CN107444516A - 一种360度四轮驱动机器人行走转向机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种360度四轮驱动机器人行走转向机构，属于机器人技术领域。本发明包括车架、位于四角的车轮组、车架两侧提供电能的蓄电池组、车架中部的转向电机、转向支撑座、转向齿轮、转向导轨、转向丝杆、转向导杆、转向拉杆。转向电机的输出端与转向齿轮Ⅰ连接、转向齿轮Ⅱ与转向齿轮Ⅰ齿合、转向齿轮Ⅰ转向齿轮Ⅱ分别与转向丝杆连接、转向丝杆通过与它齿合的转向导杆驱动转向拉杆从而驱动与转向拉杆连接的车轮组使四个车轮组同时发生转动并实现360度原地任意角度转动，零转向半径转向灵活方便适用性强，满足多种转向需求。

Description

一种360度四轮驱动机器人行走转向机构
技术领域
本发明涉及一种360度四轮驱动机器人行走转向机构，属于机器人技术领域。
背景技术
随着社会的发展机器人的应用日益广泛，特别是一种会行走转向的机器人更是对人们的生活提供了极大的方便性。现阶段最常见的行走转向机构大多是前轮转向，这种转向方式转向半径较大，转向角度也受到极大的限制，该发明提供了一种可360度四轮驱动机器人行走转向机构，360度自由转向方式可以解决转向半径过大转向受限转向角度受限的问题，可以完全实现0半径转向，360度任意转向具有转向灵活性高，适用性强等优点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种360度四轮驱动机器人行走转向机构，以实现控制四轮同时360度任意转向，零半径转向，提高行走机构转向灵活性等目的。
本发明的技术方案是：一种360度四轮驱动机器人行走转向机构，包括转向电机1、转向齿轮Ⅰ2、转向齿轮Ⅱ3、转向支撑座Ⅰ4、转向支撑座Ⅱ5、转向丝杆Ⅰ6、转向丝杆Ⅱ7、转向导轨8、转向导杆Ⅰ9、转向导杆Ⅱ10、长转向拉杆11、短转向拉杆12、车轮组13、蓄电池组14、车架15；
转向电机1的输出轴与转向齿轮Ⅰ2连接，转向齿轮Ⅱ3刚性链接于转向丝杆Ⅱ7上并与转向齿轮Ⅰ2啮合，转向丝杆Ⅰ6一端与转向齿轮Ⅰ2刚性连接、转向丝杆Ⅰ6另一端与转向支撑座Ⅱ5连接，转向丝杆Ⅱ7两端分别与转向支撑座Ⅰ4和转向支撑座Ⅱ5链接，转向导轨8纵向排布于转向支撑座Ⅰ4和转向支撑座Ⅱ5之间，转向导杆Ⅰ9和转向导杆Ⅱ10横向滑动连接于转向丝杆Ⅰ6、转向丝杆Ⅱ7和转向导轨8上，四根长转向拉杆11一端与转向导杆Ⅰ9和转向导杆Ⅱ10铰接、另一端与短转向拉杆12连接，短转向拉杆12另一端分别与四角的车轮转向轴13-6刚性连接。
所述转向导轨8包括转向导轨Ⅰ8-1、转向导轨Ⅱ8-2、转向导轨Ⅲ8-3和转向导轨Ⅳ8-4；所述长转向拉杆11包括长转向拉杆Ⅰ11-1、长转向拉杆Ⅱ11-2、长转向拉杆Ⅲ11-3和长转向拉杆Ⅳ11-4；所述短转向拉杆12包括短转向拉杆Ⅰ12-1、短转向拉杆Ⅱ12-2、短转向拉杆Ⅲ12-3、短转向拉杆Ⅳ12-4；
