專利名稱：搖桿式四輪機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種搖桿式四輪機器人，屬于移動機器人機構設計領域。
背景技術：
具有搖桿結構的移動機器人是目前移動機器人領域研究的一個重要方向。美國研制的Rock系列和FIDO等大量行星探測機器人的原理樣機及成功登陸火 星的"索杰納"、"勇氣號"等火星車均采用了 6輪獨立驅動的搖桿懸架式移動系 統。目前的搖桿懸架式移動系統的車輪驅動電機大多與車輪同軸心聯接，這樣 電機會伸出輪子，在復雜的地面上移動時容易與障礙物碰撞。6輪獨立驅動的搖 桿懸架式機器人不易采用差速轉向，因此需要采用獨立的轉向電機實現機器人 的轉向，因此結構復雜。而具有搖桿懸架結構的四輪機器人可以方^f更的實現差 速轉向，從而可以使得機器人結構簡單。目前的搖桿懸架式輪式機器人多采用 rocker-bogie的搖桿機構，且采用連桿機構連接左右兩側搖桿，以保持機器人 的平衡。該連桿平衡機構一般布置在機器人主體機殼的外面，這樣給機器人的 結構設計帶來了不便。發明內容本發明的目的是為了解決上述的問題，提供一種結構簡單、四輪獨立驅動 的搖桿式四輪機器人。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是本發明由主箱體、差動平衡器、左右兩搖桿以及輪子構成，差動平衡器的 殼體固聯在機器人主箱體上，其兩伸出軸支撐在與主箱體聯接的軸座內，兩伸 出軸分別與設在主箱體兩側的兩搖桿聯接，且聯接在兩搖桿的聯接節上；搖桿 由兩支腿、聯接節與錐形齒輪換向器聯接而成，兩支腿呈一定夾角地聯接在聯 接節上，支腿末端聯接有錐形齒輪換向器；支腿呈筒狀，支腿內設有減速電機， 減速電機軸與支腿末端的錐形齒輪換向器的輸入錐齒輪聯接，輪子與聯接在輸 出錐輪上的輸出軸同軸線聯接；支腿上端設有孔，減速電機的電源與控制電纜 從孔中穿出，并通過設在機器人主箱體上的電纜引入裝置引入機器人主箱體。錐形齒輪和輸出錐形齒輪構成，輸出軸與輸出錐齒輪同軸線聯接。所述的差動平衡器為錐齒輪式差動平衡器，在其殼體內設有一對對稱安裝 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，連接軸與殼體聯接，所述的伸出軸即為半軸錐齒輪的軸。采用以上技術方案，差動平衡器的殼體固聯在機器人主箱體上，其伸出軸 與兩搖桿的聯接節聯接，兩支腿、聯接節及錐形齒輪換向器構成搖桿，輪子與 支腿末端的錐形齒輪換向器聯接，這樣便構成了搖桿式四輪機器人。四個支腿 內均設有減速電機，減速電機通過錐形齒輪換向器把動力傳遞給輪子，因此本 發明為四輪獨立驅動機器人。本發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行線性平均，即與差動平衡器殼體固聯的機器人主箱體 的擺角為左右兩搖桿擺角的和的一半，保證了機器人在復雜的地形上移動時， 機器人主箱體的相對平衡，為機器人的控制、通訊與檢測系統提供一個穩定的 平臺。采用上述的方案，可以達到以下幾點有益效果(l)減速電機沿支腿縱向 布置，可以防止電機與障礙物的碰撞；(2)采用了四輪獨立驅動，可以采用差 速轉向，結構簡單；(3)采用了齒輪式差分平衡器，其結構緊湊，機器人主箱 體外，無需平tf連桿。
圖1為本發明實施例一的立體結構圖；圖2為本發明圖1所示實施例的支腿的結構簡圖；圖3為本發明圖1所示實施例的差動平衡器的結構簡圖；圖4為本發明實施例二的支腿的結構簡圖；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-聯接節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-連接軸具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1為本發明實施例一的立體結構圖，圖1中，本發明由主箱體l、差動平 衡器2、左右兩搖桿3以及輪子4構成；差動平衡器2的殼體6固聯在機器人主 箱體1上，其兩伸出軸5支撐在與主箱體1聯接的軸座7內，兩伸出軸5分別 與設在主箱體1兩側的兩搖桿3聯接，且聯接在搖桿的聯接節8上；搖桿3由 聯接節8、支腿9、與錐形齒輪換向器IO聯接而成，兩支腿9呈一定夾角地聯 接在聯接節8上，支腿9末端聯接有錐形齒輪換向器10。圖2為支腿的結構簡圖，支腿9呈筒狀，支腿9內設有減速電機13,減速電機13軸與支腿9末端的 錐形齒輪換向器10的輸入錐齒輪14聯接，輪子4與聯接在輸出錐齒輪15上的 輸出軸16同軸線聯接；支腿9上端設有孔，減速電機13的電源與控制電纜11 從孔中穿出，并通過設在機器人主箱體1上的電纜引入裝置12引入機器人主箱 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內的兩個正交傳 動的輸入錐形齒輪14和輸出錐形齒輪15構成，輸出軸16與輸出錐齒輪15聯 接，輸出軸16與換向器殼17間設有軸承。