一种双离合主动式行星轮系越障机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双离合主动式行星轮系越障机器人及其控制方法，由底盘和四组行星轮驱动装置连接组成；行星轮驱动装置中，双离合器的第一离合通过空心轴套与第一传动齿轮同轴连接，第二离合通过输入轴与第三传动齿轮同轴连接；第二传动齿轮与第一传动齿啮合，第四传动齿轮与第三传动齿轮啮合；第二传动齿轮通过输出轴与行星轮系机构的太阳轮同轴连接；第四传动齿轮通过连接架与行星轮系机构的行星架固定连接；减震车轮同轴安装在行星轮系机构的行星轮上；所述控制方法通过控制双离合器的离合并利用行星轮系原理实现平坦路面行驶或越障，本发明专利技术既能在普通路面上快速移动，又能在大载荷条件下平顺地跨越障碍物，结构紧凑，减震性好。

【技术实现步骤摘要】
一种双离合主动式行星轮系越障机器人及其控制方法
本专利技术属于越障机器人
，具体涉及一种双离合主动式行星轮系越障机器人及其控制方法。
技术介绍
目前越障机器人在楼宇搜救、室内运输、抗险救灾等方面应用广泛。越障机器人主要采用的结构形式包括履带式结构、轮式结构和足式结构。履带式机器人移动较慢,足式机器人结构和控制都比较复杂，而普通的轮式机器人越障性能较差，行星轮式越障机器人因其具有较好的越障性及移动性成为一种较好的选择。现有的行星轮式越障机器人多为被动式行星轮系越障机构，不能在大载荷情况下顺利越障，在跨越各种沟壑、障碍及台阶时性能有待提高。此外，目前行星轮式越障机器人缺少减震机构，导致机器人的平顺性较差，部分行星轮式越障机器人则直接使用普通轮式车辆的减震机构，结构复杂占用空间大。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种双离合主动式行星轮系越障机器人及其控制方法，既能在普通路面上快速移动，又能在大载荷条件下平顺地跨越障碍物。结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：一种双离合主动式行星轮系越障机器人，由底盘B和四组行星轮驱动装置A连接组成；所述行星轮驱动装置A由驱动电机1，双离合器2，空心轴套3，输入轴4，第一传动齿轮5、第二传动齿轮6、第三传动齿轮7、第四传动齿轮8、连接架9、输出轴10、行星轮系机构11以及减震车轮12组成；所述双离合器2由第一离合21和第二离合22同轴设置组成，位于外侧的第一离合21通过空心轴套3与第一传动齿轮5同轴固定连接，位于内侧的第二离合22通过输入轴4与第三传动齿轮7同轴固定连接；所述第二传动齿轮6与第一传动齿轮5相啮合，第四传动齿轮8与第三传动齿轮7相啮合；所述第二传动齿轮6通过输出轴10与行星轮系机构11的太阳轮111同轴固定连接；所述第四传动齿轮8空套在输出轴10上，第四传动齿轮8的外端面通过连接架9与行星轮系机构114的行星架固定连接；所述减震车轮12同轴安装在行星轮系机构11的行星轮113上。进一步地，所述行星轮系机构11由太阳轮111、惰轮112、行星轮113和行星架114组成；所述行星架114为等边三角形板，行星架114的中心开有通孔，所述输出轴10穿过行星架114的中心孔与太阳轮111同轴连接；所述连接架9由三根相同的圆杆组成，三根圆杆沿第四传动齿轮8的轴线等距离平行设置，三根圆杆的一端与第四传动齿轮8外端面垂直固定连接，三根圆杆的另一端与行星架114内端面垂直固定连接；三个所述行星轮113分别等距离地安装在行星架114的三个顶角位置，所述太阳轮111位于三个行星轮113的中心位置，所述太阳轮111与三个行星轮113之间分别通过一个惰轮112啮合连接。进一步地，所述减震车轮12由轮胎121、外轮圈122、内轮圈123以及六个减震单元124组成；六个减震单元124沿车轮径向设置且沿圆周方向均匀分布在外轮圈122与内轮圈123之间。