輪式移動機器人的製作方法
2023-10-23 20:22:47
本發明主要涉及地面移動機器人領域，尤其涉及輪式移動機器人。
背景技術：
目前在世界範圍研發的地面移動機器人主要集中在輪式、腿式、履帶式機器人以及一些具有特定功能的野外作業機器人。一般來說，輪式行進適用於路況較好的情況，速度快，但是越障能力較低。現有的輪式地面移動機器人，如搖杆式，雖具備一定的越障能力，但是車身的平穩性和抗震能力不足，無法滿足對穩定行進有要求的特殊任務場合。現有的輪式機器人，如彈跳式機器人，越障能力突出，但是同樣受制於行進過程中車身不夠平穩，而且結構複雜，容錯性較差。現有的輪式機器人，如多連杆式獨立懸掛式，雖然具有較好的減震功能，但是結構複雜，而且越障能力不高，一旦發生翻車，機器人將失去繼續行進執行任務的能力。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種具有雙向懸掛功能、作業效率高、越障能力強、便於拆裝和維護的輪式移動機器人。
為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：
一種輪式移動機器人，包括車架、懸掛支撐裝置、環狀輪體、驅動電機和齒輪，所述環狀輪體於內環壁上設有一圈內齒圈，所述驅動電機裝設在懸掛支撐裝置上，所述齒輪與驅動電機的輸出端連接，所述懸掛支撐裝置支撐於環狀輪體的內環、且所述齒輪與內齒圈嚙合，所述懸掛支撐裝置分裝在車架前後兩端的兩側部。
作為上述技術方案的進一步改進：
所述懸掛支撐裝置包括懸掛件、支撐彈簧和支撐臂，所述懸掛件與車架側部卡接，所述支撐彈簧分裝在懸掛件的上下部，所述支撐臂分別裝設在上下部的支撐彈簧上並與環狀輪體的內環形成滾動支撐，所述驅動電機裝設其中一個支撐臂上。
所述支撐彈簧內設有導向軸，所述導向軸與懸掛件活動套接，導向軸兩端分別與上下支撐臂固接。
所述懸掛件於上下部分別設有導向套，所述導向軸伸至導向套內，所述支撐彈簧套於導向套外圍。
所述懸掛件側部設有卡塊，所述車架側部裝設有用於和卡塊卡接適配的卡接部件。
所述卡接部件包括安裝板、U型條和伸縮擋塊，所述安裝板裝設在車架側部，所述U型條裝設在安裝板上並與安裝板之間形成U型卡槽，所述伸縮擋塊裝設在安裝板上並位於U型條的開口處，所述卡塊擠壓伸縮擋塊並滑於U型卡槽後，所述伸縮擋塊伸出並抵擋所述卡塊。
所述伸縮擋塊包括擋塊和伸縮彈簧，安裝板上設有支撐條，所述擋塊穿設於安裝板上並跨設有支撐條上，所述伸縮彈簧裝設在支撐條與擋塊之間。
所述擋塊的端部設有便於卡塊進出的錐形導向部。
所述支撐臂在與環狀輪體內環的接觸位置裝設有滾輪。
與現有技術相比，本發明的優點在於：
1、本發明的輪式移動機器人，利用驅動電機、齒輪以及內齒圈的驅動配合作用，以帶動環狀輪體轉動，形成直驅，減速級數少，傳動效率高，使得機器人的行進速度快，作業效率高；
2、本發明的輪式移動機器人，由於採用齒輪和內齒圈的傳動配合，使得環狀輪體的輪徑得以做大，越障性能突出；環狀輪做成空心的環狀可減輕重量，機器人行進時只有環狀輪自轉，轉動慣量小，便於提高加減速性能以及行駛效率；
3、本發明的輪式移動機器人，環狀輪體均是通過懸掛支撐裝置裝設在車架上，即環狀輪體和懸掛支撐裝置可形成模塊化整體結構，方便與車架的快速拆裝和維護。
4、本發明的輪式移動機器人，支撐彈簧和支撐臂對稱地設在懸掛件的上下部，即兩個方向都由支撐彈簧連接，形成雙向獨立懸掛支撐機構，實現減震功能並進一步提高越障性能，同現有的獨立懸掛相比，不僅結構簡單可靠，而且能夠對來自上下兩個方向的衝擊形成緩衝作用，即如果車體發生翻轉導致「底朝天」也能繼續行進。
附圖說明
圖1是本發明的立體結構示意圖。
圖2是本發明的主視結構示意圖。
圖3是本發明中環狀輪體與懸掛支撐裝置的裝配示意圖。
圖4是本發明中懸掛件與卡接部件的裝配示意圖。
圖5是本發明中懸掛件的立體結構示意圖。
圖6是本發明中卡接部件的立體結構示意圖。
圖中各標號表示：
1、車架；11、卡接部件；111、安裝板；1111、支撐條；112、U型條；113、伸縮擋塊；1131、擋塊；11311、錐形導向部；1132、伸縮彈簧；114、U型卡槽；2、懸掛支撐裝置；21、懸掛件；211、導向套；212、卡塊；22、支撐彈簧；23、支撐臂；231、滾輪；24、導向軸；3、環狀輪體；31、內齒圈；4、驅動電機；5、齒輪。
