CN108818617A - 锁紧机构、驱动轮系统及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锁紧机构、驱动轮系统及机器人，涉及锁紧机构技术领域，该锁紧机构包括齿条、挡块、动力输入组件、复位组件，所述挡块通过转轴定位在安装架上，所述动力输入组件包括推杆和与所述推杆连接的动力源，所述推杆用于在动力源的驱动下推动所述挡块与所述齿条啮合，所述复位组件与所述挡块连接，当所述动力源的动力释放后所述挡块在所述复位组件施加的作用力下自动复位。该驱动轮系统和机器人采用上述锁紧机构，锁紧机构加工方式及控制方式简单、性能可靠。

Description

锁紧机构、驱动轮系统及机器人

技术领域

本发明涉及锁紧机构领域，特别涉及一种锁紧机构、驱动轮系统及机器人。

背景技术

移动机器人是自动执行工作的机器装置，轮式移动机器人是依靠底部的驱动轮带动的机器人。

目前具有可伸缩移动平台的轮式机器人的驱动轮一般采用如下两种制动方式：1、采用自锁机构进行制动，这种自锁机构虽然可以减少机器人整机机构的复杂程度，但是可靠性低。2、采用电磁制动器进行制动，由于电磁制动器本身结构原因，大多数只能对轴类运动进行锁紧，而且电磁制动器的体积相对较大，导致机器人的驱动轮整体体积较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锁紧结构、驱动轮系统及机器人，以解决现有轮式机器人驱动轮锁紧结构可靠性低、驱动轮整体体积较大的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一方面提供一种锁紧机构，包括齿条、挡块、动力输入组件、复位组件；

所述挡块通过转轴定位在安装架上；

所述动力输入组件包括推杆和与所述推杆连接的动力源，所述推杆用于在动力源的驱动下推动所述挡块与所述齿条啮合；

所述复位组件与所述挡块连接，所述挡块在所述动力源的动力释放后受所述复位元件施加的作用力自动复位。

如上所述锁紧机构，所述动力源为电磁铁，所述电磁铁固定在所述安装架上；

其中，当所述电磁铁通电时，所述电磁铁与所述推杆之间相吸，所述推杆作用于所述挡块，并驱动所述挡块绕所述转轴转动以使得所述挡块与所述齿条啮合；当所述电磁铁断电时，所述电磁铁磁性消失，所述推杆对所述挡块的作用力消失，所述复位组件驱动所述挡块复位。

如上所述锁紧机构，所述复位组件包括复位扭簧、第一限位销和第二限位销，所述第一限位销固定在所述安装架上，所述第二限位销固定在所述挡块上，所述复位扭簧套设在所述转轴上，所述复位扭簧的第一端抵接在所述第一限位销上，所述复位扭簧的第二端抵接在所述第二限位销上。

如上所述锁紧机构，所述电磁铁包括弹出杆，所述推杆的第一端固定于所述弹出杆的端部。

如上所述锁紧机构，所述安装架上沿所述推杆的运动方向设置有长孔，所述推杆的第二端伸入所述长孔。

如上所述锁紧机构，所述安装架的至少一端设置有导向板，所述导向板包括安装部和平板部，所述导向板通过安装部与所述安装架固定连接，所述平板部与所述齿条贴合。

如上所述锁紧机构，所述平板部沿所述齿条的长度方向的边缘设置有背离所述齿条的弯折部。

如上所述锁紧机构，所述挡块上设置有与所述齿条啮合的突齿。

本发明第二方面提供一种驱动轮系统，所述驱动轮系统包括如上所述锁紧机构。

本发明第三方面提供一种机器人，所述机器人包括如上所述的驱动轮系统。

本发明的锁紧机构，通过齿条和挡块的配合实现锁紧，加工方式简单，推杆在动力源的驱动下推动所述挡块与所述齿条啮合，挡块在动力源的动力释放后受复位元件施加的作用力自动复位，控制方式简单、性能可靠。

本发明驱动轮系统和机器人采用上述锁紧机构，通过齿条和挡块的配合实现锁紧，加工方式简单，推杆在动力源的驱动下推动所述挡块与所述齿条啮合，挡块在动力源的动力释放后受复位元件施加的作用力自动复位，控制方式简单、性能可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的锁紧机构的局部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的锁紧机构的局部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的锁紧机构的装配图；

