CN214729232U - 一种轮式全地形机器人移动平台 - Google Patents

Abstract

一种轮式全地形机器人移动平台，包括车架、车轮组件、驱动机构和限位总成，车轮组件和驱动机构均有四组，分别位于车架四个边角处，车轮组件包括第一车轮、第二车轮和齿轮架；齿轮架中部与驱动机构中的转轴铰接，齿轮架前后两端分别装有第一、第二车轮；限位总成有四个，分别位于四个齿轮架上方，与车架固定连接。本实用新型通过对称布置在车架四个边角处的行星车轮机构实现复轮式结构，除具备轮式移动平台的高移动性能特征之外，依靠行星车轮机构的欠驱动特征对复杂地形进行自适应被动调整，同时依靠复轮式特征还能实现类似履带的对地多点接触效果；对称布置在车架四个边角处的限位总成能够对整个移动平台进行机械限位，防止侧翻、倾覆等状况的发生。

Description

一种轮式全地形机器人移动平台

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是一种轮式全地形机器人移动平台。

背景技术

能够在包括楼梯、起伏坡路、瓦砾等在内的三维复杂环境中自如运动，这始终是对巡检机器人移动平台的极大挑战。目前，在世界范围内已有的移动平台研究或产品中，有轮式、履带式、腿式或者混合式等众多结构方式，各自都具有各种优缺点。

在三维复杂环境中运动的移动平台，首先需要具有优秀的移动效率、地形适应性，其次要求具备良好的越障或者攀爬楼梯等复杂地形的能力、稳定性能等等，但现有的移动平台在这方面都有些不足之处。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种轮式全地形机器人移动平台，能够在作业时，防止侧翻、倾覆等状况的发生。

本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的轮式全地形机器人移动平台，包括车架、车轮组件和用于驱使车轮组件行走的驱动机构，其中，还包括限位总成，所述车架的四个边角均处于同一平面，所述车轮组件和驱动机构均有四组，且分别位于车架的四个边角处，各车轮组件均包括第一车轮、第二车轮和齿轮架；四个所述齿轮架处于同一平面，且水平设置，齿轮架的中部与驱动机构中的转轴铰接，齿轮架的前后两端分别安装有第一车轮和第二车轮；所述限位总成有四个，且分别位于四个齿轮架的上方，所述限位总成固定安装在车架上，用于对齿轮架的旋转角度进行限位。

本实用新型所述的一种轮式全地形机器人移动平台，其中，每个所述限位总成均包括防撞块、防撞块安装支架和连接角件，所述防撞块安装支架竖向设置在车架的顶面上，所述防撞块安装在防撞块安装支架的侧壁上，所述防撞块安装支架的底部通过连接角件与车架固定连接。

本实用新型所述的一种轮式全地形机器人移动平台，其中，所述驱动机构包括驱动电机、支撑座、主动齿轮、从动齿轮、第一传动轴、太阳齿轮、第一过渡齿轮、第一行星齿轮、第二传动轴、第二过渡齿轮和第二行星齿轮和第三传动轴；所述驱动电机固定安装在支撑座上，所述支撑座固定安装在车架的底部，所述主动齿轮装在驱动电机的转轴上，并与从动齿轮相啮合，所述从动齿轮装在第一传动轴上，所述第一传动轴的一端安装在支撑座上，另一端安装在齿轮架上；所述太阳齿轮、第一过渡齿轮、第一行星齿轮、第二过渡齿轮和第二行星齿轮均位于齿轮架的内腔中，所述太阳齿轮安装在第一传动轴上，所述第一过渡齿轮安装在齿轮架上，并且啮合在太阳齿轮与第一行星齿轮之间，所述第二过渡齿轮安装在齿轮架上，并且啮合在太阳齿轮与第二行星齿轮之间，所述第二传动轴的一端安装在齿轮架上，另一端安装有第一车轮，所述第一行星齿轮安装在第二传动轴上，所述第三传动轴的一端安装在齿轮架上，另一端安装有第二车轮，所述第二行星齿轮装在第三传动轴上。

本实用新型所述的一种轮式全地形机器人移动平台，其中，所述第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴处于同一平面上，且轴线相互平行，所述第一传动轴与第二传动轴的中心距和第一传动轴与第三传动轴的中心距相等；第一车轮的半径与第二车轮的半径相等，所述半径大于第一传动轴与第二传动轴或者第一传动轴与第三传动轴的中心距，且小于该中心距的两倍。

