一种驱动总成及移动机器人的制作方法

本实用新型涉及一种驱动结构，尤其涉及一种驱动总成，并涉及包括了该驱动总成的移动机器人。

背景技术：

现有移动机器人(也称AGV)，尤其是对于重载移动机器人，其驱动轮的安装对于整车的性能有很大的影响。为使移动机器人有很好的地面的适应性，确保驱动轮始终与地面接触，大多采用驱动轮弹簧结构，让弹簧压紧驱动轮保证驱动轮有足够的附着力。这种方式，如果弹簧力太大，AGV空载时就会被顶起；如果弹簧力太小，AGV重载时驱动轮就会打滑。所以为了保证重载时不打滑，必须把AGV自身重量做的很重，而AGV自身重量越重，其车身自重消耗的能量也会越大。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是需要提供一种能够使得驱动轮的附着力随负载的增加而增加，并总是紧贴地面，不会打滑，且车身可以制作的更轻，以便节省能源消耗的驱动总成，并进一步提供包括了该驱动总成的移动机器人。

对此，本实用新型提供一种驱动总成，包括：驱动组件、万向轮组件和转臂组件，所述驱动组件与所述转臂组件的一端相连接，所述万向轮组件与所述转臂组件的另一端相连接，所述驱动组件和万向轮组件分别通过所述转臂组件实现上下相对运动。

本实用新型的进一步改进在于，所述转臂组件包括第二转臂和第三转臂，所述驱动组件与所述第三转臂的一端固定连接，所述第三转臂的另一端与所述第二转臂的一端活动连接，所述第二转臂的另一端与所述万向轮组件固定连接。

本实用新型的进一步改进在于，所述转臂组件还包括第一转臂和支承座，所述支承座通过第一转臂与所述第三转臂活动连接。

本实用新型的进一步改进在于，所述转臂组件还包括第一转动构件和第二转动构件，所述第一转臂通过第一转动构件连接至所述第三转臂，所述第一转臂通过第二转动构件连接至所述支承座。

本实用新型的进一步改进在于，所述转臂组件还包括第三转动构件和第四转动构件，所述第二转臂通过第三转动构件连接至所述支承座，所述第二转臂通过第四转动构件连接至所述第三转臂。

本实用新型的进一步改进在于，所述第一转动构件、第二转动构件、第三转动构件和第四转动构件均为销轴或转轴中的任意一种转动构件。

本实用新型的进一步改进在于，还包括弹性组件，所述弹性组件设置于所述第三转臂上。

本实用新型的进一步改进在于，所述弹性组件包括弹簧和弹簧压板，所述弹簧压板与移动机器人的车体固定连接，所述弹簧设置于所述弹簧压板和第三转臂之间。

本实用新型的进一步改进在于，所述驱动组件包括驱动电机、驱动减速箱、驱动轮、转向电机、第一齿轮和第二齿轮，所述驱动电机通过驱动减速箱与所述驱动轮相连接，所述第一齿轮安装于所述驱动减速箱上，所述第二齿轮安装于所述转向电机上，所述第一齿轮和第二齿轮啮合连接。

本实用新型还提供一种移动机器人，包括了如上所述的驱动总成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：在驱动组件和万向轮组件之间设置转臂组件，便于所述驱动组件和万向轮组件分别通过所述转臂组件实现上下相对运动；更有优选的，通过由转臂组件组成的平行四边形结构实现驱动轮与万向轮之间的连接，实现了驱动轮可以上下移动，并始终与地面垂直，同时万向轮可绕所述转臂组件的第三转动构件上下摆动，进而达到驱动轮的附着力随负载的增加而增加，并总是紧贴地面和不会打滑的目的，其移动机器人的车身可以制作的更轻，有效节省了因为车身自重过重而带来的不必要的能源消耗；在此基础上，还能够有效过滤因为地面不平而引起的移动机器人车身高度的变化。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的立体结构示意图；

图2是本实用新型一种实施例的主视结构示意图；

图3是本实用新型一种实施例的由转臂组件组成的平行四边形结构的结构示意图；

图4是本实用新型一种实施例的第三转臂的结构示意图；

图5是本实用新型一种实施例的第二转臂的结构示意图；

图6是本实用新型一种实施例的在万向轮抬起时的驱动总成状态示意图；

图7是本实用新型一种实施例的在驱动轮压下时的驱动总成状态示意图；

图8是本实用新型一种实施例的在万向轮压下时的驱动总成状态示意图；

图9是本实用新型一种实施例的在驱动轮抬起时的驱动总成状态示意图；

图10是本实用新型一种实施例的第二转臂的转动示意图；

图11是本实用新型一种实施例的驱动总成的受力分析示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

如图1至图3所示，本例提供一种驱动总成，包括：驱动组件、万向轮组件10和转臂组件，所述驱动组件与所述转臂组件的一端相连接，所述万向轮组件10与所述转臂组件的另一端相连接，所述驱动组件和万向轮组件10分别通过所述转臂组件实现上下相对运动。

