CN111452883A - 一种差速驱动移动机器人平台 - Google Patents

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刘冬
丛明
邹强
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Jiangsu Research Institute Co Ltd of Dalian University of Technology
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    • B62D61/06—Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern with only three wheels
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing

Abstract

本发明属于机器人领域，具体涉及一种差速驱动移动机器人平台，基于轮式移动机构，其特征在于，包括底板以及底板底部设置的和两个驱动轮，所述两个驱动轮分别由一组驱动机构和传动机构控制驱动。本发明采用三轮结构，两个驱动轮实现差速驱动，一个万向轮用于平衡与转向，结构较四轮合理简化，节约成本，通过控制两台电机的转速实现移动机构的前进后退、不同半径的转向；同时本发明设置张紧机构，简单巧妙地解决了同步带的张紧问题，节约空间，提高传递效率。

Description

一种差速驱动移动机器人平台
技术领域
本发明属于机器人领域，具体涉及一种差速驱动移动机器人平台。
背景技术
目前，实现机器人移动的装置主要有轮式、履带式、腿式、蠕动式、跳跃式和复合式六大类，其中轮式、履带式和腿式移动机构是人们研究最多的，也是目前应用在机器人的移动装置上的最为广泛的三种移动机构。履带式移动机构适用于结构不规则地形、阶梯和沟地上低速运行，对地形的适应性和稳定性比较强，但是履带易磨损、消耗的功率也相对较大，并且驱动机构比较笨重，移动速度慢；腿式移动机构根据仿生学原理设计，能满足特殊的要求，但是结构比较复杂，控制难度较大，而且移动速度较慢；相反，轮式移动机构最大的特点就是结构简单、承载力大、驱动和控制相对简单方便、移动速度快、机动灵活及工作效率高，因此轮式移动机构被大量应用于工业、农业、医疗及家庭等领域。
现有的轮式移动机构的驱动方式主要为舵轮式，即前轮为转向轮，后轮为驱动轮，这种驱动方式需要设计专门的转向机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种差速驱动移动机器人平台，基于轮式移动机构，移动机构的底板上分别设有一个万向轮和两个驱动轮，两个驱动轮单独驱动传动，实现移动机构的前进后退、不同半径的转向，差速式轮式移动机构结构简单，相对舵轮式移动机构不需要专门的转向机构，具有成本低、效率高的特点。
本发明所述的一种差速驱动移动机器人平台，基于轮式移动机构，其特征在于，包括底板以及底板底部设置的和两个驱动轮，所述两个驱动轮分别由一组驱动机构和传动机构控制驱动。
其中，优选方案如下：
所述传动机构设置有张紧机构。
所述底板为圆形平板，作为其他元件连接板。
所述驱动轮设置在底板底部前端两侧，所述驱动轮通过驱动轮支架与底板连接，所述驱动轮的轮轴通过轴承安装在驱动轮支架上，驱动轮支架的两侧分别通过轴承端盖和轴套对轴承进行轴向固定。
所述万向轮设置在底板底部后端中间位置处，所述万向轮通过万向轮支架与底板连接。
所述传动机构包括同步带、主动带轮、输出轴和从动带轮；所述从动带轮与驱动轮同轴连接，通过同步带与主动带轮连接，所述主动带轮安装在输出轴上，所述输出轴与主动带轮之间设有带轮挡垫和透盖，用于主动带轮的轴向固定。
所述驱动机构包括输入端支架、驱动器、编码器、电机、减速机、电气盒和驱动系统底座；所述电气盒固定于底板底部中间位置，用于放置电气元件(包括空气开关、继电器、接线端子、电池，所述空气开关用于控制电源通断，所述继电器用于电路转换和安全保护，接线端子用于电源线和信号线转接，所述电池用于给机器人供电)，所述驱动器固定于底板底部，通过RS485协议用于控制电机的开启与关闭，所述驱动系统底座固定于底板底部，所述驱动系统底座上开设长圆孔，所述输入端支架通过螺栓连接于驱动系统底座的长圆孔上，可沿长圆孔方向调解位置，所述减速机安装在输入端支架上，所述减速机的输出端与输出轴的轴键相连，用于驱动主动带轮转动；所述电机与减速机轴键相连，用于提供驱动力，所述编码器与电机电信号连接。
所述张紧机构包括张紧块和内六角螺栓；所述张紧块固定于驱动系统底座下方且内设螺纹孔，所述内六角螺栓穿过张紧块的螺纹孔，抵在输入端支架上，通过拧紧内六角螺栓将张紧力传递到输出轴上，进而传递到主动带轮上，从而实现传动机构的张紧。
本发明的优点在于：本发明采用三轮结构，两个驱动轮实现差速驱动，一个万向轮用于平衡与转向，结构较四轮合理简化，节约成本，通过控制两台电机的转速实现移动机构的前进后退、不同半径的转向；同时本发明设置张紧机构，简单巧妙地解决了同步带的张紧问题，节约空间，提高传递效率。
附图说明
图1是本发明的仰视图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的左视图；
其中，1、底板，2、驱动轮支架，3、驱动轮，4、同步带，5、输入端支架，6、驱动器，7、编码器，8、电机，9、减速机，10、万向轮，11、电气盒，12、主动带轮，13、输出轴，14、从动带轮，15、轴套，16、轴承端盖，17、万向轮支架，18、驱动系统底座，19、张紧块，20、内六角螺栓，21、带轮挡垫，22、透盖。
具体实施方式
