[发明专利]一种避障机器人

权利要求书

1.一种避障机器人，包括驱动系统、避障系统、转向系统、支承机构和连接机构，其特征在于：所述驱动系统包括直流电机、中间齿轮、直齿轮、齿轮轴、小带轮、传动带、带轮、带轮轴、第一直齿锥齿轮、锥齿轮、车轮轴和车轮，所述中间齿轮安装在直流电机的输出轴上，所述中间齿轮与直齿轮相啮合，所述齿轮轴安装在上板和底板之间，所述齿轮轴的下端固定连接直齿轮、上端固定连接小带轮，所述小带轮与带轮之间通过传动带连接，所述带轮固定在所述带轮轴的上端，所述第一直齿锥齿轮固定在所述带轮轴的下端，所述第一直齿锥齿轮与锥齿轮相啮合，所述车轮轴的两端分别固定连接所述锥齿轮与车轮；所述驱动系统通过所述直流电机驱动所述中间齿轮，带动与所述中间齿轮相啮合的直齿轮转动，与所述直齿轮同轴固定的小带轮通过传动带将动力传递至带轮轴上端的带轮，使固定在带轮轴下端的第一直齿锥齿轮带动相啮合的锥齿轮转动，控制车轮前进或后退；

所述转向系统包括步进电机、第二直齿锥齿轮、直齿锥齿轮套筒和车轮夹具，所述步进电机固定连接在所述车轮夹具的侧面，所述第二直齿锥齿轮固定在步进电机的主轴上，并与所述直齿锥齿轮套筒相啮合，所述直齿锥齿轮套筒通过连接机构固定在底板上；步进电机在接收到来自避障系统的转向信号后，驱动第二直齿锥齿轮带动车轮夹具绕直齿锥齿轮套筒转动相应的角度，使车轮转向。

2.根据权利要求1所述的一种避障机器人，其特征在于：所述避障系统包括红外避障传感器、单片机和驱动器，所述红外避障传感器固定在底板上，并通过与单片机相连的导线向单片机传输检测信号，所述单片机作为控制单元通过导线与驱动器相连，所述驱动器通过导线与步进电机相连，所述单片机发送的转向信号经驱动器放大后控制步进电机的转向动作。

3.根据权利要求1所述的一种避障机器人，其特征在于：还包括电池组，所述电池组固定在底板下方，所述直流电机、步进电机和避障系统通过电池组供电。

4.根据权利要求1所述的一种避障机器人，其特征在于：所述支承机构包括套筒、轴承套、轴承座、角接触球轴承、推力球轴承、深沟球轴承和轴承端盖，所述套筒安装在带轮与轴承套之间，所述轴承套通过连接机构固定在轴承座上，每个带轮轴上的轴承座中设有一对用于承受轴向载荷和径向载荷的角接触球轴承；所述推力球轴承的上端面与直齿锥齿轮套筒相接触，下端面与车轮夹具相接触，用于承受轴向载荷；所述深沟球轴承安装在直齿锥齿轮套筒与车轮夹具之间，通过轴承端盖固定在车轮夹具上部，用于承受径向载荷。

5.根据权利要求4所述的一种避障机器人，其特征在于：所述底板上设有四处适配带轮轴直径的安装孔，以及四组用于安装轴承座与直齿锥齿轮套筒的螺纹孔，每组所述螺纹孔以所述安装孔为中心呈圆周均布。

6.根据权利要求4所述的一种避障机器人，其特征在于：所述连接机构包括多组相互配合的螺栓、螺母和垫圈，依次将轴承套、轴承座、直齿锥齿轮套筒固定在底板上。

7.根据权利要求1所述的一种避障机器人，其特征在于：所述驱动系统通过所述直流电机驱动所述中间齿轮，带动与所述中间齿轮相啮合的四个直齿轮转动，使用传动带、带轮轴与车轮轴将动力传输至相应的车轮，驱动四个车轮独立转动，每个车轮夹具上设有一个转向系统控制对应车轮的转向动作。

8.根据权利要求4所述的一种避障机器人，其特征在于：所述角接触球轴承采用面对面形式安装。

9.根据权利要求1所述的一种避障机器人，其特征在于：所述齿轮轴通过上端的轴肩固定小带轮，所述齿轮轴与小带轮之间为过盈配合。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种避障机器人，其特征在于：所述避障系统以固定频率向外发射红外信号，当红外避障传感器检测到反射信号时，判断前方有障碍物，向单片机发射高电平的脉冲信号，单片机控制步进电机使车轮转向；当红外避障传感器检测不到反射信号时，判断前方无障碍物，向单片机发射低电平的脉冲信号，单片机控制步进电机使车轮转动至初始方向继续前进，重复此过程实现自动感知环境，避开障碍物。