CN202243772U - 一种可变重心的机器人电动行走装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可变重心的机器人电动行走装置，该行走装置由车架(1)、车轮(2)、悬架、伺服电机(14)组成，其特征在于，所述的车架(1)上设有一个二维移动机构，该二维移动机构由横向移动机构及其驱动装置、纵向移动机构及其驱动装置和载物架(8)组成，其中，所述的纵向移动机构由纵向丝杠传动机构和与该丝杠传动机构中纵向丝杠(3)平行的纵向导杆(11)组成，所述的横向移动机构由横向丝杠传动机构和与该丝杠传动机构中横向丝杠(3-1)平行的两横向导杆(12)组成，所述纵向丝杠(3)和纵向导杆(11)的两头动配合于所述横向导杆(12)上。该行走装置的重心可改变，具有对路面质量要求低，适应性好的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人，具体涉及机器人的行走装置。
背景技术
目前，在抢险、火灾、野外探测等危险作业环境中经常使用到轮式移动机器人。在这些作业环境中，机器人行走的路况往往比较复杂，如，容易打滑和地势崎岖等，因此，通常在机器人的每一个行走轮上都设有一个独立的驱动装置，以获得较好的驱动力。例如，公开号为CN 2717789的中国实用新型专利公开了一种“四轮驱动轮式移动机器人移动车”，该移动车包括车架、四个车轮、分别驱动四个车轮的四套电机减速机组和梯形连杆转向机构。在该专利方案中，每一个车轮上均设置一套电机减速机组虽然可以给移动车提供更大的驱动力，但是在某些场合，即使驱动力够大，移动车也难以驱动，例如，在泥泞且不平的道路上行驶时，会出现车体倾斜且有某个或某几个车轮打滑，导致移动车陷入泥中动弹不得。因此可见上述实用新型专利方案对路面质量要求较高，适应性差。
发明内容
针对现有技术中的上述的技术问题，本实用新型要解决的技术问题是提供一种改进的用于机器人的行走装置，行走装置对路面质量要求低，适应性好。
一种可变重心的机器人电动行走装置，该行走装置由车架、车轮、悬架、伺服电机组成，其特征在于，所述的车架上设有一个二维移动机构，该二维移动机构由横向移动机构及其驱动装置、纵向移动机构及其驱动装置和载物架组成，其中，所述的纵向移动机构由纵向丝杠传动机构和与该丝杠传动机构中纵向丝杠平行的纵向导杆组成，所述的横向移动机构由横向丝杠传动机构和与该 丝杠传动机构中横向丝杠平行的两横向导杆组成，所述纵向丝杠和纵向导杆的两头分别设有导套，该导套套在所述横向导杆上，将所述纵向丝杠和纵向导杆支承于两横向导杆上；所述的横向移动机构和纵向移动机构的驱动装置均由电机和设在电机输出轴上的主动齿轮及与其啮合的被动齿轮组成，所述的横向丝杠传动机构和纵向丝杠传动机构中的螺母的表面均设有轮齿，所述的被动齿轮由相应的螺母表面的齿轮构成；所述纵向移动机构的驱动装置中的电机设在载物架上，所述横向移动机构的驱动装置中的电机固定在纵向导杆一头；所述的螺母的两头分别套设有圆锥滚子轴承，所述载物架的下面向下延伸两挡板，将纵向丝杠传动机构中螺母两头所设圆锥滚子轴承的外圈夹持在两挡板之间；所述横向移动机构的驱动装置的电机的机座下也向下延伸两挡板，将横向丝杠传动机构中螺母两头所设圆锥滚子轴承的外圈夹持在两挡板之间。
在上述的技术方案中，所述驱动装置中的主动齿轮和被动齿轮可以是圆柱齿轮，也可以圆锥齿轮，当采用圆柱齿轮时，电机的输出轴与相应的丝杠平行，当采用圆锥齿轮时，电机的输出轴与相应的丝杠垂直。
