基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构、腿部、轮足式机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构、腿部、轮足机器人，动力切换机构包括切换模块、换向模块、轮子固连模块；第一动力源将动力传至安装在切换模块中切换轴上的切换齿轮处，第二动力源将动力传递至安装在轮子固连模块中轮子固连轴上的足式齿轮处，轮式机构与轮子固连轴固连，小腿机构与换向模块中换向轴固连；第一动力源与第二动力源配合，用于换向模块中不完全齿轮有齿一侧切换为与切换齿轮啮合，轮式机构获得动力；用于不完全齿轮有齿一侧切换为与足式齿轮啮合，轮式机构、小腿机构获得动力。本发明专利技术在第一、第二动源的配合下巧妙地利用结构简单的切换模块、换向模块、轮子固连模块解决了轮足切换问题，减少了动力源的使用，节约了能源。节约了能源。节约了能源。

【技术实现步骤摘要】
基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构、腿部、轮足式机器人


[0001]本专利技术涉及一种基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构、腿部、轮足式机器人，属于机器人


技术介绍

[0002]目前足式机器人存在续航能力差、轮式机器人存在越障性能差等问题，将轮式、足式合并为一体的轮足式机器人随之应运而生。但目前已有的轮足式机器人单腿电机过多，且腿部髋关节、腿部膝关节结构设计极其复杂，一个电机驱动一个关节，能源消耗大，机器人腿部惯量大，解决以较少电机驱动多个关节运动，至今仍是个难题，轮足式机器人是一种具有多种移动模式的机器人，具有优良的越障能力、通行性能和稳定性，广泛应用于各种环境下的探测、勘测、救援等任务。在轮足式机器人的设计中，腿部结构是至关重要的部分，其设计的好坏直接关系到机器人的稳定性和运动性能。因此有必要研究新的腿部结构，为实践提供借鉴和指导。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构、腿部、轮足式机器人，通过两个动力源配合切换模块、换向模块、轮子固连模块，实现了轮式、足式动力切换。
[0004]本专利技术的技术方案是：
[0005]根据本专利技术的一方面，提供了一种基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构，包括切换模块、换向模块、轮子固连模块；第一动力源6将动力传至安装在切换模块中切换轴30上的切换齿轮33处，第二动力源12将动力传递至安装在轮子固连模块中轮子固连轴22上的足式齿轮23处，轮式机构3与轮子固连轴22固连，小腿机构4与换向模块中换向轴19固连；第一动力源6与第二动力源12配合，用于换向模块中不完全齿轮27有齿一侧切换为与切换齿轮33啮合，轮式机构3获得动力；用于不完全齿轮27有齿一侧切换为与足式齿轮23啮合，轮式机构3、小腿机构4获得动力。
[0006]所述切换齿轮33、不完全齿轮27、足式齿轮23分别安装有瞬心线附加板20，用于防顶齿；其中，在切换齿轮33、足式齿轮23上安装一个瞬心线附加板20，不完全齿轮27上安装有一对瞬心线附加板20，不完全齿轮27上一个瞬心线附加板20用于轮式运动切换为足式运动模式下，足式齿轮23和不完全齿轮27有齿一侧啮合时首齿进入啮合前作为一个齿先进行啮合；不完全齿轮27上另一个瞬心线附加板20用于足式运动模式切换为轮式运动模式下，切换齿轮33和不完全齿轮27首齿进入啮合前作为一个齿先进行啮合。
[0007]所述切换模块包括同步带轮Ⅰ15、切换轴30、切换齿轮33、主动拨盘31、从动拨盘32；其中，切换轴30通过切换轴轴承40与大腿机构2转动连接，切换轴30上固定安装同步带轮Ⅰ15、主动拨盘31，套在切换轴30上的切换齿轮33与套在切换轴30上的从动拨盘32固定；
通过同步带轮Ⅰ15获得第一动力源6的动力，通过主动拨盘31、从动拨盘32配合使切换齿轮33获得第一动力源6的动力；通过切换齿轮33与不完全齿轮27有齿一侧啮合，使小腿机构4失去动力。
[0008]所述换向模块包括换向轴19、不完全齿轮27；其中，换向轴19通过换向轴轴承与大腿机构2转动连接，不完全齿轮27固定安装在换向轴19上；换向轴19端部从大腿机构2中的内侧大腿板21、外侧大腿板25伸出与小腿机构4固定连接。
[0009]所述轮子固连模块包括轮子固连轴22、足式齿轮23、同步带轮Ⅱ24；其中，轮子固连轴22通过轮子固连轴轴承44与大腿机构2转动连接，足式齿轮23、同步带轮Ⅱ24分别固定安装在轮子固连轴22上；通过同步带轮Ⅱ24获得第二动力源12的动力，通过足式齿轮23与不完全齿轮27有齿一侧啮合，使小腿机构4获得动力。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供了一种基于不完全齿轮的轮足式机器人腿部结构，包括第一动力源6、第二动力源12、大腿机构2、小腿机构4、轮式机构3，还包括上述中任意一项所述的动力切换机构。
[0011]根据本专利技术的另一方面，提供了一种基于不完全齿轮的轮足式机器人，包括机架及安装在机架上的多组上述的腿部结构。
[0012]还包括悬挂机构5。
