CN112455566A - 可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，属一种球式轮足复合机器人辅助结构，其包括可变轮距机构，可变轮距机构具有中心平台，中心平台的下部安装有减速电机，减速电机的输出端与螺纹轴动力连接；中心平台的侧面安装有差速轮，差速轮上安装有轮距支架，轮距支架上设有滑块结构，滑块结构具有与中心平台侧面相吻合的滑槽以及与所述螺纹轴相配合的螺孔，所述滑块结构套装在中心平台侧面与螺纹轴上。通过将差速轮安装在可变轮距机构的中心平台侧面，并由减速电机通过螺纹轴带动差速轮在中心平台的侧面往复运动，从而调整差速轮的轮距，有利于提升球式轮足复合机器人轮式行走的稳定性与精确性，进一步增强了其运动性能。

Description

可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置

技术领域

本发明涉及一种球式轮足复合机器人辅助结构，更具体的说，本发明主要涉及一种可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置。

背景技术

经过多年的机器人技术发展，市面上机器人公司多达上百家，新一代智能机器人可以从事很多专门的服务。教育型机器人虽然融入了视觉、触觉、听觉等人工智能技术，但性能、功能、精确度还有可进一步提高的空间，而且外观相对呆板，大多为底盘轮式移动，外加可上下转动的摄像头；智能家居机器人功能相对单一化，扫地机器人只能提供清扫地面服务，老人陪伴机器人只实现语音交流功能，但并没有集成应用，能作为管家的智能机器人较为少见。市面上为数不多的这类管家智能机器人多采用球形结构，来降低机器人的整体体积以及提升美观性，在其动力驱动结构上，利用差速轮配合弧形的球面爬行足作为机器人驱动系统，作为满足机器人使用中行走以及攀爬的需求，但由于差速轮位置是固定的，使得机器人在行走时会受到一定的限制，影响其行走的稳定性与精确性，因此有必要针对球形机器人的驱动结构做进一步研究和改进。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，以期望解决现有技术中球形结构的机器人因差速轮的固定结构影响其行走的精确性等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明所提供的一种可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，所述的装置包括可变轮距机构，所述可变轮距机构具有中心平台，所述中心平台的下部安装有减速电机，所述减速电机的输出端与螺纹轴动力连接；所述中心平台的侧面安装有差速轮，所述差速轮上安装有轮距支架，所述轮距支架上设有滑块结构，所述滑块结构具有与中心平台侧面相吻合的滑槽以及与所述螺纹轴相配合的螺孔，所述滑块结构套装在中心平台侧面与螺纹轴上，用于由减速电机通过螺纹轴带动差速轮在中心平台的侧面往复移动。

作为优选，进一步的技术方案是：所述中心平台的两侧均安装有差速轮，差速轮的轮距支架上的滑块结构，分别套装在中心平台的两侧以及各自的螺纹轴上。

更进一步的技术方案是：所述中心平台呈十字形，且所述中心平台的下部安装有与所述差速轮相对应的行程开关。

更进一步的技术方案是：所述差速轮包括轮体，所述轮体上安装有轴向的圆盘支架，所述圆盘支架上安装有步进电机，所述步进电机的输出端上安装有主动齿轮，所述轮体的弧形内壁上设有差速齿，所述主动齿轮与差速齿相啮合。

更进一步的技术方案是：所述圆盘支架上还安装有多个舵机支架。

更进一步的技术方案是：所述可变轮距机构呈平置的安装在中心主控台上，且所述中心平台与差速轮的轴向直线相平行。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：通过将差速轮安装在可变轮距机构的中心平台侧面，并由减速电机通过螺纹轴带动差速轮在中心平台的侧面往复运动，从而调整差速轮的轮距，有利于提升球式轮足复合机器人轮式行走的稳定性与精确性，进一步增强了其运动性能，便于与攀爬足构件配合形成足式爬行运动和双轮自平衡移动的球式机器人，相比单一轮式机器人其运动性能更高，相比于单一足式机器人，其续航能力更强，运动更加稳定；同时本发明所提供的一种轮距调整装置结构简单，可与各类规格的球式轮足复合智能机器人配合使用，应用范围广阔。

附图说明

图1为用于说明本发明一个实施例的结构示意图；

图2为用于说明本发明一个实施例的可变轮距机构结构示意图；

图3为用于说明本发明一个实施例的差速轮结构示意图；

图4为用于说明本发明一个实施例的可变轮距机构安装状态示意图；

图中，1为可变轮距机构、11为中心平台、12为减速电机、13为螺纹轴、14为行程开关、2为差速轮、21为轮距支架、22为滑块结构、221为滑槽、222为螺孔、23为圆盘支架、24为步进电机、25为主动齿轮、26为差速齿、27为舵机支架、28为轮体、3为中心主控台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

参考图1所示，本发明的一个实施例是一种可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，结合图2所示，该装置包括可变轮距机构1，可变轮距机构1具有中心平台11，中心平台11的下部安装有减速电机12，减速电机12的输出端与螺纹轴13动力连接；更为重要的是，前述中心平台11的侧面安装有差速轮2，结合图3所示，该差速轮2上安装有轮距支架21，该轮距支架21上设有一个滑块结构22，该滑块结构22具有与中心平台11侧面相吻合的滑槽221，同时在图中所示的，在前述滑槽221的下部，还需设计一个螺孔222，该螺孔222与螺纹轴13相配合，螺纹轴13穿过该螺孔222，当螺纹轴13转动时滑块结构22即可在螺纹作用下在螺纹轴13上往复移动；基于前述原理，将滑块结构22套装在中心平台11侧面与螺纹轴13上，使得减速电机12可通过螺纹轴13带动差速轮2在中心平台11的侧面往复移动，从而实现差速轮2轮距的调整。

