转轴612同轴地支承于轴座52内；履带单元622，履带单元622为两个，均与履带式行走部架621相连形成一体；履带驱动单元623，履带驱动单元623与履带式行走部架621相连，并将动力通过挠性传动件传递给两个履带单元622。履带驱动单元623可选择减速电机，也可选择液压马达或气压马达等，本实施例中使用了减速电机。所述可控的锥齿轮式差动平衡装置设于主车体5内，且与主车架51连接，所述两个外联锥齿轮通过联轴器7与两个转轴612分别相连，这样所述行走部架与所述外联锥齿轮同步转动。

通过采用上述的技术方案，根据本实施例的履带式移动平台使用了可控的锥齿轮式差动平衡装置，这样，当可控的锥齿轮式差动平衡装置的转动驱动单元将锥齿轮装置1的壳体11与底座2的夹角制动在某一值时，可控的锥齿轮式差动平衡装置只起到差动平衡作用，这样当所述履带式移动平台形式在不同高低不平的地面上时，履带单元622接触到起伏的地面，履带式行走部发生摇动产生一定俯仰角，通过可控的锥齿轮式差动平衡装置将两侧的履带式行走部的摇动体现在主车体5的摇动上，因为差动平衡的作用，主车体5的俯仰角近似为两侧履带式行走部的俯仰角的线性平均。图26展现了所述履带式移动平台在起伏地形上行驶时的状态，图27更为清晰地展示了两个履带式行走部与主车体5俯仰角的关系。

当可控的锥齿轮式差动平衡装置的锁定单元4将所述外联锥齿轮与壳体11锁定后，因为底座2与主车架51相连，所述外联锥齿轮与所述行走部相连，当壳体11与所述外联锥齿轮锁定后，两个所述行走部架与锥齿轮装置1连为一体，通过该转动驱动单元可改变底座2与壳体11的夹角，就改变了主车体5相对履带式行走部的俯仰角。即使锁定单元4不将所述外联锥齿轮与壳体11锁定，在该转动驱动单元驱动主车体5相对两个所述行走部进行俯仰角调节时，两个所述履带行走部因与地面接触行走部而不发生转动，也可对移动平台的主车体5的俯仰角进行调节。比如在图28与图29中，虽然所述履带式移动平台在斜坡上，其主车体5也被调节成水平状态，通过转动驱动单元可驱动主车体5的仰角增加；图30和图31中，所述履带式移动平台的主车体5的前端抬起与水平面形成一定的夹角。通过上述技术方案，使履带式移动平台在一些场合具有更好的稳定性和适应性；所述移动平台的主车体5俯仰角的调节在一定程度上也实现了重心位置的调节，使所述移动平台具有更好的稳定性。

当可控的锥齿轮式差动平衡装置的锁定单元4将所述外联锥齿轮与壳体11锁定后，这样，两个所述行走部架与锥齿轮装置1连为一体，所述履带式移动平台的两侧的履带式行走部与主车体5将被固定为一体，避免了在移动平台转向时的行走部不受控的抬起的问题，进一步增加了移动平台的稳定性，也提高了其对地形的适应性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种可控的锥齿轮式差动平衡装置，其特征在于，包括：

锥齿轮装置，所述锥齿轮装置包括：

壳体；

两个外联锥齿轮，两个所述外联锥齿轮对称地设在所述壳体内且均与所述壳体可枢转地相连，两个所述外联锥齿轮的齿数相同；

行星锥齿轮，所述行星锥齿轮至少为一个，所述行星锥齿轮设在所述壳体内且与所述壳体可枢转地相连，且所述行星锥齿轮与两个所述外联锥齿轮均正交啮合；

底座，所述底座与所述壳体可枢转地相连，构成转动副，所述转动副与两个所述外联锥齿轮的轴线共线；

转动驱动单元，所述转动驱动单元与所述底座和所述锥齿轮装置的所述壳体均相连，且可驱动所述壳体相对所述底座转动；

锁定单元，所述锁定单元与所述锥齿轮装置相连并锁定和释放所述外联锥齿轮和所述行星锥齿轮的啮合传动。

2.根据权利要求1所述的可控的锥齿轮式差动平衡装置，其特征在于，所述转动驱动单元采用齿轮式转动驱动单元，其包括：

第一齿轮，所述第一齿轮与所述壳体相连，且所述第一齿轮的轴线与所述外联锥齿轮的轴线共线；

第二齿轮，所述第二齿轮与所述底座可枢转地相连，且所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合；

齿轮驱动件，所述齿轮驱动件与所述第二齿轮相连，并驱动所述第二齿轮转动。

3.根据权利要求2所述的可控的锥齿轮式差动平衡装置，其特征在于，所述齿轮式转动驱动单元的所述第一齿轮和所述第二齿轮为圆柱齿轮或锥形齿轮。

4.根据权利要求1所述的可控的锥齿轮式差动平衡装置，其特征在于，所述转动驱动单元采用蜗轮蜗杆式驱动单元，其包括：

蜗轮，所述蜗轮与所述壳体相连，且所述蜗轮的轴线与所述外联锥齿轮的轴线共线；

蜗杆，所述蜗杆与所述底座可枢转地相连，且所述蜗杆与所述蜗轮相互啮合；

蜗杆驱动件，所述蜗杆驱动件与所述蜗杆相连，并驱动所述蜗杆转动。

5.根据权利要求1所述的可控的锥齿轮式差动平衡装置，其特征在于，所述转动驱动单元采用直线驱动单元，所述直线驱动单元包括：

第一连接件，所述第一连接件与所述底座铰连；

第二连接件，所述第二连接件与所述壳体铰连，所述第二连接件与所述第一连接件可移动地相连，且所述铰接中心与所述外联锥齿轮的轴线不共线。

6.根据权利要求5所述的可控的锥齿轮式差动平衡装置，其特征在于，所述直线驱动单元为电动推杆或油缸或气缸。

7.根据权利要求1所述的可控的锥齿轮式差动平衡装置，其特征在于，所述锁定单元采用离合式锁定单元，所述离合式锁定单元包括一个离合器，所述离合器与所述壳体和所述外联锥齿轮相连。

8.根据权利要求7所述的可控的锥齿轮式差动平衡装置，其特征在于：所述离合式锁定单元所包括的所述离合器为电磁离合器或牙嵌式离合器或摩擦式离合器，或

可实现离合功能的制动器，所述制动器包括：盘式制动器、鼓式制动器、电磁制动器。

9.一种移动平台，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的可控的锥齿轮式差动平衡装置，所述移动平台还包括：

主车体，所述主车体包括主车架，所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的所述底座与所述主车架相连；

行走部，所述行走部为两个，且分别设于所述主车体的两侧，所述行走部包括行走部架，两个所述行走部架分别与所述主车架可枢转地相连，且两个所述行走部架分别与所述可控的锥齿轮式差动平衡装置的两个所述外联锥齿轮相连。

10.根据权利要求9所述的移动平台，其特征在于：所述移动平台中的所述行走部为轮式行走部或履带式行走部。