一种双离合主动式行星轮系越障机器人的控制方法，所述平坦路面行驶控制控制过程具体如下：在平坦路面行驶时，通过对控制双离合器2进行操纵控制，使第一离合21结合，且第二离合22分离，驱动电机1的动力输出后经第一离合21，并通过空心轴套3传递至第一传动齿轮5，第一传动齿轮5经与第二传动齿轮6啮合传动后，动力通过输出轴10传递给行星轮系机构11的太阳轮111，太阳轮111通过惰轮112与行星轮113啮合传动，在行星架114相对静止的情况下，太阳轮111带动行星轮113沿自身轴线自转，进而通过行星轮113驱动减震车轮12旋转，实现在平坦路面上高速行驶；所述越障控制过程具体如下：当遇到障碍物时，通过对控制双离合器2进行操纵控制，使第一离合21分离，且第二离合22结合，驱动电机1的动力输出后经第二离合22，并通过输入轴4传递至第三传动齿轮7，第三传动齿轮7经与第四传动齿轮8啮合传动后，动力通过连接架9传递给行星轮系机构11的行星架114，行星架114带动其上的行星轮113沿太阳轮111的轴线公转，实现行星轮系机构11整体翻转，进而带动减震车轮12沿输出轴10轴线公转，最终使机器人的底盘B跨过障碍物。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术所述双离合主动式行星轮系越障机器人采用行星轮驱动机构配合双离合，使机器人既能在普通路面上快速行驶，又能在大载荷条件下跨越各种障碍物，且机器人具备转弯、越障、爬坡等一系列功能。2、本专利技术所述双离合主动式行星轮系越障机器人采用减震车轮，减震性能好，平顺性佳，具备良好的路面适应能力，在城市街道、台阶、草地、山地等工况下都具有很强的通过能力。3、本专利技术所述双离合主动式行星轮系越障机器人结构紧凑，体积较小，且质量较小，具有较好的应用推广前景。附图说明图1为本专利技术所述双离合主动式行星轮系越障机器人的立体结构示意图；图2为本专利技术所述越障机器人中，行星轮驱动装置的立体结构示意图；图3为本专利技术所述越障机器人中，行星轮驱动装置的原理简图；图4为本专利技术所述越障机器人中，行星轮系机构的结构示意图；图5为本专利技术所述越障机器人中，减震车轮的结构示意图。图中：A-行星轮驱动装置，B-底盘；1-驱动电机，2-双离合器，3-空心轴套，4-输入轴，5-第一传动齿轮，6-第二传动齿轮，7-第三传动齿轮，8-第四传动齿轮，9-连接架，10-输出轴，11-行星轮系机构，12-减震车轮；21-第一离合，22-第二离合；111-太阳轮，112-惰轮，113-行星轮，114-行星架；121-轮胎，122-外轮圈，123-内轮圈，124-减震单元；具体实施方式为进一步阐述本专利技术的技术方案及其工作过程，结合说明书附图，本专利技术的具体实施方式如下：如图1所示，本专利技术公开了一种双离合主动式行星轮系越障机器人，由底盘B以及分别对称分布在底盘B前后左右四个方向上的四组行星轮驱动装置A组成，所述行星轮驱动装置A通过支撑连接组件安装在底盘B上，底盘B在行星轮驱动装置A的驱动下完成行走、越障或爬坡等运动。如图2和图3所示，所述行星轮驱动装置A由驱动电机1，双离合器2，空心轴套3，输入轴4，第一传动齿轮5、第二传动齿轮6、第三传动齿轮7、第四传动齿轮8、连接架9、输出轴10、行星轮系机构11以及减震车轮12组成。其中：所述驱动电机1的输出端与双离合器2同轴相连向外输出动力。所述双离合器2由第一离合21和第二离合22内外同轴设置组成，其中，位于外侧的第一离合21的离合器压盘外端面与空心轴套3的一端同轴固定连接，空心轴套3的另一端与第一传动齿轮5的端面同轴固定连接；位于内侧的第二离合22的离合器压盘外端面与输入轴4的一端同轴固定连接，所述输入轴4穿过与其同轴设置的空心轴套3，输入轴4的另一端与第三传动齿轮7同轴固定连接。