在本发明的一个较佳实施例中，基于上述的结构，在中心平台11的两侧均安装一个相同结构的差速轮2，且两个差速轮2相互对称的进行安装，并将差速轮2的轮距支架21上的滑块结构22，分别套装在中心平台11的两侧以及各自的螺纹轴13上，从而使得两个差速轮2可通过各自的减速电机调整其在中心平台11两侧的位置，进而改变两个差速轮2之间的距离，实现上述可变轮距机构1的目标效用。

在本实施例中，通过将差速轮2安装在可变轮距机构的中心平台11侧面，并由减速电机12通过螺纹轴13带动差速轮2在中心平台11的侧面往复运动，从而调整差速轮2的轮距，有利于提升球式轮足复合机器人轮式行走的稳定性与精确性，进一步增强了其运动性能，便于与攀爬足构件配合形成足式爬行运动和双轮自平衡移动的球式机器人，相比单一轮式机器人其运动性能更高，相比于单一足式机器人，其续航能力更强，运动更加稳定。

进一步的，结合图4所示，上述调整装置在应用时一般安装在中心主控台3上，考虑到安装的便利性，可将上述中心平台11设计为图2所示的十字形，然后在中心平台11的下部安装差速轮2相对应的行程开关14，该行程开关14可便于系统控制差速轮2在中心平台11两侧移动的距离；并且优选的是，为保证对差速轮2轮距调整的稳定性，在前述中心平台11安装位置的上，最好使中心平台11与差速轮2的轴向直线相平行。

根据本发明的另一个实施例，发明人还对上述差速轮2的结构进行了设计，具体为在差速轮2包括一个圆形的轮体28，在轮体28上安装有轴向的圆盘支架23，然后再在圆盘支架23上安装一个步进电机24，将该步进电机24作为差速轮2的驱动机构；然后在步进电机24的输出端上安装主动齿轮25，再在轮体28的弧形内壁上设置差速齿26，并使主动齿轮25与差速齿26相啮合。如图3所示出的，差速齿26所对应的齿轮尺寸远大于主动齿轮25的尺寸，因此当步进电机24带动主动齿轮26转动时，通过力传到使轮体28与主动齿轮26形成差速度，进而增大轮体28行走的动力。进一步的，为便于安装舵机，还可在前述圆盘支架23上安装有多个舵机支架27。

参考图1至4所示，本发明上述优选的一个实施例在实际使用中，减速电机在控制系统的控制下实现启停与正反转，从而由减速电机通过螺纹轴带动两个差速轮在中心平台上往复移动，从而改变差速轮的轮距，且通过减速电机正反转可使得两个差速轮进行相对或相背的移动，有利于控制行走精度与稳定性。同时差速轮中的步进电机也可在控制系统的控制下实现启停与正反转，进而带动差速轮转动，实现向前或向后运动。即本发明提供的轮距调整装置可作为各类规格的球式轮足复合智能机器人动力辅助装置使用，保证轮式行走的稳定性，有效配合控制系统实现的智能化控制及人机交互功能，提升球式轮足复合智能机器人使用的体验感。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，其特征在于：所述的装置包括可变轮距机构（1），所述可变轮距机构（1）具有中心平台（11），所述中心平台（11）的下部安装有减速电机（12），所述减速电机（12）的输出端与螺纹轴（13）动力连接；

所述中心平台（11）的侧面安装有差速轮（2），所述差速轮（2）上安装有轮距支架（21），所述轮距支架（21）上设有滑块结构（22），所述滑块结构（22）具有与中心平台（11）侧面相吻合的滑槽（221）以及与所述螺纹轴（13）相配合的螺孔（222），所述滑块结构（22）套装在中心平台（11）侧面与螺纹轴（13）上，用于由减速电机（12）通过螺纹轴（13）带动差速轮（2）在中心平台（11）的侧面往复移动。

2.根据权利要求1所述的可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，其特征在于：所述中心平台（11）的两侧均安装有差速轮（2），所述差速轮（2）的轮距支架（21）上的滑块结构（22），分别套装在中心平台（11）的两侧以及各自的螺纹轴（13）上。

3.根据权利要求1或2所述的可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，其特征在于：所述中心平台（11）呈十字形，且所述中心平台（11）的下部安装有与所述差速轮（2）相对应的行程开关（14）。

4.根据权利要求1或2所述的可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，其特征在于：所述差速轮（2）包括轮体（28），所述轮体（28）上安装有轴向的圆盘支架（23），所述圆盘支架（23）上安装有步进电机（24），所述步进电机（24）的输出端上安装有主动齿轮（25），所述轮体（28）的弧形内壁上设有差速齿（26），所述主动齿轮（25）与差速齿（26）相啮合。

5.根据权利要求4所述的可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，其特征在于：所述圆盘支架（23）上还安装有多个舵机支架（27）。

6.根据权利要求1或2所述的可用于球式轮足复合机器人的轮距调整装置，其特征在于：所述可变轮距机构（1）呈平置的安装在中心主控台（3）上，且所述中心平台（11）与差速轮（2）的轴向直线相平行。

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