恒扭矩轮式越障机器人制造技术

本发明专利技术属于机器人技术领域，尤其涉及一种恒扭矩轮式越障机器人，包括车架和三个爪式越障轮，车架的前侧设置有对称布置的两个恒扭矩电机，车架的后侧设置有万向组件，其中两个爪式越障轮分别位列于车架前侧左右对称布置，且分别与两个恒扭矩电机驱动连接，另一个爪式越障轮可转动地安装于万向组件上。本发明专利技术的恒扭矩轮式越障机器人，通过恒扭矩电机可以将动力传递给爪式越障轮并用于驱动爪式越障轮转动，在该两个爪式越障轮速度变化时，保持恒扭矩电机的恒转矩，即使遇到障碍，依然具有足够的动力越障，从而避免因扭矩不足而产生的机器人打滑及机器人倾覆等问题，进而使得机器人在进行前进、后退及转弯时更加平稳，作业效率更高。

【技术实现步骤摘要】
恒扭矩轮式越障机器人
本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种恒扭矩轮式越障机器人。
技术介绍
在核能、船舶、化工、风电等领域，金属外壁由导磁钢板焊接而成，由于风吹日晒、海水浸泡、海生物附着，导致金属壁大面积脱漆甚至生锈，不仅影响了外观，更严重的影响了金属外壁的使用寿命。海洋生物对船体壁面的附着，增加了船体的负载，降低了燃油效率。上述现象对金属外壁的检测、清洗和除锈等提出了要求。目前具有检测、清洗和除锈等功能的机器人大多只能适应平面和小曲率的曲面，不能灵活快速的越过障碍。目前主流的具有越障功能的轮式机器人存在以下缺点：(1)作业效率不高。机器人在遇到障碍时，首先轮子停止转动，足腿伸缩机构在电机等驱动元件的带动下伸出后吸附壁面，使轮子抬高，跨越机构带动机器人越过障碍，然后足腿在电机的驱动下后缩脱离壁面，最后跨越机构回复原位。上述过程为单步串联工序，完成整个越障过程需要时间较长，影响了机器人的作业效率。(2)结构复杂，体积大。机器人足腿伸缩和跨越机构需要设计电机等驱动单元、滚珠丝杠等执行单元、磁铁轭铁等吸附单元和其他附件等。上述附加结构无疑增加了机器人的设计难度，而且使机器人的体积增大。(3)越障能力有限。采用足腿式越障机构，由于足腿长度有限，越障机构行程有限，只能越过一定高度的单一障碍，难以实现大沟槽，连续障碍等复杂地形的越障。(4)负载能力有限。由于结构复杂，增加了机器人本体的重量，从而降低了机器人本身的有效负载，在载荷过大的情况下，容易出现机器人打滑和倾覆等故障问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种恒扭矩轮式越障机器人，旨在解决现有技术中的越障机器人越障能力差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术实施例提供一种恒扭矩轮式越障机器人，包括车架和三个爪式越障轮，所述车架的前侧设置有对称布置的两个恒扭矩电机，所述车架的后侧设置有万向组件，其中两个所述爪式越障轮分别位列于所述车架前侧左右对称布置，且分别与两个所述恒扭矩电机驱动连接，另一个所述爪式越障轮可转动地安装于所述万向组件上。可选地，所述车架的前侧设置有对称布置的两个前轮架和位于两个所述前轮架之间的电机固定架，两个所述前轮架上均设置有安装法兰，所述安装法兰上安装有联轴器，两个所述恒扭矩电机分别固定于所述电机固定架的相对两侧，且两个所述恒扭矩电机分别通过两个所述联轴器与两个所述爪式越障轮连接。可选地，两个所述前轮架均包括两个转接板和连接于两个所述转接板之间的加强筋，每个所述前轮架的两个所述转接板的顶端均连接于所述车架的底部，所述加强筋连接于两个所述转接板之间，所述安装法兰连接于两个所述转接板的底端之间。可选地，所述电机固定架包括两个电机法兰和连接于两个所述电机法兰之间的加强板，两个所述电机法兰的顶端均连接于所述车架的底部，所述加强板连接于两个所述电机法兰之间，两个所述恒扭矩电机分别固定于两个所述电机法兰的底端。