[发明专利]一种基于剪叉结构的差速驱动模块

说明书

本发明涉及一种基于剪叉结构的差速驱动模块，其包括：支撑模块、升降模块、减震模块和驱动模块。通过更换支撑模块中的钣金件和铝合金板，可以将此模块安装到各种轮式移动机器人的底部，包括水平面底部、斜面底部及异型面底部，用来驱动不同的轮式移动机器人。此模块采用升降结构，使得装配有此模块的轮式移动机器人具有主动和被动两种工作模式，方便操作。此外，此模块添加了减震模块，在缓解由于路面不平导致的轮式移动机器人振动的同时，还可以保证两个车轮与地面的正压力近似相等和此模块高度适宜，从而提高轮式移动机器人的控制性能。此模块还采用了差速驱动结构，使得轮式移动机器人的控制方式相对简单、生产和维护成本更低。

技术领域

本发明涉及一种基于剪叉结构的差速驱动模块，此类驱动模块特别适用于驱动主被动两种驱动模式的轮式移动机器人。

背景技术

随着智能化社会的到来，机器人已经融入到了人类社会的很多领域。移动机器人是机器人研究当中的一个重要领域，而轮式移动机器人是应用最为广泛的移动机器人之一。轮式移动机器人研究的一种重要研究内容是驱动模块的研究，轮式移动机器人驱动模块的设计对专业知识的需求比较高，因此，设计一种通用的轮式机器人的驱动模块可以有效促进轮式移动机器人的发展。此外，由于电力存储技术发展相对迟缓，电池的续航能力成为了衡量轮式移动机器人续航能力的关键指标之一。当轮式移动机器人的电力用尽之后，其自主移动无法实现，强行推动它可能导致驱动电机损坏。因此，同时拥有主动和被动两种驱动模式的驱动模块有了应用的背景。

综上所述，设计一种拥有主动和被动两种运动模式的差速驱动模块非常必要。

发明内容

本发明的目的是设计一种基于剪叉结构的差速驱动模块。本发明在主动模式下驱动轮式移动机器人运动，在被动模式下可以跟随轮式移动机器人运动。

本发明是采用以下技术手段实现的：

该机构由支撑模块、升降机构、减震机构、驱动机构构成。该模块包含支撑钣金四个(两种)、一套升降机构、四套减震单元和两套驱动单元。

支撑模块由四个(两种)钣金件和一块铝合金板组成。可以通过更换不同规格的钣金件和铝合金板，将此基于剪叉结构的差速驱动模块安装到各种轮式移动机器人的底部，包括水平面底部、斜面底部及异性面底部，用来驱动不同的轮式移动机器人。

升降机构包含一个直流驱动电机、一个直流驱动电机固定座、两个深沟球轴承、一对圆柱齿轮、一套丝杠螺母机构、一个丝杠螺母固定座、一个滑块、一个横杆、四个支撑杆、八个(两种)支撑杆支撑座、十八个(三种)滑动轴承、四个直线导轨、三块(三种)铝合金板和若干螺钉和螺母组成。在升降机构工作的过程中，由于直流驱动电机的转子跟圆柱齿轮对的主动轮固连，直流驱动电机的转子在旋转时驱动圆柱齿轮主动轮转动，圆柱齿轮对主从动轮通过啮合传动，将旋转运动传递到圆柱齿轮对的从动轮上。由于圆柱齿轮对的从动轮与丝杠螺母的丝杠固连，圆柱齿轮对从动轮驱动丝杠旋转，通过丝杠螺母结构将丝杠的旋转运动转换为螺母的直线运动，由于螺母和滑块固连，在螺母做直线运动的时候，滑块跟随螺母也做直线运动。滑块和横杆插入装配(之间有两个滑动轴承)，因此横杆可以随着滑块运动。横杆插入远离齿轮对的那个支撑杆的上方的孔中，横杆两端各通过安装一个十字平头螺钉和一个垫片连接到支撑杆支撑座。四个支撑杆两两组合，形成两个“X”形的剪叉机构，在每个“X”形剪叉机构的交点位置通过内六角圆柱头轴肩螺钉和螺母连接，内六角圆柱头轴肩螺钉与每一个支撑杆之间都装配有一个滑动轴承。支撑杆上另外的孔分别通过一个内六角圆柱头轴肩螺钉、一个螺母和一个滑动轴承与支撑杆支撑座相连。靠近齿轮对一侧的四个支撑杆支撑座安装到上下两块铝合金板上，远离齿轮对一侧的四个支撑杆支撑座先安装到上下均分布两个的四个直线导轨上，然后四个直线导轨安装到上下两块铝合金板上。因此，当横杆做直线运动时，可以驱动剪叉机构开合。