CN112026466A - 驱动单元与具有其的移动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动单元与具有其的移动装置，驱动单元包括：上支架、下支架、行走轮和减震锁止机构。下支架可竖向移动地连接在上支架上，行走轮设置在下支架上，减震锁止机构包括：第一啮合件、第二啮合件和制动器。第一啮合件可转动地设在上支架和下支架的其中一个上，第二啮合件安装在另一个上。第二啮合件为竖向设置，第二啮合件与第一啮合件相啮合，制动器在释放第一啮合件和卡固第一啮合件之间可切换。根据本发明实施例的驱动单元，驱动单元适合在行驶时释放第一啮合件，通过减震锁止机构达到减震作用。驱动单元适合在停驻时卡固第一啮合件，使底盘能够停驻在平稳状态，便于底盘上方机器的精确操作。

Description

驱动单元与具有其的移动装置

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种驱动单元与具有其的移动装置。

背景技术

目前，弹簧减振器被广泛应用在机器人的移动底盘上，以适应一些坑洼的地形以及实现自身行进过程中的平稳性，这在很大程度上解决了移动底盘和实际坑洼场景不适配的问题。但是弹簧减振器具有被动性，受移动底盘负载，上装类型(比如上装机械臂运动)，地形场景等影响会上下浮动，这就很难保证上装在进行作业时的精度了，尤其是一些作业精度要求较高的机器人。部分专利提出采用顶升装置支撑，这种装置应用在移动底盘上至少需要四个，才能保证平稳性，直接增加了底盘的设计和后期维护成本，也需要占用较大空间来布置此装置。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种驱动单元，所述驱动单元运动平稳，停行时可使底盘平稳停驻，行驶时能够给底盘提供缓冲。

本发明还旨在提供一种具有上述驱动单元的移动装置。

根据本发明实施例的驱动单元，包括：上支架，所述上支架用于连接底盘；下支架，所述下支架可竖向移动地连接在所述上支架上；行走轮，所述行走轮可转动地设置在所述下支架上；减震锁止机构，所述减震锁止机构包括：第一啮合件，所述第一啮合件可转动地设在所述上支架和所述下支架的其中一个上；竖向设置的第二啮合件，所述第二啮合件安装在所述上支架和所述下支架的另一个上，所述第二啮合件与所述第一啮合件相啮合；制动器，所述制动器与所述第一啮合件相连，所述制动器在释放所述第一啮合件和卡固所述第一啮合件之间可切换。

根据本发明实施例的驱动单元，当制动器释放第一啮合件时，第一啮合件转动时可沿第二啮合件自由移动，使得上支架相对下支架可自由地升降，但是由于第一啮合件与第二啮合件相啮合的，啮合作用可以缓冲上支架的动作，从而降低底盘受到的震动。驱动单元适合在行驶时释放第一啮合件，通过减震锁止机构达到减震作用。当制动器卡固第一啮合件时，第一啮合件不能相对第二啮合件转动，而由于二者相啮合，因此二者相当于被锁死，使上支架和下支架处于锁死状态，即底盘不能相对行走轮上下浮动。驱动单元适合在停驻时卡固第一啮合件，使底盘能够停驻在平稳状态，便于底盘上方机器的精确操作。

具体地，所述第一啮合件为齿轮，所述第二啮合件为齿条。

可选地，驱动单元还包括：连接在所述上支架和所述下支架之间的导向机构。

具体地，所述导向机构包括两组导轨滑块组件，所述两组导轨滑块组件设置在所述减震锁止机构的水平两侧。

在一些实施例中，支架包括：竖向板和两个边板，所述两个边板连接在所述竖向板的相对两侧，所述下支架正对所述竖向板且配合在两个所述边板之间；其中，所述制动器连接在所述竖向板的远离所述下支架的一侧，所述行走轮连接在所述下支架的远离所述竖向板的一侧，所述第一啮合件、所述第二啮合件位于所述竖向板和所述下支架之间。