本例所述转臂组件通过转臂实现驱动组件和万向轮组件10的上下相对运动，进而能够适应因为地面不平而引起的移动机器人车身高度的变化，而且实现了驱动轮可以上下移动以始终与地面垂直。

如图1至图5所示，本例所述转臂组件优选包括第一转臂6、支承座7、第二转臂9和第三转臂12，所述支承座7的一端通过第一转臂6与所述第三转臂12活动连接，所述支承座7的另一端与所述第二转臂9活动连接；所述驱动组件与所述第三转臂12的一端固定连接，所述第三转臂12的另一端与所述第二转臂9的一端活动连接，所述第二转臂9的另一端与所述万向轮组件10固定连接。

优选的，如图1至图5所示，本例所述转臂组件还包括第一转动构件14、第二转动构件11、第三转动构件8和第四转动构件13，所述第一转臂6通过第一转动构件14连接至所述第三转臂12，所述第一转臂6通过第二转动构件11连接至所述支承座7，所述第二转臂9通过第三转动构件8连接至所述支承座7，所述第二转臂9通过第四转动构件13连接至所述第三转臂12。因此，所述转臂组件组成一个平行四边形结构，能够实现驱动轮15与万向轮组件10的万向轮之间的连接，实现了驱动轮15可以上下移动，并始终与地面垂直，同时万向轮可绕所述转臂组件的第三转动构件8上下摆动，进而达到驱动轮15的附着力随负载的增加而增加，并总是紧贴地面和不会打滑的目的。

当然，本例所述的转臂组件组成一个平行四边形结构是一个优选的实施方式，在实际应用中，能够使得所述驱动组件和万向轮组件10分别实现上下相对运动的转臂组件即可。本例所述第一转动构件14、第二转动构件11、第三转动构件8和第四转动构件13优选均为销轴或转轴中的任意一种转动构件。

本例还包括弹性组件，所述弹性组件设置于所述第三转臂12上。所述弹性组件为用于实现所述第三转臂12和移动机器人的车身之间的缓冲和压紧的弹性部件，用于提供缓冲和辅助压力，对驱动轮15的附着力有一定的有益效果。

优选的，如图1和图3所示，本例所述弹性组件包括弹簧4和弹簧压板3，所述弹簧压板3与移动机器人的车体固定连接，所述弹簧4设置于所述弹簧压板3和第三转臂12之间，并通过螺钉2压紧。进而通过包括了弹簧4等的弹性组件起到缓冲和提供辅助压力，对驱动轮15的附着力有一定的有益效果。本例所述万向轮组件10安装在第二转臂9上。

如图1和图2所示，本例所述驱动组件包括驱动电机5、驱动减速箱16、驱动轮15、转向电机1、第一齿轮18和第二齿轮17，所述驱动电机5通过驱动减速箱16与所述驱动轮15相连接，所述第一齿轮18安装于所述驱动减速箱16上，所述第二齿轮17安装于所述转向电机1上，所述第一齿轮18和第二齿轮17啮合连接。所述第一齿轮18优选为大齿轮，所述第二齿轮17优选为转向小齿轮。

本例所述驱动电机5通过驱动减速箱16与驱动轮15连接在一起，所述第一齿轮18安装在驱动减速箱16上，所述转向电机1上安装有第二齿轮17,所述第二齿轮17与第一齿轮18啮合；从而实现转向电机1输出的动力驱动大齿轮转动，进而实现驱动轮15的转向。

本例还提供一种移动机器人，包括了如上所述的驱动总成。

本例所述支承座7与移动机器人车体固定连接，通过第一转动构件14、第二转动构件11、第三转动构件8和第四转动构件13可实现在第一转臂6、第二转臂9、第三转臂12和支承座7之间形成一个平行四边形结构，即如图2所示的虚线平行四边形。当支承座7不做旋转运动时，因而可以实现第一转动构件14和第四转动构件13所在连线的上下运动，第一转动构件14和第四转动构件13所在连线不会有旋转运动。同时由于第一转动构件14和第四转动构件13所在连线在第三转臂12上，而第三转臂12与驱动轮是固定连接在一起的，因而可以实现驱动轮随地面的起伏只会有上下的运动，始终保持驱动轮与地面垂直接触。因而可以提高移动机器人行驶精度。

