[发明专利]一种用于大负载爬壁机器人的驱动轮装置

说明书

一种用于大负载爬壁机器人的驱动轮装置，包括驱动轮机构、减速器机构、驱动电机及电机安装座，驱动轮机构与减速器机构固定连接，驱动电机通过电机安装座与减速器机构固定连接。本发明驱动轮机构采用嵌套设计，且与减速器机构和驱动电机之间采用L型连接，使驱动轮装置结构紧凑，有效控制了驱动轮装置的轴向尺寸；轮毂通过角接触球轴承套装于支承筒上，而蜗轮轴仅传递动力，无需承受驱动轮负载，有效提高驱动轮装置的轴向和径向承载能力，并可有效控制蜗轮轴径向尺寸，减轻自重；减速器箱体采用板件连接而成，有效降低了加工难度和成本，减轻了自重；采用蜗轮蜗杆机构进行动力传递，实现了驱动轮装置的自锁，有效提高了机器人的作业安全性。

技术领域

本发明属于机器人技术领域。

背景技术

爬壁机器人是一种将地面移动机器人技术与壁面吸附技术有机结合的特种机器人，能够携带作业工具在壁面上完成特定的功能，目前被广泛应用于船舶制造业、核工业、建筑业等行业。

轮式行走方式由于具有运动灵活、平稳等特点，成为了用于焊接、打磨等作业的爬壁机器人的主要行走方式。

对于从事焊接、打磨等作业的爬壁机器人，其携带的作业设备重量大，驱动轮需要能够提供很大的驱动力并具有足够的承载能力。现有的驱动轮装置多为零件沿轴向布置，轴向尺寸大，使得机器人整体结构不紧凑；动力输出轴与驱动轮直接连接，需要同时承受扭矩和弯矩，造成输出轴直径大，增加了自重；装置不具备自锁功能，增加了机器人的作业风险。

中国专利申请号200910304692.8记载了一种“爬壁机器人紧凑型主动驱动轮装置”，其采用驱动轮、电机、支架筒三者嵌套安装方式，驱动电机通过螺栓安装在支架筒的筒形腔内，支架筒安装在驱动轮筒形腔内，并通过滚动轴承对驱动轮进行支承，在满足结构刚性的同时，缩短了装置的轴向尺寸。

该专利所述装置虽然采用嵌套安装的方法缩短了装置的轴向尺寸，但是驱动轮、支架筒、电机三者之间仍然为轴向安装，其轴向尺寸由电机长度决定，并没有从真正意义上实现机器人结构的紧凑；装置支架筒通过轴承对驱动轮进行支承，虽然增加了驱动轮径向支承能力，但所采用的的深沟球轴承轴向承载能力有限，无法满足大负载爬壁机器人对驱动轮轴向承载能力的要求；装置不具备自锁功能，当突发断电情况时，仅依靠电机内部传动部件之间的阻力，无法阻止大负载爬壁机器人的下滑，增加了机器人的作业风险。

中国专利申请号201710278688.3记载了一种“爬壁机器人的通用驱动模块”，其特征在于利用支撑架、驱动模块、张紧模块以及磁吸附模块对爬壁机器人的驱动系统模块化。

该专利所述装置零部件过多，结构复杂；采用同步带传动，造成驱动轮装置尺寸大，结构不紧凑；车轮转轴与驱动轮直接连接，为驱动轮提供驱动力矩，同时还需承受磁吸附力和驱动力造成的弯矩，因此其结构承载能力有限，不适于大负载爬壁机器人的驱动。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于大负载爬壁机器人的驱动轮装置，以解决现有爬壁机器人驱动轮装置轴向结构尺寸大，承载能力不足以及不具备自锁的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种用于大负载爬壁机器人的驱动轮装置，包括：驱动轮机构、减速器机构、驱动电机以及电机安装座，驱动轮机构与减速器机构固定连接，驱动电机通过电机安装座与减速器机构固定连接。

所述驱动轮机构包括：轮毂、橡胶圈、轮毂端盖、支承筒、轴承端盖以及成对背靠背安装的角接触球轴承，其中：橡胶圈浇注在轮毂外表面，轮毂通过角接触球轴承套装于支承筒上，轴承端盖固装于支承筒端面，轮毂端盖固装于轮毂端面。