一种转向机构及移动装置的制作方法

1.本发明涉及移动装置技术领域，尤其涉及一种转向机构及移动装置。


背景技术：

2.在建筑领域使用的机器人一般均具有移动底盘。
3.建筑机器人在建筑工地使用时，一般需要具备全向移动功能。为了实现底盘的全向移动，常见的方式为底盘配备双舵轮以实现底盘的全向移动。
4.但是，由于舵轮的成本较高，导致移动底盘和机器人的成本也较高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种转向机构及移动装置，能够实现移动装置的全向移动。
6.如上构思，本发明所采用的技术方案是：
7.一种转向机构，包括：
8.第一锥齿轮，所述第一锥齿轮能够绕自身轴线转动；
9.第二锥齿轮，与所述第一锥齿轮啮合传动；
10.第三锥齿轮，与所述第二锥齿轮相对间隔设置且与所述第一锥齿轮啮合传动，所述第二锥齿轮与所述第三锥齿轮的转向相反；
11.换挡轴，穿设于所述第二锥齿轮和所述第三锥齿轮，所述换挡轴能够沿自身轴线方向移动以选择性地与所述第二锥齿轮或者所述第三锥齿轮传动连接；
12.第一转向板，与所述第二锥齿轮连接，所述第二锥齿轮能够带动所述第一转向板转动；
13.第二转向板，与所述换挡轴连接，所述换挡轴能够带动所述第二转向板转动。
14.通过换挡轴轴向移动实现对第一转向板和第二转向板的转向控制，能够控制第一转向板和第二转向板的转动方向和转动角度。
15.可选地，沿所述换挡轴的轴线方向，于所述换挡轴的侧面间隔设置有第一配合键和第二配合键，所述第一配合键能够与所述第二锥齿轮插接，所述第二配合键能够与所述第三锥齿轮插接。
16.通过沿轴线方向在换挡轴的侧面设置第一配合键和第二配合键，制造方便。且键连接能够保证换挡轴与锥齿轮稳定传动。
17.可选地，所述第一转向板和所述第二转向板沿所述换挡轴的轴线方向间隔设置。
18.第一转向板和第二转向板间隔设置能够使得转向机构结构紧凑，竖向占用空间小。
19.可选地，所述换挡轴的侧面还设置有第三配合键，所述第三配合键始终与所述第二转向板连接。
20.通过设置第三配合键保证换挡轴与第二转向板始终稳定连接。
21.可选地，所述第一转向板的自由端可转动设有第一连杆，所述第二转向板的自由端可转动设有第二连杆，所述第一连杆的另一端和所述第二连杆的另一端均连接有驱动机构。
22.第一连杆和第二连杆的自由端的距离较大，当一个转向机构驱动两个驱动机构运动时能够避免两个驱动机构之间互相干涉。
23.可选地，所述转向机构还包括换挡轴驱动件，所述换挡轴驱动件用于驱动所述换挡轴沿所述换挡轴的轴线方向移动。
24.换挡轴驱动件实现换挡轴的自动移动。
25.可选地，所述转向机构还包括第一锥齿轮驱动件，所述第一锥齿轮驱动件与所述第一锥齿轮传动连接。
26.第一锥齿轮驱动件实现第一锥齿轮的自动转动。
27.可选地，所述转向机构还包括传动组件，所述传动组件包括：
28.第一带轮，与所述第一锥齿轮驱动件传动连接；
29.传动带；
30.第二带轮，所述传动带套设于所述第一带轮和所述第二带轮上；
31.减速器，所述第二带轮能够带动所述减速器运动，所述减速器能够带动所述第一锥齿轮转动。
32.通过设置传动组件，避免第一锥齿轮驱动件与第一锥齿轮直连时力矩不足的问题。
33.一种移动装置，包括上述的转向机构，还包括：
34.底盘，所述转向机构可转动设于所述底盘上；
35.驱动机构，所述转向机构的第一转向板和第二转向板均连接有一个所述驱动机构，所述第一转向板能够带动与所述第一转向板连接的所述驱动机构转向，所述第二转向板能够带动与所述第二转向板连接的所述驱动机构转向，所述驱动机构能够带动所述底盘移动。
36.由转向机构控制两个驱动机构的走向，进而实现移动装置的全向移动。
37.可选地，所述底盘上设置有两个驱动机构组和两个所述转向机构，所述转向机构与所述驱动机构组一一对应设置，两个所述驱动机构组分别设于所述底盘的两端，每一所述驱动机构组包括两个所述驱动机构，每一驱动机构均可转动安装于所述底盘上。
38.设置四个驱动机构，使得移动装置的行走更加稳定。
39.可选地，所述驱动机构包括：
40.固定架，可转动设于所述底盘；
41.驱动轮，可转动设于所述固定架上；
42.所述第一转向板与一个所述驱动机构的所述固定架可转动连接，所述第二转向板与另一个所述驱动机构的所述固定架可转动连接。
43.固定架与转向机构连接，进而实现转向机构对驱动轮的走向的控制。
