CN112429112A - 一种基于轮步式机器人的轮足动力切换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，包括伸缩缸、动力传输轴摇臂、动力传输轴、横向切换机构、纵臂和小腿，纵臂、横向切换机构和小腿依次套设于动力传输轴，伸缩缸的一端铰链固定于底盘上，伸缩缸的另一端与动力传输轴摇臂的一端铰接，动力传输轴摇臂的另一端与动力传输轴的一端连接；伸缩缸伸缩通过动力传输轴摇臂带动动力传输轴转动，横向切换机构切换至不同状态分别与纵臂或小腿连接，动力传输轴通过横向切换机构带动纵臂或小腿动作。本发明使机器人拥有腿式机器人的高越障能力和对复杂环境的高适应能力，同时兼备轮式机器人的高速灵活性能，保证在轮足切换状态下机身的稳定性，结构简单，布置紧凑，提高了空间利用率。

Description

一种基于轮步式机器人的轮足动力切换装置
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种基于轮步式机器人的轮足动力切换装置。
背景技术
当今无人地面车辆主要是指轮式和履带式车辆，目前传统单一运动模式的无人车辆在某一领域的应用具备优势，但因自身结构的限制，综合性能提升难度较大，环境适应能力有限。为更好的提升环境适应能力需要在运动模式上进行变化。而轮足式机器人是较为典型的混合式移动机器人，此类型拥有着腿式机器人的高越障能力和对复杂环境的高适应能力，同时兼备轮式机器人的高速灵活性能，被国内外研究人士所青睐，但在轮足动力切换问题上具有较大困难和挑战性。所以本专利提出一种通过控制啮合齿套在传输轴上运动的方式将动力单独驱动纵臂或小腿转动，实现轮足的动力切换。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，实现轮足之间动力切换，使机器人拥有腿式机器人的高越障能力和对复杂环境的高适应能力，同时兼备轮式机器人的高速灵活性能，保证在轮足切换状态下机身的稳定性，结构简单，布置紧凑，提高了空间利用率，集成度高、效率高、操作简单。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，包括伸缩缸、动力传输轴摇臂、动力传输轴、横向切换机构、纵臂和小腿，纵臂、横向切换机构和小腿依次套设于动力传输轴，伸缩缸的一端铰链固定于底盘上，伸缩缸的另一端与动力传输轴摇臂的一端铰接，动力传输轴摇臂的另一端与动力传输轴的一端连接；伸缩缸伸缩通过动力传输轴摇臂带动动力传输轴转动，横向切换机构切换至不同状态与纵臂或小腿连接，动力传输轴通过横向切换机构带动纵臂或小腿动作。
按照上述技术方案，横向切换机构包括套设于动力传输轴上的两个制动盘和接合齿套，两个制动盘分别与纵臂和小腿连接，并分别布置于接合齿套的两侧，接合齿套连接有拨片，接合齿套内圈通过花键与动力传输轴连接，制动盘的内圈布置有内齿花键，接合齿套的外圈布置有外齿花键，接合齿套沿轴向来回移动通过花键与两个制动盘中的一个啮合；动力传输轴通过接合齿套对制动盘进行传动，进而驱动制动盘对纵臂或小腿进行动力传动，达到一个动力源分别驱动纵臂和小腿以及轮足切换的目的。
按照上述技术方案，制动盘上有制动钳，制动钳通过制动钳支架固设于底盘上。
按照上述技术方案，制动盘的外侧布置有深沟球轴承，制动盘与深沟球轴承之间设有止推轴承；所述的制动盘的内侧是指接合齿套一侧，其反向侧即为外侧。
按照上述技术方案，制动盘支架固定于底盘上，制动盘与制动盘支架连接。
按照上述技术方案，纵臂和小腿均通过角接触球轴承与动力传输轴套接。
按照上述技术方案，法兰支座固定于底盘上，动力传输轴通过深沟球轴承与法兰支座连接。
按照上述技术方案，纵臂的下端设有车轮，车轮连接有轮毂电机。
按照上述技术方案，底盘上布置有高度传感器，高度传感器安装在纵臂和小腿固定端一侧平齐位置。
按照上述技术方案，伸缩缸为油气簧。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过横向切换机构实现轮足之间动力切换，使机器人拥有腿式机器人的高越障能力和对复杂环境的高适应能力，同时兼备轮式机器人的高速灵活性能，保证在轮足切换状态下机身的稳定性，结构简单，布置紧凑，提高了空间利用率，集成度高、效率高、操作简单。