具體實施方式
以下將結合說明書附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
圖1至圖6示出了本發明輪式移動機器人的一種實施例，該機器人包括車架1、懸掛支撐裝置2、環狀輪體3、驅動電機4和齒輪5，環狀輪體3於內環壁上設有一圈內齒圈31，驅動電機4裝設在懸掛支撐裝置2上，齒輪5與驅動電機4的輸出端連接，懸掛支撐裝置2支撐於環狀輪體3的內環、且齒輪5與內齒圈31嚙合，懸掛支撐裝置2分裝在車架1前後兩端的兩側部。野外作業時，機器人遇到的狀況複雜多變。平整路況下，要求機器人能夠快速推進，該結構中，利用驅動電機4、齒輪5以及內齒圈31的驅動配合作用，以帶動環狀輪體3轉動，形成直驅，一方面，減速級數少，傳動效率高，使得機器人的行進速度快，作業效率高；另一方面，使得環狀輪體3的輪徑得以做大，越障性能突出。而且，環狀輪體3均是通過懸掛支撐裝置2裝設在車架1上，即環狀輪體3和懸掛支撐裝置2可形成模塊化整體結構，方便與車架1的快速拆裝和維護。
本實施例中，懸掛支撐裝置2包括懸掛件21、支撐彈簧22和支撐臂23，懸掛件21與車架1側部卡接，支撐彈簧22分裝在懸掛件21的上下部，支撐臂23分別裝設在上下部的支撐彈簧22上並與環狀輪體3的內環形成滾動支撐，驅動電機4裝設其中一個支撐臂23上。該結構中，懸掛件21與車架1側部形成卡接，即形成可拆卸連接，便於形成模塊化快速拆裝結構，而支撐彈簧22和支撐臂23分設在懸掛件21的上下部，形成雙向懸掛支撐機構，即兩個方向都由支撐彈簧22連接，實現減震功能並進一步提高越障性能，同時如果車體發生翻轉也能繼續行進。
本實施例中，支撐彈簧22內設有導向軸24，導向軸24與懸掛件21活動套接，導向軸24兩端分別與上下支撐臂23固接。該導向軸24對支撐彈簧22的運動形成導向和定位，防止支撐彈簧22發生偏移和彎曲，提高了行進時的穩定性。
本實施例中，懸掛件21於上下部分別設有導向套211，導向軸24伸至導向套211內，支撐彈簧22套於導向套211外圍。該結構中，導向軸24可沿導向軸24作一定的位移，而支撐彈簧22套於導向套211外圍，使得支撐彈簧22存在形變空間，保證了減震功能。
本實施例中，懸掛件21側部設有卡塊212，車架1側部裝設有用於和卡塊212卡接適配的卡接部件11。通過卡塊212與卡接部件11的適配卡接，實現了模塊化快速拆裝結構。
本實施例中，卡接部件11包括安裝板111、U型條112和伸縮擋塊113，安裝板111裝設在車架1側部，U型條112裝設在安裝板111上並與安裝板111之間形成U型卡槽114，伸縮擋塊113裝設在安裝板111上並位於U型條112的開口處，卡塊212擠壓伸縮擋塊113並滑於U型卡槽114後，伸縮擋塊113伸出並抵擋卡塊212。該結構中，當安裝環狀輪體3時，則將懸掛件21的卡塊212沿U型條112的開口滑入U型卡槽114內，此過程中，伸縮擋塊113先受壓收縮，待卡塊212完全進入U型卡槽114後，伸縮擋塊113失去受壓力而復位伸出並抵擋卡塊212，從而實現對卡塊212的鎖定，其結構簡單巧妙。
本實施例中，伸縮擋塊113包括擋塊1131和伸縮彈簧1132，安裝板111上設有支撐條1111，擋塊1131穿設於安裝板111上並跨設有支撐條1111上，伸縮彈簧1132裝設在支撐條1111與擋塊1131之間。該結構中，擋塊1131中間部位設有空腔，擋塊1131跨設有支撐條1111上，支撐條1111與擋塊1131之間空腔內裝設伸縮彈簧1132，當卡塊212沿U型條112的開口滑入U型卡槽114內時，擋塊1131受力，伸縮彈簧1132收縮，待卡塊212完全進入U型卡槽114後，伸縮彈簧1132複合並將擋塊1131推出抵擋卡塊212。
本實施例中，擋塊1131的端部設有便於卡塊212進出的錐形導向部11311。該錐形導向部11311對擋塊1131的進出起到導向作用，一方面利於拆裝，另一方面不會損傷卡塊212。
本實施例中，支撐臂23在與環狀輪體3內環的接觸位置裝設有滾輪231。支撐臂23通過滾輪231與環狀輪體3內環形成滾動支撐，即形成了行星輪式結構，進一步提高了效率。
雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的範圍內。