所述转向导轨Ⅰ8-1、转向导轨Ⅱ8-2、转向导轨Ⅲ8-3和转向导轨Ⅳ8-4分别纵向排布刚性连接于转向支撑座Ⅰ4和转向支撑座Ⅱ5之间；所述转向导杆Ⅰ9横向连接于转向丝杆Ⅰ6、转向导轨Ⅰ8-1和转向导轨Ⅱ8-2上并与转向丝杆Ⅰ6啮合，转向导杆Ⅱ10横向连接于转向丝杆Ⅱ7、转向导轨Ⅲ8-3和转向导轨Ⅳ8-4上并与转向丝杆Ⅱ7啮合；所述长转向拉杆Ⅰ11-1、长转向拉杆Ⅱ11-2、长转向拉杆Ⅲ11-3和长转向拉杆Ⅳ11-4的一端分别与转向导杆Ⅰ9和转向导杆Ⅱ10连接，所述长转向拉杆Ⅰ11-1、长转向拉杆Ⅱ11-2、长转向拉杆Ⅲ11-3和长转向拉杆Ⅳ11-4的另一端分别与短转向拉杆Ⅰ12-1、短转向拉杆Ⅱ12-2、短转向拉杆Ⅲ12-3和短转向拉杆Ⅳ12-4对应连接；短转向拉杆Ⅰ12-1、短转向拉杆Ⅱ12-2、短转向拉杆Ⅲ12-3和短转向拉杆Ⅳ12-4的另一端分别与四角的车轮转向轴13-6刚性连接。
所述车轮组13包括驱动电机13-1、驱动齿轮Ⅰ13-2-1、驱动齿轮Ⅱ13-2-2、车轮轴13-3、车轮13-4、车轮架13-5、车轮转向轴13-6；驱动电机13-1与车轮轴13-3连接并安装在车轮架13-5上，驱动齿轮Ⅰ13-2-1 连接于驱动电机13-1上，驱动齿轮Ⅱ13-2-2连接于车轮轴13-3上，车轮13-4刚性连接于车轮轴13-3上，驱动齿轮Ⅰ13-2-1与驱动齿轮Ⅱ13-2-2啮合，车轮架13-5与车轮转向轴13-6通过滑动杆连接。
所述蓄电池组14刚性连接于车架上，为机构提供能量来源。
所述转向支撑座Ⅰ4与转向支撑座Ⅱ5均刚性连接于车架中部。
本发明的工作原理为：首先四角的四个车轮组13的车轮轴13-3处于平行状态，转向电机1驱动转向齿轮1与转向齿轮Ⅱ3啮合并通过转向丝杆Ⅰ6、转向丝杆Ⅱ7、转向齿轮Ⅱ3、转向导杆Ⅰ9、转向导杆Ⅱ10、长转向拉杆Ⅰ11-1、长转向拉杆Ⅱ11-2、长转向拉杆Ⅲ11-3、长转向拉杆Ⅳ11-4、短转向拉杆Ⅰ12-1、短转向拉杆Ⅱ12-2、短转向拉杆Ⅲ12-3、短转向拉杆Ⅳ12-4、分别驱动四个车轮组13的车轮转向轴13-6同时发生偏转，至车轮轴13-3相切于以车架15几何中心为圆心过四个车轮转向轴13-6轴心的圆时，转向电机1停止驱动，四个车轮组13的驱动电机13-1开始驱动车轮使机构可以原地360度随意转动直至预定角度时，驱动电机13-1停止驱动，转向电机1以相同的原理驱动车轮组13至四个车轮组13的车轮轴13-3处于平行状态机构完成转向。
本发明的有益效果是：
1、采用四轮同时转向完全实现零转向半径转向可360度任意转向灵活方便适用性强。
2、采用电机驱动动力从中间输入使车轮组受力均匀，机构转向稳定性强。
3、车轮组采用四轮驱动且齿轮传动，可提供较大动力。
附图说明
图1 是本发明的结构示意图。
