CN107128384B - 一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人行走技术领域，尤其涉及一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，它包括承载板、驱动轮单元，其中四个驱动轮单元两两一组对称的安装在承载板的下端面的两侧，且一侧的两个驱动轮单元分别位于承载板的两端；本发明中的驱动轮单元具有一个电机带动驱动轮单元直线运动与转向的功能；驱动轮单元的作用是驱动机器人直线运动与转弯运动；机器人向前做直线运动时，四个驱动轮单元在芯片的控制作用下，四个驱动单元上的电机转速相同且保持一定转速不变，从而达到机器人做直线运动的功能。

Description

一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台

技术领域

本发明属于机器人行走技术领域，尤其涉及一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台。

背景技术

目前机器人使用的驱动轮单元控制驱动轮单元前进、转向的机构互相独立，独立的前进与转向就需要更多的电机来提供动力，这样导致机器人造价升高，使得机器人无法向市面大面积推广，所以就需要一种可以用一个电机控制驱动轮机构既能前进又可以转向的驱动轮单元。

本发明设计一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台解决如上问题。

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一个电机控制的机器人四轮行走平台，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其特征在于：它包括承载板、驱动轮单元，其中四个驱动轮单元两两一组对称的安装在承载板的下端面的两侧，且一侧的两个驱动轮单元分别位于承载板的两端。

上述驱动轮单元包括限转块、第一油腔、导向槽、第二油腔、锥形块、连接管、电机壳、第一连接板、第一涡卷弹簧、盖板圆环、连接杆、齿轮、第一限位环、第一伸缩杆、弹簧、轮子、转轴、环形齿轮、第一半圆环、第二半圆环、第二导槽、第三连接板、第二连接板、大出口管、小进口管、第二伸缩杆、第二导块、第二伸缩套、第一导块、限转孔、保护壳、第一导槽、缺口圆环、电机轴、第一挡板、外壳、内环壳、第二挡板、小出口管、大进口管、环形导块、第一伸缩套、第二涡卷弹簧、第二限位环、环形槽，其中保护壳安装在承载板的下端面上；缺口圆环端面上对称开有两个导向槽；导向槽内两侧对称的开有两个第一导槽；四个第一导块两两一组分别安装两个第二连接板上，且一组中的两个第一导块分别安装在一个第二连接板的下端两侧；两个第二连接板通过其上安装的第一导块与缺口圆环上的第一导槽配合安装在缺口圆环上；外壳内壁的底面上开有环形导轨；第二挡板安装在外壳的内壁上；内环壳的端面上安装有环形导块；第一挡板安装在内环壳的外圆面上；内环壳通过环形导块与外壳上的环形导轨配合安装在外壳上；盖板圆环安装在外壳的上端面；大进口管与大出口管对称的安装在外壳的内圆面上，且位于第二挡板的两侧；小进口管与小出口管对称的安装在外壳的内圆面上，且位于第二挡板的两侧；小进口管与小出口管均位于大出口管与大进口管之间；大出口管与大进口管通过软管连接；小出口管与小进口管通过软管连接；电机壳安装在内环壳的内圆面上；连接管内圆面的上侧开有内螺纹；连接管下端面安装在电机壳上端面；锥形块外圆面向上收缩；锥形块下端面安装在电机轴的上端面；限转块的下端面开有向上收缩的限转孔；限转块的外圆面上开有外螺纹；限转块通过其上的外螺纹与连接管上的内螺纹配合安装；两个第三连接板对称的安装在限转块的端面上；第三连接板上的所安装结构完全相同，对于其中任意一个，第一连接板的一端安装在第三连接板的上端，另一端安装在第二连接板的上端；第一涡卷弹簧的外端安装在盖板圆环的端面上，内端安装在电机外圆面上；第一伸缩杆安装在电机轴的下端面上；两个第二导块对称的安装在第一伸缩杆的外圆面上，且位于第一伸缩杆的下侧；第一伸缩套的外圆面上对称开有两个第二导槽，且不穿出第一伸缩套的上端面；第一伸缩套通过其上的第二导槽与第二导块配合安装在第一伸缩杆上；第一限位环安装在第一伸缩套的外圆面上，且位于第一伸缩套的下端；第二限位环内圆面上开有环形槽，第二限位环通过其上的环形槽与第一限位环配合安装在第一伸缩套上；环形齿轮的下端开有齿；环形齿轮的端面安装在第一伸缩套的下端面上；四个第二伸缩杆两两一组对称的安装在电机壳的下端面；四个第二伸缩杆下端分别嵌套于四个第二伸缩套内；第二半圆环的内圆面上开有内螺纹，两个第二半圆环分别与四个第二伸缩套所成的两组第二伸缩套连接；第一半圆环的外圆面上开有外螺纹，两个第一半圆环分别与两个第二半圆环通过螺纹连接；第二涡卷弹簧的外端安装在第二半圆环上，内端安装在第一半圆环上；转轴安装在两个第一半圆环之间；齿轮安装在转轴上，且与环形齿轮上的齿配合；轮子安装在转轴上；四个连接杆一端均安装在第二限位环的外圆面上，另一端分别安装在四个第二伸缩套上；弹簧位于第一伸缩套内，弹簧一端安装在第一伸缩套底面上，另一端安装在第一伸缩杆的端面上。

