專利名稱：搖桿式四輪機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種搖桿式四輪機(jī)器人，屬于移動機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
具有搖桿結(jié)構(gòu)的移動機(jī)器人是目前移動機(jī)器人領(lǐng)域研究的一個(gè)重要方向。美國研制的Rock系列和FIDO等大量行星探測機(jī)器人的原理樣機(jī)及成功登陸火 星的"索杰納"、"勇氣號"等火星車均采用了 6輪獨(dú)立驅(qū)動的搖桿懸架式移動系 統(tǒng)。目前的搖桿懸架式移動系統(tǒng)的車輪驅(qū)動電機(jī)大多與車輪同軸心聯(lián)接，這樣 電機(jī)會伸出輪子，在復(fù)雜的地面上移動時(shí)容易與障礙物碰撞。6輪獨(dú)立驅(qū)動的搖 桿懸架式機(jī)器人不易采用差速轉(zhuǎn)向，因此需要采用獨(dú)立的轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人 的轉(zhuǎn)向，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而具有搖桿懸架結(jié)構(gòu)的四輪機(jī)器人可以方^f更的實(shí)現(xiàn)差 速轉(zhuǎn)向，從而可以使得機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單。目前的搖桿懸架式輪式機(jī)器人多采用 rocker-bogie的搖桿機(jī)構(gòu)，且采用連桿機(jī)構(gòu)連接左右兩側(cè)搖桿，以保持機(jī)器人 的平衡。該連桿平衡機(jī)構(gòu)一般布置在機(jī)器人主體機(jī)殼的外面，這樣給機(jī)器人的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了不便。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、四輪獨(dú)立驅(qū)動 的搖桿式四輪機(jī)器人。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明由主箱體、差動平衡器、左右兩搖桿以及輪子構(gòu)成，差動平衡器的 殼體固聯(lián)在機(jī)器人主箱體上，其兩伸出軸支撐在與主箱體聯(lián)接的軸座內(nèi)，兩伸 出軸分別與設(shè)在主箱體兩側(cè)的兩搖桿聯(lián)接，且聯(lián)接在兩搖桿的聯(lián)接節(jié)上；搖桿 由兩支腿、聯(lián)接節(jié)與錐形齒輪換向器聯(lián)接而成，兩支腿呈一定夾角地聯(lián)接在聯(lián) 接節(jié)上，支腿末端聯(lián)接有錐形齒輪換向器；支腿呈筒狀，支腿內(nèi)設(shè)有減速電機(jī)， 減速電機(jī)軸與支腿末端的錐形齒輪換向器的輸入錐齒輪聯(lián)接，輪子與聯(lián)接在輸 出錐輪上的輸出軸同軸線聯(lián)接；支腿上端設(shè)有孔，減速電機(jī)的電源與控制電纜 從孔中穿出，并通過設(shè)在機(jī)器人主箱體上的電纜引入裝置引入機(jī)器人主箱體。錐形齒輪和輸出錐形齒輪構(gòu)成，輸出軸與輸出錐齒輪同軸線聯(lián)接。所述的差動平衡器為錐齒輪式差動平衡器，在其殼體內(nèi)設(shè)有一對對稱安裝 的半軸錐齒輪以及一對連接在連接軸上的錐齒輪，兩半軸錐齒輪分別與兩錐齒輪正交嚙合，連接軸與殼體聯(lián)接，所述的伸出軸即為半軸錐齒輪的軸。采用以上技術(shù)方案，差動平衡器的殼體固聯(lián)在機(jī)器人主箱體上，其伸出軸 與兩搖桿的聯(lián)接節(jié)聯(lián)接，兩支腿、聯(lián)接節(jié)及錐形齒輪換向器構(gòu)成搖桿，輪子與 支腿末端的錐形齒輪換向器聯(lián)接，這樣便構(gòu)成了搖桿式四輪機(jī)器人。四個(gè)支腿 內(nèi)均設(shè)有減速電機(jī)，減速電機(jī)通過錐形齒輪換向器把動力傳遞給輪子，因此本 發(fā)明為四輪獨(dú)立驅(qū)動機(jī)器人。本發(fā)明采用了齒輪差動平衡器，該差動平衡器可 以將左右搖桿的擺角進(jìn)行線性平均，即與差動平衡器殼體固聯(lián)的機(jī)器人主箱體 的擺角為左右兩搖桿擺角的和的一半，保證了機(jī)器人在復(fù)雜的地形上移動時(shí)， 機(jī)器人主箱體的相對平衡，為機(jī)器人的控制、通訊與檢測系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的 平臺。