可选地，驱动单元还包括：连接在所述上支架和所述下支架之间的弹性减震机构。

具体地，所述弹性减震机构包括：弹簧减震器，所述弹簧减震器和所述行走轮位于所述下支架的相对两侧。

在一些实施例中，驱动单元还包括：设置在所述上支架的顶部的交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承用于连接所述底盘。

在一些实施例中，驱动单元还包括：设置在所述下支架上的减速器和电机，所述电机通过所述减速器与所述行走轮相连。

根据本发明实施例还提出一种移动装置，包括上述实施例所述的驱动单元。

根据本发明实施例的移动装置，通过设置上述驱动单元，提高了移动装置的抗震性能，提高了移动装置的运动平稳性，并且能够在移动装置停驻时提供一个固定的底盘高度，提高移动装置的稳定性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的驱动单元的立体外形图。

图2是图1所示实施例的驱动单元的主视图。

图3是图1所示实施例的驱动单元的俯视图。

图4是图1所示实施例的驱动单元的侧视图。

图5是本发明一个实施例的驱动单元的上支架的立体外形图。

图6是图5所示实施例的驱动单元的上支架带交叉滚子轴承的侧视图。

图7是本发明一个实施例的驱动单元的下支架的结构示意图。

图8是本发明一个实施例的驱动单元在下支架向下运动时状态图(隐藏了部分零件)。

图9是本发明一个实施例的驱动单元在下支架向上运动时状态图(隐藏了部分零件)。

附图标记：

驱动单元100、

上支架1、竖向板11、边板12、

下支架2、

行走轮3、

减震锁止机构4、第一啮合件41、齿轮410、第二啮合件42、齿条420、制动器43、

导向机构5、导轨滑块组件51、

弹性减震机构6、弹簧减震器60、

交叉滚子轴承7、

电机8。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“底”、“内”、“外”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图9描述根据本发明实施例的驱动单元100。

本发明实施例的驱动单元100，如图1和图8所示，包括：上支架1、下支架2、行走轮3和减震锁止机构4。上支架1用于连接底盘，下支架2可竖向移动地连接在上支架1上，行走轮3可转动地设置在下支架2上，减震锁止机构4包括：第一啮合件41、第二啮合件 42和制动器43。第一啮合件41可转动地设在上支架1和下支架2的其中一个上，第二啮合件42为竖向设置，第二啮合件42安装在上支架1和下支架2的另一个上，第二啮合件42 与第一啮合件41相啮合，制动器43与第一啮合件41相连，制动器43在释放第一啮合件 41和卡固第一啮合件41之间可切换。

上支架1与底盘连接，下支架2与行走轮3连接。第一啮合件41可设在上支架1上亦可设置在下支架2上，在此不做限制，对应的第二啮合件42设置在另一个支架上。第一啮合件41可转动，第二啮合件42为竖向设置，第二啮合件42可在竖直方向上移动，第一啮合件41的转动与第二啮合件42的竖直方向移动相配合，将竖直方向上的震动通过二者啮合起到消耗、缓冲作用，从而降低底盘震动，提高驱动单元100运动的平稳性。并且通过增加减震锁止机构4，增加了上支架1与下支架2的连接强度，提高了驱动单元100的安全性。

可以理解的是，当行走轮3在地面上滚动时，会因为地面的起伏变化导致行走轮3的行走轨迹也是起伏变化的，行走轮3的起伏变化通过下支架2、上支架1传递到底盘，即行走时使底盘产生高低起伏变化，即底盘产生了震动。本申请的方案中，当制动器释放第一啮合件时，第一啮合件转动时可沿第二啮合件自由移动，使得上支架相对下支架可自由地升降，但是由于第一啮合件与第二啮合件相啮合的，啮合作用可以缓冲上支架的动作，从而降低底盘受到的震动。驱动单元适合在行驶时释放第一啮合件，通过减震锁止机构达到减震作用。当制动器卡固第一啮合件时，第一啮合件不能相对第二啮合件转动，而由于二者相啮合，因此二者相当于被锁死，使上支架和下支架处于锁死状态，即底盘不能相对行走轮上下浮动。驱动单元适合在停驻时卡固第一啮合件，使底盘能够停驻在平稳状态，便于底盘上方机器的精确操作。