图2是本发明转向机构的轴侧图。
图3是本发明的车轮组轴侧示意图。
图4 是本发明转向丝杆Ⅰ、转向丝杆Ⅱ分别与转向导杆Ⅰ、转向导杆Ⅱ的连接示意图。
图中：1-转向电机、2-转向齿轮Ⅰ、3-转向齿轮Ⅱ、4-转向支撑座Ⅰ、5-转向支撑座Ⅱ、6-转向丝杆Ⅰ、6-1-螺旋槽、7-转向丝杆Ⅱ、8-转向导轨、8-1-转向导轨Ⅰ、8-2-转向导轨Ⅱ、8-3-转向导轨Ⅲ、8-4-转向导轨Ⅳ、9-转向导杆Ⅰ、9-1-小凸台、10-转向导杆Ⅱ、11-长转向拉杆、11-1-长转向拉杆Ⅰ、11-2-长转向拉杆Ⅱ、11-3-长转向拉杆Ⅲ、11-4-长转向拉杆Ⅳ、12-短转向拉杆、12-1-短转向拉杆Ⅰ、12-2-短转向拉杆Ⅱ、12-3-短转向拉杆Ⅲ、12-4-短转向拉杆Ⅳ、13-车轮组、13-1-驱动电机、13-2-1-驱动齿轮Ⅰ、13-2-2-驱动齿轮Ⅱ、13-3-车轮轴、13-4-1-车轮、13-4-2-车轮、13-5-车轮架、13-6-车轮转向轴、14-蓄电池组、15-车架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-4所示，一种360度四轮驱动机器人行走转向机构，包括转向电机1、转向齿轮Ⅰ2、转向齿轮Ⅱ3、转向支撑座Ⅰ4、转向支撑座Ⅱ5、转向丝杆Ⅰ6、转向丝杆Ⅱ7、转向导轨8、转向导杆Ⅰ9、转向导杆Ⅱ10、长转向拉杆11、短转向拉杆12、车轮组13、蓄电池组14、车架15；
转向电机1的输出轴与转向齿轮Ⅰ2连接，转向齿轮Ⅱ3刚性链接于转向丝杆Ⅱ7上并与转向齿轮Ⅰ2啮合，转向丝杆Ⅰ6一端与转向齿轮Ⅰ2刚性连接、转向丝杆Ⅰ6另一端与转向支撑座Ⅱ5连接，转向丝杆Ⅱ7两端分别与转向支撑座Ⅰ4和转向支撑座Ⅱ5链接，转向导轨8纵向排布于转向支撑座Ⅰ4和转向支撑座Ⅱ5之间，转向导杆Ⅰ9和转向导杆Ⅱ10横向滑动连接于转向丝杆Ⅰ6、转向丝杆Ⅱ7和转向导轨8上，四根长转向拉杆11一端与转向导杆Ⅰ9和转向导杆Ⅱ10铰接、另一端与短转向拉杆12连接，短转向拉杆12另一端分别与四角的车轮转向轴13-6刚性连接。
所述转向导轨8包括转向导轨Ⅰ8-1、转向导轨Ⅱ8-2、转向导轨Ⅲ8-3和转向导轨Ⅳ8-4；所述长转向拉杆11包括长转向拉杆Ⅰ11-1、长转向拉杆Ⅱ11-2、长转向拉杆Ⅲ11-3和长转向拉杆Ⅳ11-4；所述短转向拉杆12包括短转向拉杆Ⅰ12-1、短转向拉杆Ⅱ12-2、短转向拉杆Ⅲ12-3、短转向拉杆Ⅳ12-4；
所述转向导轨Ⅰ8-1、转向导轨Ⅱ8-2、转向导轨Ⅲ8-3和转向导轨Ⅳ8-4分别纵向排布刚性连接于转向支撑座Ⅰ4和转向支撑座Ⅱ5之间；所述转向导杆Ⅰ9横向连接于转向丝杆Ⅰ6、转向导轨Ⅰ8-1和转向导轨Ⅱ8-2上并与转向丝杆Ⅰ6啮合，转向导杆Ⅱ10横向连接于转向丝杆Ⅱ7、转向导轨Ⅲ8-3和转向导轨Ⅳ8-4上并与转向丝杆Ⅱ7啮合；所述长转向拉杆Ⅰ11-1、长转向拉杆Ⅱ11-2