CN108583683A - 一种能零半径转弯的机器人转向机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能零半径转弯的机器人转向机构，属于机器人技术领域。它主要是由两个车轮组构成，且两个车轮组结构相同，所述的车架竖直向上的孔内设置有两个转轴，且两个转轴的另一端分别与左转臂和右转臂固定，所述的左转臂和右转臂分别与车轮连接，通过伸缩杆和滑动杆组成的装配体，在推杆电机的作用下，可以自由伸缩，形成自由伸缩的组合体，能够使得车轮扭转至可以原地自转位置，同时，花键轴上设有花键套，形成左右滑动的换挡机构，保证了机器人按阿克曼转向原理行驶和原地自转的动力切换，在原来阿克曼转向机构基础上，通过几个简单机械结构，就实现了增加原地自转的功能，具有较好的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种能零半径转弯的机器人转向机构，属于机器人技术领域。
背景技术
利用阿克曼转向原理的汽车和机器人，都不可避免的存在一个较大的转弯半径的问题。当道路狭窄的时候，转弯半径不够，汽车和机器人就无法通过了。如果，在阿克曼转向原理的基础上，加上一个可以原地自转的功能，那么机器人对于环境的适应性，就会大幅提高。狭窄的路口，只要空间稍微超过机器人的外形尺寸，就可以保证转向，并通过。
发明内容
针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种能零半径转弯的机器人转向机构。
本发明的能零半径转弯的机器人转向机构，它主要是由两个车轮组构成，且两个车轮组结构相同，所述的车轮组包含车架、车轮、左转臂、右转臂、差速器、差速器齿轮、长半轴、自传齿轮、短半轴、传动齿轮、花键轴、花键套、推杆、推杆滑动轴、弹簧、推杆滑块、动力齿轮、推杆电机、伸缩杆、滑动杆、转轴、平键和万向伸缩轴，所述的车架竖直向上的孔内设置有两个转轴，且两个转轴的另一端分别与左转臂和右转臂固定，所述的左转臂和右转臂分别与车轮连接，所述的车架上方设置有伸缩杆，且伸缩杆的方轴穿入滑动杆的方孔内，所述的伸缩杆下部安装有推杆电机，所述的伸缩杆和滑动杆通过两个转轴与左转臂和右转臂连接，所述的车架下方安装有差速器，且车架一侧安装有差速器齿轮，所述的长半轴和短半轴分别插入差速器的两个孔内，长半轴上安装有两个平键，且穿入自转齿轮，所述的长半轴的左侧伸出轴和短半轴的右侧伸出轴均安装有万象伸缩轴，且万向伸缩轴与相对应的车轮连接，所述的花键套上设置有花键轴，且花键套的左右两侧安装有推杆，所述的推杆与推杆滑动轴连接，且推杆的两侧均设置有弹簧，所述的推杆滑动轴贯穿推杆滑块穿入，且推杆滑动轴与车架连接，所述的花键轴两端安装有两个传动齿轮，且这两个传动齿轮的凸台相对设置，所述的花键轴与车架连接，花键轴伸出轴端安装有平键，且花键轴伸出轴与动力齿轮连接。
本发明的有益效果：它的结构简单，设计合理，通过伸缩杆和滑动杆组成的装配体，在推杆电机的作用下，可以自由伸缩，形成自由伸缩的组合体，能够使得车轮扭转至可以原地自转位置，同时，花键轴上设有花键套，形成左右滑动的换挡机构，保证了机器人按阿克曼转向原理行驶和原地自转的动力切换，在原来阿克曼转向机构基础上，通过几个简单机械结构，就实现了增加原地自转的功能，具有较好的可靠性。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的车轮组分解结构示意图；
图3为本发明推杆电机收缩时工作状态示意图；
图4为本发明推杆电机伸出时工作状态示意图；
图5为本发明的工作原理图。
附图标记：车架1、车轮2、左转臂3、右转臂4、差速器5、差速器齿轮6、长半轴7、自传齿轮8、短半轴9、传动齿轮10、花键轴11、花键套12、推杆13、推杆滑动轴14、弹簧15、推杆滑块16、动力齿轮17、推杆电机18、伸缩杆19、滑动杆20、转轴21、平键22、万向伸缩轴23。
具体实施方式
如图1-图5所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它主要是由两个车轮组构成，且两个车轮组结构相同，所述的车轮组包含车架1、车轮2、左转臂3、右转臂4、差速器5、差速器齿轮6、长半轴7、自传齿轮8、短半轴9、传动齿轮10、花键轴11、花键套12、推杆13、推杆滑动轴14、弹簧15、推杆滑块16、动力齿轮17、推杆电机18、伸缩杆19、滑动杆20、转轴21、平键22和万向伸缩轴23，所述的车架1竖直向上的孔内设置有两个转轴21，且两个转轴21的另一端分别与左转臂3和右转臂4固定，所述的左转臂3和右转臂4分别与车轮2连接，所述的车架1上方设置有伸缩杆19，且伸缩杆19的方轴穿入滑动杆20的方孔内，所述的伸缩杆19下部安装有推杆电机18，所述的伸缩杆19和滑动杆20通过两个转轴21与左转臂3和右转臂4连接，