行走轮3可独立转动，使驱动单元100能够转向，提高了驱动单元100的灵活性。

另外，通过增设减震锁止机构4能够提高驱动单元100的停驻稳定性，使停驻时上支架1与下支架2能保证间距固定，驱动单元100连接的底盘的刚性提高，驱动单元100抗外界干扰能力提高，驱动单元100的停驻稳定性提高。

具体地，如图9所示，第一啮合件41为齿轮410，第二啮合件42为齿条420。

齿轮410与齿条420的啮合稳定，连接方式与安装简单，并且体积较小，能够有效降低驱动单元100的体积。这一方面可以减小设置该驱动单元100的移动装置整体占用面积，另一方面便于驱动单元100的转向。

当然，在本发明具体实施例中，选择使用齿轮410齿条420的啮合配合，在此只是提供一种选择，并不限定第一啮合件41与第二啮合件42的选择。例如，第一啮合件41还可以是蜗轮，第二啮合件42还可以是蜗杆。或者，第一啮合件41和第二啮合件42还可以是蜗轮-蜗杆的变形，如螺母-丝杠等。

在一些具体实施例中，如图8和图9所示，第一啮合件41的齿轮410位于上支架1上，第二啮合件42的齿条420位于下支架2上。在理想状态下行驶中底盘的高度不变，即上支架1处于高度不变的状态，而与行走轮3相连的下支架2会因地面起伏收到较多震动，齿轮 410与齿条420的啮合过程，齿轮410为相对静止件可以转动，而齿条420为相对运动件，因此将齿条420设在震动较为大的下支架2上，将齿轮410设在上支架1上，能够提高齿轮 410齿条420啮合的精度，提高减震锁止机构4的减震能力。

可选地，如图6和图8所示，驱动单元100还包括：连接在上支架1和下支架2之间的导向机构5。

上支架1与下支架2之间设置有导向机构5，导向机构5具有导向功能，能够控制下支架2相对于上支架1沿竖直方向运动，降低由于震动下支架2的运动出现干扰偏移的情况，提高上支架1和下支架2之间连接强度。且在齿轮410与齿条420的啮合过程中，会产生横向的分力，带动下支架2偏离竖直方向的运动轨迹，通过导向机构5控制下支架2的运动轨迹，提高齿轮410与齿条420啮合的精度，提高减震锁止机构4的减震能力。

可选地，导向机构5包括两组导轨滑块组件51，两组导轨滑块组件51设置在减震锁止机构4的水平两侧。

两组导轨滑块组件51的设置相比于单组导轨滑块组件51，其分设于减震锁止机构4的两侧，对下支架2的导向功能更强，且能够平衡左右两侧的横向分力。导轨滑块组件51中导轨和滑块分设在上支架1与下支架2上，在一些具体实施例中，导轨设置在上支架1上，滑块机构设置在下支架2上。

在一些具体实施例中，导向机构5包括两组交叉滚子导轨，两组交叉滚子导轨设置在减震锁止机构4的水平两侧，交叉滚子导轨的内轨设置在上支架1上，交叉滚子导轨的外轨设置在下支架2上，上支架1与下支架2可通过内外侧导轨的相对运动而在竖直方向上运动。

在一些具体实施例中，如图5、图7和图8所示，上支架1包括：竖向板11和两个边板12，两个边板12连接在竖向板11的相对两侧，下支架2正对竖向板11且配合在两个边板 12之间，其中，制动器43连接在竖向板11的远离下支架2的一侧，行走轮3连接在下支架2的远离竖向板11的一侧，第一啮合件41、第二啮合件42位于竖向板11和下支架2之间。

具体地，下支架2与竖向板11平行设置，两个边板12将竖向板11和下支板夹在之间，两组导轨滑块组件51也设在靠近边板12处，两个边板12起到支撑与保护上支架1与下支架2的作用。

