CN107128161A - 一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人平台驱动技术领域，尤其涉及一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮，它包括电机、液压泵、驱动转轮、驱动转轮腔、驱动转轴、万向球、驱动球壳、旋转活塞、外框、内框，其中液压泵泵出的高压液体，进入驱动转轮腔中，带动驱动转轮转动，驱动转轮又带动驱动转轴的转动，这样液压泵就把动力通过驱动转轴传递给车轮，使得车轮运动；外框和内框安装在驱动球壳上，以及安装在万向球上的旋转活塞，本发明所述设备通过外框和内框、旋转活塞和内框的配合使得万向球能在任意角度内转动；使用本发明所述设备进行驱动时，既可以为车轮提供动力，又可以完成车轮的转向，还具有减震功能，结构简单，实用效果良好。

Description

一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮

所属技术领域

本发明属于机器人平台驱动技术领域，尤其涉及一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮。

背景技术

目前机器人驱动或者汽车车轮驱动领域中，驱动技术主要有气动、热驱动、微电机驱动、智能材料驱动、能量场驱动和传统的发动机驱动等多种驱动技术，但是仍然存在许多问题，诸如，能耗大、转向系统不灵活，想要使转向更灵活，就需要更大的投入，那么在不提高成本的情况下，设计一种转向灵活的机器人平台驱动机构是非常有必要的。

本发明设计一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮，其特征在于：它包括驱动机构下支撑、液压减震器、架体、车轮，其中驱动机构通过驱动机构下支撑安装在架体上，架体上侧安装有液压减震器，车轮安装在驱动机构上。

上述驱动机构包括驱动转轮、驱动球壳、万向球、外框、内框、旋转活塞、转轮凸塞、第一外框进出口、第一内框进出口、第二外框进出口、第三外框进出口、第二内框进出口、第四外框进出口、第一内框腔、第一外框腔、第二内框腔、第二外框腔、第一球进出口、第二球进出口、复位弹簧、方塞、挡环、驱动转轴腔、驱动转轮腔，其中万向球内开有驱动转轴腔和驱动转轮腔，驱动转轴腔和驱动转轮腔相通，驱动转轮安装在驱动转轮腔中，驱动转轴安装在驱动转轴腔中，驱动转轴安装在驱动转轮上，车轮安装在驱动转轴上；旋转凸塞安装在驱动转轮外侧，驱动转轮腔上开有一个槽，两个复位弹簧安装在槽内，方塞安装在槽内，且位于槽内方塞的一端位于复位弹簧一端，方塞另一端与驱动转轮外圆面和旋转凸塞外缘面接触配合；万向球上开有第一球进出口和第二球进出口，第一球进出口和第二球进出口一端开在万向球外表面，另一端开在驱动转轮腔上；驱动球壳安装在万向球外侧，驱动球壳和万向球之间具有腔体，该腔体中具有滚珠，挡环安装在驱动球壳边缘端；驱动球壳内球面中间位置处安装有外框和内框，外框与内框与万向球表面接触，内框滑动安装在外框内部，内框其中一个框上开有第一内框进出口，另一框上开有第二内框进出口，外框、内框、万向球表面和驱动球壳内表面之间形成第一外框腔和第二外框腔；旋转活塞安装在万向球顶端，且位于内框内，旋转活塞、内框、万向球表面和驱动球壳内表面之间形成第一内框腔和第二内框腔；外框四个角上分别开有第一外框进出口、第二外框进出口、第三外框进出口和第四外框进出口，且第一内框进出口通过软管从第二外框腔内与第二外框进出口连接；第二内框进出口通过软管从第一外框腔内与第三外框进出口连接。

上述液压减震器包括减震弹簧、顶盖、液压套、液压柱、液压进出口，其中液压套安装在液压柱外侧，液压柱安装在架体上；顶盖安装在液压套上侧，减震弹簧安装在架体和顶盖之间，且安装在液压套外侧；液压柱下侧具有液压进出口；液压进出口通过软管与第三外框进出口连接，第二外框进出口与大气相通。