所述的车架1下方安装有差速器5，且车架1一侧安装有差速器齿轮6，所述的长半轴7和短半轴9分别插入差速器5的两个孔内，长半轴7上安装有两个平键22，且穿入自转齿轮8，所述的长半轴7的左侧伸出轴和短半轴9的右侧伸出轴均安装有万象伸缩轴23，且万向伸缩轴23与相对应的车轮2连接，所述的花键套12上设置有花键轴11，且花键套12的左右两侧安装有推杆13，所述的推杆13与推杆滑动轴14连接，且推杆13的两侧均设置有弹簧15，所述的推杆滑动轴14贯穿推杆滑块16穿入，且推杆滑动轴14与车架1连接，所述的花键轴11两端安装有两个传动齿轮10，且这两个传动齿轮10的凸台相对设置，所述的花键轴11与车架1连接，花键轴11伸出轴端安装有平键22，且花键轴11伸出轴与动力齿轮17连接。
本具体实施方式工作原理为：
由于机器人前后两个转向机构是完全相同的，下面以单侧机构为例：机器人正常行驶时，花键套12的右侧凸台和右侧传动齿轮10的凸台咬合，动力齿轮17圆周运动，通过花键轴11传递给花键套12，花键套12的右侧凸台通过咬合右侧的传动齿轮10的凸台，将圆周运动传递给传动齿轮10，传动齿轮10通过轮齿啮合，将圆周运动传递给差速器齿轮6，此时，两个轮子同时旋转，机器人按阿克曼转向原理运动；
机器人准备原地自转的时候，机器人停车，推杆滑块16向左移动，花键套12的右侧凸台与右侧传动之轮10的凸台脱离，这时，差速器5锁死，两侧车轮2也进行刹车制动，机器人不能行走了，动力齿轮17做低速旋转运动；
推杆滑块16继续向左移动，当花键套12的左侧凸台撞上左侧传动齿轮10的凸台后，动力齿轮17一直保持低速旋转，滑动推杆16再继续移动一小段距离，让花键套12的左侧凸台与左侧传动齿轮10的凸台做摩擦运动；
动力齿轮17通过花键轴11传递给花键套12的旋转运动，当花键套12左侧的凸台与左侧传动齿轮10的凸台摩擦一定时间后，受弹簧15的挤压作用，两个推杆13带动花键套12左侧的凸台，咬合上左侧传动齿轮10的凸台，此时，动力齿轮17停止旋转，推杆滑块16继续向左移动至左侧传动齿轮10的凸台和花键套12左侧的凸台完全咬合；
上述运动完成后，推杆电机18的伸出轴伸长，带动伸缩杆19和滑动杆20向相反方向移动，伸缩杆19推动左侧转轴21，带动左转臂3旋转；滑动杆20推动右侧转轴21，带动右转臂4旋转，这时，两侧的车轮2就会旋转了；
车轮2旋转后，动力齿轮17重新开始旋转，通过花键套12左侧的凸台，将旋转运动传递到左侧的传动齿轮10，左侧的传动齿轮10通过轮齿啮合，带动自转齿轮8旋转，自转齿轮8将旋转运动传递给长半轴7，这时，两侧的车轮2就按不同方向旋转了，机器人就开始原地自转运动，也就是零半径旋转。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种能零半径转弯的机器人转向机构，其特征在于：它主要是由两个车轮组构成，且两个车轮组结构相同，所述的车轮组包含车架(1)、车轮(2)、左转臂(3)、右转臂(4)、差速器(5)、差速器齿轮(6)、长半轴(7)、自传齿轮(8)、短半轴(9)、传动齿轮(10)、花键轴(11)、花键套(12)、推杆(13)、推杆滑动轴(14)、弹簧(15)、推杆滑块(16)、动力齿轮(17)、推杆电机(18)、伸缩杆(19)、滑动杆(20)、转轴(21)、平键(22)和万向伸缩轴(23)，所述的车架(1)竖直向上的孔内设置有两个转轴(21)，且两个转轴(21)的另一端分别与左转臂(3)和右转臂(4)固定，所述的左转臂(3)和右转臂(4)分别与车轮(2)连接，所述的车架(1)上方设置有伸缩杆(19)，且伸缩杆(19)的方轴穿入滑动杆(20)的方孔内，所述的伸缩杆(19)下部安装有推杆电机(18)，所述的伸缩杆(19)和滑动杆(20)通过两个转轴(21)与左转臂(3)和右转臂(4)连接，所述的车架(1)下方安装有差速器(5)，且车架(1)一侧安装有差速器齿轮(6)，所述的长半轴(7)和短半轴(9)分别插入差速器(5)的两个孔内，长半轴(7)上安装有两个平键(22)，且穿入自转齿轮(8)，所述的长半轴(7)的左侧伸出轴和短半轴(9)的右侧伸出轴均安装有万象伸缩轴(23)，且万向伸缩轴(23)与相对应的车轮(2)连接，所述的花键套(12)上设置有花键轴(11)，且花键套(12)的左右两侧安装有推杆(13)，所述的推杆(13)与推杆滑动轴(14)连接，且推杆(13)的两侧均设置有弹簧(15)，所述的推杆滑动轴(14)贯穿推杆滑块(16)穿入，且推杆滑动轴(14)与车架(1)连接，所述的花键轴(11)两端安装有两个传动齿轮(10)，且这两个传动齿轮(10)的凸台相对设置，所述的花键轴(11)与车架(1)连接，花键轴(11)伸出轴端安装有平键(22)，且花键轴(11)伸出轴与动力齿轮(17)连接。