上述大进口管为单向导通管；大出口管为单向导通管；小进口管为单向导通管；小出口管为单向导通管。

作为本技术的进一步改进，上述转轴通过轴承安装在第一半圆环上。

作为本技术的进一步改进，上述弹簧为压缩弹簧。

作为本技术的进一步改进，作为上述四个连接杆一端安装在第二限位环的外圆面上，另一端安装在四个第二伸缩套上的替换方案，三个连接杆一端安装在第二限位环的外圆面上，另一端安装在三个第二伸缩套上。

作为本技术的进一步改进，上述齿轮通过键安装在转轴上。

作为本技术的进一步改进，上述第二伸缩杆可以在第二伸缩套内滑动，但第二伸缩杆不会滑出第二伸缩套。

相对于传统的机器人行走技术，本发明设计了一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其具有一个电机带动驱动轮单元直线运动与转向的功能；驱动轮单元的作用是驱动机器人直线运动与转弯运动；机器人向前做直线运动时，四个驱动轮单元在芯片的控制作用下，四个驱动单元上的电机转速相同且保持一定转速不变，从而达到机器人做直线运动的功能；当机器人向右转弯时，前两个驱动轮单元上的轮子在电机的控制下轮子将向右转弯，后两个驱动轮单元将继续直线运动，但芯片会调节后两个驱动轮单元上的电机转速，使后两个驱动单元可以适应机器人右转弯时的运动要求，从而达到机器人向右转弯的功能；当机器人向左转弯时，后两个驱动轮单元上的轮子在电机的控制下轮子将向右转弯，前两个驱动轮单元将继续直线运动，但芯片会调节后两个驱动轮单元上的电机转速，使后两个驱动单元可以适应机器人左转弯时的运动要求，从而达到机器人向左转弯的功能。

本发明中的承载板具有承载重物的功能；安装在缺口圆环内圆面上的外壳与安装在其上的内环壳共同的作用是形成容器，用于存储液压油；安装在外壳上的盖板圆环的作用是，与外壳和内环壳构成密闭的腔体；两个第二导块对称的安装在第一伸缩杆的一端其作用是，与第一伸缩套上的第二导槽配合，使第一伸缩套可以沿第一伸缩杆上的导块来回运动；连接杆一端安装在第二限位环上，另一端安装在第二伸缩套上的作用是，当第二伸缩套向上下运动时，通过连接杆将运动传递到第二限位环上，使第二限位环也可以上下运动；第一限位环安装在第一伸缩套上，且与第二限位环上的环形槽配合的作用是，将第二限位环上下的运动传递到第一限位环上，使得与第一限位环配合的第一伸缩套可以沿着第二导块上下运动；安装在电机壳的上端面的连接管内圆面上开内螺纹的作用是，当电机壳旋转时，带动连接管旋转，限转块安装在缺口圆环上，旋转的连接管在其上内螺纹与限转块上外螺纹配合，由于此时的电机壳不会上下移动，所以使得限转块沿连接管上的内螺纹上下运动；第一挡板安装在内环壳上；第二挡板安装在外壳上，由于外壳与缺口圆环安装在一起，缺口圆环又与承载板安装在一起；所以旋转的电机壳会带动安装在其上的第一挡板运动，第一挡板与第二挡板之间的空间减小，液压油将从第一油腔通过大出口管、软管、大进口管流进第二油腔内；小出口管与小进口管安装在大进口管于大出口管之间的作用是，连接大进口管与大出口管的软管弯曲半径更大，连接小进口管于小出口管的软管弯曲半径更小，使得安装在大出口管与大进口管之间的软管可以将，安装在小进口管与小出口管之间的软管包围住，达到节约安装空间的目的；安装在电机轴上端的锥形块的作用是，与限转块上所开的限转孔配合，达到限转止电机轴的旋转的功能；两个第一导块对称的安装在第二连接板两侧的目的是，当电机壳旋转时带动安装在电机壳上的连接管旋转，旋转的连接管通过其上所开的内螺纹与限转块上的外螺纹配合，使限转块沿连接管的外螺纹上下运动；第三连接板安装在限转块的上端面，第三连接板将限转块的上下运动传递到第一连接板；第一涡卷弹簧的作用是，给电机壳的外壳一个作用力，当驱动轮单元做直线运动时，电机在芯片的控制下具有恒定的转速，电机壳相对电机轴向相反的方向旋转，旋转的电机壳会带动涡卷弹簧旋转一定的角度，由于电机转速较小且加速度很小，无法使第一涡卷弹簧持续上力，并保持一定小角度不变；从而达到机器人走近似直线，此时电机壳相对于缺口圆环静止；当驱动单元转弯时，此时轮子需要更大力来转弯，所以电机的转速在控制芯片的作用下快速提高，同时变化速度的电机会产生加速度并快速提高，电机壳相对于缺口圆环旋转，在电机壳带动下第二伸缩杆，第二伸缩杆带动第二伸缩套旋转，第二半圆环将向上运动，从而达到环形齿轮与齿轮脱开啮合的作用；安装在伸缩套下端的第二半圆环将带动第一半圆环旋转，轮子通过转轴安装在第一半圆环的内圆面上，第一半圆环的旋转将带动转轴转动，转轴的旋转将带动轮子旋转，这样就达到了轮子转向的功能；安装在第一伸缩套端面上的环形齿轮的作用是，与齿轮相互啮合，驱动齿轮的运动，在齿轮的带动下转轴运动，运动的转轴将驱动其上的轮子旋转，从而达到一个电机带动驱动轮单元运动的功能；第二涡卷弹簧的作用是给第一半圆环一个回位时的恢复力，使转弯结束的驱动轮单元可以继续运动；大出口管与大进口管的目的是，在驱动轮单元转弯时，将液压油尽快的从第一油腔排到第二油腔，电机壳可以快速的依次带动第二伸缩杆、第二伸缩套、第二半圆环，使第二半圆环在第二半圆环上内螺纹与第一半圆环上外螺纹的作用下，更快的向上运动，使环形齿轮脱离齿轮的啮合，从而使驱动轮单元更快进入转弯的的功能；小出口管与小进口管的目的时，在驱动轮单元转弯时，将液压油从第二油腔缓慢地排到第一油腔，电机壳可以缓慢依次带动第二伸缩杆、第二伸缩套、第二半圆环，此时齿轮与环形齿轮已经不啮合，所以第二半圆环将带动转轴、轮子旋转，从而为驱动轮单元转弯提供足够长的时间，以具有转弯的功能；弹簧的作用是，给伸缩套一个回位时的作用力。