采用上述的方案，可以達(dá)到以下幾點(diǎn)有益效果(l)減速電機(jī)沿支腿縱向 布置，可以防止電機(jī)與障礙物的碰撞；(2)采用了四輪獨(dú)立驅(qū)動，可以采用差 速轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)簡單；(3)采用了齒輪式差分平衡器，其結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)器人主箱 體外，無需平tf連桿。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的立體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的支腿的結(jié)構(gòu)簡圖；圖3為本發(fā)明圖1所示實(shí)施例的差動平衡器的結(jié)構(gòu)簡圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的支腿的結(jié)構(gòu)簡圖；圖中1-主箱體2-差動平衡器3-搖桿4-輪子4a-分離的輪子4b-分離的 輪子5-伸出軸6-殼體7-軸座8-聯(lián)接節(jié)9-支腿10-錐形齒輪換向器11-電纜 12-電纜引入裝置13-減速電機(jī)14-輸入錐齒輪15-輸出錐齒輪16-輸出軸17-換向器殼體18-半軸錐齒輪19-錐齒輪20-連接軸具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的立體結(jié)構(gòu)圖，圖1中，本發(fā)明由主箱體l、差動平 衡器2、左右兩搖桿3以及輪子4構(gòu)成；差動平衡器2的殼體6固聯(lián)在機(jī)器人主 箱體1上，其兩伸出軸5支撐在與主箱體1聯(lián)接的軸座7內(nèi)，兩伸出軸5分別 與設(shè)在主箱體1兩側(cè)的兩搖桿3聯(lián)接，且聯(lián)接在搖桿的聯(lián)接節(jié)8上；搖桿3由 聯(lián)接節(jié)8、支腿9、與錐形齒輪換向器IO聯(lián)接而成，兩支腿9呈一定夾角地聯(lián) 接在聯(lián)接節(jié)8上，支腿9末端聯(lián)接有錐形齒輪換向器10。圖2為支腿的結(jié)構(gòu)簡圖，支腿9呈筒狀，支腿9內(nèi)設(shè)有減速電機(jī)13,減速電機(jī)13軸與支腿9末端的 錐形齒輪換向器10的輸入錐齒輪14聯(lián)接，輪子4與聯(lián)接在輸出錐齒輪15上的 輸出軸16同軸線聯(lián)接；支腿9上端設(shè)有孔，減速電機(jī)13的電源與控制電纜11 從孔中穿出，并通過設(shè)在機(jī)器人主箱體1上的電纜引入裝置12引入機(jī)器人主箱 體l。所述的錐形齒輪換向器10由換向器殼17以及換向器殼17內(nèi)的兩個(gè)正交傳 動的輸入錐形齒輪14和輸出錐形齒輪15構(gòu)成，輸出軸16與輸出錐齒輪15聯(lián) 接，輸出軸16與換向器殼17間設(shè)有軸承。圖3為差動平衡器的結(jié)構(gòu)簡圖，該差動平衡器2為錐齒輪式差動平衡器， 在其殼體6內(nèi)設(shè)有一對對稱安裝的半軸錐齒輪18以及一對連接在連接軸20上 的錐齒輪19,兩半軸錐齒輪18分別與兩錐齒輪19正交嚙合，連接軸20與殼體 6聯(lián)接，所述的伸出軸5即為半軸錐齒輪18的軸。差動平衡器2的半軸錐齒輪 18與殼體6間設(shè)有軸承，連接軸20與錐齒輪19間設(shè)有軸承。圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的支腿的結(jié)構(gòu)簡圖，圖中，與輸出齒輪聯(lián)接的輸 出軸16的兩端均從換向器殼體17中穿出，輸出軸16的兩端均聯(lián)接了分離的輪 子4a、 4b。這樣，機(jī)器人一個(gè)輪子4由左右兩分離的輪子4a、 4b構(gòu)成。采用分 離的輪子會有效的防止障礙物碰撞或阻礙支腿9和錐形齒輪換向器10。采用以上技術(shù)方案，差動平衡器2的殼體6固聯(lián)在機(jī)器人主箱體1上，其 伸出軸5與兩搖桿3的聯(lián)接節(jié)8聯(lián)接，兩支腿9、聯(lián)接節(jié)8及錐形齒輪換向器 10構(gòu)成搖桿，輪子4與支腿9末端的錐形齒輪換向器10聯(lián)接，這樣便構(gòu)成了搖 桿式四輪機(jī)器人。四個(gè)支腿9內(nèi)均設(shè)有減速電機(jī)13，減速電機(jī)13通過錐形齒輪 換向器IO把動力傳遞給輪子4，因此本發(fā)明為四輪獨(dú)立驅(qū)動機(jī)器人。本發(fā)明采 用了齒輪差動平衡器2,該差動平衡器2可以將左右搖桿3的擺角進(jìn)行線性平均， 即與固聯(lián)差動平衡器殼體6的機(jī)器人主箱體1的擺角為左右兩搖桿3擺角的和 的一半，保證了機(jī)器人在復(fù)雜的地形上移動時(shí)，機(jī)器人主箱體1的相對平衡。 