[0013]所述悬挂机构5包括减震弹簧夹55、减震弹簧56、弹簧夹连接件57，其中，两个对称布置减震弹簧夹55一端与弹簧夹连接件57中间转动连接，两个减震弹簧夹55中间两侧设有延伸板用于通过减震弹簧56与弹簧夹连接件57连接，两个对称布置的减震弹簧夹55之间形成呈上下布置且相通的上开口、下开口且上开口的入口小于下开口的入口；两个对称布置减震弹簧夹55另一端为下开口入口。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术在第一、第二动源的配合下巧妙地利用结构简单的切换模块、换向模块、轮子固连模块解决了轮足切换问题，减少了动力源的使用，节约了能源；结合悬挂机构，轮足式机器人在轮式运动时大腿电机停止，利用大腿电机防抱死功能，将小腿置于悬挂极限位，防止因路面低洼、颠簸小腿放下的情形。降低了能源消耗，增强了机器人续航能力；本专利技术将轮式机构和膝关节小腿分离，在足式运动时互不干扰，控制运动时提高了可靠性，保证了运动独立性，使运动链更加简单可靠；在轮足切换动力机构中，基于Willis定理设计了瞬心线附加板，防止顶齿现象，通过瞬心线附加板机构真正解决了不完全齿轮与正常齿轮啮合时会发生顶齿、撞齿问题，设计不仅限于本专利技术场景，可以延伸到其他使用不完全齿轮领域，为其解决顶齿、撞齿问题提供了一种很好的新思路；本专利技术还搭建了深度相机、激光雷达、超声波传感器等视觉传感器，在机器人运动过程中根据周围路况自动切换轮
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足模式、足
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轮模式。
附图说明
[0015]图1是本专利技术应用于四腿轮足式机器人的等轴测视图；
[0016]图2是本专利技术的动力模块爆炸图；
[0017]图3是本专利技术的大腿机构等轴测视图；
[0018]图4是本专利技术同步带轮Ⅳ的固定方式侧视图；
[0019]图5是本专利技术的大腿强度杆等轴测图；
[0020]图6是本专利技术的切换轴等轴测视图；
[0021]图7是本专利技术的主动拨盘等轴测视图；
[0022]图8是本专利技术的从动拨盘等轴测视图；
[0023]图9是本专利技术的换向轴等轴测视图；
[0024]图10是本专利技术的瞬心线附加板等轴测视图；
[0025]图11是本专利技术的切换模块爆炸图；
[0026]图12为换向模块爆炸图；
[0027]图13为轮足固连模块爆炸图；
[0028]图14为小腿机构等轴测视图；
[0029]图15为本专利技术动力切换传动原理图；
[0030]图16为本专利技术足式运动时切换齿轮、不完全齿轮、足式齿轮状态图；
[0031]图17为足式运动切换为轮式运动开始时切换齿轮、不完全齿轮、足式齿轮状态图；
[0032]图18为轮式运动时切换齿轮、不完全齿轮、足式齿轮状态图；
[0033]图19为减震悬挂机构等轴测视图一；
[0034]图20为减震悬挂机构等轴测视图二；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构，其特征在于，包括切换模块、换向模块、轮子固连模块；第一动力源(6)将动力传至安装在切换模块中切换轴(30)上的切换齿轮(33)处，第二动力源(12)将动力传递至安装在轮子固连模块中轮子固连轴(22)上的足式齿轮(23)处，轮式机构(3)与轮子固连轴(22)固连，小腿机构(4)与换向模块中换向轴(19)固连；第一动力源(6)与第二动力源(12)配合，用于换向模块中不完全齿轮(27)有齿一侧切换为与切换齿轮(33)啮合，轮式机构(3)获得动力；用于不完全齿轮(27)有齿一侧切换为与足式齿轮(23)啮合，轮式机构(3)、小腿机构(4)获得动力。2.根据权利要求1所述的基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构，其特征在于，所述切换齿轮(33)、不完全齿轮(27)、足式齿轮(23)分别安装有瞬心线附加板(20)，用于防顶齿；其中，在切换齿轮(33)、足式齿轮(23)上安装一个瞬心线附加板(20)，不完全齿轮(27)上安装有一对瞬心线附加板(20)，不完全齿轮(27)上一个瞬心线附加板(20)用于轮式运动切换为足式运动模式下，足式齿轮(23)和不完全齿轮(27)有齿一侧啮合时首齿进入啮合前作为一个齿先进行啮合；不完全齿轮(27)上另一个瞬心线附加板(20)用于足式运动模式切换为轮式运动模式下，切换齿轮(33)和不完全齿轮(27)首齿进入啮合前作为一个齿先进行啮合。3.根据权利要求1所述的基于不完全齿轮的轮足式机器人动力切换机构，其特征在于，所述切换模块包括同步带轮Ⅰ(15)、切换轴(30)、切换齿轮(33)、主动拨盘(31)、从动拨盘(32)；其中，切换轴(30)通过切换轴轴承(40)与大腿机构(2)转动连接，切换轴(30)上固定安装同步带轮Ⅰ(15)、主动拨盘(31)，套在切换轴(30)上的切换齿轮(33)与套在切换轴(30)上的从动拨盘(32)固定；通过同步带轮Ⅰ(15)获得第一动力源(6)的动力，通过主动拨盘(31)、从动拨盘(32)配合使切换齿轮(33)获得第一动力源(6)的动力；通过切换齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明方，孔祥飞，姚国一，张永霞，肖方坤，黄修龙，黄良恩，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：