、长转向拉杆Ⅲ11-3和长转向拉杆Ⅳ11-4的一端分别与转向导杆Ⅰ9和转向导杆Ⅱ10连接，所述长转向拉杆Ⅰ11-1、长转向拉杆Ⅱ11-2、长转向拉杆Ⅲ11-3和长转向拉杆Ⅳ11-4的另一端分别与短转向拉杆Ⅰ12-1、短转向拉杆Ⅱ12-2、短转向拉杆Ⅲ12-3和短转向拉杆Ⅳ12-4对应连接；短转向拉杆Ⅰ12-1、短转向拉杆Ⅱ12-2、短转向拉杆Ⅲ12-3和短转向拉杆Ⅳ12-4的另一端分别与四角的车轮转向轴13-6刚性连接。
所述车轮组13包括驱动电机13-1、驱动齿轮Ⅰ13-2-1、驱动齿轮Ⅱ13-2-2、车轮轴13-3、车轮13-4、车轮架13-5、车轮转向轴13-6；驱动电机13-1与车轮轴13-3连接并安装在车轮架13-5上，驱动齿轮Ⅰ13-2-1 连接于驱动电机13-1上，驱动齿轮Ⅱ13-2-2连接于车轮轴13-3上，车轮13-4刚性连接于车轮轴13-3上，驱动齿轮Ⅰ13-2-1与驱动齿轮Ⅱ13-2-2啮合，车轮架13-5与车轮转向轴13-6通过滑动杆连接。
所述蓄电池组14刚性连接于车架上，为机构提供能量来源。
所述转向支撑座Ⅰ4与转向支撑座Ⅱ5均刚性连接于车架中部。
实施例2：如图2所示，在实施例1的基础上，进一步的还包括：
当转向电机1驱动转向丝杆Ⅰ6、转向丝杆Ⅱ7反向转动，与转向丝杆Ⅰ6、转向丝杆Ⅱ7啮合的转向导杆Ⅰ9、转向导杆Ⅱ10沿转向导轨8反向运动，从而牵动长转向拉杆11、短转向拉杆12使四角的车轮组同时发生转向。
实施例3：如图4所示，在实施例1的基础上，进一步的还包括：
所述转向导杆Ⅰ9、转向导杆Ⅱ10中间孔中均有小凸台9-1，转向导杆Ⅰ9、转向导杆Ⅱ10通过小凸台9-1分别与转向丝杆Ⅰ6、转向丝杆Ⅱ7的螺旋槽6-1相配合。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (5)

1.一种360度四轮驱动机器人行走转向机构，其特征在于：包括转向电机（1）、转向齿轮Ⅰ（2）、转向齿轮Ⅱ（3）、转向支撑座Ⅰ（4）、转向支撑座Ⅱ（5）、转向丝杆Ⅰ（6）、转向丝杆Ⅱ（7）、转向导轨（8）、转向导杆Ⅰ（9）、转向导杆Ⅱ（10）、长转向拉杆（11）、短转向拉杆（12）、车轮组（13）、蓄电池组（14）、车架（15）；
转向电机（1）的输出轴与转向齿轮Ⅰ（2）连接，转向齿轮Ⅱ（3）刚性链接于转向丝杆Ⅱ（7）上并与转向齿轮Ⅰ（2）啮合，转向丝杆Ⅰ（6）一端与转向齿轮Ⅰ（2）刚性连接、转向丝杆Ⅰ（6）另一端与转向支撑座Ⅱ（5）连接，转向丝杆Ⅱ（7）两端分别与转向支撑座Ⅰ（4）和转向支撑座Ⅱ（5）链接，转向导轨（8）纵向排布于转向支撑座Ⅰ（4）和转向支撑座Ⅱ（5）之间，转向导杆Ⅰ（9）和转向导杆Ⅱ（10）横向滑动连接于转向丝杆Ⅰ（6）、转向丝杆Ⅱ（7）和转向导轨（8）上，四根长转向拉杆（11）一端与转向导杆Ⅰ（9）和转向导杆Ⅱ（10）铰接、另一端与短转向拉杆（12）连接，短转向拉杆（12）另一端分别与四角的车轮转向轴（13-6）刚性连接。
