專利名稱：四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機器人行走驅動裝置，具體是一種具有平地高速行走、爬越坡面、跨越 障礙壕溝以及各種復雜路面通過能力的四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置。
技術背景現(xiàn)在機器人的行走機構分為履帶式、輪式、足式，但輪式和足式的機器人在爬越坡面、 跨越障礙壕溝以及各種復雜路面上行走受到一定的限制，而履帶式機器人在這方面具有一定 的優(yōu)越性。目前國內研發(fā)的履帶式機器人行走驅動機構多采用電機一減速器結構輸出轉矩， 用兩個電機驅動前進和控制轉向；而另外的功能再增加相應的電機。為了使機器人具有大的 負載能力和在各種復雜路面上行走的能力，往往采用大功率電機，由此造成機器人的體積較 大、質量較重、能量消耗較快，限制了其應用領域。 發(fā)明內容本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，可 以合理配置電機的數(shù)量和參數(shù)，發(fā)揮出所有電機的能力，有效地降低能耗，延展機器人的一 次充電續(xù)行能力，擴大機器人的應用領域。本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的 一種四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置， 包括驅動輪、減速器、直流伺服電機、行走履帶、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂、擺 輪和擺輪履帶，所述的驅動輪、減速器、直流伺服電機分別包括主驅動輪、輔驅動輪、減速器A、減速器B、主驅動直流伺服電機和輔驅動直流伺服電機，主驅動直流伺服電機與減速 器A連接，主驅動輪安裝于減速器A的輸出軸A上，行走履帶分別與主驅動輪、輔驅動輪 嚙合；輔驅動直流伺服電機與減速器B連接，輔驅動輪、超越離合器、雙向電磁離合器、擺 臂和擺輪依次安裝于減速器B的輸出軸B上；擺輪外緣與擺輪履帶嚙合，雙向電磁離合器分 別與輔驅動輪、擺臂、擺輪連接。所述的主驅動輪通過鍵與減速器A的輸出軸A聯(lián)接，主驅動輪的圓心處分別設有內、外 擋板，外圓沿上分別設有主驅動輪內、外擋邊；內擋板與減速器A固定聯(lián)接，外擋板通過軸 承設于減速器A的輸出軸A的端部。所述的輔驅動輪(即從動輪)通過超越離合器和軸承安裝在減速器B的輸出軸B上，輔 驅動輪的一邊與雙向電磁離合器的一從動盤(磁軛)固定聯(lián)結，輔驅動輪的外圓沿上分別設 有內、外擋邊B。所述的超越離合器的內環(huán)通過鍵與減速器B的輸出軸B聯(lián)接。所述的雙向電磁離合器的主動盤(銜鐵)通過鍵與減速器B的輸出軸B聯(lián)結， 一從動盤 (磁軛)與輔驅動輪相連，另一從動盤與擺臂合二為一，即擺臂成為雙向電磁離合器的一從 動盤。所述的擺輪包括內輪和外輪，擺輪內輪與雙向電磁離合器的一從動盤(磁軛)固定聯(lián)結， 擺輪外輪通過軸承套裝在減速器B的輸出軸B上，擺輪內輪和外輪的外圓沿上分別設有擺輪 內輪擋邊和擺輪外輪擋邊。所述的擺臂通過軸承安裝在減速器B的輸出軸B上。本發(fā)明的主驅動直流伺服電機通過減速器驅動主驅動輪旋轉，帶動行走履帶；輔驅動輪 (即從動輪)跟隨行走履帶轉動。擺輪的內輪通過雙向電磁離合器與輔驅動輪相連，跟隨輔 驅動輪同步轉動，同時驅動擺輪履帶工作。輔驅動直流伺服電機通過減速器聯(lián)接一長軸，輔 驅動輪通過超越離合器與軸承組合安裝在長軸上，超越離'合器內環(huán)用鍵與長軸聯(lián)結。雙向電 磁離合器通過軸承安裝在長軸上，其主動盤(銜鐵)通過鍵與長軸聯(lián)結， 一從動盤(磁軛) 與輔驅動輪相連，另一從動盤與擺臂合二為一。擺臂通過軸承安裝在長軸上，可以自由旋轉。 擺輪的外輪也通過軸承套裝在長軸上，在擺輪履帶的牽引下，跟隨擺輪的內輪一起轉動。本發(fā)明采用雙向電磁離合器和超越離合器有效地解決了履帶式機器人擺臂電機功能單 一，未能充分利用的問題，同時拓展了擺臂電機的功能。