第一球进出口与第二球进出口组成一组，且通过液压软管与液压泵连接；第一外框进出口与第四外框进出口组成一组且通过液压软管与液压泵连接。

作为本技术的进一步改进，上述减震弹簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，上述第一内框腔中安装有弹簧，弹簧一端固定在内框内壁上，另一端安装在与旋转活塞外圆面上。

作为本技术的进一步改进，上述挡环与万向球之间的间距小于驱动球壳和万向球之间的滚珠直径。

相对于传统的机器人平台驱动技术，本发明中万向球内开有驱动转轴腔和驱动转轮腔，驱动转轴腔和驱动转轮腔相通，驱动转轮安装在驱动转轮腔中，驱动转轴安装在驱动转轴腔中；旋转凸塞安装在驱动转轮外侧，驱动转轮腔上开有一个槽，两个复位弹簧安装在槽内，方塞安装在复位弹簧和驱动转轮之间第一球进出口和第二球进出口通过液压软管与液压泵连接，这样设计的作用是，液压泵通过液压软管把高压液体经第一球进出口泵入驱动转轮腔，带动驱动转轮转动，当旋转凸塞碰到方塞时，方塞压迫复位弹簧，方塞进入槽中，使得旋转凸塞能够顺利在方塞处旋转过去。而后复位弹簧使方塞弹出，过程中旋转凸塞与方塞之间空间发生变化，挤压高压液体从第二球进出口流出，从而实现了驱动转轴的转动；驱动转轴提供的动力传递到车轮上，使得车轮旋转；驱动球壳下端安装有外框和内框，内框安装在外框内部，且位于外框中间部位，内框上开有第一内框进出口和第二内框进出口，外框和内框之间有两个腔，分别是第一外框腔和第二外框腔；旋转活塞安装在万向球下端，且位于内框内，并把内框分为第一内框腔和第二内框腔，这样设计的作用是：液压泵通过控制第一外框进出口和第二外框进出口内高压液体的进出，控制内框在外框内的移动；第一内框进出口通过软管从第二外框腔内与第二外框进出口连接，第二内框进出口通过软管从第一外框腔内与第三外框进出口连接。

架体上侧安装有液压柱，液压柱外侧安装有液压套，顶盖安装在液压柱和液压套上侧，液压柱上安装有液压进出口，并与第三外框进出口连接；液压泵通过控制第一外框进出口和第二外框进出口内高压液体的进出，控制内框在外框内的移动；旋转活塞随内框在外框内移动，旋转活塞安装在万向球上，这就使得万向球可以左右摆动，改变车轮的运动方向；旋转活塞安装在万向球下端，且位于内框内，并把内框分为第一内框腔和第二内框腔，这样设计的目的是：车轮滚动时，遇到凸起，车轮会向上运动，而旋转活塞会有一个向下的运动趋势，使得第二内框腔内高压液体流入液压柱中，弹簧拉伸，减小顶盖向上运动的趋势，减慢高压液体流动速度，使得旋转活塞向下运动的趋势减小，实现了减震作用。第二外框进出口与大气相通的目的在于能够使旋转活塞顺利的向下运动，保证第一内框腔的空气不产生负压，对旋转活塞产生阻力。

当使用液压减震器时，动力单元中的电机开始工作，带动液压泵开始工作，液压泵将高压液体通过液压软管泵入第一球进出口，高压液体通过第一球进出口进入驱动转轮腔，带动驱动转轮转动，驱动转轮带动驱动转轴转动，驱动转轴带动车轮转动，随着驱动转轮的转动，转轮凸塞和方塞接触，方塞压迫复位弹簧，方塞进入腔内，使得旋转凸塞能够顺利在方塞处旋转过去；转轮凸塞转过方塞后，方塞在复位弹簧的作用下弹出，过程中旋转凸塞与方塞之间空间发生变化，挤压高压液体从第二球进出口流出，经液压软管又流回液压泵。液压泵通过控制第一外框进出口和第二外框进出口内高压液体的进出，控制内框在外框内的移动，转活塞随内框在外框内移动，旋转活塞安装在万向球上，这就使得万向球可以左右摆动，驱动转轴随着万向球一起左右摆动，带动车轮转向；车轮继续转动，车轮遇到凸起时，车轮会向上运动，而旋转活塞会有一个向下的运动趋势，使得第二内框腔内高压液体流入液压柱中，弹簧拉伸，减小顶盖向上运动的趋势，减慢高压液体流动速度，使得旋转活塞向下运动的趋势减小，实现了减震功能。