本发明中驱动轮单元只能单向旋转，所以本发明中的平台使用了四个轮子通过前后轮的调节实现转向目的，当平台需要右转时，通过两个前轮向右转向，实现平台右转弯；当平台需要左转时，通过两个后轮向右转向，实现平台左转弯。

在使用过程中，首先机器人未运动时，第一涡卷弹簧与第二涡卷弹簧均处于自由伸缩状态；限转块与锥形块不接触；弹簧处于自由伸缩状态；当机器人直线运动时，四个驱动轮单元上的状态完全一样；电机轴带动第一伸缩杆旋转运动，电机壳将带动第一涡卷弹簧转够一定角度后停止转动，此时第一涡卷弹簧压缩储能；第一伸缩杆的带动下，安装在第一伸缩杆上的第一伸缩套也将随第一伸缩杆旋转运动，安装在第一伸缩套上的环形齿轮将旋转，在环形齿轮的驱动下齿轮将会带动转轴运动，这时安装在转轴上的轮子将围绕转轴运动，在轮子的带动下驱动轮单元将做直线运动；当驱动轮右转弯时，此时的前两个驱动轮单元将向右转弯同时在芯片的控制作用下适应转弯的转向要求；后两个驱动轮单元不转弯但在芯片的控制作用下调节速度，从而适应机器人转弯时的要求；此时前面两个驱动轮单元上个的轮子所需要的扭矩更大，这时的电机轴的转速将不能满足轮子的要求，芯片将控制电机转速快速提高；第一涡卷弹簧不足以固定电机壳以提供电机轴快速提高的扭矩，使得第一涡卷弹簧被压缩，同时电机壳的旋转；当第一涡卷弹簧被压缩后所产生的反作用力足以提供电机轴快速提高的扭矩时，第一涡卷弹簧将不被压缩；电机壳旋转过程中，安装在电机壳上的连接管将带动锥形块运动，在锥形块的带动下，安装在限转块上的第三连接板将带动第一连接板向下运动，第一连接板将带动第二连接板沿第一导槽运动；向下运动的限转块通过其上的限转孔与锥形块的外圆配合，使电机轴相对与缺口圆环处于静止状态，此时的电机壳的旋转方向与原来电机轴旋转方向相反，旋转的电机壳会带动内环壳旋转，这时安装在内环壳的第一挡板将运动，第一挡板与第二挡板之间的第一油腔的空间将减小，使得第一油腔内的液压油通过大出口管、软管、大进口管进入第二油腔内；同时电机外壳将依次带动第二伸缩杆、第二伸缩套、第二半圆环围绕电机壳旋转，由于此时的电机轴不旋转，所以第一伸缩杆、第一伸缩套、环形齿轮、齿轮、转轴、轮子、第一半圆环均不运动，所以第二半圆环将相对于第一半环向上运动，向上运动的第二半圆环会带动第二伸缩套沿第二伸缩杆的外圆面向上运动，此时第二涡卷弹簧处于上力状态，弹簧处于压缩状态；第二限位环通过连接杆的作用带动安装在第二伸缩杆上的第一限位环向上运动，在第一限位环的带动下第二伸缩套向上运动从而使环形齿轮与齿轮脱开啮合；电机壳继续旋转，同时带动第二伸缩杆、第二伸缩套、第二半圆环围绕电机壳旋转，使得安装在第二半圆环内的第一半圆环旋转，在第一半圆环的作用下转轴围绕电机轴旋转一定角度，安装在转轴上的轮子将转过一定角度，过程中转轴没有驱动。之后，芯片将控制电机转速恢复到加速度较小或者匀速旋转的状态，电机壳将只受到第一涡卷涡卷弹簧的恢复力，在第一涡卷弹簧恢复力作用下，电机壳会反向旋转，同时使得第一挡板与第二挡板之间的空间增大，从而将第二油腔内的液压油经过小出口管、软管、小进口管，进入第一油腔内，因为此时液压油从小出口管进入到小进口管，其空间增大的速度会受到液压管管径的限制，旋转的电机壳恢复时间很长，旋转电机壳将会在一定的时间内逐渐的恢复到直线行走的初始状态；在恢复时间内旋转的电机壳会依次带动第二伸缩杆、第二伸缩套、第二半圆环、第一半圆环、转轴维持一定的旋转的角度；电机壳恢复时间内电机轴持续驱动转轴旋转，从而达到驱动轮转弯的目的。当电机壳恢复后，驱动轮继续被电机轴驱动，同时转轴位于直线行走状态，机器人平台做直线运动；当机器人向左转弯时，前两个驱动轮单元保持直线运行状态，而后两个驱动轮单元向右转向，实现机器人平台左转弯的功能；转弯完成后的机器人将继续做直线运动。