采用以上结构后，与现有技术相比，本实用新型一种轮式全地形机器人移动平台具有以下优点：本实用新型除了包含车架、车轮组件和用于驱使车轮组件行走的驱动机构外，还包括限位总成，车轮组件和驱动机构均有四组，且分别位于车架的四个边角处，各车轮组件均包括第一车轮、第二车轮和齿轮架，四个齿轮架处于同一平面，且水平设置，齿轮架的中部与驱动机构中的转轴铰接，齿轮架的前后两端分别安装有第一车轮和第二车轮，限位总成有四个，且分别位于四个齿轮架的上方，限位总成固定安装在车架上，从而在本实用新型移动平台行走在崎岖不平的路面上时，如超过30度的楼梯斜坡崎岖地形，限位总成能够有效对齿轮架的旋转角度进行限位，以充分防止侧翻、倾覆等状况的发生。

附图说明

图1是本实用新型一种轮式全地形机器人移动平台的立体结构示意图；

图2是图1中限位总成的立体放大结构示意图；

图3是图1中左侧一车轮组件和驱动机构连接在一起时的俯视剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型一种轮式全地形机器人移动平台作进一步详细说明：

如图1所示，在本具体实施方式中，本实用新型一种轮式全地形机器人移动平台，包括车架1、车轮组件2、驱动机构4和限位总成3。驱动机构4用于驱使车轮组件2行走；车架1的四个边角均处于同一平面；车轮组件2和驱动机构4均有四组，且分别位于车架1的四个边角处，各车轮组件2均包括第一车轮21、第二车轮22和齿轮架23。

四个齿轮架23处于同一平面，且水平设置；齿轮架23的中部与驱动机构4中的转轴铰接，齿轮架23的前后两端分别安装有第一车轮21和第二车轮22。

限位总成3有四个，且分别位于四个齿轮架23的上方；限位总成3固定安装在车架1上，用于对齿轮架23的旋转角度进行限位。

结合图2，每个限位总成3均包括防撞块33、防撞块安装支架31和连接角件32，防撞块安装支架31竖向设置在车架1的顶面上，防撞块33通过螺钉安装在防撞块安装支架31的侧壁上，防撞块安装支架31的底部通过连接角件32和螺钉与车架1固定连接。

结合图3，驱动机构4包括驱动电机4-1、支撑座4-2、主动齿轮4-3、从动齿轮4-5、第一传动轴4-4、太阳齿轮4-8、第一过渡齿轮4-7、第一行星齿轮4-12、第二传动轴4-13、第二过渡齿轮4-9和第二行星齿轮4-11和第三传动轴4-10。

驱动电机4-1固定安装在支撑座4-2上；支撑座4-2固定安装在车架1的底部；主动齿轮4-3装在驱动电机4-1的转轴上，并与从动齿轮4-5相啮合；从动齿轮4-5装在第一传动轴4-4上；第一传动轴4-4的一端通过轴承安装在支撑座4-2上，另一端通过轴承安装在齿轮架23上。

太阳齿轮4-8、第一过渡齿轮4-7、第一行星齿轮4-12、第二过渡齿轮4-9和第二行星齿轮4-11均位于齿轮架23的内腔中；太阳齿轮4-8安装在第一传动轴4-4上；第一过渡齿轮4-7通过轴承安装在齿轮架23上，并且啮合在太阳齿轮4-8与第一行星齿轮4-12之间；第二过渡齿轮4-9通过轴承安装在齿轮架23上，并且啮合在太阳齿轮4-8与第二行星齿轮4-11之间；第二传动轴4-13的一端通过轴承安装在齿轮架23上，另一端固定安装有第一车轮21；第一行星齿轮4-12安装在第二传动轴4-13上；第三传动轴4-10的一端通过轴承安装在齿轮架23上，另一端固定安装有第二车轮22；第二行星齿轮4-11装在第三传动轴4-10上。

第一传动轴4-4、第二传动轴4-13和第三传动轴4-10处于同一平面上，且轴线相互平行；第一传动轴4-4与第二传动轴4-13的中心距和第一传动轴4-4与第三传动轴4-10的中心距相等；第一车轮21的半径与第二车轮22的半径相等，所述半径大于第一传动轴4-4与第二传动轴4-13的中心距或者第一传动轴4-4与第三传动轴4-10的中心距，且小于所述中心距的两倍，由此形成车轮紧密交错排列的复轮式结构。

上述太阳齿轮4-8、第一过渡齿轮4-7、第一行星齿轮4-12、第二过渡齿轮4-9和第二行星齿轮4-11和齿轮架23共同形成一个行星轮系。第一车轮21和第二车轮22与地面之间存在的接触力对齿轮架23提供约束，使得齿轮架23受限于地面形状，无法绕第一传动轴4-4自由转动，但可以适应地面的坡度进行被动的调整。

工作时，来自驱动电机4-1的动力首先通过啮合的主动齿轮4-3和从动齿轮4-5传递到第一传动轴4-4和太阳齿轮4-8，然后分开两路经第一过渡齿轮4-7和第二过渡齿轮4-9分别传递给第一行星齿轮4-12和第二行星齿轮4-11，最后经第二传动轴4-13和第三传动轴4-10分别传递给第一车轮21和第二车轮22，实现行走。通过控制四个驱动电机4-1的转动速度和转动方向，可以实现本实用新型移动平台的前进、后退、左转、右转和原地转向的动作。