附图说明

图1是驱动机构透视图。

图2是驱动机构剖视图图。

图3是驱动球壳框结构示意图。

图4是万向球框机构示意图。

图5是驱动转轮透视图。

图6是转轮凸塞结构示意图。

图7是万向球内部腔结构示意图。

图8是驱动转轴连接示意图。

图9是液压减震器连接结构示意图。

图10是液压减震器连接结构透视图。

图11是液压减震器安装示意图。

图中标号名称：6、驱动机构，18、挡环，24、驱动转轮，25、驱动球壳，26、万向球，27、外框，28、内框，29、旋转活塞，30、转轮凸塞，31、第一外框进出口，32、第一内框进出口，33、第二外框进出口，34、第三外框进出口，35、第二内框进出口，36、第四外框进出口，37、复位弹簧，38、方塞，39、第一内框腔，40、第一外框腔，41、第二内框腔，42、第二外框腔，43、第一球进出口，44、第二球进出口，45、驱动转轴腔，46、驱动转轮腔，51、驱动机构下支撑，52、液压减震器，53、架体，54、减震弹簧，55、顶盖，56、液压套，57、液压柱，58、液压进出口，59、车轮。

具体实施方式

如图9、10、11所示，它包括驱动机构下支撑51、液压减震器52、架体53、车轮59，其中驱动机构6通过驱动机构下支撑51安装在架体53上，架体53上侧安装有液压减震器52，车轮59安装在驱动机构6上。

如图1、2所示，上述驱动机构6包括驱动转轮24、驱动球壳25、万向球26、外框27、内框28、旋转活塞29、转轮凸塞30、第一外框进出口31、第一内框进出口32、第二外框进出口33、第三外框进出口34、第二内框进出口35、第四外框进出口36、第一内框腔39、第一外框腔40、第二内框腔41、第二外框腔42、第一球进出口43、第二球进出口44、复位弹簧37、方塞38、挡环18、驱动转轴腔45、驱动转轮腔46，其中如图7所示，万向球26内开有驱动转轴腔45和驱动转轮腔46，驱动转轴腔45和驱动转轮腔46相通，驱动转轮24安装在驱动转轮腔46中，驱动转轴安装在驱动转轴腔45中，如图8所示，驱动转轴安装在驱动转轮24上，如图9所示，车轮59安装在驱动转轴上；如图8所示，旋转凸塞安装在驱动转轮24外侧，如图2、5、6所示，驱动转轮腔46上开有一个槽，两个复位弹簧37安装在槽内，方塞38安装在槽内，且位于槽内方塞38的一端位于复位弹簧37一端，方塞38另一端与驱动转轮24外圆面和旋转凸塞外缘面接触配合；万向球26上开有第一球进出口43和第二球进出口44，第一球进出口43和第二球进出口44一端开在万向球26外表面，另一端开在驱动转轮腔46上；如图1、2所示，驱动球壳25安装在万向球26外侧，驱动球壳25和万向球26之间具有腔体，该腔体中具有滚珠，挡环18安装在驱动球壳25边缘端；如图3、4所示，驱动球壳25内球面中间位置处安装有外框27和内框28，外框27与内框28与万向球26表面接触，内框28滑动安装在外框27内部，内框28其中一个框上开有第一内框进出口32，另一框上开有第二内框进出口35，外框27、内框28、万向球26表面和驱动球壳25内表面之间形成第一外框腔40和第二外框腔42；如图1、4所示，旋转活塞29安装在万向球26顶端，且位于内框28内，旋转活塞29、内框28、万向球26表面和驱动球壳25内表面之间形成第一内框腔39和第二内框腔41；外框27四个角上分别开有第一外框进出口31、第二外框进出口33、第三外框进出口34和第四外框进出口36，且第一内框进出口32通过软管从第二外框腔42内与第二外框进出口33连接；第二内框进出口35通过软管从第一外框腔40内与第三外框进出口34连接。