本例主要是把驱动轮15与移动机器人车体之间的安装采用平行四边形结构安装，同时通过第二转臂9实现万向轮组件10与驱动轮15绕第三转动构件8上下运动，来进一步实现移动机器人底盘对地面的适应性。如图6所示，当地面上凸，万向轮组件10被抬起，通过平行四边形结构，驱动轮15不会动，第二转动构件11和第三转动构件8所在连线会上移；如图7所示，当地面下凹，驱动轮15压下时，通过平行四边形结构，驱动轮15依然正压地面，万向轮组件10会稍有摆动，第二转动构件11和第三转动构件8所在连线会下移；如图8所示，当地面下凹，万向轮组件10被压下，通过平行四边形结构，驱动轮15不会动，第二转动构件11和第三转动构件8所在连线会下移；如图9所示，当地面上凸，驱动轮15被抬起，通过平行四边形结构，驱动轮15依然正压地面，而万向轮组件10会稍有摆动，第二转动构件11和第三转动构件8所在连线会上移；因而驱动总成能很好的与地面保持接触，并保持驱动轮15始终垂直压地面，可以提高移动机器人的行驶精度。

通过合理设计第二转臂9上的第三转动构件8和第四转动构件13以及万向轮组件10与第二转臂9之间的安装点M的位置，可以有效的过滤地面不平引起的移动机器人车身晃动的问题。如图10所示，设C点和D点的距离为LCD,A点为第一转动构件14所在的位置，B点为第二转动构件11所在的位置，C点为第三转动构件8所在的位置，D点第四转动构件13所在的位置，则平行四边形结构也成为平行四边形ABCD结构，M点为万向轮组件10与第二转臂9之间的安装点位置，则C点与M点的距离为LCM,车身的高度变为为Lh，万向轮组件10的高度变为为LH，则有：

从公式可知，Lh<LH，由地面不平引起移动机器人车身上下高度变化会减小，有明显的过滤作用。

驱动总成受力分析如图11所示，设驱动轮15与地面接触点为E点，支反力为Fa，万向轮组件10的万向轮与地面接触点为H，支反力为Fb，负载和底盘重力以及驱动总成的重力作用在B点，作用力为F，弹簧对驱动总成的作用点位K，作用力为Fk。其中Lk为K点和E点的在地面的投影距离，La为E点和B点的在地面的投影距离；Lb为B点和H点在地面的投影距离。

根据驱动总成受力分析有：Fa+Fb＝F+Fk和Fb(La+Lb)+FkLk＝FLa，根据以上公式可得出：和

设F＝20000N，Fk＝1000N，La＝0.245m，Lb＝0.44m，Lk＝0.17m，根据公式可知，Fa＝14094N；设LCD＝0.1m，LCM＝0.43m，如果由于地面不平，使万向轮高度变化LH＝0.02m，则根据公式可知，Lh＝0.0038m；所以移动机器人车身高度变化会大大减小。

从公式可知，当La、Lb、Lk以及Fk设计为定值时，驱动轮15的力Fa随负载的增加而增加。从公式可知，万向轮上的力Fb也是随负载的增加而增加。同时可以通过调节La和Lb来分配驱动轮15和万向轮上的力。因而，在移动机器人底盘自身重量轻的状态下，也可以驱动大负载而不打滑，移动机器人车身重量可以制作的更轻，从而达到减少车身能源消耗浪费的问题。

综上所述，本例在驱动组件和万向轮组件10之间设置转臂组件，便于所述驱动组件和万向轮组件10分别通过所述转臂组件实现上下相对运动；更有优选的，通过由转臂组件组成的平行四边形结构实现驱动轮15与万向轮之间的连接，实现了驱动轮15可以上下移动，并始终与地面垂直，同时万向轮可绕所述转臂组件的第三转动构件8上下摆动，进而达到驱动轮15的附着力随负载的增加而增加，并总是紧贴地面和不会打滑的目的，其移动机器人的车身可以制作的更轻，有效节省了因为车身自重过重而带来的不必要的能源消耗；在此基础上，还能够有效过滤因为地面不平而引起的移动机器人车身高度的变化。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。