本实用新型所述的行走装置，其中，所述的每一车轮与车架之间设有一独立的悬架，该悬架由上横臂、下横臂、连杆以及双作用筒式减振器构成，其中，所述的上横臂和下横臂等长且一头铰接于车架上，所述的连杆的两端分别交接于上横臂和下横臂的另一头，所述的双作用筒式减振器的一头铰接于车架上，另一头铰接于下横臂的中部；所述的伺服电机固定在连杆上，其输出轴与车轮的轮轴连接，所述的输出轴的轴线与水平方向平行。
在上述的技术方案中，所述的双作用筒式减振器可选择常用的减振器，如螺旋弹簧式减振器、弹簧-空气阻尼式减振器、液力阻尼式减振器或油-气组合式减振器等。其中，优选螺旋弹簧式减振器。
众所周知，摩擦力F＝kp，式中，k为车轮与地面之间的摩擦系数，p为车轮对地面的正压力。可见，车子打滑是由于车轮与地面之间的摩擦系数变小，因此增大车轮对地面的正压力p显然可增大摩擦力F。本实用新型所述的行走装置，由于车架上设有二维移动装置，该二维移动装置工作时，其上的载物架及其上的车载物体的重心便随之改变。因此当某个车轮或某两个车辆打滑时，将所述的重心移到打滑车轮的上部，显然可增大所述打滑车轮与所接触地面之间的摩擦力，进而使车子正常行驶。
附图说明
图1和图2为本实用新型所述的一种可变重心的机器人电动行走装置的一个具体实施方式的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为左视图。
图3为图1中二维移动机构部分的局部放大图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为图1中的其中一个驱动装置部分的局部放大图。
图6为图1中另一个驱动装置部分的局部放大图。
图7为图2中悬架部分的局部放大图。
图8为图3的一个使用状态图。
具体实施方式
参见图1～图4，本实用新型的可变重心的机器人电动行走装置由车架1、车轮2、悬架、伺服电机14、伺服器9以及蓄电池10组成。其中，所述的车架1为顶部开口的矩形的箱体，箱体内设有一个二维移动机构，该二维移动机构由横向移动机构及其驱动装置、纵向移动机构及其驱动装置和载物架8组成。其中，所述的纵向移动机构由纵向丝杠传动机构和纵向导杆11组成，所述的纵向丝杠传动机构由纵向丝杠3和与该纵向丝杠3匹配的螺母6构成。所述的横向 移动机构由横向丝杠传动机构和两横向导杆12组成，所述的横向丝杠传动机构由横向丝杠3-1和与该横向丝杠3-1匹配的螺母6构成，所述的横向丝杠3-1和两横向导杆12均相互平行且两头固定于车架1上；上述的纵向丝杠3和纵向导杆11的两头分别设有导套13，该导套13套在所述横向导杆12上，将所述纵向丝杠3和纵向导杆11支承于两横向导杆12上。上述横向丝杠传动机构和纵向丝杠传动机构中的螺母6的两头均具有圆柱形的轴向延伸部，每一延伸部上均套设有一圆锥滚子轴承21。所述的横向移动机构和纵向移动机构的驱动装置均由电机4和设在电机4输出轴上的主动齿轮5及与其啮合的被动齿轮组成，上述的横向丝杠传动机构和纵向丝杠传动机构中的螺母6的表面均设有轮齿，所述的被动齿轮由相应的螺母6表面的齿轮构成，所述的主动齿轮5和被动齿轮为圆柱齿轮。所述的载物架8为矩形的箱体，载物架8内设有伺服器9和蓄电池10；载物架8与纵向移动机构对应的一侧连接在纵向移动机构中的驱动装置上，与纵向导杆11对应的一侧通过两个导套13动配合于纵向导杆11上。
参见图5和图6，在所述的纵向移动机构的驱动装置中，所述的电机4固定在一电机安装箱7上，该电机安装箱7与载物架8的侧壁固定在连接，电机安装箱7上与相应的螺母6的两侧对应的部分为两挡板7-1，每一挡板7-1均与相应的圆锥滚子轴承21的外圈的端面贴合。在所述的横向移动机构中的驱动装置中，所述的电机4也固定在一电机安装箱7上，该电机安装箱7与设在纵向导杆11的一头的安装板22固定连接；所述的电机安装箱7上与相应的螺母6的两侧对应的部分也为两挡板7-1’，每一挡板7-1’也与相应的圆锥滚子轴承21的外圈的端面贴合。