如图11所示，上述液压减震器52包括减震弹簧54、顶盖55、液压套56、液压柱57、液压进出口58，其中液压套56安装在液压柱57外侧，液压柱57安装在架体53上；顶盖55安装在液压套56上侧，减震弹簧54安装在架体53和顶盖55之间，且安装在液压套56外侧；液压柱57下侧具有液压进出口58；液压进出口58通过软管与第三外框进出口34连接，第二外框进出口33与大气相通。

第一球进出口43与第二球进出口44组成一组，且通过液压软管与液压泵连接；第一外框进出口31与第四外框进出口36组成一组且通过液压软管与液压泵连接。

上述减震弹簧54为压缩弹簧。

上述第一内框腔39中安装有弹簧，弹簧一端固定在内框28内壁上，另一端安装在与旋转活塞29外圆面上。

上述挡环18与万向球26之间的间距小于驱动球壳25和万向球26之间的滚珠直径。

综上所述，本发明中万向球26内开有驱动转轴腔45和驱动转轮腔46，驱动转轴腔45和驱动转轮腔46相通，驱动转轮24安装在驱动转轮腔46中，驱动转轴安装在驱动转轴腔45中；旋转凸塞安装在驱动转轮24外侧，驱动转轮腔46上开有一个槽，两个复位弹簧37安装在槽内，方塞38安装在复位弹簧37和驱动转轮24之间第一球进出口43和第二球进出口44通过液压软管与液压泵连接，这样设计的作用是，液压泵通过液压软管把高压液体经第一球进出口43泵入驱动转轮腔46，带动驱动转轮24转动，当旋转凸塞碰到方塞38时，方塞38压迫复位弹簧37，方塞38进入槽中，使得旋转凸塞能够顺利在方塞38处旋转过去。而后复位弹簧37使方塞38弹出，过程中旋转凸塞与方塞38之间空间发生变化，挤压高压液体从第二球进出口44流出，从而实现了驱动转轴的转动；驱动转轴提供的动力传递到车轮59上，使得车轮59旋转；驱动球壳25下端安装有外框27和内框28，内框28安装在外框27内部，且位于外框27中间部位，内框28上开有第一内框进出口32和第二内框进出口35，外框27和内框28之间有两个腔，分别是第一外框腔40和第二外框腔42；旋转活塞29安装在万向球26下端，且位于内框28内，并把内框28分为第一内框腔39和第二内框腔41，这样设计的作用是：液压泵通过控制第一外框进出口31和第二外框进出口33内高压液体的进出，控制内框28在外框27内的移动；第一内框进出口32通过软管从第二外框腔42内与第二外框进出口33连接，第二内框进出口35通过软管从第一外框腔40内与第三外框进出口34连接。

架体53上侧安装有液压柱57，液压柱57外侧安装有液压套56，顶盖55安装在液压柱57和液压套56上侧，液压柱57上安装有液压进出口58，并与第三外框进出口34连接；液压泵通过控制第一外框进出口31和第二外框进出口33内高压液体的进出，控制内框28在外框27内的移动；旋转活塞29随内框28在外框27内移动，旋转活塞29安装在万向球26上，这就使得万向球26可以左右摆动，改变车轮59的运动方向；旋转活塞29安装在万向球26下端，且位于内框28内，并把内框28分为第一内框腔39和第二内框腔41，这样设计的目的是：车轮59滚动时，遇到凸起，车轮59会向上运动，而旋转活塞29会有一个向下的运动趋势，使得第二内框腔41内高压液体流入液压柱57中，弹簧拉伸，减小顶盖55向上运动的趋势，减慢高压液体流动速度，使得旋转活塞29向下运动的趋势减小，实现了减震作用。第二外框进出口33与大气相通的目的在于能够使旋转活塞29顺利的向下运动，保证第一内框腔39的空气不产生负压，对旋转活塞29产生阻力。

