一种移动机器人的一体化驱动模块的制作方法

本发明涉及一种移动机器人的一体化驱动模块，用于移动机器人的行驶驱动及摆臂驱动，属于移动机器人驱动领域。

背景技术：

移动机器人在各类民用应急救援、各类军用和各类警用领域存在大量的应用，目前正在越来越多地应用到人不容易达到以及对人类健康存在危害的工作环境中。鉴于移动机器人天然的优越性，今后移动机器人的发展前景会更加广阔。

现有移动机器人平台行驶驱动和摆臂驱动设计一般分别布置在无人平台的前后轴而没有采用集成化设计，具体如图1所示。工作原理：移动机器人在前后轴分别布置行驶驱动模块和摆臂驱动模块，分别完成移动平台的行驶工作和摆臂旋转工作。该设计采用传统器件实现了移动机器人的行驶和越障功能。

该现有技术所存在如下问题和缺陷：

1、限制移动机器人平台的重心调整。

移动机器人在上下楼梯、爬坡以及翻越石块等越障过程中，对于自身的重心位置十分敏感，要求机器人的重心尽量原理机器人的几何中心尽量靠近机器人的一侧车轴。而在传统驱动布置方案中，作为重量最终的两个部件行驶驱动部件和摆臂驱动部件分别布置在移动机器人的前后轴，将移动机器人的中心限制在了几何中心的附近，在设计阶段无法做到依据越障任务设计调整移动机器人重心，极大地限制了移动机器人的越障能力。

2、两套驱动机构，增加了放水防尘等设计的成本。

3、传统布置方案中，各部件按照一定的装配顺序逐个安装，存在拆卸复杂，拆装困难问题，进而延长了试验周期和维护周期，大大提高了移动机器人的试验和维护成本。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种移动机器人的一体化驱动模块，能够在设计阶段依据越障任务调整移动机器人重心，提供机器人的越障能力，并一体化模块化装配，降低了移动机器人防护成本；同时采用一体化模块设计，拆卸简单，缩短了试验或维护周期。

本发明的技术解决方案是：一种移动机器人的一体化驱动模块，左驱动组件、摆臂驱动组件以及右驱动组件；

左驱动组件、摆臂驱动组件以及右驱动组件依次套装在移动机器人的摆臂连杆上，且左驱动组件和右驱动组件与所述摆臂连杆不接触；左驱动组件与移动机器人左侧车轮连接，用于驱动左侧车轮行驶，右驱动组件与移动机器人右侧车轮连接，用于驱动右侧车轮行驶，摆臂驱动组件用于驱动摆臂运动。

左驱动组件和右驱动组件组成相同，均包括中空减速器和中空驱动电机，中空减速器的输入端和中空驱动电机输出轴固定连接，中空减速器的输出端和移动机器人的车轮连接，中空驱动电机根据移动机器人控制器的控制指令运行，带动中空减速器旋转，进而驱动车轮行驶。

所述中空驱动电机的转子为中空无铁芯结构。

所述中空驱动电机上设置有中空驱动电机反馈装置，用于采集中空驱动电机转子的位置和速度信息，反馈给移动机器人控制器。

摆臂驱动组件包括中空摆臂减速器和摆臂电机，其中中空摆臂减速器套装并固定在移动机器人的摆臂连杆上，中空摆臂减速器和摆臂电机固定连接，摆臂电机平行或垂直于移动机器人的摆臂连杆；

摆臂电机根据移动机器人控制器的控制指令运行，通过中空摆臂减速器驱动移动机器人摆臂连杆旋转，从而带动摆臂运动。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)用于行驶驱动和摆臂驱动的结构是移动机器人中重量最大的组件，移动机器人平台在越障和爬楼梯时一般要求重心尽量靠近平台的一侧车轴，现有移动机器人平台行驶驱动和摆臂驱动分别布置于前后轴的设计方式导致平台重量前后均分，重心与几何中心基本重叠，调整困难。本发明将行驶驱动和摆臂驱动结构进行一体化设计，将减速器和驱动电机设计为中空结构，套装在摆臂连杆上，实现了对行驶和摆臂的分别驱动，同时相比现有移动机器人平台行驶驱动和摆臂驱动设计，将重量最大的组件集中在一侧车轴，更有利于将移动机器人的重心设计在一侧车轴，更利于重心的配比和控制，达到提高移动机器人越障能力的目的。