圖3為差動平衡器的結構簡圖，該差動平衡器2為錐齒輪式差動平衡器， 在其殼體6內設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間設有軸承，連接軸20與錐齒輪19間設有軸承。圖4為本發明另一實施例的支腿的結構簡圖，圖中，與輸出齒輪聯接的輸 出軸16的兩端均從換向器殼體17中穿出，輸出軸16的兩端均聯接了分離的輪 子4a、 4b。這樣，機器人一個輪子4由左右兩分離的輪子4a、 4b構成。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。采用以上技術方案，差動平衡器2的殼體6固聯在機器人主箱體1上，其 伸出軸5與兩搖桿3的聯接節8聯接，兩支腿9、聯接節8及錐形齒輪換向器 10構成搖桿，輪子4與支腿9末端的錐形齒輪換向器10聯接，這樣便構成了搖 桿式四輪機器人。四個支腿9內均設有減速電機13，減速電機13通過錐形齒輪 換向器IO把動力傳遞給輪子4，因此本發明為四輪獨立驅動機器人。本發明采 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的擺角進行線性平均， 即與固聯差動平衡器殼體6的機器人主箱體1的擺角為左右兩搖桿3擺角的和 的一半，保證了機器人在復雜的地形上移動時，機器人主箱體1的相對平衡。 主箱體內主要布置機器人的控制單元、通訊單元、檢測單元等重要電氣單元， 因此本發明可為機器人的控制、通訊與檢測系統提供一個穩定的平臺。本發明的減速電機沿支腿縱向布置，可以防止電機與障礙物的碰撞；采用 了四輪獨立驅動，可以采用差速轉向，結構簡單；采用了齒輪式差分平衡器， 其結構緊湊，機器人主箱體外，無需平衡連桿。本發明適合在野外或災難之后 的復雜地形環境，可以作為野外搜索、環境探測及災難后搜救的移動機器人平
權利要求
1、一種搖桿式四輪機器人，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)固聯在機器人主箱體(1)上，其兩伸出軸(5)支撐在與主箱體(1)聯接的軸座(7)內，兩伸出軸(5)分別與設在主箱體(1)兩側的兩搖桿(3)聯接，且聯接在搖桿的聯接節(8)上；搖桿(3)由聯接節(8)、支腿(9)、與錐形齒輪換向器(10)聯接而成，兩支腿(9)呈一定夾角地聯接在聯接節(8)上，支腿(9)末端聯接有錐形齒輪換向器(10)；支腿(9)呈筒狀，支腿(9)內設有減速電機(13)，減速電機(13)軸與支腿(9)末端的錐形齒輪換向器(10)的輸入錐齒輪(14)聯接，輪子(4)與聯接在輸出錐齒輪(15)上的輸出軸(16)同軸線聯接。
2、 根據權利要求1所述的搖桿式四輪機器人，其特征在于所述的支腿 (9)上端設有孔，減速電機(13)的電源與控制電纜ai)從孔中穿出，并通過設在 機器人主箱體(1)上的電纜引入裝置(12)引入機器人主箱體(1)。
3、 根據權利要求1所述的搖桿式四輪機器人，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)內的正交傳動的輸入錐形齒 輪(14)和輸出錐形齒輪(15)構成，輸出軸(16)與輸出錐齒輪(15)聯接，輸出軸 (16)與換向器殼(17)間設有軸承。
4、 根據權利要求1所述的搖桿式四輪機器人，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)內設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)間設有軸承，連 接軸(20)與錐齒輪(19)間設有軸承。
全文摘要
一種搖桿式四輪機器人，由主箱體、差動平衡器、左右兩搖桿以及輪子構成，差動平衡器的殼體固聯在機器人主箱體上，其兩伸出軸分別與設在主箱體兩側的兩搖桿聯接；兩支腿呈一定夾角地聯接在聯接節上，支腿末端聯接有錐形齒輪換向器；支腿呈筒狀，支腿內設有減速電機，減速電機軸與支腿末端的錐形齒輪換向器的輸入錐齒輪聯接，輪子與該換向器的輸出軸同軸線聯接；支腿上端設有孔，減速電機的電源與控制電纜從孔中穿出，并通過設在機器人主箱體上的電纜引入裝置引入機器人主箱體。本發明具有較高的適應不平整地形的性能，可以作為野外搜索、環境探測及災難后搜救的移動機器人平臺。
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 優先權日2008年4月4日
發明者華 朱, 李允旺, 葛世榮 申請人:中國礦業大學