专利名称：变挡位移动机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器人工程，具体地说是一种变挡位移动机器人。
背景技术：
目前，已知的大多数移动机器人，由于体积结构的限制、设计简
单可靠的要求，移动机器人的减速比是不可变的；这样一来，由于移 动机器人的平地最高移动速度与最大爬坡能力成反比，因此，就会导 致移动机器人在平地的最高移动速度与最大爬坡能力的矛盾。如果想 提高移动机器人的爬坡能力，在电机功率不变的情况下，只能增加机 器人的减速比，这样虽然提升了机器人的爬坡能力，却降低了移动机 器人在平地移动时能够达到的最高移动速度，使得机器人在平地移动 时不能发挥电机的最大功率，造成浪费。
实用新型内容
为了解决现有移动机器人平地最高移动速度与最大爬坡能力相 矛盾的问题，本实用新型的目的在于提供一种变挡位移动机器人，通 过电磁离合器控制不同的齿轮组输出转矩，使得平地移动与爬坡分挡 使用，无论是平地移动或是爬坡，都能最大发挥电机功率。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的
本实用新型包括第一、二带轮及履带、箱体，在箱体内对称设有 两组结构相同的驱动装置，该驱动装置包括电机及第一、三转动轴， 电机安装在箱体内，第一转动轴的一端与电机的输出轴相连，另一端 连接于箱体上；第二转动轴插设在箱体上，第二转动轴的一端由箱体 穿出、设有第一带轮，第一带轮通过履带与第二带轮相连；在第一、 二转动轴上设有两组齿轮组，第一转动轴上套接有两个分别控制两组 齿轮组输出扭矩的电磁离合器。
其中所述电磁离合器由电磁离合器弹性吸片及电磁离合器电磁 体组成；第一转动轴上依次套设有第一齿轮、第一电磁离合器弹性吸 片、第一电磁离合器电磁体、第二齿轮、第二电磁离合器弹性吸片及 第二电磁离合器电磁体，第一、二齿轮通过轴承安装在第一转动轴上， 第一、二电磁离合器电磁体固接在第一转动轴上，第一、二电磁离合 器弹性吸片分别固接在第一、二齿轮朝向第一、二电磁离合器电磁体的表面上；所述第二转动轴上固接有第三、四齿轮，第三齿轮与第一 齿轮啮合传动、组成齿轮组，第四齿轮与第二齿轮啮合传动、组成齿
轮组；第一齿轮与第三齿轮的减速比大于第二齿轮与第四齿轮的减速 比；所述第一转动轴的一端与电机的输出轴相连，另一端通过轴承连 接于箱体的侧壁上；第二转动轴通过轴承插设在箱体上。 本实用新型的优点与积极效果为
1. 结构简单、操作方便。本实用新型只需通过切换电磁离合器 即可实现机器人移动速度、输出转矩的高低变换，操作十分方便，结 构也很简单。
2. 可适应不同环境。本实用新型通过控制电磁离合器的吸合与 脱开来控制不同的齿轮组输出转矩，使机器人既可在平地快速移动， 又可满足爬坡或上、下楼梯时的要求，更适应消防、侦察、危险作业 的复杂环境。
3. 电机功率不浪费。本实用新型无论当机器人平地移动或是爬 坡时，电机功率都能得到最大的发挥。
图i为本实用新型的结构示意其中l为第一带轮，2为第一转动轴，3为第一齿轮，4为履带， 5为第一电磁离合器弹性吸片，6为第一电磁离合器电磁体，7为第 二转动轴，8为第二带轮，9为第二齿轮，IO为第二电磁离合器弹性 吸片，11为第二电磁离合器电磁体，12为电机，13为第三转动轴， 14为第三齿轮，15为第四齿轮，16为箱体。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。
