[发明专利]移动机器人的导臂式前轮关节机构有效

专利信息
申请号: 201110106728.9 申请日: 2011-04-27
公开(公告)号: CN102180204A 公开(公告)日: 2011-09-14
发明(设计)人: 宋爱国;钱夔;郭晏;韩益利;包加桐;章华涛;熊鹏文;高鸣 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: B62D57/028 分类号: B62D57/028
代理公司: 南京天翼专利代理有限责任公司 32112 代理人: 汤志武
地址: 211189 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 移动 机器人 导臂式 前轮 关节 机构
【说明书】:

技术领域

发明属于地面移动机器人领域,具体涉及一种可在复杂路面行驶,具有较强越障能力的移动机器人的导臂式前轮关节机构。

背景技术

近年来,地面移动机器人已经广泛应用于探测、军事、排险、服务等各个领域,其中大部分移动机器人采用的移动平台是步行机构,轮式机构、履带机构等几种。步行机构控制复杂,能耗高;履带机构可爬陡坡,路面适应性好,但速度受到限制且能耗高。轮式机构能耗低,移动速度快,但越障性能不足,只适合在平地行驶。本发明提出一种移动机器人的导臂式前轮关节机构,在遇到障碍物时,可以利用导臂越过障碍物,在道路崎岖或空间狭小无法绕行环境下尤为有利。其灵活的越障方式与良好的越障性能大大提高了移动机器人的工作范围。

发明内容

本发明提出一种可在复杂路面行驶,具有较强越障能力的移动机器人的导臂式前轮关节机构。仅通过使用一个电机,实现导臂前轮的旋转,蜗轮蜗杆的传动机构实现导臂的自锁。在保持了移动机器人低能耗、高速性同时,具有了越障性能。遇到障碍物时,可以利用导臂越过障碍物,在道路崎岖或空间狭小无法绕行环境下,保证移动机器人正常工作。旋转变压器可以测出机器人导臂的绝对位置,结构简单,动作灵敏,且抗干扰能力强。力矩传感器用于判断机器人有无遇到障碍物。

本发明采用如下技术方案:

一种移动机器人的导臂式前轮关节机构,包括第一电机,蜗轮,蜗杆,旋转变压器,力矩传感器,导臂轴,第一导臂和第二导臂,第二电机,第一齿轮和第二齿轮,第一空心轴和第二空心轴,第一主动轮和第二主动轮,第三电机,第三齿轮与第四齿轮,第一随动轮与第二随动轮。旋转变压器装在第一电机后端,第一电机输出轴与蜗杆传动连接,蜗轮与导臂轴传动连接,力矩传感器装在导臂轴上,第一导臂固定在导臂轴的左端,第二导臂固定在导臂轴的右端,第一导臂顶端固定有第一随动轮,第二导臂顶端固定有第二随动轮;第二电机输出轴与第一齿轮传动连接,第一齿轮与第二齿轮啮合,第一空心轴固定连接在第二齿轮上,第一空心轴左端装有第一主动轮;第三电机输出轴与第三齿轮传动连接,第三齿轮与第四齿轮啮合,第二空心轴固定连接在第四齿轮上,第二空心轴右端装有第二主动轮;第一空心轴与第二空心轴均空套在导臂轴上,这就保证了导臂轴的独立运动,不影响主动轮的运动。上述机构均安装于移动机器人车身前部,保证重心前移,有利于提高机器人的越障能力。

第一电机通电后,将第一电机的高速旋转运动传递到固定在第一电机输出轴上的蜗杆上,通过蜗轮蜗杆组件传动,经过减速与变换后,蜗轮将动力传递到导臂轴上,分别固定在导臂轴左右两端的第一导臂和第二导臂随着导臂轴做旋转运动。根据旋转变压器可以测出机器人导臂的绝对位置。力矩传感器判断机器人有无遇到障碍物。

第二电机通电后,将第二电机的高速旋转运动传递到与第二电机输出轴固定的第一齿轮上,第一齿轮经过与第二齿轮啮合将动力传递到空套在导臂轴上的第一空心轴上,第一空心轴左端装有第一主动轮,第一主动轮随第一空心轴运动。

第三电机通电后,将第三电机的高速旋转运动传递到与第三电机输出轴固定的第三齿轮上,第三齿轮经过与第四齿轮啮合将动力传递到空套在导臂轴上的第二空心轴上,第二空心轴右端装有第二主动轮,第二主动轮随第二空心轴运动。

考虑到移动机器人的低能耗、高速性,主动轮驱动部分采用电机经小齿轮与大齿轮啮合后传动,结构简单又有较高了能量利用效率。移动机器人的转向方式为差动,通过设定第二电机与第三电机不同的速度控制量,可以实现任意方向的转动。

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