可选地，所述万向组件包括后轮架、定位法兰、轴承和螺钉，所述车架的后侧设有安装孔，所述定位法兰穿过所述安装孔并通过所述螺钉固定于所述车架上，所述轴承固定于所述定位法兰与所述安装孔的内壁之间，所述后轮架固定于所述定位法兰的底部，位于所述车架后侧的所述爪式越障轮可转动地安装于所述后轮架的底部。可选地，各所述爪式越障轮均包括车轮主体、驱动机构、传动机构、拨轮和多个爪式摆杆，所述车轮主体上设置有轮轴，位于所述车架前侧的两个所述轮轴分别与两个所述恒扭矩电机驱动连接，位于所述车架后侧的所述轮轴与所述万向组件可转动连接，所述驱动机构和所述传动机构均设置于所述车轮主体内，所述传动机构的输入端与所述驱动机构的输出端连接，所述拨轮与所述车轮主体同轴设置，且所述拨轮与所述传动机构的输出端连接，各所述爪式摆杆沿所述车轮主体的圆周方向均匀布置，所述爪式摆杆转动连接于所述车轮主体上，所述爪式摆杆的一端与所述拨轮滑动连接，所述爪式摆杆的另一端为自由端。可选地，所述拨轮包括主体部和连接轴，所述主体部沿其周向开设有与所述爪式摆杆一一对应且以所述主体部的圆心为中部呈放射状布置的多个滑槽，所述爪式摆杆的一端设有穿过所述滑槽且能够沿所述滑槽滑动的导向轴，所述连接轴与所述主体部固定连接且位于所述主体部的圆心位置并沿所述车轮主体的轴向设置，所述连接轴与所述传动机构的输出端连接。可选地，所述爪式摆杆包括磁铁件和紧贴设置于所述磁铁件的相对两侧且呈对称布置的轭铁件，两个所述轭铁件的一端分别与所述导向轴的两端连接。可选地，所述轭铁件呈“7”字形状且包括依序连接的直杆段和圆弧杆段，所述直杆段的一端与所述导向轴连接。可选地，所述车轮主体包括第一轮毂、第二轮毂和多根连杆转轴，所述第一轮毂与所述第二轮毂对称设置，各所述连杆转轴连接于所述第一轮毂和所述第二轮毂之间且与所述爪式摆杆一一对应，所述爪式摆杆转动连接于对应的所述连杆转轴上，位于所述车架前侧的两个所述轮轴分别固定于两个所述第一轮毂上，位于所述车架后侧的所述轮轴穿设固定于所述第一轮毂和所述第二轮毂上。可选地，所述驱动机构包括电机和电机支架，所述电机支架设置于所述第一轮毂或所述第二轮毂上，所述电机安装于所述电机支架上，所述电机的输出轴与所述传动机构的输入端连接。可选地，所述传动机构包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮套设于所述电机的输出轴上，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合，且所述从动齿轮与所述拨轮连接并同步转动。可选地，所述第一轮毂和第二轮毂均沿自身周向开设有多个弧形缺口，所述弧形缺口的数量与所述爪式摆杆的数量匹配。可选地，各所述爪式越障轮均包括六个所述爪式摆杆。本专利技术实施例提供的恒扭矩轮式越障机器人中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：恒扭矩轮式越障机器人的三个爪式越障轮呈三角形布置安装在车架上，形成三轮式机器人，由于位于车架前侧的两个爪式越障轮分别通过一个恒扭矩电机连接驱动，这样通过该恒扭矩电机可以将动力传递给爪式越障轮并用于驱动爪式越障轮转动，在该两个爪式越障轮速度变化时，保持恒扭矩电机的恒转矩，即使遇到障碍，依然具有足够的动力越障，从而避免因扭矩不足而产生的机器人打滑及机器人倾覆等问题，进而使得机器人在进行前进、后退及转弯时更加平稳，越障能力强，作业效率更高；而位于车架后侧的一个爪式越障轮则由于其安装在万向组件上，通过万向组件可以使得该爪式越障轮可以实现360°自由旋转，让机器人的行走更加自由，进一步辅助提升提升机器人的越障能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的恒扭矩轮式越障机器人的第一种状态的结构示意图。