如图1所示，本实用新型包括第一、二带轮1、 8及履带4、箱 体16，箱体16是移动机器人的总支撑，在箱体16内对称设有两组 结构相同的驱动装置，该驱动装置包括电机12及第一、三转动轴2、 13,电机12安装在箱体16内，第一转动轴2的一端与电机12的输 出轴相连，由电机驱动，另一端通过轴承连接于箱体16的一侧壁上。 第二转动轴13通过轴承插设在箱体16上，第二转动轴13的一端由 箱体16穿出、固接有第一带轮l;第一带轮1通过履带4与第二带 轮8相连，驱动移动机器人移动或转弯。第二带轮8通过轴承套设于 固接在箱体16上的第二转动轴7。在第一、二转动轴2、 13上设有 两组齿轮组，第一转动轴2上套接有两个分别控制两组齿轮组输出扭 矩的电磁离合器。
两个电磁离合器分别由第一电磁离合器弹性吸片5与第一电磁离合器电磁体6组成一个，由第二电磁离合器弹性吸片IO与第一电 磁离合器电磁体11组成另一个。两组齿轮组分别由第一齿轮3与第
三齿轮14组成一组，由第二齿轮9与第四齿轮15组成另一组。第一 转动轴2上依次套设有第一齿轮3、第一电磁离合器弹性吸片5、第 一电磁离合器电磁体6、第二齿轮9、第二电磁离合器弹性吸片10及 第二电磁离合器电磁体ll,第一、二齿轮3、 9通过轴承分别安装在 第一转动轴2上，可相对第一转动轴2转动；第一、二电磁离合器电 磁体6、 11分别固接在第一转动轴2上，与第一转动轴2连动；第一 电磁离合器弹性吸片5固接在第一齿轮3朝向第一电磁离合器电磁体 6的表面上，第二电磁离合器弹性吸片10固接在第二齿轮9朝向第 二电磁离合器电磁体ll的表面上。第二转动轴13上固接有第三、四 齿轮14、 15，第三齿轮14与第一齿轮3啮合传动、组成一个齿轮组， 第四齿轮15与第二齿轮9啮合传动、组成另一个齿轮组。第一齿轮 3与第三齿轮14的减速比大于第二齿轮9与第四齿轮15的减速比。 本实用新型的工作原理为
移动机器人分别由两个电机12驱动，使移动机器人移动或原地 回转。当机器人平地移动时，由于机器人平地移动时，所需要的输出 转矩较小，第二电磁离合器电磁体11通电，产生磁性，通过变形吸 合第二电磁离合器弹性吸片10，使第二电磁离合器电磁体ll与第二 电磁离合器弹性吸片IO相结合；电机12工作，带动第一转动轴2旋 转，与第一转动轴2固接的第二电磁离合器电磁体11随着第一转动 轴2共同旋转，同时，由于第二电磁离合器弹性吸片IO与第二齿轮 9固接，因此，被第二电磁离合器电磁体11吸合的第二电磁离合器 弹性吸片10及第二齿轮9共同随第一转动轴2旋转；第二齿轮9与 第四齿轮15啮合传动、传递力矩，驱动与第四齿轮15固接的第三转 动轴13旋转；而此时，由于第一电磁离合器电磁体6与第一电磁离 合器弹性吸片5脱开，第一齿轮6与第三齿轮14空转、不传递力矩。 第一带轮1随着第三转动轴13共同旋转，通过履带4驱动第二带轮 8。由于输出转矩的是第二齿轮9与第四齿轮15组成的、具有小减速 比的齿轮组，大减速比的齿轮组空转，电机转速不变，减速比小，输 出最大转速高，实现了移动机器人在平地的高速移动。
当移动机器人爬坡或上楼梯需要大转矩时，第二电磁离合器电磁 体11断电，第二电磁离合器电磁体11与第二电磁离合器弹性吸片 IO脱开，第二齿轮9与第一转动轴2脱开，第二齿轮9与第四齿轮 15不再传递力矩。第一电磁离合器电磁体6通电，产生磁性，通过 变形吸合第一电磁离合器弹性吸片5，使第一电磁离合器电磁体6与
5第一电磁离合器弹性吸片5相结合；电机12工作，带动第一转动轴 2旋转，与第一转动轴2固接的第一电磁离合器电磁体6随着第一转 动轴2共同旋转，同时，由于第一电磁离合器弹性吸片5与第一齿轮 3固接，因此，被第一电磁离合器电磁体6吸合的第一电磁离合器弹 性吸片5及第一齿轮3共同随第一转动轴2旋转；第一齿轮3与第三 齿轮14啮合传动、传递力矩，驱动与第三齿轮14固接的第三转动轴 13旋转；而此时，由于第二电磁离合器电磁体ll与第二电磁离合器 弹性吸片10脱开，第二齿轮9与第四齿轮15空转、不传递力矩。第 一带轮1随着第三转动轴13共同旋转，通过履带4驱动第二带轮8。 由于输出转矩的是第一齿轮3与第三齿轮14组成的、具有大减速比 的齿轮组，小减速比的齿轮组空转，电机最大转矩不变，减速比大， 输出最大转矩高，实现了移动机器人低速大转矩爬坡。这样，通过切 换第一、二电磁离合器电磁体6、 11即可实现移动机器人移动速度、 输出转矩的高低变换，以适应不同的环境需求。