附图说明

图1是整体部件分布示意图。

图2是驱动轮单元结构示意图。

图3是驱动轮单元剖视图。

图4是大出口管安装结构示意图。

图5是第二连接板安装结构示意图。

图6是缺口圆环结构示意图。

图7是连接管安装结构示意图。

图8是第一挡板安装结构示意图。

图9是内环壳安装结构示意图。

图10是第二伸缩杆安装结构示意图。

图11是环形齿轮安装结构示意图。

图12是第二限位环结构示意图。

图13是第一涡卷弹簧安装结构示意图。

图14是第二涡卷弹簧安装结构示意图。

图15是机器人右转弯原理示意图。

图16是机器人左转弯原理示意图。

图中标号名称：1、承载板；2、驱动轮单元；3、限转块；4、锥形块；5、第三连接板；6、连接管；7、电机壳；8、第一连接板；9、第一涡卷弹簧；10、盖板圆环；11、连接杆；12、齿轮；13、第一限位环；14、第一伸缩杆；15、弹簧；16、轮子；17、转轴；18、环形齿轮；19、第一半圆环；20、第二半圆环；21、第二连接板；22、大出口管；23、小进口管；24、第二伸缩杆；25、第二伸缩套；26、保护壳；27、第一导块；28、限转孔；29、第一导槽；30、缺口圆环；31、电机轴；32、第一挡板；33、外壳；34、内环壳；35、第二挡板；36、小出口管；37、大进口管；38、环形导块；39、第一伸缩套；40、第二涡卷弹簧；41、第二限位环；42、环形槽；43、第二导块；44、第二导槽；45、导向槽；46、第二油腔；47、第一油腔；48、芯片。