(2)本发明将行驶驱动和摆臂驱动结构进行一体化设计，只需一套防水防尘设计即可，降低了防护成本。

(3)现有移动机器人平台行驶驱动组件和摆臂驱动组件均按一定装配顺序固定安装在车体上，拆卸时需要按顺序逐个拆除，增加了试验和维护周期，本发明将行驶驱动和摆臂驱动结构进行一体化和模块化设计，可以作为一个统一的部件与车体连接，可以做到整体拆卸整体换装，简化了拆卸操作，缩短了试验周期，降低了生产成本。

附图说明

图1为移动机器人传统驱动布置图；

图2为本发明装置(摆臂电机与摆臂连杆平行)示意图；

图3为本发明装置(摆臂电机与摆臂连杆垂直)示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明提出了一种移动机器人的一体化驱动模块，包括左驱动组件1、摆臂驱动组件3以及右驱动组件2。

左驱动组件1、摆臂驱动组件3以及右驱动组件2从左至右依次套装在移动机器人的摆臂连杆33上，且左驱动组件1以及右驱动组件2与摆臂连杆33之间没有摩擦。左驱动组件1用于驱动移动机器人左侧车轮行驶，摆臂驱动组件3用于驱动摆臂运动，右驱动组件2用于驱动移动机器人右侧车轮行驶。

左驱动组件1和右驱动组件2组成相同，均包括中空减速器和中空驱动电机，中空减速器的输入端和中空驱动电机输出轴固定连接，中空减速器的输出端和移动机器人的车轮连接，中空驱动电机根据移动机器人控制器的控制指令运行，带动中空减速器旋转，进而驱动车轮行驶。

本发明中空驱动电机的转子采用中空无铁芯结构，转子为高效中空导磁轴，将转子的转轴与磁路设计为一体，在减少转子的总体外径向尺寸的同时增大了转子的磁路有效尺寸，并将定子外径与转子外径比例缩减为1.7：1；另一方面，通过增大电机绕组槽满率、增强电机定子浸漆良好程度和增加电机壳体与定子之间配合紧密程度等，减少了电机绕组到外界传热路径的热阻，进而增大了电机运行时的电流密度，进一步提高了中空驱动电机的扭矩密度。通过上述手段，缩小了电机的转子外径尺寸、减少了定转子外径比例，并增大了电机的电流密度，提高了中空驱动电机的扭矩密度和功率密度。

在中空驱动电机转轴上设置有超薄型中空驱动电机反馈装置，用于采集中空驱动电机转子的位置和速度信息，反馈给移动机器人控制器。中空驱动电机反馈装置的厚度为1‐5mm。移动机器人控制器根据中空驱动电机转子的位置和速度信息，以及左右车轮的行驶需求，向左驱动组件1和右驱动组件2的中空驱动电机发送控制指令。

左驱动组件1包括中空减速器11和中空驱动电机12，右驱动组件2包括中空减速器21和中空驱动电机22。

摆臂驱动组件3包括中空摆臂减速器31和摆臂电机32，其中中空摆臂减速器31套装并固定在移动机器人的摆臂连杆33上，中空摆臂减速器31和摆臂电机32固定连接，根据实际空间大小，摆臂电机32的放置可以平行或垂直于移动机器人的摆臂连杆33。平行时的示意图如图2所示，垂直时的示意图如图3所示。

摆臂电机32根据移动机器人控制器的控制指令运行，通过中空摆臂减速器驱动移动机器人摆臂连杆旋转，从而带动摆臂运动。

当移动机器人为双臂结构时，则前后车轴上分别套装本发明的一体化驱动模块即可实现行驶和摆臂驱动。

本发明的一体化驱动模块能够达到提升功率密度，减少占用体积的特点。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。