擺臂電機即輔驅動電機可以起到與 主驅動電機同樣的作用，在同樣的功率下，四輪驅動的實現(xiàn)也大大提高了機器人在爬越坡面、 跨越障礙壕溝以及各種復雜路面上行走的能力；換言之，滿足同樣的行走能力，四輪驅動的 實現(xiàn)，可以有效地減小主驅動電機的功率和扭矩，從而減輕了重量，減小了體積，降低了成 本，提高了行走驅動功率。同時本發(fā)明完全滿足了在工業(yè)應用中，重要場所及關鍵設備的設 備或零部件"用一備一"的指導原則，輔驅動電機完全可以作為主驅動電機的備用電機使用。 本發(fā)明的四輪驅動的行走驅動裝置不僅可以用在履帶式機器人上，還可以廣泛應用于各種行 走方式的機器人上，尤其是輪式行走機器人，可以有效地解決二輪驅動時輪式行走機器人的 驅動輪由于打滑等各種原因導致機器人無法正常工作的難題。


圖l是本發(fā)明結構示意圖；其中1、行走履帶，2、主驅動輪外擋邊，3、主驅動輪，5、外擋板，6、軸承A， 7、 擺輪履帶，8、擺輪內輪，9、擺輪外輪擋邊，10、擺輪內輪擋邊，11、雙向電磁離合器，12、 擺輪外輪，13、輸出軸B， 14、軸承B， 15、鍵，17、擺臂，18、雙向電磁離合器主動盤， 19、線圈，20、輔驅動輪外擋邊，21、輔驅動輪，22、輔驅動輪內擋邊，24、超越離合器， 25、軸承C, 26、減速器B， 27、輔驅動直流伺服電機，28、內擋板，29、主驅動輪內擋邊， 30.減速器A, 31.主驅動輪直流伺服電機，32.輸出軸A。
具體實施方式
4下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1中，主驅動輪3安裝在減速器A30的輸出軸A上，并通過鍵與減速器A30的軸聯(lián) 接。主驅動直流伺服電機31通過減速器A30輸出扭矩，驅動主驅動輪3旋轉，帶動行走履 帶1行走。主驅動輪內擋邊29和外擋邊2保證了行走履帶1與主驅動輪3的嚙合，而不會發(fā) 生脫帶現(xiàn)象。減速器A30與內擋板28固定聯(lián)接，減速器A30的輸出軸A32的另一端通過軸 承A6支撐在外擋板5上。輔驅動輪23 (即從動輪)通過超越離合器24和軸承C25安裝在減 速器B26的輸出軸B13上，超越離合器24通過鍵與減速器B26的輸出軸B13聯(lián)接。輔驅動 輪23的一邊與雙向電磁離合器11的一從動盤(磁軛)固定聯(lián)結。雙向電磁離合器ll安裝在 輸出軸B13上，其主動盤18 (銜鐵)通過鍵與輸出軸B13聯(lián)結， 一從動盤(磁軛)與輔驅動 輪21相連，另一從動盤與擺臂17合二為一，即擺臂17是雙向電磁離合器11的一從動盤。 擺輪內輪8與雙向電磁離合器11的磁軛固定聯(lián)結，擺輪外輪12通過軸承B14套裝在輸出軸 B13上，跟隨擺輪內輪8—起轉動。擺臂17通過軸承14安裝在軸13上，可以自由旋轉。輔 驅動輪內擋邊22和外擋邊20保證了行走履帶1與輔驅動輪21的嚙合，擺輪內輪擋邊10和 擺輪外輪擋邊9保證了擺輪履帶7與內、外擺輪的嚙合，以防止脫帶。平時，履帶式機器人的行走是由主驅動直流伺服電機31通過減速器A30輸出扭矩，驅 動主驅動輪3旋轉，帶動行走履帶l行走，行走履帶l帶動輔驅動輪(從動輪)21旋轉，通 過雙向電磁離合器11 (此時雙向電磁離合器11處于斷電狀態(tài)，在其圓片彈簧的作用下，雙 向電磁離合器主動盤18與擺臂17壓合在一起，從動盤磁軛是自由活動的)的聯(lián)結，帶動擺 輪內輪8的旋轉，從而帶動擺輪履帶7的行走。輔驅動直流伺服電機27通過減速器B26輸 出扭矩，通過鍵15驅動雙向電磁離合器11的主動盤18旋轉，帶動擺臂17擺動，實現(xiàn)擺臂 17的變角度運動，以適應爬越坡面、跨越障礙壕溝以及各種復雜路面上行走的要求。此時由 于擺臂17的轉動速度慢，同樣與鍵15聯(lián)結的超越離合器24的內環(huán)轉速低于外環(huán)轉速，輔驅 動直流伺服電機27的輸出不對輔驅動輪(從動輪)21的旋轉構成影響。當機器人要爬越坡度較大的坡面、跨越障礙壕溝以及各種復雜路面時，如果主驅動電機 的輸出不足以使機器人安全行走時，此時可采用四輪驅動方式。即接通雙向電磁離合器ll的 線圈19,在電磁力的作用下，雙向電磁離合器11的主動盤18與擺臂17脫離嚙合，安裝在 輸出軸B13上的鍵15驅動雙向電磁離合器11的主動盤18空轉，安裝在輸出軸B13上的超 越離合器24的鍵帶動超越離合器24的內環(huán)旋轉，當其轉速與輔驅動輪21相當時，超越離合 器24發(fā)生作用，其內環(huán)帶動外環(huán)旋轉，輔驅動電機輸出的扭矩作用在輔驅動輪21上，實現(xiàn) 了四輪驅動履帶式機器人的行走運動。