图4为本发明实施例提供的驱动轮系统结构示意图。

附图标记说明：

100－锁紧结构； 101－齿条；

102－挡块； 103－转轴；

104－安装架； 105－推杆；

106－动力源； 107－复位扭簧；

108－第一限位销； 109－第二限位销；

110－导向板； 200－驱动轮系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

移动机器人是自动执行工作的机器装置，轮式移动机器人是依靠底部的轮子带动的机器人。

目前具有可伸缩移动平台的轮式机器人的驱动轮一般采用如下两种制动方式：1、采用自锁机构进行制动，这种自锁机构虽然可以减少机器人整机机构的复杂程度，但是可靠性低。2、采用电磁制动器进行制动，由于电磁制动器本身结构原因，大多数只能对轴类运动进行锁紧，而且电磁制动器的体积相对较大。

本发明基于以上问题提出一种锁紧结构、驱动轮系统及机器人。

以下对本申请中的部分用语进行解释说明，以便本领域技术人员理解。

齿条，是一种齿分布于条形体上的特殊齿轮。

扭簧，属于螺旋弹簧，扭转弹簧的端部被固定到其他组件，当其他组件绕着弹簧中心旋转时，该弹簧将它们拉回初始位置，产生扭矩或旋转力。

电磁铁，是通电产生电磁的一种装置。

下面结合具体实施例对本发明提供的锁紧结构、驱动轮系统及机器人进行详细介绍。

实施例一：

图1为本发明实施例提供的锁紧机构的局部结构示意图，图2为本发明实施例提供的锁紧机构的局部结构示意图，图3为本发明实施例提供的锁紧机构的装配图，请参阅图1－3所示，本实施例提供的锁紧机构100，包括齿条101、挡块102、动力输入组件、复位组件，所述挡块102通过转轴103定位在安装架104上，所述动力输入组件包括推杆105和与所述推杆连接的动力源106，所述推杆105用于在动力源106的驱动下推动所述挡块102与所述齿条101啮合，所述复位组件与所述挡块102连接，当所述动力源106的动力释放后所述挡块102在所述复位组件施加的作用力下自动复位。

本实施例中，所述齿条101在锁紧机构锁紧状态下与挡块啮合，本实施例中的齿条101一般为直齿齿条，本实施例对齿条101的参数不做特别限制，具体可根据与挡块102的配合程度进行设置，本实施例中的挡块上设置有与齿条啮合的突齿，同样道理，本实施例对所述挡块的突齿不做特别限制。

本实施例中，所述动力输入组件包括推杆105和与所述推杆105连接的动力源106，所述动力源106的作用是驱动推杆105动作使推杆105在挡块102上施加作用力，使挡块102与齿条101啮合。本实施例对所述动力源106的形式不做特别限制。

本实施例中，所述复位组件在推杆105推动挡块102动作后具有使挡块102回位至初始位置的作用力，当动力源106的动力释放后，所述挡块102在所述复位组件施加的作用力下自动复位。本实施力对所述复位组件的具体形式不做特别限制。

本发明的锁紧机构，通过齿条和挡块的配合实现锁紧，加工方式简单，推杆在动力源的驱动下推动所述挡块与所述齿条啮合，挡块在动力源的动力释放后受复位元件施加的作用力自动复位，控制方式简单、性能可靠。

实施例二：

请参阅图1－3所示，本实施例提供的锁紧机构具有与实施例一相似的整体结构，不同的是本实施例提供了所述动力输入组件和所述复位组件的具体结构。

在上述实施例一的基础上，本实施例中所述动力源106为电磁铁，所述电磁铁固定在所述安装架104上，其中，当所述电磁铁通电时，所述电磁铁与所述推杆105之间相吸，所述推杆105作用于所述挡块102，并驱动所述挡块102绕所述转轴转动以使得所述挡块与所述齿条啮合；当所述电磁铁断电时，所述电磁铁磁性消失，所述推杆105对所述挡块102的作用力消失，，所述复位机构驱动所述挡块102复位。