44.本发明提出的转向机构，通过换挡轴的轴向移动能够控制第一转向板和第二转向板同向转动或者反向转动。当换挡轴切换至与第二锥齿轮传动连接时，由第二锥齿轮带动第一转向板和第二转向板同向转动；当换挡轴切换至与第三锥齿轮传动连接时，第二转向
板和第一转向板的转动方向相反。
45.本发明提出的移动装置，转向机构的第一转向板和第二转向板能够分别控制两个驱动机构的走向，从而实现移动装置的直行、横移、原地旋转以及斜行。
附图说明
46.图1是本发明实施例提供的移动装置在直行时的示意图；
47.图2是本发明实施例提供的转向机构的一个视角的示意图；
48.图3是本发明实施例提供的转向机构的另一个视角的结构示意图；
49.图4是本发明实施例提供的换挡轴的结构示意图；
50.图5是本发明实施例提供的驱动机构的一个视角的示意图；
51.图6是本发明实施例提供的驱动机构的另一个视角的示意图；
52.图7是本发明实施例提供的移动装置在斜行时的示意图；
53.图8是本发明实施例提供的移动装置在横移时的示意图；
54.图9是本发明实施例提供的移动装置在原地旋转时的示意图。
55.图中：
56.1、第一锥齿轮；11、第一锥齿轮驱动件；12、第一带轮；13、传动带；14、第二带轮；15、减速器；
57.2、第二锥齿轮；
58.3、第三锥齿轮；
59.4、换挡轴；41、第一配合键；42、第二配合键；43、第三配合键；44、换挡轴驱动件；
60.5、第一转向板；51、第一连杆；
61.6、第二转向板；61、第二连杆；
62.7、驱动机构；71、固定架；72、驱动轮；73、摆臂；74、弹簧减振器；76、轴承；77、驱动轮驱动件；
63.8、底盘；
64.9、电控箱。
具体实施方式
65.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
66.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
67.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.参见图1
‑
图9，本实施例提供一种能够实现全向移动的移动装置。该移动装置能够实现直行、斜行、横移以及原地旋转等全向移动。
69.具体地，本实施例中，移动装置包括转向机构，还包括底盘8和驱动机构7。转向机构可转动设于底盘8上，转向机构的第一转向板5和第二转向板6均连接有一个驱动机构7，第一转向板5能够带动与第一转向板5连接的驱动机构7转向，第二转向板6能够带动与第二转向板6连接的驱动机构7转向，驱动机构7能够带动底盘8移动。
70.驱动机构7用于带动移动装置行走，转向机构用于实现对驱动机构7的走向控制，从而实现移动装置的全向移动。
71.参见图2和图3，具体地，本实施例中，转向机构包括第一锥齿轮1、第二锥齿轮2、第三锥齿轮3、换挡轴4、第一转向板5和第二转向板6。
72.其中，第一锥齿轮1能够绕自身轴线转动；第二锥齿轮2与第一锥齿轮1啮合传动；第三锥齿轮3与第二锥齿轮2相对间隔设置且与第一锥齿轮1啮合传动，第二锥齿轮2与第三锥齿轮3的转向相反；换挡轴4穿设于第二锥齿轮2和第三锥齿轮3，换挡轴4能够沿自身轴线方向移动以选择性地与第二锥齿轮2或者第三锥齿轮3传动连接；第一转向板5与第二锥齿轮2连接，第二锥齿轮2能够带动第一转向板5转动；第二转向板6与换挡轴4连接，换挡轴4能够带动第二转向板6转动。
73.本实施例提供的转向机构在工作时，当换挡轴4切换至与第二锥齿轮2传动连接时，第一锥齿轮1绕自身轴线转动并带动第二锥齿轮2转动，此时由第二锥齿轮2带动换挡轴4转动，换挡轴4带动第二转向板6转动，由第二锥齿轮2带动第一转向板5转动；即当换挡轴4切换至与第二锥齿轮2传动连接时，由第二锥齿轮2带动第一转向板5和第二转向板6同向转动。
74.当换挡轴4切换至与第三锥齿轮3传动连接时，第一锥齿轮1绕自身轴线转动并带动第二锥齿轮2和第三锥齿轮3反向转动，由第三锥齿轮3带动换挡轴4转动，换挡轴4带动第二转向板6转动，由第二锥齿轮2带动第一转向板5转动，此时第二转向板6和第一转向板5的转动方向相反。
75.本实施例提供的转向机构，通过换挡轴4的轴向移动能够控制第一转向板5和第二转向板6同向转动或者反向转动。且通过控制第一锥齿轮1的转动角度可以实现对第一转向板5和第二转向板6的转动角度的控制。