所述第二传动齿轮6与第一传动齿轮5相啮合，所述第四传动齿轮8与第三传动齿轮7相啮合；所述输出轴10与输入轴4平行设置，第二传动齿轮6固定安装在输出轴10的一端，输出轴10的另一端依次穿过第四传动齿轮8的中心、连接架9和行星轮系机构11的行星架114，并与行星轮系机构的太阳轮同轴固定连接；所述第四传动齿轮8空套在输出轴10上，第四传动齿轮8的外端面通过连接架9与行星轮系机构11的行星架固定连接。所述行星轮系机构11由太阳轮111、惰轮112、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双离合主动式行星轮系越障机器人，其特征在于：由底盘(B)和四组行星轮驱动装置(A)连接组成；所述行星轮驱动装置(A)由驱动电机(1)，双离合器(2)，空心轴套(3)，输入轴(4)，第一传动齿轮(5)、第二传动齿轮(6)、第三传动齿轮(7)、第四传动齿轮(8)、连接架(9)、输出轴(10)、行星轮系机构(11)以及减震车轮(12)组成；所述双离合器(2)由第一离合(21)和第二离合(22)同轴设置组成，位于外侧的第一离合(21)通过空心轴套(3)与第一传动齿轮(5)同轴固定连接，位于内侧的第二离合(22)通过输入轴(4)与第三传动齿轮(7)同轴固定连接；所述第二传动齿轮(6)与第一传动齿轮(5)相啮合，第四传动齿轮(8)与第三传动齿轮(7)相啮合；所述第二传动齿轮(6)通过输出轴(10)与行星轮系机构(11)的太阳轮(111)同轴固定连接；所述第四传动齿轮(8)空套在输出轴(10)上，第四传动齿轮(8)的外端面通过连接架(9)与行星轮系机构(114)的行星架固定连接；所述减震车轮(12)同轴安装在行星轮系机构(11)的行星轮(113)上。

【技术特征摘要】
1.一种双离合主动式行星轮系越障机器人，其特征在于：由底盘(B)和四组行星轮驱动装置(A)连接组成；所述行星轮驱动装置(A)由驱动电机(1)，双离合器(2)，空心轴套(3)，输入轴(4)，第一传动齿轮(5)、第二传动齿轮(6)、第三传动齿轮(7)、第四传动齿轮(8)、连接架(9)、输出轴(10)、行星轮系机构(11)以及减震车轮(12)组成；所述双离合器(2)由第一离合(21)和第二离合(22)同轴设置组成，位于外侧的第一离合(21)通过空心轴套(3)与第一传动齿轮(5)同轴固定连接，位于内侧的第二离合(22)通过输入轴(4)与第三传动齿轮(7)同轴固定连接；所述第二传动齿轮(6)与第一传动齿轮(5)相啮合，第四传动齿轮(8)与第三传动齿轮(7)相啮合；所述第二传动齿轮(6)通过输出轴(10)与行星轮系机构(11)的太阳轮(111)同轴固定连接；所述第四传动齿轮(8)空套在输出轴(10)上，第四传动齿轮(8)的外端面通过连接架(9)与行星轮系机构(114)的行星架固定连接；所述减震车轮(12)同轴安装在行星轮系机构(11)的行星轮(113)上。2.如权利要求1所述一种双离合主动式行星轮系越障机器人，其特征在于：所述行星轮系机构(11)由太阳轮(111)、惰轮(112)、行星轮(113)和行星架(114)组成；所述行星架(114)为等边三角形板，行星架(114)的中心开有通孔，所述输出轴(10)穿过行星架(114)的中心孔与太阳轮(111)同轴连接；所述连接架(9)由三根相同的圆杆组成，三根圆杆沿第四传动齿轮(8)的轴线等距离平行设置，三根圆杆的一端与第四传动齿轮(8)外端面垂直固定连接，三根圆杆的另一端与行星架(114)内端面垂直固定连接；三个所述行星轮(113)分别等距离地安装在行星架(114)的三个顶角位置，所述太阳轮(111)位于三个行星轮(113)的中心位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超凡，王继新，郭有为，靳迪，张晓晨，高名蕊，王冉宾，张富豪，窦赛雄，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22