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，及进行相应的承重验算，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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做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。
实施例1：
如图1～图3所示，一种差速驱动移动机器人平台，基于轮式移动机构，包括底板1以及底板1底部设置的一个万向轮10和两个驱动轮3，所述两个驱动轮3分别由一组驱动机构和传动机构控制驱动，所述传动机构设置有张紧机构。
所述底板1为圆形平板，作为其他元件连接板。
所述驱动轮3设置在底板1底部前端两侧，所述驱动轮3通过驱动轮支架2与底板1连接，所述驱动轮3的轮轴通过轴承安装在驱动轮支架2上，驱动轮支架2的两侧分别通过轴承端盖16和轴套15对轴承进行轴向固定。
所述万向轮10设置在底板1底部后端中间位置处，所述万向轮10通过万向轮支架17与底板1连接。
所述传动机构包括同步带4、主动带轮12、输出轴13和从动带轮14；所述从动带轮14与驱动轮3同轴连接，通过同步带4与主动带轮12连接，所述主动带轮12安装在输出轴13上，所述输出轴13与主动带轮12之间设有带轮挡垫21和透盖22，用于主动带轮12的轴向固定。
所述驱动机构包括输入端支架5、驱动器6、编码器7、电机8、减速机9、电气盒11和驱动系统底座18；所述电气盒11固定于底板1底部中间位置，用于放置电气元件(包括空气开关、继电器、接线端子、电池，所述空气开关用于控制电源通断，所述继电器用于电路转换和安全保护，接线端子用于电源线和信号线转接，所述电池用于给机器人供电)，所述驱动器6固定于底板1底部，通过RS485协议用于控制电机8的开启与关闭，所述驱动系统底座18固定于底板1底部，所述驱动系统底座18上开设长圆孔，所述输入端支架5通过螺栓连接于驱动系统底座18的长圆孔上，可沿长圆孔方向调解位置，所述减速机9安装在输入端支架5上，所述减速机9的输出端与输出轴13的轴键相连，用于驱动主动带轮12转动；所述电机8与减速机9轴键相连，用于提供驱动力，所述编码器7与电机8电信号连接。
所述张紧机构包括张紧块19和内六角螺栓20；所述张紧块19固定于驱动系统底座18下方且内设螺纹孔，所述内六角螺栓20穿过张紧块19的螺纹孔，抵在输入端支架5上，通过拧紧内六角螺栓20将张紧力传递到输出轴13上，进而传递到主动带轮12上，从而实现传动机构的张紧。
工作时，两个驱动轮3实现差速驱动，一个万向轮10用于平衡与转向，结构较四轮合理简化，节约成本，通过控制两台电机8的转速实现移动机构的前进后退、不同半径的转向；设置张紧机构，简单巧妙地解决了同步带4的张紧问题，节约空间，提高传递效率。
以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种差速驱动移动机器人平台，基于轮式移动机构，其特征在于，包括底板(1)以及底板(1)底部设置的一个万向轮(10)和两个驱动轮(3)，所述两个驱动轮(3)分别由一组驱动机构和传动机构控制驱动。
2.根据权利要求1所述的一种差速驱动移动机器人平台，其特征在于，所述传动机构设置有张紧机构。
3.根据权利要求2所述的一种差速驱动移动机器人平台，其特征在于，所述底板(1)为圆形平板。
4.根据权利要求3所述的一种差速驱动移动机器人平台，其特征在于，所述驱动轮(3)设置在底板(1)底部前端两侧，所述驱动轮(3)通过驱动轮支架(2)与底板(1)连接，所述驱动轮(3)的轮轴通过轴承安装在驱动轮支架(2)上，驱动轮支架(2)的两侧分别通过轴承端盖(16)和轴套(15)对轴承进行轴向固定。
5.根据权利要求4所述的一种差速驱动移动机器人平台，其特征在于，所述万向轮(10)设置在底板(1)底部后端中间位置处，所述万向轮(10)通过万向轮支架(17)与底板(1)连接。
6.根据权利要求5所述的一种差速驱动移动机器人平台，其特征在于，所述传动机构包括同步带(4)、主动带轮(12)、输出轴(13)和从动带轮(14)；所述从动带轮(14)与驱动轮(3)同轴连接，通过同步带(4)与主动带轮(12)连接，所述主动带轮(12)安装在输出轴(13)上，所述输出轴(13)与主动带轮(12)之间设有带轮挡垫(21)和透盖(22)，用于主动带轮(12)的轴向固定。
7.根据权利要求6所述的一种差速驱动移动机器人平台，其特征在于，所述驱动机构包括输入端支架(5)、驱动器(6)、编码器(7)、电机(8)、减速机(9)、电气盒(11)和驱动系统底座(18)；所述电气盒(11)固定于底板(1)底部中间位置，用于放置电气元件，所述驱动器(6)固定于底板(1)底部，用于控制电机(8)的开启与关闭，所述驱动系统底座(18)固定于底板(1)底部，所述驱动系统底座(18)上开设长圆孔，所述输入端支架(5)通过螺栓连接于驱动系统底座(18)的长圆孔上，所述减速机(9)安装在输入端支架(5)上，所述减速机(9)的输出端与输出轴(13)的轴键相连，用于驱动主动带轮(12)转动；所述电机(8)与减速机(9)轴键相连，用于提供驱动力，所述编码器(7)与电机(8)电信号连接。
8.根据权利要求7所述的一种差速驱动移动机器人平台，其特征在于，所述张紧机构包括张紧块(19)和内六角螺栓(20)；所述张紧块(19)固定于驱动系统底座(18)下方且内设螺纹孔，所述内六角螺栓(20)穿过张紧块(19)的螺纹孔，抵在输入端支架(5)上，通过拧紧内六角螺栓(20)将张紧力传递到输出轴(13)上，进而传递到主动带轮(12)上，从而实现传动机构的张紧。
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