可以理解的是，制动器43与行走轮3位于竖向板11的相对两侧，在一些具体实施例中，制动器43为磁励制动器，其与齿轮410中心延伸的转轴相连，在驱动单元100正常行驶时，制动器43随齿轮410的转轴一同转动，对齿轮410转动的阻力极低，当静止需要固定的底盘高度时，制动器43将齿轮410的转动紧固，对齿轮410的转动生成极大阻力，从而卡固住齿轮410，使得底盘高度固定，获得一个精度高的作业环境。

第一啮合件41与第二啮合件42位于竖向板11和下支架2之间，竖向板11和下支架2起到导向与保护的作用，防止第二啮合件42受到横向力干扰导致其竖直方向运动发生偏移，而竖向板11、边板12和下支架2形成了一个壳体，将第一啮合件41与第二啮合件42保护在壳体内，降低其收到外界影响损坏与工作失效的情况发生。

上支架1、下支架2与啮合件的布置方式降低了驱动单元100的体积，降低了驱动单元 100的重心，并且提高了驱动单元100的转向能力，提高了驱动单元100的灵活度。

可选地，如图1和图2所示，驱动单元100还包括：连接在上支架1和下支架2之间的弹性减震机构6。

在上支架1与下支架2之间增设弹性减震机构6，可以进一步提高驱动单元100的减震性能，提高驱动单元100的运动平稳性。

进一步地，如图4所示，弹性减震机构6包括：弹簧减震器60，弹簧减震器60和行走轮3位于下支架2的相对两侧。

弹簧减震器60为常用减震件，弹性减震机构6选用弹簧减震器60，其结构稳定，成本较低。弹簧减震器60与行走轮3分列与下支架2两侧，延长震动的力的传递，提高弹簧减震器60的减震性能。

在一些具体实施例中，如图3和图5所示，驱动单元100还包括：设置在上支架1的顶部的交叉滚子轴承7，交叉滚子轴承7用于连接底盘。

交叉滚子轴承7连接驱动单元100与底盘，上支架1的竖向板11为‘L’形支架，交叉滚子轴承7位于竖向板11的顶部，交叉滚子轴承7可多方向转动，通过增设交叉滚子轴承 7，能够实现驱动单元100的转向，提高驱动单元100的灵活性。在一些具体实施例中，底盘还包括连杆。连杆与上支架1连接，通过拉动连杆与交叉滚子轴承7的共同作用可以实现驱动单元100的转向。

在一些具体实施例中，如图1所示，驱动单元100还包括：设置在下支架2上的减速器和电机8，电机8通过减速器与行走轮3相连。由此，驱动单元100可以实现自动行驶。

电机8和减速机都设在下支架2上，降低了驱动单元100的重心，提高了驱动单元100 运动的平稳性，并且电机8减速器和行走轮3之间距离较小，布置紧凑，降低了驱动单元100的体积，提高了驱动单元100的转向能力。

下面描述根据本发明实施例的移动装置。

根据本发明实施例的移动装置，包括本发明上述实施例所述的驱动单元100。

在一些具体实施例中，移动装置包括四个上述驱动单元100，四个驱动单元100均具有转向能力，可实现底盘的全向移动，提高移动装置的转向能力。

通过设置上述驱动单元100，提高了移动装置的抗震性能，提高了移动装置的运动平稳性，并且能够在移动装置静止时提供一个固定的底盘高度，提升了移动装置在停驻时的作业精度。

下面参考图1-图9描述一个具体实施例中驱动单元100的结构和工作过程。

驱动单元100包括：上支架1、下支架2、行走轮3、减震锁止机构4、导向机构5、弹性减震机构6和交叉滚子轴承7。上支架1包括：竖向板11和两个边板12，两个边板12连接在竖向板11的两侧，在竖向板11顶部设置有交叉滚子轴承7，交叉滚子轴承7与底盘连接，从而使得整个驱动单元100转向灵活。下支架2正对竖向板11且配合在两个边板12之间，下支架2可相对上支架1在竖直方向上移动，行走轮3可转动地设置在下支架2上。减震锁止机构4包括：齿轮410、齿条420和制动器43。齿轮410可转动地设在上支架1的竖向板11上，齿条420与齿轮410相啮合设置在下支架2上，齿轮410和齿条420位于上支架1的竖向板11和下支架2之间的空隙内，制动器43位于竖向板11远离齿轮410和齿条 420的另一侧，制动器43与齿轮410的转轴相连，可以在释放齿轮410，随转轴一齐转动与卡固齿轮410，阻止齿轮410转动之间切换。在减震锁止机构4两侧设置有导向机构5，导向机构5包括两组导轨滑块组件51，两组导轨滑块组件51的导轨设置在上支架1上，滑块设置在下支架2上，在上支架1和下支架2之间还设置有弹簧减震器60，提高驱动单元100 的减震能力。