具体实施方式

如图1所示，它包括承载板1、驱动轮单元2，其中四个驱动轮单元2两两一组对称的安装在承载板1的下端面的两侧，且一侧的两个驱动轮单元2分别位于承载板1的两端。

如图2、3、4所示，上述驱动轮单元2包括限转块3、第一油腔47、导向槽45、第二油腔46、锥形块4、连接管6、电机壳7、第一连接板8、第一涡卷弹簧9、盖板圆环10、连接杆11、齿轮12、第一限位环13、第一伸缩杆14、弹簧15、轮子16、转轴17、环形齿轮18、第一半圆环19、第二半圆环20、第二导槽44、第三连接板5、第二连接板21、大出口管22、小进口管23、第二伸缩杆24、第二导块43、第二伸缩套25、第一导块27、限转孔28、保护壳26、第一导槽29、缺口圆环30、电机轴31、第一挡板32、外壳33、内环壳34、第二挡板35、小出口管36、大进口管37、环形导块38、第一伸缩套39、第二涡卷弹簧40、第二限位环41、环形槽42，如图2所示，其中保护壳26安装在承载板1的下端面上；如图6所示，缺口圆环30端面上对称开有两个导向槽45；如图6所示，导向槽45内两侧对称的开有两个第一导槽29；如图5所示，四个第一导块27两两一组分别安装两个第二连接板21上，且一组中的两个第一导块27分别安装在一个第二连接板21的下端两侧；如图5所示，两个第二连接板21通过其上安装的第一导块27与缺口圆环30上的第一导槽29配合安装在缺口圆环30上；如图3所示，外壳33内壁的底面上开有环形导轨；如图8所示，第二挡板35安装在外壳33的内壁上；如图3、9所示，内环壳34的端面上安装有环形导块38；如图8所示，第一挡板32安装在内环壳34的外圆面上；如图3所示，内环壳34通过环形导块38与外壳33上的环形导轨配合安装在外壳33上；如图3所示，盖板圆环10安装在外壳33的上端面；如图4所示，大进口管37与大出口管22对称的安装在外壳33的内圆面上，且位于第二挡板35的两侧；如图4所示，小进口管23与小出口管36对称的安装在外壳33的内圆面上，且位于第二挡板35的两侧；如图4所示，小进口管23与小出口管36均位于大出口管22与大进口管37之间；大出口管22与大进口管37通过软管连接；小出口管36与小进口管23通过软管连接；如图3所示，电机壳7安装在内环壳34的内圆面上；如图7所示，连接管6内圆面的上侧开有内螺纹；如图7所示，连接管6下端面安装在电机壳7上端面；锥形块4外圆面向上收缩；如图7所示，锥形块4下端面安装在电机轴31的上端面；如图7所示，限转块3的下端面开有向上收缩的限转孔28；如图7所示，限转块3的外圆面上开有外螺纹；如图7所示，限转块3通过其上的外螺纹与连接管6上的内螺纹配合安装；如图5所示，两个第三连接板5对称的安装在限转块3的端面上；第三连接板5上的所安装结构完全相同，对于其中任意一个，第一连接板8的一端安装在第三连接板5的上端，另一端安装在第二连接板21的上端；如图13所示，第一涡卷弹簧9的外端安装在盖板圆环10的端面上，内端安装在电机外圆面上；如图10所示，第一伸缩杆14安装在电机轴31的下端面上；如图10所示，两个第二导块43对称的安装在第一伸缩杆14的外圆面上，且位于第一伸缩杆14的下侧；如图10所示，第一伸缩套39的外圆面上对称开有两个第二导槽44，且不穿出第一伸缩套39的上端面；如图10、11所示，第一伸缩套39通过其上的第二导槽44与第二导块43配合安装在第一伸缩杆14上；如图11所示，第一限位环13安装在第一伸缩套39的外圆面上，且位于第一伸缩套39的下端；如图12所示，第二限位环41内圆面上开有环形槽42，第二限位环41通过其上的环形槽42与第一限位环13配合安装在第一伸缩套39上；如图11所示，环形齿轮18的下端开有齿；如图11所示，环形齿轮18的端面安装在第一伸缩套39的下端面上；如图10所示，四个第二伸缩杆24两两一组对称的安装在电机壳7的下端面；如图10所示，四个第二伸缩杆24下端分别嵌套于四个第二伸缩套25内；如图10所示，第二半圆环20的内圆面上开有内螺纹，两个第二半圆环20分别与四个第二伸缩套25所成的两组第二伸缩套25连接；如图10所示，第一半圆环19的外圆面上开有外螺纹，两个第一半圆环19分别与两个第二半圆环20通过螺纹连接；如图14所示，第二涡卷弹簧40的外端安装在第二半圆环20上，内端安装在第一半圆环19上；转轴17安装在两个第一半圆环19之间；如图10所示，齿轮12安装在转轴17上，且与环形齿轮18上的齿配合；如图10所示，轮子16安装在转轴17上；如图10所示，四个连接杆11一端均安装在第二限位环41的外圆面上，另一端分别安装在四个第二伸缩套25上；弹簧15位于第一伸缩套39内，弹簧15一端安装在第一伸缩套39底面上，另一端安装在第一伸缩杆14的端面上。

如图4所示，上述大进口管37为单向导通管；大出口管22为单向导通管；小进口管23为单向导通管；小出口管36为单向导通管。

如图10所示，上述转轴17通过轴承安装在第一半圆环19上。

如图11所示，上述弹簧15为压缩弹簧。

如图10所示，作为上述四个连接杆11一端安装在第二限位环41的外圆面上，另一端安装在四个第二伸缩套25上的替换方案，三个连接杆11一端安装在第二限位环41的外圆面上，另一端安装在三个第二伸缩套25上。

如图10所示，上述齿轮12通过键安装在转轴17上。

如图10所示，上述第二伸缩杆24可以在第二伸缩套25内滑动，但第二伸缩杆24不会滑出第二伸缩套25。

综上所述：

本发明设计了一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其具有一个电机带动驱动轮单元2直线运动与转向的功能；驱动轮单元2的作用是驱动机器人直线运动与转弯运动；机器人向前做直线运动时，四个驱动轮单元2在芯片48的控制作用下，四个驱动单元上的电机转速相同且保持一定转速不变，从而达到机器人做直线运动的功能；当机器人向右转弯时，前两个驱动轮单元2上的轮子16在电机的控制下轮子16将向右转弯，后两个驱动轮单元2将继续直线运动，但芯片48会调节后两个驱动轮单元2上的电机转速，使后两个驱动单元可以适应机器人右转弯时的运动要求，从而达到机器人向右转弯的功能；当机器人向左转弯时，后两个驱动轮单元2上的轮子16在电机的控制下轮子16将向右转弯，前两个驱动轮单元2将继续直线运动，但芯片48会调节后两个驱动轮单元2上的电机转速，使后两个驱动单元可以适应机器人左转弯时的运动要求，从而达到机器人向左转弯的功能。