2、在传输轴与制动盘有一对角接触球轴承固定，也可承载一定的侧倾力，并根据制动盘上法兰支座和制动钳支架在底盘上的固定，实现系统结构的稳定性；法兰支座配合的深沟球轴承与制动盘之间安装止推轴承，大大降低接触是转动摩擦力；以及通过嵌套在纵臂及小腿上的角接触轴承与传输轴实现固定但不直接由传输轴驱动纵臂和小腿转动；制动钳可以锁止制动盘，实现车身切换时的稳定性。整个轮足传动机构以传输轴和制动盘为核心，将油气簧、支架、轴承等主要结构进行一体化布置。大大节约了结构空间，空间利用率较高。
附图说明
图1是本发明实施例中基于轮步式机器人的轮足动力切换装置的立面图；
图2是本发明实施例中基于轮步式机器人的轮足动力切换装置的主视图；
图3是本发明实施例中横向切换机构的结构示意图；
图4是图2的后视图；
图中，1-油气簧，2-动力传输轴摇臂，3-动力传输轴，4-拨片，5-接合齿套，6-制动盘，7-制动钳，8-制动钳支架，9-第一角接触球轴承，10-止推轴承，11-深沟球轴承，12-法兰支座，13-第二角接触球轴承，14-纵臂，15-小腿，16-轮毂电机，17-车轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图4所示，本发明提供的一个实施例中的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，包括油气簧1、动力传输轴摇臂2、动力传输轴3、横向切换机构、纵臂14和小腿15，纵臂14、横向切换机构和小腿15依次套设于动力传输轴3，油气簧1的一端铰链固定于机器人底盘上，油气簧的另一端与动力传输轴摇臂2的一端铰接，动力传输轴摇臂2的另一端与动力传输轴3的一端连接；油气簧伸缩通过动力传输轴摇臂2带动动力传输轴3转动，横向切换机构切换至不同状态与纵臂14或小腿15连接，动力传输轴3通过横向切换机构带动纵臂14或小腿15动作。
进一步地，横向切换机构包括套设于动力传输轴3上的两个制动盘6和接合齿套5，两个制动盘6分别与纵臂14和小腿15连接，并分别布置于接合齿套5的两侧，接合齿套5连接有拨片4，接合齿套5内圈通过花键与动力传输轴3连接，制动盘6的内圈布置有内齿花键，接合齿套5的外圈布置有外齿花键，接合齿套5沿轴向来回移动通过花键与两个制动盘6中的一个啮合；动力传输轴3通过接合齿套5对制动盘6进行传动，进而驱动制动盘6对纵臂14或小腿15进行动力传动，达到一个动力源分别驱动纵臂14和小腿15以及轮足切换的目的。
进一步地，制动盘6上有制动钳7，制动钳7通过制动钳支架8固设于机器人底盘上。
进一步地，制动盘6的外侧布置有深沟球轴承11，制动盘6与深沟球轴承之间设有止推轴承；所述的制动盘6的内侧是指接合齿套5一侧，其反向侧即为外侧。
进一步地，制动盘支架8固定于机器人底盘上，制动盘6与制动盘支架连接。
进一步地，纵臂14和小腿15均通过角接触球轴承与动力传输轴3套接。
进一步地，法兰支座12固定于机器人底盘上，动力传输轴3通过深沟球轴承与法兰支座12连接。
进一步地，纵臂14的下端设有车轮17，车轮17连接有轮毂电机16。
进一步地，底盘上布置有高度传感器，高度传感器安装在纵臂14和小腿15固定端一侧平齐位置。
本发明的工作原理：一种基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，该机构主要由油气簧1、动力传输轴摇臂2、动力传输轴3、拨片4、接合齿套5、制动盘6、制动钳7、制动钳支架8、第一角接触球轴承9和第二角接触球轴承13、止推轴承10、深沟球轴承11、法兰支座12、纵臂14、小腿15、轮毂电机16、车轮17、高度传感器组成。油气簧1末端铰链固定在底盘上，油气簧连接动力传输轴摇臂2，动力传输轴摇臂2另一端与动力传输轴3连接使其轴转。拨片4固定在接合齿套5上，接合齿套与动力传输轴花键连接。制动盘6分别布置在传输轴两侧，制动钳7固定在制动盘上。制动盘支架8与法兰支座12固定在底盘上，止推轴承10固定在深沟球轴承11与制动盘之间，法兰支座与深沟球轴承配合。第二角接触球轴承13嵌套在纵臂14和小腿15固定端内，高度传感器安装在纵臂和小腿固定端一侧平齐位置。制动盘与纵臂或小腿连接，动力传输轴3通过接合齿套对制动盘进行传动，进而驱动制动盘对纵臂或小腿进行动力传动,达到一个动力源分别驱动纵臂和小腿以及轮足切换的目的。
所述油气簧1为推拉杆式，油气簧缸体末端铰链固定在底盘上，油气簧推杆在缸体内腔的往复运动，作为轮足运动的主要动力源。
所述动力传输轴摇臂2铰链一端与油气簧推杆铰链连接，另一端固定连接在动力传输轴3上，通过油气簧的往复运动驱动传输轴转动。实现将滑动动力源转化为转动动力源。
