CN209795165U - 车轮及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，提供一种车轮及机器人，包括驱动电机、与驱动电机连接的减速机构、供驱动电机安装的支撑臂以及与减速机构相连的外轮，减速机构包括与驱动电机的转轴相连的太阳轮轴、套设于太阳轮轴外的行星架、沿太阳轮轴周向均匀分布的多个行星齿轮，以及套设于行星架外侧的轮毂，太阳轮轴设有与各行星齿轮啮合的啮合齿，各行星齿轮转动设置于行星架远离支撑臂的一侧，行星架与支撑臂固定连接，外轮套设于轮毂上，轮毂内壁设有与各行星齿轮远离太阳轮轴一侧啮合的内齿圈。该车轮及机器人中，轮毂内壁设有内齿圈，轮毂即为减速机构的外壳，这样减小了动力系统占用的轮毂深度，减小了车轮体积。

Description

车轮及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其提供一种车轮及机器人。

背景技术

近年来，随着自动化和智能化的发展，地面巡检机器人的应用越来越广泛。而地面巡检机器人不仅需要有优越的动力性能，还对动力系统的体积要求越来越高，特别是动力系统的深度。现有的机器人车轮体积大，动力系统占据了较大的车轮深度，尤其是齿轮减速箱，现有的齿轮减速箱与车轮之间通过输出轴进行传动连接，占据了较大的车轮深度，不利于车轮及机器人体积的减小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车轮及机器人，旨在解决现有技术中的机器人车轮体积大，动力系统占据车轮深度大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：车轮，包括驱动电机、与所述驱动电机连接的减速机构、供所述驱动电机安装的支撑臂以及与所述减速机构相连的外轮，所述减速机构包括与所述驱动电机的转轴相连的太阳轮轴、套设于太阳轮轴外的行星架、沿所述太阳轮轴周向均匀分布的多个行星齿轮，以及套设于所述行星架外侧的轮毂，所述太阳轮轴设有与各所述行星齿轮啮合的啮合齿，各所述行星齿轮转动设置于所述行星架远离所述支撑臂的一侧，所述行星架与所述支撑臂固定连接，所述外轮套设于所述轮毂上，所述轮毂内壁设有与各所述行星齿轮远离所述太阳轮轴一侧啮合的内齿圈。

进一步地，所述轮毂包括位于所述外轮内侧的轮辋，所述轮辋内壁上设有圆环状的凸出部，所述内齿圈设于所述凸出部上。

进一步地，所述轮毂还包括位于所述轮辋靠近所述支撑臂一侧的轮辐、以及位于所述轮辐中心的轮辐座，所述行星架包括与所述支撑臂连接的固定座、供各所述行星齿轮安装的轮盘、以及连接所述固定座和所述轮盘的连接部，所述轮盘上远离所述固定座的一侧设有供各所述行星齿轮转动连接的安装轴，所述连接部呈圆筒状且套设于所述太阳轮轴外，所述轮辐座呈圆筒状且套设于所述连接部外，所述轮辐座与所述连接部之间设有第一轴承。

进一步地，所述支撑臂上设有圆形的安装孔，所述连接部穿过所述安装孔，所述固定座固定于所述支撑臂远离所述轮辐的一侧，所述驱动电机固定于所述固定座远离所述轮辐的一侧，所述轮辐座穿设于所述安装孔内，所述轮辐座与所述安装孔之间设有第二轴承。

进一步地，所述安装孔边缘靠近所述轮辐一侧设有环形的凸台，所述轮辐设有避空所述凸台的避空槽。

进一步地，所述啮合齿位于所述太阳轮轴靠近所述行星齿轮的一端，所述太阳轮轴位于所述连接部内侧部分呈圆柱状，所述连接部与所述太阳轮轴之间设有第三轴承。

进一步地，所述轮辋远离所述支撑臂的一侧设有轮盖，所述轮辋的远离所述轮盖的边缘设有第一轮缘，所述轮盖的边缘设有第二轮缘，所述外轮套设与所述第一轮缘与所述第二轮缘之间。