本发明中的承载板1具有承载重物的功能；安装在缺口圆环30内圆面上的外壳33与安装在其上的内环壳34共同的作用是形成容器，用于存储液压油；安装在外壳33上的盖板圆环10的作用是，与外壳33和内环壳34构成密闭的腔体；两个第二导块43对称的安装在第一伸缩杆14的一端其作用是，与第一伸缩套39上的第二导槽44配合，使第一伸缩套39可以沿第一伸缩杆14上的导块来回运动；连接杆11一端安装在第二限位环41上，另一端安装在第二伸缩套上的作用是，当第二伸缩套向上下运动时，通过连接杆11将运动传递到第二限位环41上，使第二限位环41也可以上下运动；第一限位环13安装在第一伸缩套39上，且与第二限位环41上的环形槽42配合的作用是，将第二限位环41上下的运动传递到第一限位环13上，使得与第一限位环13配合的第一伸缩套39可以沿着第二导块43上下运动；安装在电机壳7的上端面的连接管6内圆面上开内螺纹的作用是，当电机壳7旋转时，带动连接管6旋转，限转块3安装在缺口圆环30上，旋转的连接管6在其上内螺纹与限转块3上外螺纹配合，由于此时的电机壳7不会上下移动，所以使得限转块3沿连接管6上的内螺纹上下运动；第一挡板32安装在内环壳34上；第二挡板35安装在外壳33上，由于外壳33与缺口圆环30安装在一起，缺口圆环30又与承载板1安装在一起；所以旋转的电机壳7会带动安装在其上的第一挡板32运动，第一挡板32与第二挡板35之间的空间减小，液压油将从第一油腔47通过大出口管22、软管、大进口管37流进第二油腔46内；小出口管36与小进口管23安装在大进口管37于大出口管22之间的作用是，连接大进口管37与大出口管22的软管弯曲半径更大，连接小进口管23于小出口管36的软管弯曲半径更小，使得安装在大出口管22与大进口管37之间的软管可以将，安装在小进口管23与小出口管36之间的软管包围住，达到节约安装空间的目的；安装在电机轴31上端的锥形块4的作用是，与限转块3上所开的限转孔28配合，达到限转止电机轴31的旋转的功能；两个第一导块27对称的安装在第二连接板21两侧的目的是，当电机壳7旋转时带动安装在电机壳7上的连接管6旋转，旋转的连接管6通过其上所开的内螺纹与限转块3上的外螺纹配合，使限转块3沿连接管6的外螺纹上下运动；第三连接板5安装在限转块3的上端面，第三连接板5将限转块3的上下运动传递到第一连接板8；第一涡卷弹簧9的作用是，给电机壳7的外壳33一个作用力，当驱动轮单元2做直线运动时，电机在芯片48的控制下具有恒定的转速，电机壳7相对电机轴31向相反的方向旋转，旋转的电机壳7会带动涡卷弹簧旋转一定的角度，由于电机转速较小且加速度很小，无法使第一涡卷弹簧9持续上力，并保持一定小角度不变；从而达到机器人走近似直线，此时电机壳7相对于缺口圆环30静止；当驱动单元转弯时，此时轮子16需要更大力来转弯，所以电机的转速在控制芯片48的作用下快速提高，同时变化速度的电机会产生加速度并快速提高，电机壳7相对于缺口圆环30旋转，在电机壳7带动下第二伸缩杆24，第二伸缩杆24带动第二伸缩套25旋转，第二半圆环20将向上运动，从而达到环形齿轮18与齿轮12脱开啮合的作用；安装在伸缩套下端的第二半圆环20将带动第一半圆环19旋转，轮子16通过转轴17安装在第一半圆环19的内圆面上，第一半圆环19的旋转将带动转轴17转动，转轴17的旋转将带动轮子16旋转，这样就达到了轮子16转向的功能；安装在第一伸缩套39端面上的环形齿轮18的作用是，与齿轮12相互啮合，驱动齿轮12的运动，在齿轮12的带动下转轴17运动，运动的转轴17将驱动其上的轮子16旋转，从而达到一个电机带动驱动轮单元2运动的功能；第二涡卷弹簧40的作用是给第一半圆环19一个回位时的恢复力，使转弯结束的驱动轮单元2可以继续运动；大出口管22与大进口管37的目的是，在驱动轮单元2转弯时，将液压油尽快的从第一油腔47排到第二油腔46，电机壳7可以快速的依次带动第二伸缩杆24、第二伸缩套25、第二半圆环20，使第二半圆环20在第二半圆环20上内螺纹与第一半圆环19上外螺纹的作用下，更快的向上运动，使环形齿轮18脱离齿轮12的啮合，从而使驱动轮单元2更快进入转弯的的功能；小出口管36与小进口管23的目的时，在驱动轮单元2转弯时，将液压油从第二油腔46缓慢地排到第一油腔47，电机壳7可以缓慢依次带动第二伸缩杆24、第二伸缩套25、第二半圆环20，此时齿轮12与环形齿轮18已经不啮合，所以第二半圆环20将带动转轴17、轮子16旋转，从而为驱动轮单元2转弯提供足够长的时间，以具有转弯的功能；弹簧15的作用是，给伸缩套一个回位时的作用力。