当使用液压减震器52时，动力单元中的电机开始工作，带动液压泵开始工作，液压泵将高压液体通过液压软管泵入第一球进出口43，高压液体通过第一球进出口43进入驱动转轮腔46，带动驱动转轮24转动，驱动转轮24带动驱动转轴转动，驱动转轴带动车轮59转动，随着驱动转轮24的转动，转轮凸塞30和方塞38接触，方塞38压迫复位弹簧37，方塞38进入腔内，使得旋转凸塞能够顺利在方塞38处旋转过去；转轮凸塞30转过方塞38后，方塞38在复位弹簧37的作用下弹出，过程中旋转凸塞与方塞38之间空间发生变化，挤压高压液体从第二球进出口44流出，经液压软管又流回液压泵。液压泵通过控制第一外框进出口31和第二外框进出口33内高压液体的进出，控制内框28在外框27内的移动，转活塞随内框28在外框27内移动，旋转活塞29安装在万向球26上，这就使得万向球26可以左右摆动，驱动转轴随着万向球26一起左右摆动，带动车轮59转向；车轮59继续转动，车轮59遇到凸起时，车轮59会向上运动，而旋转活塞29会有一个向下的运动趋势，使得第二内框腔41内高压液体流入液压柱57中，弹簧拉伸，减小顶盖55向上运动的趋势，减慢高压液体流动速度，使得旋转活塞29向下运动的趋势减小，实现了减震功能。

Claims (4)

1.一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮，其特征在于：它包括驱动机构下支撑、液压减震器、架体、车轮，其中驱动机构通过驱动机构下支撑安装在架体上，架体上侧安装有液压减震器，车轮安装在驱动机构上；

上述驱动机构包括驱动转轮、驱动球壳、万向球、外框、内框、旋转活塞、转轮凸塞、第一外框进出口、第一内框进出口、第二外框进出口、第三外框进出口、第二内框进出口、第四外框进出口、第一内框腔、第一外框腔、第二内框腔、第二外框腔、第一球进出口、第二球进出口、复位弹簧、方塞、挡环、驱动转轴腔、驱动转轮腔，其中万向球内开有驱动转轴腔和驱动转轮腔，驱动转轴腔和驱动转轮腔相通，驱动转轮安装在驱动转轮腔中，驱动转轴安装在驱动转轴腔中，驱动转轴安装在驱动转轮上，车轮安装在驱动转轴上；旋转凸塞安装在驱动转轮外侧，驱动转轮腔上开有一个槽，两个复位弹簧安装在槽内，方塞安装在槽内，且位于槽内方塞的一端位于复位弹簧一端，方塞另一端与驱动转轮外圆面和旋转凸塞外缘面接触配合；万向球上开有第一球进出口和第二球进出口，第一球进出口和第二球进出口一端开在万向球外表面，另一端开在驱动转轮腔上；驱动球壳安装在万向球外侧，驱动球壳和万向球之间具有腔体，该腔体中具有滚珠，挡环安装在驱动球壳边缘端；驱动球壳内球面中间位置处安装有外框和内框，外框与内框与万向球表面接触，内框滑动安装在外框内部，内框其中一个框上开有第一内框进出口，另一框上开有第二内框进出口，外框、内框、万向球表面和驱动球壳内表面之间形成第一外框腔和第二外框腔；旋转活塞安装在万向球顶端，且位于内框内，旋转活塞、内框、万向球表面和驱动球壳内表面之间形成第一内框腔和第二内框腔；外框四个角上分别开有第一外框进出口、第二外框进出口、第三外框进出口和第四外框进出口，且第一内框进出口通过软管从第二外框腔内与第二外框进出口连接；第二内框进出口通过软管从第一外框腔内与第三外框进出口连接；

上述液压减震器包括减震弹簧、顶盖、液压套、液压柱、液压进出口，其中液压套安装在液压柱外侧，液压柱安装在架体上；顶盖安装在液压套上侧，减震弹簧安装在架体和顶盖之间，且安装在液压套外侧；液压柱下侧具有液压进出口；液压进出口通过软管与第三外框进出口连接，第二外框进出口与大气相通；

上述第一球进出口与第二球进出口组成一组，且通过液压软管与液压泵连接；第一外框进出口与第四外框进出口组成一组且通过液压软管与液压泵连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮，其特征在于：上述减震弹簧为压缩弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮，其特征在于：上述第一内框腔中安装有弹簧，弹簧一端固定在内框内壁上，另一端安装在与旋转活塞外圆面上。

4.根据权利要求1所述的一种基于液压驱动的机器人平台驱动轮，其特征在于：上述挡环与万向球之间的间距小于驱动球壳和万向球之间的滚珠直径。