權利要求
1.一種四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，包括驅動輪、減速器、直流伺服電機、行走履帶、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂、擺輪和擺輪履帶，其特征在于所述的驅動輪、減速器、直流伺服電機分別包括主驅動輪、輔驅動輪、減速器A、減速器B、主驅動直流伺服電機和輔驅動直流伺服電機，主驅動直流伺服電機與減速器A連接，主驅動輪安裝于減速器A的輸出軸A上，行走履帶分別與主驅動輪、輔驅動輪嚙合；輔驅動直流伺服電機與減速器B連接，輔驅動輪、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂和擺輪依次安裝于減速器B的輸出軸B上；擺輪外緣與擺輪履帶嚙合，雙向電磁離合器分別與輔驅動輪、擺臂、擺輪連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，其特征在于所述的主 驅動輪通過鍵與減速器A的輸出軸A聯(lián)接，主驅動輪的圓心處分別設有內、外擋板，外圓沿 上分別設有內、外擋邊A;內擋板與減速器A固定聯(lián)接，外擋板設于減速器A的輸出軸A的 端部。
3. 根據(jù)權利要求1所述的四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，其特征在于所述的輔驅動輪通過超越離合器和軸承安裝在減速器B的輸出軸B上，輔驅動輪的一邊與雙向電磁離 合器的一從動盤固定聯(lián)結，輔驅動輪的外圓沿上分別設有內、外擋邊B。
4. 根據(jù)權利要求1所述的四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，其特征在于所述的超 越離合器的內環(huán)通過鍵與減速器B的輸出軸B聯(lián)接。
5. 根據(jù)權利要求1所述的四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，其特征在于所述的雙向電磁離合器的主動盤通過鍵與減速器B的輸出軸B聯(lián)結， 一從動盤與輔驅動輪相連，另一 從動盤與擺臂合二為一，即擺臂成為雙向電磁離合器的一從動盤。
6. 根據(jù)權利要求1所述的四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，其特征在于所述的擺輪包括內輪和外輪，擺輪內輪與雙向電磁離合器的一從動盤固定聯(lián)結，擺輪外輪通過軸承套裝在減速器B的輸出軸B上，擺輪內輪和外輪的外圓沿上分別設有擺輪內輪擋邊和擺輪外輪 擋邊。
7. 根據(jù)權利要求1所述的四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，其特征在于所述的擺 臂通過軸承安裝在減速器B的輸出軸B上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種四輪驅動履帶式機器人行走驅動裝置，包括驅動輪、減速器、直流伺服電機、行走履帶、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂、擺輪和擺輪履帶，驅動輪、減速器、直流伺服電機分別包括主驅動輪、輔驅動輪、減速器A、減速器B、主驅動直流伺服電機和輔驅動直流伺服電機，主驅動直流伺服電機與減速器A連接，主驅動輪安裝于減速器A的輸出軸A上，行走履帶分別與主驅動輪、輔驅動輪嚙合；輔驅動直流伺服電機與減速器B連接，輔驅動輪、超越離合器、雙向電磁離合器、擺臂和擺輪依次安裝于減速器B的輸出軸B上；擺輪外緣與擺輪履帶嚙合，雙向電磁離合器分別與輔驅動輪、擺臂、擺輪連接。其具有重量輕，體積小，行走驅動功率高等優(yōu)點。
文檔編號B62D55/00GK101259854SQ20081001552
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月15日 優(yōu)先權日2008年4月15日
發(fā)明者侯憲倫, 潔 孫, 東 張, 倩 李, 李向東, 葛兆斌 申請人:山東省科學院自動化研究所