本发明中驱动轮单元2只能单向旋转，所以本发明中的平台使用了四个轮子16通过前后轮的调节实现转向目的，当平台需要右转时，通过两个前轮向右转向，实现平台右转弯；当平台需要左转时，通过两个后轮向右转向，实现平台左转弯。

具体实施方式为，首先机器人未运动时，第一涡卷弹簧9与第二涡卷弹簧40均处于自由伸缩状态；限转块3与锥形块4不接触；弹簧15处于自由伸缩状态；如图15a、15c、16a、16c所示，当机器人直线运动时，四个驱动轮单元2上的状态完全一样；电机轴31带动第一伸缩杆14旋转运动，电机壳7将带动第一涡卷弹簧9转够一定角度后停止转动，此时第一涡卷弹簧9压缩储能；第一伸缩杆14的带动下，安装在第一伸缩杆14上的第一伸缩套39也将随第一伸缩杆14旋转运动，安装在第一伸缩套39上的环形齿轮18将旋转，在环形齿轮18的驱动下齿轮12将会带动转轴17运动，这时安装在转轴17上的轮子16将围绕转轴17运动，在轮子16的带动下驱动轮单元2将做直线运动；如图15所示，当驱动轮右转弯时，此时的前两个驱动轮单元2将向右转弯同时在芯片48的控制作用下适应转弯的转向要求；如图15b所示，后两个驱动轮单元2不转弯但在芯片48的控制作用下调节速度，从而适应机器人转弯时的要求；此时前面两个驱动轮单元2上个的轮子16所需要的扭矩更大，这时的电机轴31的转速将不能满足轮子16的要求，芯片48将控制电机转速快速提高；第一涡卷弹簧9不足以固定电机壳7以提供电机轴31快速提高的扭矩，使得第一涡卷弹簧9被压缩，同时电机壳7的旋转；当第一涡卷弹簧9被压缩后所产生的反作用力足以提供电机轴31快速提高的扭矩时，第一涡卷弹簧9将不被压缩；电机壳7旋转过程中，安装在电机壳7上的连接管6将带动锥形块4运动，在锥形块4的带动下，安装在限转块3上的第三连接板5将带动第一连接板8向下运动，第一连接板8将带动第二连接板21沿第一导槽29运动；向下运动的限转块3通过其上的限转孔28与锥形块4的外圆配合，使电机轴31相对与缺口圆环30处于静止状态，此时的电机壳7的旋转方向与原来电机轴31旋转方向相反，旋转的电机壳7会带动内环壳34旋转，这时安装在内环壳34的第一挡板32将运动，第一挡板32与第二挡板35之间的第一油腔47的空间将减小，使得第一油腔47内的液压油通过大出口管22、软管、大进口管37进入第二油腔46内；同时电机外壳33将依次带动第二伸缩杆24、第二伸缩套25、第二半圆环20围绕电机壳7旋转，由于此时的电机轴31不旋转，所以第一伸缩杆14、第一伸缩套39、环形齿轮18、齿轮12、转轴17、轮子16、第一半圆环19均不运动，所以第二半圆环20将相对于第一半环向上运动，向上运动的第二半圆环20会带动第二伸缩套25沿第二伸缩杆24的外圆面向上运动，此时第二涡卷弹簧40处于上力状态，弹簧15处于压缩状态；第二限位环41通过连接杆11的作用带动安装在第二伸缩杆24上的第一限位环13向上运动，在第一限位环13的带动下第二伸缩套25向上运动从而使环形齿轮18与齿轮12脱开啮合；电机壳7继续旋转，同时带动第二伸缩杆24、第二伸缩套25、第二半圆环20围绕电机壳7旋转，使得安装在第二半圆环20内的第一半圆环19旋转，在第一半圆环19的作用下转轴17围绕电机轴31旋转一定角度，安装在转轴17上的轮子16将转过一定角度，过程中转轴17没有驱动。之后，芯片48将控制电机转速恢复到加速度较小或者匀速旋转的状态，电机壳7将只受到第一涡卷弹簧9的恢复力，在第一涡卷弹簧9恢复力作用下，电机壳7会反向旋转，同时使得第一挡板32与第二挡板35之间的空间增大，从而将第二油腔46内的液压油经过小出口管36、软管、小进口管23，进入第一油腔47内，因为此时液压油从小出口管36进入到小进口管23，其空间增大的速度会受到液压管管径的限制，旋转的电机壳7恢复时间很长，旋转电机壳7将会在一定的时间内逐渐的恢复到直线行走的初始状态；在恢复时间内旋转的电机壳7会依次带动第二伸缩杆24、第二伸缩套25、第二半圆环20、第一半圆环19、转轴17维持一定的旋转的角度；电机壳7恢复时间内电机轴31持续驱动转轴17旋转，从而达到驱动轮转弯的目的。当电机壳7恢复后，驱动轮继续被电机轴31驱动，同时转轴17位于直线行走状态，机器人平台做直线运动；如图16所示，当机器人向左转弯时，如图16b所示，前两个驱动轮单元2保持直线运行状态，如图16b所示，而后两个驱动轮单元2向右转向，实现机器人平台左转弯的功能；转弯完成后的机器人将继续做直线运动。