本实用新型中组成两个电磁离合器的第一、二电磁离合器电磁 体6、 ll及第一、二电磁离合器弹性吸片5、 IO为巿购标准件，可 购置于福建研新股份有限公司生产的，ENC系列的标准型电磁离合 器或可购置于日本SHINK0公司生产的JC系列电磁离合器。
权利要求1. 一种变挡位移动机器人，包括第一、二带轮及履带、箱体，其特征在于在箱体(16)内对称设有两组结构相同的驱动装置，该驱动装置包括电机(12)及第一、三转动轴(2、13)，电机(12)安装在箱体(16)内，第一转动轴(2)的一端与电机(12)的输出轴相连，另一端连接于箱体(16)上；第二转动轴(13)插设在箱体(16)上，第二转动轴(13)的一端由箱体(16)穿出、设有第一带轮(1)，第一带轮(1)通过履带(4)与第二带轮(8)相连；在第一、二转动轴(2、13)上设有两组齿轮组，第一转动轴(2)上套接有两个分别控制两组齿轮组输出扭矩的电磁离合器。
2. 按权利要求1所述的变挡位移动机器人，其特征在于所述 电磁离合器由电磁离合器弹性吸片及电磁离合器电磁体组成；第一转 动轴(2 )上依次套设有第一齿轮(3 )、第一 电磁离合器弹性吸片(5 )、 第一电磁离合器电磁体(6)、第二齿轮(9)、第二电磁离合器弹性吸 片(10)及第二电磁离合器电磁体(11),第一、二齿轮U、 9)通 过轴承安装在第一转动轴(2)上，第一、二电磁离合器电磁体(6、 11)固接在第一转动轴(2)上，第一、二电磁离合器弹性吸片(5、 IO)分别固接在第一、二齿轮(3、 9)朝向第一、二电磁离合器电磁 体(6、 11)的表面上。
3. 按权利要求1或2所述的变挡位移动机器人，其特征在于 所述第二转动轴(13)上固接有第三、四齿轮(14、 l5),第三齿轮(14)与第一齿轮(3)啮合传动、组成齿轮组，第四齿轮(l5)与 第二齿轮(9)啮合传动、组成齿轮组。
4. 按权利要求3所述的变挡位移动机器人，其特征在于所述 第一齿轮(3)与第三齿轮(l4)的减速比大于第二齿轮(9)与第四 齿轮(15)的减速比。
5. 按权利要求1所述的变挡位移动机器人，其特征在于所述 第一转动轴(2)的一端与电机(12)的输出轴相连，另一端通过轴 承连接于箱体(16)的侧壁上。
6. 按权利要求1所述的变挡位移动机器人，其特征在于所述 第二转动轴(13)通过轴承插设在箱体(16)上。
专利摘要本实用新型涉及机器人工程，具体地说是一种变挡位移动机器人，包括第一、二带轮及履带、箱体，在箱体内对称设有两组结构相同的驱动装置，该驱动装置包括电机及第一、三转动轴，电机安装在箱体内，第一转动轴的一端与电机的输出轴相连，另一端连接于箱体上；第二转动轴插设在箱体上，第二转动轴的一端由箱体穿出、设有第一带轮，第一带轮通过履带与第二带轮相连；在第一、二转动轴上设有两组齿轮组，第一转动轴上套接有两个分别控制两组齿轮组输出扭矩的电磁离合器。本实用新型具有结构简单、操作方便，可适应不同环境电机功率不浪费等优点。
文档编号B25J5/00GK201313308SQ200820219790
公开日2009年9月23日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者辰 姚, 迪 智, 李小凡, 忠 王, 挺 王, 宇 罗 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所