2.根据权利要求1所述的一种能零半径转弯的机器人转向机构，其特征在于：它的工作原理为：由于机器人前后两个转向机构是完全相同的，下面以单侧机构为例：
机器人正常行驶时，花键套(12)的右侧凸台和右侧传动齿轮(10)的凸台咬合，动力齿轮(17)圆周运动，通过花键轴(11)传递给花键套(12)，花键套(12)的右侧凸台通过咬合右侧的传动齿轮(10)的凸台，将圆周运动传递给传动齿轮(10)，传动齿轮(10)通过轮齿啮合，将圆周运动传递给差速器齿轮(6)，此时，两个轮子同时旋转，机器人按阿克曼转向原理运动；
机器人准备原地自转的时候，机器人停车，推杆滑块(16)向左移动，花键套(12)的右侧凸台与右侧传动之轮(10)的凸台脱离，这时，差速器(5)锁死，两侧车轮(2)也进行刹车制动，机器人不能行走了，动力齿轮(17)做低速旋转运动；
推杆滑块(16)继续向左移动，当花键套(12)的左侧凸台撞上左侧传动齿轮(10)的凸台后，动力齿轮(17)一直保持低速旋转，滑动推杆(16)再继续移动一小段距离，让花键套(12)的左侧凸台与左侧传动齿轮(10)的凸台做摩擦运动；
动力齿轮(17)通过花键轴(11)传递给花键套(12)的旋转运动，当花键套(12)左侧的凸台与左侧传动齿轮(10)的凸台摩擦一定时间后，受弹簧(15)的挤压作用，两个推杆(13)带动花键套(12)左侧的凸台，咬合上左侧传动齿轮(10)的凸台，此时，动力齿轮(17)停止旋转，推杆滑块(16)继续向左移动至左侧传动齿轮(10)的凸台和花键套(12)左侧的凸台完全咬合；
上述运动完成后，推杆电机(18)的伸出轴伸长，带动伸缩杆(19)和滑动杆(20)向相反方向移动，伸缩杆(19)推动左侧转轴(21)，带动左转臂(3)旋转；滑动杆(20)推动右侧转轴(21)，带动右转臂(4)旋转，这时，两侧的车轮(2)就会旋转；
车轮(2)旋转后，动力齿轮(17)重新开始旋转，通过花键套(12)左侧的凸台，将旋转运动传递到左侧的传动齿轮(10)，左侧的传动齿轮(10)通过轮齿啮合，带动自转齿轮(8)旋转，自转齿轮(8)将旋转运动传递给长半轴(7)，这时，两侧的车轮(2)就按不同方向旋转了，机器人就开始原地自转运动，也就是零半径旋转。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201810047588.4A CN108583683A (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 一种能零半径转弯的机器人转向机构 |
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| CN201810047588.4A CN108583683A (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 一种能零半径转弯的机器人转向机构 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108583683A true CN108583683A (zh) | 2018-09-28 |
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ID=63608420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810047588.4A Pending CN108583683A (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 一种能零半径转弯的机器人转向机构 |
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|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113320610A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-31 | 刘小丽 | 一种环境监测用重污染区固体污染物自动搬运机器人 |
| CN114313061A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-12 | 无锡协联信息技术有限公司 | 具有双转向机构移动式监控机器人底盘结构 |
| CN114454736A (zh) * | 2022-03-08 | 2022-05-10 | 始途科技(杭州)有限公司 | 移动平台及移动充电机器人 |
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2018
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180928 |