Claims (6)

1.一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其特征在于：它包括承载板、驱动轮单元，其中四个驱动轮单元两两一组对称的安装在承载板的下端面的两侧，且一侧的两个驱动轮单元分别位于承载板的两端；

上述驱动轮单元包括限转块、第一油腔、导向槽、第二油腔、锥形块、连接管、电机壳、第一连接板、第一涡卷弹簧、盖板圆环、连接杆、齿轮、第一限位环、第一伸缩杆、弹簧、轮子、转轴、环形齿轮、第一半圆环、第二半圆环、第二导槽、第三连接板、第二连接板、大出口管、小进口管、第二伸缩杆、第二导块、第二伸缩套、第一导块、限转孔、保护壳、第一导槽、缺口圆环、电机轴、第一挡板、外壳、内环壳、第二挡板、小出口管、大进口管、环形导块、第一伸缩套、第二涡卷弹簧、第二限位环、环形槽，其中保护壳安装在承载板的下端面上；缺口圆环端面上对称开有两个导向槽；导向槽内两侧对称的开有两个第一导槽；四个第一导块两两一组分别安装两个第二连接板上，且一组中的两个第一导块分别安装在一个第二连接板的下端两侧；两个第二连接板通过其上安装的第一导块与缺口圆环上的第一导槽配合安装在缺口圆环上；外壳内壁的底面上开有环形导轨；第二挡板安装在外壳的内壁上；内环壳的端面上安装有环形导块；第一挡板安装在内环壳的外圆面上；内环壳通过环形导块与外壳上的环形导轨配合安装在外壳上；盖板圆环安装在外壳的上端面；大进口管与大出口管对称的安装在外壳的内圆面上，且位于第二挡板的两侧；小进口管与小出口管对称的安装在外壳的内圆面上，且位于第二挡板的两侧；小进口管与小出口管均位于大出口管与大进口管之间；大出口管与大进口管通过软管连接；小出口管与小进口管通过软管连接；电机壳安装在内环壳的内圆面上；连接管内圆面的上侧开有内螺纹；连接管下端面安装在电机壳上端面；锥形块外圆面向上收缩；锥形块下端面安装在电机轴的上端面；限转块的下端面开有向上收缩的限转孔；限转块的外圆面上开有外螺纹；限转块通过其上的外螺纹与连接管上的内螺纹配合安装；两个第三连接板对称的安装在限转块的端面上；第三连接板上的所安装结构完全相同，对于其中任意一个，第一连接板的一端安装在第三连接板的上端，另一端安装在第二连接板的上端；第一涡卷弹簧的外端安装在盖板圆环的端面上，内端安装在电机外圆面上；第一伸缩杆安装在电机轴的下端面上；两个第二导块对称的安装在第一伸缩杆的外圆面上，且位于第一伸缩杆的下侧；第一伸缩套的外圆面上对称开有两个第二导槽，且不穿出第一伸缩套的上端面；第一伸缩套通过其上的第二导槽与第二导块配合安装在第一伸缩杆上；第一限位环安装在第一伸缩套的外圆面上，且位于第一伸缩套的下端；第二限位环内圆面上开有环形槽，第二限位环通过其上的环形槽与第一限位环配合安装在第一伸缩套上；环形齿轮的下端开有齿；环形齿轮的端面安装在第一伸缩套的下端面上；四个第二伸缩杆两两一组对称的安装在电机壳的下端面；四个第二伸缩杆下端分别嵌套于四个第二伸缩套内；第二半圆环的内圆面上开有内螺纹，两个第二半圆环分别与四个第二伸缩套所成的两组第二伸缩套连接；第一半圆环的外圆面上开有外螺纹，两个第一半圆环分别与两个第二半圆环通过螺纹连接；第二涡卷弹簧的外端安装在第二半圆环上，内端安装在第一半圆环上；转轴安装在两个第一半圆环之间；齿轮安装在转轴上，且与环形齿轮上的齿配合；轮子安装在转轴上；四个连接杆一端均安装在第二限位环的外圆面上，另一端分别安装在四个第二伸缩套上；弹簧位于第一伸缩套内，弹簧一端安装在第一伸缩套底面上，另一端安装在第一伸缩杆的端面上；

上述大进口管为单向导通管；大出口管为单向导通管；小进口管为单向导通管；小出口管为单向导通管。

2.根据权利要求1所述的一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其特征在于：上述转轴通过轴承安装在第一半圆环上。

3.根据权利要求1所述的一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其特征在于：上述弹簧为压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其特征在于：作为上述四个连接杆一端安装在第二限位环的外圆面上，另一端安装在四个第二伸缩套上的替换方案，三个连接杆一端安装在第二限位环的外圆面上，另一端安装在三个第二伸缩套上。

5.根据权利要求1所述的一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其特征在于：上述齿轮通过键安装在转轴上。

6.根据权利要求1所述的一种基于一个电机控制的机器人四轮行走平台，其特征在于：上述第二伸缩杆可以在第二伸缩套内滑动，但第二伸缩杆不会滑出第二伸缩套。