图2为图1中的恒扭矩轮式越障机器人的第一种状态的另一视角的结构示意图。图3为本专利技术实施例提供的恒扭矩轮式越障机器人的第二种状态的结构示意图。图4为图3中的恒扭矩轮式越障机器人的第二状态的另一视角的结构示意图。图5为本专利技术实施例提供的恒扭矩轮式越障机器人的机架的结构示意图。图6为本专利技术实施例提供的恒扭矩轮式越障机器人的机架与万向组件连接处的结构剖视图。图7为本专利技术实施例提供的恒扭矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒扭矩轮式越障机器人，其特征在于：包括车架和三个爪式越障轮，所述车架的前侧设置有对称布置的两个恒扭矩电机，所述车架的后侧设置有万向组件，其中两个所述爪式越障轮分别位列于所述车架前侧左右对称布置，且分别与两个所述恒扭矩电机驱动连接，另一个所述爪式越障轮可转动地安装于所述万向组件上。

【技术特征摘要】
1.一种恒扭矩轮式越障机器人，其特征在于：包括车架和三个爪式越障轮，所述车架的前侧设置有对称布置的两个恒扭矩电机，所述车架的后侧设置有万向组件，其中两个所述爪式越障轮分别位列于所述车架前侧左右对称布置，且分别与两个所述恒扭矩电机驱动连接，另一个所述爪式越障轮可转动地安装于所述万向组件上。2.根据权利要求1所述的恒扭矩轮式越障机器人，其特征在于：所述车架的前侧设置有对称布置的两个前轮架和位于两个所述前轮架之间的电机固定架，两个所述前轮架上均设置有安装法兰，所述安装法兰上安装有联轴器，两个所述恒扭矩电机分别固定于所述电机固定架的相对两侧，且两个所述恒扭矩电机分别通过两个所述联轴器与两个所述爪式越障轮连接。3.根据权利要求2所述的恒扭矩轮式越障机器人，其特征在于：两个所述前轮架均包括两个转接板和连接于两个所述转接板之间的加强筋，每个所述前轮架的两个所述转接板的顶端均连接于所述车架的底部，所述加强筋连接于两个所述转接板之间，所述安装法兰连接于两个所述转接板的底端之间。4.根据权利要求2所述的恒扭矩轮式越障机器人，其特征在于：所述电机固定架包括两个电机法兰和连接于两个所述电机法兰之间的加强板，两个所述电机法兰的顶端均连接于所述车架的底部，所述加强板连接于两个所述电机法兰之间，两个所述恒扭矩电机分别固定于两个所述电机法兰的底端。5.根据权利要求1～4任一项所述的恒扭矩轮式越障机器人，其特征在于：所述万向组件包括后轮架、定位法兰、轴承和螺钉，所述车架的后侧设有安装孔，所述定位法兰穿过所述安装孔并通过所述螺钉固定于所述车架上，所述轴承固定于所述定位法兰与所述安装孔的内壁之间，所述后轮架固定于所述定位法兰的底部，位于所述车架后侧的所述爪式越障轮可转动地安装于所述后轮架的底部。6.根据权利要求1所述的恒扭矩轮式越障机器人，其特征在于：各所述爪式越障轮均包括车轮主体、驱动机构、传动机构、拨轮和多个爪式摆杆，所述车轮主体上设置有轮轴，位于所述车架前侧的两个所述轮轴分别与两个所述恒扭矩电机驱动连接，位于所述车架后侧的所述轮轴与所述万向组件可转动连接，所述驱动机构和所述传动机构均设置于所述车轮主体内，所述传动机构的输入端与所述驱动机构的输出端连接，所述拨轮与所述车轮主体同轴设置，且所述拨轮与所述传动机构的输出端连接，各所述爪式摆杆沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐耀辉，何凯，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44