主箱體內(nèi)主要布置機(jī)器人的控制單元、通訊單元、檢測單元等重要電氣單元， 因此本發(fā)明可為機(jī)器人的控制、通訊與檢測系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的平臺。本發(fā)明的減速電機(jī)沿支腿縱向布置，可以防止電機(jī)與障礙物的碰撞；采用 了四輪獨(dú)立驅(qū)動，可以采用差速轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)簡單；采用了齒輪式差分平衡器， 其結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)器人主箱體外，無需平衡連桿。本發(fā)明適合在野外或?yàn)?zāi)難之后 的復(fù)雜地形環(huán)境，可以作為野外搜索、環(huán)境探測及災(zāi)難后搜救的移動機(jī)器人平
權(quán)利要求
1、一種搖桿式四輪機(jī)器人，包括搖桿、輪子和主箱體，其特征在于差動平衡器(2)的殼體(6)固聯(lián)在機(jī)器人主箱體(1)上，其兩伸出軸(5)支撐在與主箱體(1)聯(lián)接的軸座(7)內(nèi)，兩伸出軸(5)分別與設(shè)在主箱體(1)兩側(cè)的兩搖桿(3)聯(lián)接，且聯(lián)接在搖桿的聯(lián)接節(jié)(8)上；搖桿(3)由聯(lián)接節(jié)(8)、支腿(9)、與錐形齒輪換向器(10)聯(lián)接而成，兩支腿(9)呈一定夾角地聯(lián)接在聯(lián)接節(jié)(8)上，支腿(9)末端聯(lián)接有錐形齒輪換向器(10)；支腿(9)呈筒狀，支腿(9)內(nèi)設(shè)有減速電機(jī)(13)，減速電機(jī)(13)軸與支腿(9)末端的錐形齒輪換向器(10)的輸入錐齒輪(14)聯(lián)接，輪子(4)與聯(lián)接在輸出錐齒輪(15)上的輸出軸(16)同軸線聯(lián)接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖桿式四輪機(jī)器人，其特征在于所述的支腿 (9)上端設(shè)有孔，減速電機(jī)(13)的電源與控制電纜ai)從孔中穿出，并通過設(shè)在 機(jī)器人主箱體(1)上的電纜引入裝置(12)引入機(jī)器人主箱體(1)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖桿式四輪機(jī)器人，其特征在于所述的錐形 齒輪換向器(10)由換向器殼(17)以及換向器殼(17)內(nèi)的正交傳動的輸入錐形齒 輪(14)和輸出錐形齒輪(15)構(gòu)成，輸出軸(16)與輸出錐齒輪(15)聯(lián)接，輸出軸 (16)與換向器殼(17)間設(shè)有軸承。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖桿式四輪機(jī)器人，其特征在于該差動平衡 器(2)為錐齒輪式差動平衡器，在其殼體(6)內(nèi)設(shè)有一對對稱安裝的半軸錐齒輪 (18)以及一對連接在連接軸(20)上的錐齒輪(19),兩半軸錐齒輪(18)分別與兩 錐齒輪(19)正交嚙合，連接軸(20)與殼體(6)聯(lián)接，所述的伸出軸(5)即為半軸 錐齒輪(18)的軸，差動平衡器(2)的半軸錐齒輪(18)與殼體(6)間設(shè)有軸承，連 接軸(20)與錐齒輪(19)間設(shè)有軸承。
全文摘要
一種搖桿式四輪機(jī)器人，由主箱體、差動平衡器、左右兩搖桿以及輪子構(gòu)成，差動平衡器的殼體固聯(lián)在機(jī)器人主箱體上，其兩伸出軸分別與設(shè)在主箱體兩側(cè)的兩搖桿聯(lián)接；兩支腿呈一定夾角地聯(lián)接在聯(lián)接節(jié)上，支腿末端聯(lián)接有錐形齒輪換向器；支腿呈筒狀，支腿內(nèi)設(shè)有減速電機(jī)，減速電機(jī)軸與支腿末端的錐形齒輪換向器的輸入錐齒輪聯(lián)接，輪子與該換向器的輸出軸同軸線聯(lián)接；支腿上端設(shè)有孔，減速電機(jī)的電源與控制電纜從孔中穿出，并通過設(shè)在機(jī)器人主箱體上的電纜引入裝置引入機(jī)器人主箱體。本發(fā)明具有較高的適應(yīng)不平整地形的性能，可以作為野外搜索、環(huán)境探測及災(zāi)難后搜救的移動機(jī)器人平臺。
文檔編號B60K17/12GK101549715SQ20081002355
公開日2009年10月7日 申請日期2008年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月4日
發(fā)明者華 朱, 李允旺, 葛世榮 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)