本实施例的动力源106设置为电磁铁，电磁铁与推杆105连接，推杆在电磁铁通电时，推杆105与电磁铁相吸，推杆105动作施加作用力给挡块，挡块102与齿条101啮合，锁紧机构实现锁紧功能。当电磁铁断电时，由于复位组件在推杆105推动挡块102动作后具有使挡块102回位至初始位置的作用力，当电磁铁断电后，挡块102在所述复位组件施加的作用力下自动复位。本实施例采用电磁铁作为动力源，控制方式简单、而且运行可靠。

进一步地，所述电磁铁包括弹出杆，所述推杆105的第一端固定于所述弹出杆的端部。

更进一步的，所述安装架104上沿所述推杆105的运动方向设置有长孔，所述推杆105的第二端伸入所述长孔。本实施例中通过在安装架上开设长孔，并将推杆105的第二端伸入所述长孔，限制推杆105的运行轨迹，进一步增加锁紧机构的可靠性。

本实施例中，所述复位组件包括复位扭簧107、第一限位销108和第二限位销109，所述第一限位销108固定在所述安装架104上，所述第二限位销109固定在所述挡块102上，所述复位扭簧107套设在所述转轴103上，所述复位扭簧107的第一端抵接在所述第一限位销108上，所述复位扭簧107的第二端抵接在所述第二限位销109上。本实施例扭簧的两端分别抵接在第一限位销108和第二限位销109上，通过利用扭簧的两端在挡块102被推动时被压缩而具有弹性力，能够在施加于挡块102的作用力释放后将挡块102恢复到初始位置。本实施例采用扭簧，扭簧体积小，扭力大，也在一定程度上降低了成本。

进一步地，本实施例所述挡块102的一侧设置有突齿，所述突齿与齿条101啮合。

更进一步地，所述安装架的至少一端设置有导向板110，所述导向板110包括安装部和平板部，所述导向板110通过安装部与所述安装架固定连接，所述平板部与所述齿条贴合，本实施例通过设置导向板110在锁紧机构运动过程中，保证齿条101平直布置，不会因为齿条101翘曲造成挡块102与齿条101啮合困难，进一步提高了锁紧机构的可靠性。为了防止齿条运动过程中受导向板影响，本实施例在所述平板部沿所述齿条的长度方向的边缘设置有背离所述齿条的弯折部。

实施例三：

图4为本发明实施例提供的驱动轮系统结构示意图，请参阅图1－4所示，本实施例提供一种驱动轮系统，该驱动轮系统包括实施例一或者实施例二所述的锁紧机构。

本实施例的驱动轮系统200应用于移动平台，所述移动平台包括承载平台、底盘和至少四个驱动轮系统，所述驱动轮系统200包括行走轮、转向结构、驱动结构、支撑导轨和伸缩结构，所述转向结构和所述驱动结构均与所述行走轮连接，所述支撑导轨的第一端固定在所述承载平台上，所述支撑导轨的第二端固定在所述底盘上，所述伸缩结构设置在所述行走轮与所述支撑导轨之间，所述转向结构驱动所述行走轮水平转向，所述驱动结构驱动所述行走轮转动，所述行走轮通过所述伸缩结构带动所述承载平台移动，所述行走轮上设置有轮架，所述转向部和驱动部设置在所述轮架上，所述伸缩部为四连杆结构，所述四连杆结构包括连接板、第一滑块以及平行设置的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的第一端和所述第二连杆的第一端间隔铰接在所述第一滑块上，所述第一连杆的第二端和所述第二连杆的第二端间接铰接在所述连接板上，所述第一滑块设置在所述支撑导轨上，所述连接板固定在所述轮架上。

所述锁紧结构100包括齿条101、与所述齿条101啮合的挡块102、动力输入组件、复位组件，所述齿条101固定于齿条安装板上，所述齿条安装板固定在第二滑块上，所述第二滑块设置在所述支撑导轨上，所述第二滑块通过第三连杆与所述第一连杆铰接，所述挡块102通过转轴103定位在安装架104上，所述安装架104固定在所述第一滑块上，所述动力输入组件包括推杆105和与所述推杆105连接的动力源106，所述推杆105用于推动所述挡块102与所述齿条101啮合，所述复位机构与所述挡块102连接，以将所述挡块102在所述动力源106的动力释放后将所述挡块102复位。