在驱动单元100正常行驶时，制动器43释放齿轮410，在驱动单元100路过凹凸不平的路面时，会产生上下移动的状态，从而产生震动，这种震动从下支架2传递给上支架1，弹簧减震器60会将震动吸收转换成自身形变，降低底盘受到的震动，而减震锁止机构4能够进一步降低底盘受到的震动，齿轮410与齿条420的啮合在导向机构5的指引下，使下支架 2在竖直方向上移动，从而降低底盘受到的震动，提高底盘在运动过程中的平稳性，并且交叉滚子轴承7提高了驱动单元100的转向能力，提高了驱动单元100的运动灵活度。当驱动单元100需要进行作业时，制动器43卡固住齿轮410，从而与齿轮410啮合的齿条420也被卡固住，齿条420不能在竖直方向上移动，因此上支架1与下支架2之间也不能相互移动，底盘相对地面的距离也被固定了，从而提高了驱动单元100静止性，提高了驱动单元100的平稳性，提高了驱动单元100的作业精度。

下面描述一个具体实施例中移动装置的结构。

移动装置包括：上述任一项所述的驱动单元100。移动装置具有四个上述移动单元，能够灵活转向，并且通过使用上述移动单元，移动装置的运动平稳性提高，移动装置的底盘上还设有可以进行作业的机械装置，通过使用上述移动单元，机械装置在工作时精度高。

根据本发明实施例的驱动单元的结构构成例如制动器43、弹簧减震器60、交叉滚子轴承7、电机8、减速器等，其结构以及工作原理对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种驱动单元，其特征在于，包括：

上支架，所述上支架用于连接底盘；

下支架，所述下支架可竖向移动地连接在所述上支架上；

行走轮，所述行走轮可转动地设置在所述下支架上；

减震锁止机构，所述减震锁止机构包括：

第一啮合件，所述第一啮合件可转动地设在所述上支架和所述下支架的其中一个上；

竖向设置的第二啮合件，所述第二啮合件安装在所述上支架和所述下支架的另一个上，所述第二啮合件与所述第一啮合件相啮合；

制动器，所述制动器与所述第一啮合件相连，所述制动器在释放所述第一啮合件和卡固所述第一啮合件之间可切换。

2.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述第一啮合件为齿轮，所述第二啮合件为齿条。

3.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，还包括：连接在所述上支架和所述下支架之间的导向机构。

4.根据权利要求3所述的驱动单元，其特征在于，所述导向机构包括两组导轨滑块组件，所述两组导轨滑块组件设置在所述减震锁止机构的水平两侧。

5.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，所述上支架包括：竖向板和两个边板，所述两个边板连接在所述竖向板的相对两侧，所述下支架正对所述竖向板且配合在两个所述边板之间；其中，

所述制动器连接在所述竖向板的远离所述下支架的一侧，所述行走轮连接在所述下支架的远离所述竖向板的一侧，所述第一啮合件、所述第二啮合件位于所述竖向板和所述下支架之间。

6.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，还包括：连接在所述上支架和所述下支架之间的弹性减震机构。

7.根据权利要求6所述的驱动单元，其特征在于，所述弹性减震机构包括：弹簧减震器，所述弹簧减震器和所述行走轮位于所述下支架的相对两侧。

8.根据权利要求1所述的驱动单元，其特征在于，还包括：设置在所述上支架的顶部的交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承用于连接所述底盘。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的驱动单元，其特征在于，还包括：设置在所述下支架上的减速器和电机，所述电机通过所述减速器与所述行走轮相连。

10.一种移动装置，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的驱动单元。

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