所述接合齿套5内外侧均布置花键。通过内侧花键固定在动力传输轴中间位置附近，外侧花键可以实现与左右制动盘分别配合，接合齿套中间处设置通孔连接拨片4，拨片4驱动接合齿套在传输轴的花键处左右滑动。以此实现分别对两个制动盘切换式动力传输。
所述主要传动制动盘6分别置于传输轴两侧，并通过角接触球轴承与传输轴实现同心配合，利用第一角接触球轴承9降低径向力影响。制动盘靠近接合齿套的一侧布置花键，通过拨片4实现接合齿套与左右制动盘啮合。制动盘外侧与纵臂或小腿固定连接,通过传输轴-接合齿套-制动盘花键配合实现将动力传动到纵臂或小腿。
所述制动钳7通过通孔与制动钳支架8固定，并与制动盘同心配合并紧密连接，保证通过制动钳控制动盘的转动。
所述止推轴承10安装在深沟球轴承11与制动盘之间。保证在制动盘转动时不会引起深沟球轴承转动，大幅度减小转向摩擦力。
所述法兰支座12安装固定在底盘上，并同轴装配在深沟球轴承另一侧。保证在制动盘转动时法兰支座可以固定整个轮足切换装置，保持系统稳定性。
所述角接触轴承13与传输轴同轴心配合，嵌套在纵臂14和小腿15固定端处，保证传输轴转动时角接触轴承转动但不带动纵臂和小腿转动，实现纵臂和小腿与传输轴同轴心配合时但不直接由传输轴传输动力。
所述轮毂电机16和车轮17安装在纵臂末端，通过控制轮毂电机16，实现轮式不同时速的运动。
所述高度传感器18安装在纵臂和小腿固定端一侧平齐位置。实现底盘对地面高度的实时监测。保证在遇到较高路面时通过控制纵臂转动实现车身高度调节以及遇到障碍时切换足式运动越障功能。
所述在实现轮足切换的同时，制动钳需锁止切换前运动的制动盘，保证切换前的运动状态可以支撑车身高度直至轮足动力切换状态完成。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，包括伸缩缸、动力传输轴摇臂、动力传输轴、横向切换机构、纵臂和小腿，纵臂、横向切换机构和小腿依次套设于动力传输轴，伸缩缸的一端铰链固定于底盘上，伸缩缸的另一端与动力传输轴摇臂的一端铰接，动力传输轴摇臂的另一端与动力传输轴的一端连接；伸缩缸伸缩通过动力传输轴摇臂带动动力传输轴转动，横向切换机构切换至不同状态与纵臂或小腿连接，动力传输轴通过横向切换机构带动纵臂或小腿动作。
2.根据权利要求1所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，横向切换机构包括套设于动力传输轴上的两个制动盘和接合齿套，两个制动盘分别与纵臂和小腿连接，并分别布置于接合齿套的两侧，接合齿套连接有拨片，接合齿套内圈通过花键与动力传输轴连接，制动盘的内圈布置有内齿花键，接合齿套的外圈布置有外齿花键，接合齿套沿轴向来回移动通过花键与两个制动盘中的一个啮合。
3.根据权利要求2所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，制动盘上有制动钳，制动钳通过制动钳支架固设于底盘上。
4.根据权利要求2所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，制动盘的外侧布置有深沟球轴承，制动盘与深沟球轴承之间设有止推轴承。
5.根据权利要求2所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，制动盘支架固定于底盘上，制动盘与制动盘支架连接。
6.根据权利要求1所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，纵臂和小腿均通过角接触球轴承与动力传输轴套接。
7.根据权利要求1所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，法兰支座固定于底盘上，动力传输轴通过深沟球轴承与法兰支座连接。
8.根据权利要求1所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，纵臂的下端设有车轮，车轮连接有轮毂电机。
9.根据权利要求1所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，底盘上布置有高度传感器，高度传感器安装在纵臂和小腿固定端一侧平齐位置。
10.根据权利要求1所述的基于轮步式机器人的轮足动力切换装置，其特征在于，伸缩缸为油气簧。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113306644A (zh) * 2021-07-01 2021-08-27 北京理工大学 一种轮腿机构及应用该轮腿机构的轮腿式车辆