2.根据权利要求1所述的360度四轮驱动机器人行走转向机构，其特征在于：所述转向导轨（8）包括转向导轨Ⅰ（8-1）、转向导轨Ⅱ（8-2）、转向导轨Ⅲ（8-3）和转向导轨Ⅳ（8-4）；所述长转向拉杆（11）包括长转向拉杆Ⅰ（11-1）、长转向拉杆Ⅱ（11-2）、长转向拉杆Ⅲ（11-3）和长转向拉杆Ⅳ（11-4）；所述短转向拉杆（12）包括短转向拉杆Ⅰ（12-1）、短转向拉杆Ⅱ（12-2）、短转向拉杆Ⅲ（12-3）、短转向拉杆Ⅳ（12-4）；
所述转向导轨Ⅰ（8-1）、转向导轨Ⅱ（8-2）、转向导轨Ⅲ（8-3）和转向导轨Ⅳ（8-4）分别纵向排布刚性连接于转向支撑座Ⅰ（4）和转向支撑座Ⅱ（5）之间；所述转向导杆Ⅰ（9）横向连接于转向丝杆Ⅰ（6）、转向导轨Ⅰ（8-1）和转向导轨Ⅱ（8-2）上并与转向丝杆Ⅰ（6）啮合，转向导杆Ⅱ（10）横向连接于转向丝杆Ⅱ（7）、转向导轨Ⅲ（8-3）和转向导轨Ⅳ（8-4）上并与转向丝杆Ⅱ（7）啮合；所述长转向拉杆Ⅰ（11-1）、长转向拉杆Ⅱ（11-2）、长转向拉杆Ⅲ（11-3）和长转向拉杆Ⅳ（11-4）的一端分别与转向导杆Ⅰ（9）和转向导杆Ⅱ（10）连接，所述长转向拉杆Ⅰ（11-1）、长转向拉杆Ⅱ（11-2）、长转向拉杆Ⅲ（11-3）和长转向拉杆Ⅳ（11-4）的另一端分别与短转向拉杆Ⅰ（12-1）、短转向拉杆Ⅱ（12-2）、短转向拉杆Ⅲ（12-3）和短转向拉杆Ⅳ（12-4）对应连接；短转向拉杆Ⅰ（12-1）、短转向拉杆Ⅱ（12-2）、短转向拉杆Ⅲ（12-3）和短转向拉杆Ⅳ（12-4）的另一端分别与四角的车轮转向轴（13-6）刚性连接。
3.根据权利要求1或2所述的360度四轮驱动机器人行走转向机构，其特征在于：所述车轮组（13）包括驱动电机（13-1）、驱动齿轮Ⅰ（13-2-1）、驱动齿轮Ⅱ（13-2-2）、车轮轴（13-3）、车轮（13-4）、车轮架（13-5）、车轮转向轴（13-6）；驱动电机（13-1）与车轮轴（13-3）连接并安装在车轮架（13-5）上，驱动齿轮Ⅰ（13-2-1） 连接于驱动电机（13-1）上，驱动齿轮Ⅱ（13-2-2）连接于车轮轴（13-3）上，车轮（13-4）刚性连接于车轮轴（13-3）上，驱动齿轮Ⅰ（13-2-1）与驱动齿轮Ⅱ（13-2-2）啮合，车轮架（13-5）与车轮转向轴（13-6）通过滑动杆连接。
4.根据权利要求1所述的360度四轮驱动机器人行走转向机构，其特征在于：所述蓄电池组（14）刚性连接于车架上。
5.根据权利要求1所述的360度四轮驱动机器人行走转向机构，其特征在于：所述转向支撑座Ⅰ（4）与转向支撑座Ⅱ（5）均刚性连接于车架中部。
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