本实用新型针对现有移动平台在移动性能、越障性能、操作简易性能等技术上存在的不足，通过对称布置在车架1四个边角处的行星车轮机构实现复轮式结构，除具备轮式移动平台的高移动性能特征之外，依靠行星车轮机构的欠驱动特征对复杂地形进行自适应被动调整，同时依靠复轮式特征还能实现类似履带的对地多点接触效果。通过对称布置在车架1四个边角处的限位总成3可以对整个移动平台进行机械限位，防止侧翻、倾覆等状况的发生。

本发明采用复轮式结构，具有普通轮式移动平台的高移动效率的特征，同时紧密交错排列的复轮式结构营造了履带式移动平台的多对地接触点的特征，另一方面，行星轮系组件的结构特征进一步提高了对地形的适应性，因此提高了在崎岖不平的地形下的移动性能。本发明结构紧凑，适用于不超过30度楼梯斜坡崎岖地形等复杂环境。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种轮式全地形机器人移动平台，包括车架(1)、车轮组件(2)和用于驱使车轮组件(2)行走的驱动机构(4)，其特征在于：还包括限位总成(3)，所述车架(1)的四个边角均处于同一平面，所述车轮组件(2)和驱动机构(4)均有四组，且分别位于车架(1)的四个边角处，各车轮组件(2)均包括第一车轮(21)、第二车轮(22)和齿轮架(23)；

四个所述齿轮架(23)处于同一平面，且水平设置，齿轮架(23)的中部与驱动机构(4)中的转轴铰接，齿轮架(23)的前后两端分别安装有第一车轮(21)和第二车轮(22)；

所述限位总成(3)有四个，且分别位于四个齿轮架(23)的上方，所述限位总成(3)固定安装在车架(1)上，用于对齿轮架(23)的旋转角度进行限位。

2.根据权利要求1所述的一种轮式全地形机器人移动平台，其特征在于：每个所述限位总成(3)均包括防撞块(33)、防撞块安装支架(31)和连接角件(32)，所述防撞块安装支架(31)竖向设置在车架(1)的顶面上，所述防撞块(33)安装在防撞块安装支架(31)的侧壁上，所述防撞块安装支架(31)的底部通过连接角件(32)与车架(1)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种轮式全地形机器人移动平台，其特征在于：所述驱动机构(4)包括驱动电机(4-1)、支撑座(4-2)、主动齿轮(4-3)、从动齿轮(4-5)、第一传动轴(4-4)、太阳齿轮(4-8)、第一过渡齿轮(4-7)、第一行星齿轮(4-12)、第二传动轴(4-13)、第二过渡齿轮(4-9)和第二行星齿轮(4-11)和第三传动轴(4-10)；

所述驱动电机(4-1)固定安装在支撑座(4-2)上，所述支撑座(4-2)固定安装在车架(1)的底部，所述主动齿轮(4-3)装在驱动电机(4-1)的转轴上，并与从动齿轮(4-5)相啮合，所述从动齿轮(4-5)装在第一传动轴(4-4)上，所述第一传动轴(4-4)的一端安装在支撑座(4-2)上，另一端安装在齿轮架(23)上；

所述太阳齿轮(4-8)、第一过渡齿轮(4-7)、第一行星齿轮(4-12)、第二过渡齿轮(4-9)和第二行星齿轮(4-11)均位于齿轮架(23)的内腔中，所述太阳齿轮(4-8)安装在第一传动轴(4-4)上，所述第一过渡齿轮(4-7)安装在齿轮架(23)上，并且啮合在太阳齿轮(4-8)与第一行星齿轮(4-12)之间，所述第二过渡齿轮(4-9)安装在齿轮架(23)上，并且啮合在太阳齿轮(4-8)与第二行星齿轮(4-11)之间，所述第二传动轴(4-13)的一端安装在齿轮架(23)上，另一端安装有第一车轮(21)，所述第一行星齿轮(4-12)安装在第二传动轴(4-13)上，所述第三传动轴(4-10)的一端安装在齿轮架(23)上，另一端安装有第二车轮(22)，所述第二行星齿轮(4-11)装在第三传动轴(4-10)上。

4.根据权利要求3所述的一种轮式全地形机器人移动平台，其特征在于：所述第一传动轴(4-4)、第二传动轴(4-13)和第三传动轴(4-10)处于同一平面上，且轴线相互平行，所述第一传动轴(4-4)与第二传动轴(4-13)的中心距和第一传动轴(4-4)与第三传动轴(4-10)的中心距相等；

第一车轮(21)的半径与第二车轮(22)的半径相等，所述半径大于第一传动轴(4-4)与第二传动轴(4-13)或者第一传动轴(4-4)与第三传动轴(4-10)的中心距，且小于该中心距的两倍。

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