参见图1、图2和图7，所述的悬架由上横臂15、下横臂16、连杆17以及双作用筒式减振器18构成，其中，车架1的四个角处的上下两面均相对设有两 根垂直的支撑杆20，上述的上横臂15和下横臂16的一头分别铰接在两支撑杆20的末端；所述的连杆17的两头分别铰接在上横臂15和下横臂16的另一头；所述的双作用筒式减振器18为螺旋弹簧减振器，该螺旋弹簧减振器的一头铰接在车架1边沿的下侧，另一头铰接在下横臂16的中部。所述的连杆17上固定连接有一矩形箱体19，所述的伺服电机14固定在该矩形箱体19内，伺服电机14的输出轴从矩形箱体19的一端伸出，并与车轮2的轮轴同轴对接。
参见图8，通过车架1上的二维移动机构，可让载物架8在车架1上移动，从而改变行走装置的重心。
Claims (4)
1.一种可变重心的机器人电动行走装置，该行走装置由车架(1)、车轮(2)、悬架、伺服电机(14)组成，其特征在于，所述的车架(1)上设有一个二维移动机构，该二维移动机构由横向移动机构及其驱动装置、纵向移动机构及其驱动装置和载物架(8)组成，其中，所述的纵向移动机构由纵向丝杠传动机构和与该丝杠传动机构中纵向丝杠(3)平行的纵向导杆(11)组成，所述的横向移动机构由横向丝杠传动机构和与该丝杠传动机构中横向丝杠(3-1)平行的两横向导杆(12)组成，所述纵向丝杠(3)和纵向导杆(11)的两头分别设有导套(13)，该导套(13)套在所述横向导杆(12)上，将所述纵向丝杠(3)和纵向导杆(11)支承于两横向导杆(12)上；所述的横向移动机构和纵向移动机构的驱动装置均由电机(4)和设在电机(4)输出轴上的主动齿轮(5)及与其啮合的被动齿轮组成，所述的横向丝杠传动机构和纵向丝杠传动机构中的螺母(6)的表面均设有轮齿，所述的被动齿轮由相应的螺母(6)表面的齿轮构成；所述纵向移动机构的驱动装置中的电机(4)设在载物架(8)上，所述横向移动机构的驱动装置中的电机(4)固定在纵向导杆(11)一头；所述的螺母(6)的两头分别套设有圆锥滚子轴承(21)，所述载物架(8)的下面向下延伸两挡板(7-1)，将纵向丝杠传动机构中螺母(6)两头所设圆锥滚子轴承(21)的外圈夹持在两挡板(7-1)之间；所述横向移动机构的驱动装置的电机(4)的机座下也向下延伸两挡板(7-1’)，将横向丝杠传动机构中螺母(6)两头所设圆锥滚子轴承(21)的外圈夹持在两挡板(7-1’)之间。
2.根据权利要求1所述的一种可变重心的机器人电动行走装置，其特征在于，所述的主动齿轮(5)和被动齿轮为圆柱齿轮。
3.根据权利要求1或2所述的一种可变重心的机器人电动行走装置，其特征在于，所述的每一车轮(2)与车架(1)之间设有一独立的悬架，该悬架由 上横臂(15)、下横臂(16)、连杆(17)以及双作用筒式减振器(18)构成，其中，所述的上横臂(15)和下横臂(16)等长且一头铰接于车架(1)上，所述的连杆(17)的两端分别交接于上横臂(15)和下横臂(16)的另一头，所述的双作用筒式减振器(18)的一头铰接于车架(1)上，另一头铰接于下横臂(16)的中部；所述的伺服电机(14)设在连杆(17)上，其输出轴与车轮(2)的轮轴同轴对接。
4.根据权利要求3所述的一种可变重心的机器人电动行走装置，其特征在于，所述的双作用筒式减振器(18)为螺旋弹簧式减振器。
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