CN114590337A (zh) * 2022-04-18 2022-06-07 南京理工大学 一种轮足复合式机器人轮式运动系统及机器人
CN114987642A (zh) * 2022-04-26 2022-09-02 中国北方车辆研究所 一种可主动切换的被动轮自锁防滑足

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995005303A1 (en) * 1993-08-19 1995-02-23 Nery De Oliveira Fernando Jose System to be applied to a universal land rover with traction means mounted on articulated arms
CN104494818A (zh) * 2014-11-28 2015-04-08 吉林大学 新型四旋翼两栖机器人
CN110304167A (zh) * 2019-07-16 2019-10-08 深圳市爱因派科技有限公司 轮腿复合结构及轮腿复合四足仿生机器人
CN110304168A (zh) * 2019-07-16 2019-10-08 深圳市爱因派科技有限公司 新型轮腿复合结构及四足仿生机器人
CN110816704A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 徐州普瑞赛思物联网科技有限公司 一种矿井气体探测智能机器人
CN111591363A (zh) * 2020-05-27 2020-08-28 中国人民解放军国防科技大学 一种高集成轮腿复合机构及运载平台
CN111824285A (zh) * 2020-08-14 2020-10-27 河南锐之信电子技术有限公司 多腿行走的负载型机器人

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995005303A1 (en) * 1993-08-19 1995-02-23 Nery De Oliveira Fernando Jose System to be applied to a universal land rover with traction means mounted on articulated arms
CN104494818A (zh) * 2014-11-28 2015-04-08 吉林大学 新型四旋翼两栖机器人
CN110304167A (zh) * 2019-07-16 2019-10-08 深圳市爱因派科技有限公司 轮腿复合结构及轮腿复合四足仿生机器人
CN110304168A (zh) * 2019-07-16 2019-10-08 深圳市爱因派科技有限公司 新型轮腿复合结构及四足仿生机器人
CN110816704A (zh) * 2019-11-14 2020-02-21 徐州普瑞赛思物联网科技有限公司 一种矿井气体探测智能机器人
CN111591363A (zh) * 2020-05-27 2020-08-28 中国人民解放军国防科技大学 一种高集成轮腿复合机构及运载平台
CN111824285A (zh) * 2020-08-14 2020-10-27 河南锐之信电子技术有限公司 多腿行走的负载型机器人

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113306644A (zh) * 2021-07-01 2021-08-27 北京理工大学 一种轮腿机构及应用该轮腿机构的轮腿式车辆
CN113306644B (zh) * 2021-07-01 2022-06-07 北京理工大学 一种轮腿机构及应用该轮腿机构的轮腿式车辆
CN114590337A (zh) * 2022-04-18 2022-06-07 南京理工大学 一种轮足复合式机器人轮式运动系统及机器人
CN114590337B (zh) * 2022-04-18 2023-02-17 南京理工大学 一种轮足复合式机器人轮式运动系统及机器人
CN114987642A (zh) * 2022-04-26 2022-09-02 中国北方车辆研究所 一种可主动切换的被动轮自锁防滑足

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