进一步地，所述行星齿轮具有三个，各所述行星齿轮与所述轮盖之间具有间隙。

进一步地，所述电机为伺服电机。

还提供一种机器人，包括机器人本体，还包括所述的车轮，所述支撑臂设于所述机器人本体上。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的车轮及机器人，轮毂内壁设有内齿圈，轮毂即为减速机构的外壳，轮毂随内齿圈转动，这样轮毂的宽度即为车轮的深度，既避免了常规车轮中齿轮减速箱外壳占用轮毂内部空间，也避免了齿轮减速箱与轮毂之间设置传动结构增加轮毂深度，简化了车轮结构，减小了动力系统占用的轮毂深度和直径，有利于缩小车轮体积。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的车轮的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的车轮的另一立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的车轮一侧内部的立体结构示意图；

图4为图1中车轮的剖视图；

图5为图4中减速机构的剖视图。

其中，图中各附图标记：

10—支撑臂、111—凸台、20—驱动电机、30—减速机构、31—太阳轮轴、32—行星架、321—固定座、322—轮盘、3221—安装轴、323—连接部、33—行星齿轮、34—轮毂、341—轮辋、3411—凸出部、3412—第一轮缘、3413—内齿圈、342—轮辐、3421—避空槽、343—轮辐座、41—外轮、42—轮盖、421—第二轮缘、51—第一轴承、52—第二轴承、53—第三轴承。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1至图5所示，本实用新型实施例提供的车轮，包括驱动电机20、与驱动电机20连接的减速机构30、供驱动电机20安装的支撑臂10以及与减速机构30相连的外轮41，减速机构30包括与驱动电机20的转轴相连的太阳轮轴31、套设于太阳轮轴31外的行星架32、沿太阳轮轴31周向均匀分布的多个行星齿轮33，以及套设于行星架32外侧的轮毂34，太阳轮轴31设有与各行星齿轮33啮合的啮合齿(未示出)，各行星齿轮33转动设置于行星架32远离支撑臂10的一侧，行星架32与支撑臂10固定连接，外轮41套设于轮毂34上，轮毂34内壁设有与各行星齿轮33远离太阳轮轴31一侧啮合的内齿圈3413。

本实施例中，驱动电机20以及减速机构30的行星架32与支撑臂10固定连接，太阳轮轴31与驱动电机20的转轴(未示出)连接，驱动电机20转动时带动太阳轮轴31转动，进而带动与太阳轮轴31啮合的各行星齿轮33转动，行星齿轮33与内齿圈3413啮合，最终带动轮毂34和外轮41发生转动，实现传动过程。减速机构30的内齿圈3413直接设置在轮毂34内壁上且内齿圈3413转动，就可带动轮毂34转动，这样车轮的轮毂34即为减速机构30的外壳，而轮毂34的宽度即为车轮的深度，既避免了常规车轮中齿轮减速箱外壳占用轮毂34内部空间，也避免了齿轮减速箱与轮毂34之间设置传动结构增加轮毂34深度，简化了车轮结构，减小了动力系统占用轮毂的深度和直径，有利于缩小车轮体积。

优选地，外轮41采用橡胶轮，这样既有利于增加车轮与地面之间的摩擦力，橡胶轮的弹性也有利于减小运行过程中的振动。

参照图1至图5所示，轮毂34包括位于外轮41内侧的轮辋341，轮辋341内壁上设有圆环状的凸出部3411，内齿圈3413设于凸出部3411上。本实施例中，内齿圈3413设置在凸出部3411上，一方面，有利于内齿圈3413的加工；另一方面，凸出部3411能够加强轮辋341的结构强度。优选地，轮辋341与凸出部3411一体成型。

进一步地，内齿圈3413与轮辋341呈同心圆设置，沿圆心各向结构相同，这样车轮转动部分的重心位于转动轴心上，不仅车轮转动过程中能保持平稳，还可以保障内齿圈3413在运行过程中磨损均匀。

参照图1至图5所示，轮毂34还包括位于轮辋341靠近支撑臂10一侧的轮辐342、以及位于轮辐342中心的轮辐座343，行星架32包括与支撑臂10连接的固定座321、供各行星齿轮33安装的轮盘322、以及连接固定座321和轮盘322的连接部323，轮盘322上远离固定座321的一侧设有供各行星齿轮33转动连接的安装轴3221，连接部323呈圆筒状且套设于太阳轮轴31外，轮辐座343呈圆筒状且套设于连接部323外，轮辐座343与连接部323之间设有第一轴承51。本实施例中，轮辐342起到阻碍轮辋341向支撑臂10一侧移动的作用并能够增强轮毂34的结构强度，防止轮毂34变形。轮辐座343与连接部323之间通过第一轴承51连接，连接部323能够起到支撑轮辐座343的作用，进而提高减速机构30的稳定性。由于轮辐342与凸出部3411分别位于轮辋341两侧，能够增强轮辋整341体的结构强度。