本实施例中，所述动力源106为电磁铁，所述电磁铁固定在所述安装架104上，其中，当所述电磁铁通电时，所述电磁铁与所述推杆105之间相吸，所述推杆105作用于所述挡块102，并驱动所述挡块102绕所述转轴103转动以使得所述挡块102与所述齿条101啮合；当所述电磁铁断电时，所述电磁铁磁性消失，所述推杆105对所述挡块的作用力消失，所述复位组件驱动所述挡块102复位。

本实施例中，所述复位组件包括复位扭簧107、第一限位销108和第二限位销109，所述第一限位销108固定在所述安装架104上，所述第二限位销109固定在所述挡块102上，所述复位扭簧107套设在所述转轴103上，所述复位扭簧107的第一端抵接在所述第一限位销108上，所述复位扭簧107的第二端抵接在所述第二限位销109上。

本实施例中，所述电磁铁包括弹出杆，所述推杆105的第一端固定于所述弹出杆的端部。

进一步地，所述安装架104上沿所述推杆105的运动方向设置有长孔，所述推杆105的第二端伸入所述长孔。

进一步地，所述安装架的至少一端设置有导向板110，所述导向板110包括安装部和平板部，所述导向板110通过安装部与所述安装架固定连接，所述平板部与所述齿条贴合。更进一步地，所述平板部沿所述齿条的长度方向的边缘设置有背离所述齿条的弯折部。

本发明驱动轮系统采用上述锁紧机构，通过齿条和挡块的配合实现锁紧，加工方式简单，改变了传统对轴类运动进行锁紧的结构，推杆在动力源的驱动下推动所述挡块与所述齿条啮合，挡块在动力源的动力释放后受复位元件施加的作用力自动复位，控制方式简单、性能可靠。

实施例四：

本实施例提供一种机器人，该机器人包括实施例三所述的驱动轮系统。

所述驱动轮系统包括实施例二或者实施例三所述的锁紧机构，并能达到相同或类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一、实施例二的描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种锁紧机构，其特征在于：

包括齿条、挡块、动力输入组件和复位组件；

所述挡块通过转轴定位在安装架上；

所述动力输入组件包括推杆和与所述推杆连接的动力源，所述推杆用于在动力源的驱动下推动所述挡块与所述齿条啮合；

所述复位组件与所述挡块连接，当所述动力源的动力释放后所述挡块在所述复位组件施加的作用力下自动复位。

2.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于：

所述动力源为电磁铁，所述电磁铁固定在所述安装架上；

其中，当所述电磁铁通电时，所述电磁铁与所述推杆之间相吸，所述推杆作用于所述挡块，并驱动所述挡块绕所述转轴转动以使得所述挡块与所述齿条啮合；当所述电磁铁断电时，所述电磁铁磁性消失，所述推杆对所述挡块的作用力消失，所述复位组件驱动所述挡块复位。

3.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于：

所述复位组件包括复位扭簧、第一限位销和第二限位销，所述第一限位销固定在所述安装架上，所述第二限位销固定在所述挡块上，所述复位扭簧套设在所述转轴上，所述复位扭簧的第一端抵接在所述第一限位销上，所述复位扭簧的第二端抵接在所述第二限位销上。

4.根据权利要求2所述的锁紧机构，其特征在于：所述电磁铁包括弹出杆，所述推杆的第一端固定于所述弹出杆的端部。

5.根据权利要求4所述的锁紧机构，其特征在于：所述安装架上沿所述推杆的运动方向设置有长孔，所述推杆的第二端伸入所述长孔。

6.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于：

所述安装架的至少一端设置有导向板，所述导向板包括安装部和平板部，所述导向板通过安装部与所述安装架固定连接，所述平板部与所述齿条贴合。

7.根据权利要求6所述的锁紧机构，其特征在于：所述平板部沿所述齿条的长度方向的边缘设置有背离所述齿条的弯折部。

8.根据权利要求1所述的锁紧机构，其特征在于：所述挡块上设置有与所述齿条啮合的突齿。

9.一种驱动轮系统，其特征在于：包括权利要求1－8中任一项所述的锁紧机构。

10.一种机器人，其特征在于：包括权利要求9所述的驱动轮系统。