当然，可将连接部323与固定座321之间设置成可拆卸连接，这样可以将第一轴承51等部件安装好之后，再将连接部323穿过安装孔与固定座321连接。这里可以在连接部323与固定座321的连接处设置卡位结构(未示出)，防止连接部323转动或向远离驱动电机20一侧移动，然后将驱动电机20安装在固定座321上，驱动电机20抵接连接部323的端部，避免连接部323向驱动电机20移动。

参照图2、图4和图5所示，支撑臂10上设有圆形的安装孔(未示出)，连接部323穿过安装孔，固定座321固定于支撑臂10远离轮辐342的一侧，驱动电机20固定于固定座321远离轮辐342的一侧，轮辐座343穿设于安装孔内，轮辐座343与安装孔之间设有第二轴承52。本实施例中，连接部323位于支撑臂10远离轮辐342的一侧，安装方便，能够减小支撑臂10与轮辐342之间的距离，进而减小车轮的宽度，减小车轮的体积。

参照图2、图4、图5所示，安装孔边缘靠近轮辐342一侧设有环形的凸台111，轮辐342设有避空凸台111的避空槽3421。本实施例中的凸台111能够增加支撑臂10安装孔处的结构强度，另一方面避空槽3421的设置，有利于增加轮辐座343的长度，进而提高轮毂34与行星架32及支撑臂10之间结构的稳定性，而且可以避免轮辐座343与连接部323沿太阳轮轴31长度方向移动。

进一步地，安装孔靠近凸台111的边缘和远离轮辐342的边缘均设有第二轴承52，轮辐座343内壁靠近固定座321的一侧和远离轮固定座321的一侧均设有第一轴承51。这样轮辐座343的内外两侧都通过两个轴承进行连接，结构稳定，磨损小。

参照图3、图4和图5，啮合齿位于太阳轮轴31靠近行星齿轮33的一端，太阳轮轴31位于连接部323内侧部分呈圆柱状，连接部323与太阳轮轴31之间设有第三轴承53。本实施例中，太阳轮轴31与连接部323之间通过第三轴承53连接，能够对太阳轮轴31起到支撑作用，避免太阳轮轴31由于长度过长，造成偏心摆动。这样太阳轮轴31与行星架32及行星齿轮33之间连接更加稳定，有利于减小车轮运行过程中的振动，进而提高车轮的使用寿命；而且其结构强度更高，有利于减小太阳轮轴31的直径，进而缩小车轮体积。

优选的，第一轴承51、第二轴承52、第三轴承53采用深沟球轴承，制造安装方便、价格低，摩擦小。

参照图1、图3和图4所示，轮辋341远离支撑臂10的一侧设有轮盖42，轮辋341的远离轮盖42的边缘设有第一轮缘3412，轮盖42的边缘设有第二轮缘421，外轮41套设与第一轮缘3412与第二轮缘421之间。本实施例中，外轮41刚好能够卡在第一轮缘3412和第二轮缘421之间，避免运动过程中外轮41相对轮毂34跑偏；而且轮盖41能够密封轮毂34的内腔。同时，对于伸缩性不大的外轮41，可以采用拆开轮盖42，将外轮41安装后再安装轮盖42，方便外轮41的安装，避免第二轮缘421阻碍外轮41的安装。可以在凸出部341与轮盖之间设置安装位(未示出)，在安装位上设置螺孔(未示出)，在轮盖42上设置于螺孔匹配的连接孔(未示出)，通过螺栓(未示出)将轮盖固定在安装位上。

进一步地，外轮41边缘设有与第一轮缘3412和第二轮缘421配合的避空缺口(未示出)，外轮41外侧设有防滑槽(未示出)。这样外轮41能够与轮辋341位于第一轮缘3412和第二轮缘421之间的圆柱面贴紧，能够增加外轮41与轮辋341之间的摩擦力，以及外轮41与地面之间的摩擦力，避免外轮41与轮辋341发生相对滑动。

参照图3、图4和图5所示，行星齿轮33具有三个，各行星齿轮33与轮盖42之间具有间隙(未示出)。本实施例中，设置三个行星齿轮33，一方面使得单个行星齿轮33与内齿圈3413之间的摩擦力减小，另一方面三个传动位置更加平稳，能够减小各行星齿轮33和内齿圈3413的磨损。设置间隙提供了充足的空间容纳润滑剂(未示出)，可以在间隙处添加适量的润滑油脂，用于润滑轮毂34内部的齿轮传动结构。

优选地，驱动电机20为伺服电机。本实施例中，采用伺服电机能够控制驱动电机20转速，方便车轮的加减速和启停。

本实用新型实施例还提供一种机器人，包括机器人本体(未示出)，还包括上述的车轮，支撑臂10设于机器人本体上。本实施例中采用上述的车轮能够减小车轮体积和深度，进而减小驱动车轮消耗的能量、缩小机器人的体积。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.车轮，包括驱动电机、与所述驱动电机连接的减速机构、供所述驱动电机安装的支撑臂以及与所述减速机构相连的外轮，其特征在于：所述减速机构包括与所述驱动电机的转轴相连的太阳轮轴、套设于太阳轮轴外的行星架、沿所述太阳轮轴周向均匀分布的多个行星齿轮，以及套设于所述行星架外侧的轮毂，所述太阳轮轴设有与各所述行星齿轮啮合的啮合齿，各所述行星齿轮转动设置于所述行星架远离所述支撑臂的一侧，所述行星架与所述支撑臂固定连接，所述外轮套设于所述轮毂上，所述轮毂内壁设有与各所述行星齿轮远离所述太阳轮轴一侧啮合的内齿圈。

2.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：所述轮毂包括位于所述外轮内侧的轮辋，所述轮辋内壁上设有圆环状的凸出部，所述内齿圈设于所述凸出部上。

3.根据权利要求2所述的车轮，其特征在于：所述轮毂还包括位于所述轮辋靠近所述支撑臂一侧的轮辐、以及位于所述轮辐中心的轮辐座，所述行星架包括与所述支撑臂连接的固定座、供各所述行星齿轮安装的轮盘、以及连接所述固定座和所述轮盘的连接部，所述轮盘上远离所述固定座的一侧设有供各所述行星齿轮转动连接的安装轴，所述连接部呈圆筒状且套设于所述太阳轮轴外，所述轮辐座呈圆筒状且套设于所述连接部外，所述轮辐座与所述连接部之间设有第一轴承。

4.根据权利要求3所述的车轮，其特征在于：所述支撑臂上设有圆形的安装孔，所述连接部穿过所述安装孔，所述固定座固定于所述支撑臂远离所述轮辐的一侧，所述驱动电机固定于所述固定座远离所述轮辐的一侧，所述轮辐座穿设于所述安装孔内，所述轮辐座与所述安装孔之间设有第二轴承。

5.根据权利要求4所述的车轮，其特征在于：所述安装孔边缘靠近所述轮辐一侧设有环形的凸台，所述轮辐设有避空所述凸台的避空槽。

6.根据权利要求3所述的车轮，其特征在于：所述啮合齿位于所述太阳轮轴靠近所述行星齿轮的一端，所述太阳轮轴位于所述连接部内侧部分呈圆柱状，所述连接部与所述太阳轮轴之间设有第三轴承。

7.根据权利要求2所述的车轮，其特征在于：所述轮辋远离所述支撑臂的一侧设有轮盖，所述轮辋的远离所述轮盖的边缘设有第一轮缘，所述轮盖的边缘设有第二轮缘，所述外轮套设与所述第一轮缘与所述第二轮缘之间。

8.根据权利要求7所述的车轮，其特征在于：所述行星齿轮具有三个，各所述行星齿轮与所述轮盖之间具有间隙。

9.根据权利要求1至8任一项所述的车轮，其特征在于：所述驱动电机为伺服电机。

10.机器人，包括机器人本体，其特征在于：还包括如权利要求1至9任一项所述的车轮，所述支撑臂设于所述机器人本体上。