76.优选地，第一转向板5和第二转向板6沿换挡轴4的轴线方向间隔设置，即第一转向板5和第二转向板6上下间隔设置，使得转向机构的结构紧凑，节约空间。进一步地，在移动装置中，转向机构的第一转向板5和第二转向板6能够分别控制两个驱动机构7运动，进而实现对两个驱动机构7的运动走向的控制。通过控制第一锥齿轮1的转动角度，并配合换挡轴4，能够控制第一转向板5和第二转向板6的转动角度和转动方向，进而能够控制两个驱动机构7的走向，进而能够实现移动装置的直行、横移、原地旋转以及斜行。
77.具体地，通过控制第一锥齿轮1的转动方向和转动角度，即可实现驱动机构7的走
向调整。
78.参见图4，进一步地，沿换挡轴4的轴线方向，于换挡轴4的侧面间隔设置有第一配合键41和第二配合键42，第一配合键41能够与第二锥齿轮2插接，第二配合键42能够与第三锥齿轮3插接。
79.以图3和图4所示方位为例进行描述，图3中，换挡轴4的第一配合键41与第二锥齿轮2插接，此时有第二锥齿轮2带动换挡轴4转动；即此时由第二锥齿轮2带动第一转向板5和第二转向板6同向转动；当换挡轴4下移后，第一配合键41与第二锥齿轮2脱离连接，第二配合键42与第三锥齿轮3插接，此时由第三锥齿轮3带动换挡轴4转动；即此时第三锥齿轮3带动第二转向板6转动，第二锥齿轮2带动第一转向板5转动。
80.进一步地，换挡轴4的侧面还设置有第三配合键43，第三配合键43始终与第二转向板6连接。即在换挡轴4沿自身轴线移动时，第三配合键43始终与第二转向板6连接，以保证换挡轴4能够稳定带动第二转向板6转动。
81.具体地，第一配合键41和第二配合键42的长度相同，第三配合键43的长度大于第一配合键41。
82.具体地，本实施例中，第二锥齿轮2远离第三锥齿轮3的一侧同轴固设有连接套管，第一转向板5与连接套管固定连接，换挡轴4可移动穿设过连接套管。本实施例中，第二转向板6、第一转向板5、第二锥齿轮2和第三锥齿轮3沿换挡轴4的轴线方向自上向下依次间隔设置，使得整个转向机构结构紧凑。
83.进一步地，为了实现换挡轴4的自动移动，转向机构还包括换挡轴驱动件44，换挡轴驱动件44用于驱动换挡轴4沿换挡轴4的轴线方向移动。可选地，本实施例中，换挡轴驱动件44为气缸。
84.具体地，换挡轴驱动件44的气缸推杆沿竖直方向设置，气缸推杆的端部和换挡轴4的上端之间固定连接有水平固定板，当气缸推杆上移时，水平固定板向上运动并带动换挡轴4上移；当气缸推杆下移时，水平固定板向下运动并带动换挡轴4下移。如此设置，能够降低转向机构在竖直方向的尺寸，提高转向机构的集成度。
85.进一步地，为了实现第一锥齿轮1的自动转动，本实施例中，转向机构还包括第一锥齿轮驱动件11，第一锥齿轮驱动件11与第一锥齿轮1传动连接。具体地，本实施例中，第一锥齿轮驱动件11为驱动电机。
86.进一步地，转向机构还包括传动组件，第一锥齿轮驱动件11通过传动组件将动力传递至第一锥齿轮1。
87.具体地，传动组件包括第一带轮12、传动带13、第二带轮14和减速器15。
88.其中，第一带轮12与第一锥齿轮驱动件11传动连接；传动带13套设于第一带轮12和第二带轮14上；第二带轮14能够带动减速器15运动，减速器15能够带动第一锥齿轮1转动。
89.具体地，减速器15和第一锥齿轮驱动件11上下间隔设置且二者的输出端朝向相反。
90.第一锥齿轮1设于减速器15的输出端，第二锥齿轮2和第三锥齿轮3均与第一锥齿轮1啮合传动且上下间隔设置，如此布置，能够降低转向机构的横向占用空间，保证转向机构结构紧凑。
91.进一步地，当转向机构驱动两个驱动机构7运动时，为了保证两个驱动机构7之间的安全距离，第一转向板5的自由端可转动设有第一连杆51，第二转向板6的自由端可转动设有第二连杆61，第一连杆51的另一端和第二连杆61的另一端均连接有驱动机构7。
92.优选地，第一连杆51和第二连杆61的自由端均设置有转轴，第一连杆51和第二连杆61通过转轴与驱动机构7转动连接。
93.具体地，参见图1，本实施例中，移动装置的底盘8上设置有两个驱动机构组和两个转向机构，转向机构与驱动机构组一一对应设置，两个驱动机构组分别设于底盘8的两端，每一驱动机构组包括两个驱动机构7，每一驱动机构7均可转动安装于底盘8上。
94.具体地，驱动机构组和转向机构均位于底盘8的下方，底盘8的上表面用于承载执行装置。
95.参见图1，进一步地，移动装置还包括电控箱9，电控箱9安装于底盘8的下方且位于两个驱动机构组之间。通过将电控箱9安装于底盘8的下方且位于两个驱动机构组之间，既能够降低底盘8的重心，还能够提高底盘8的底部空间利用率。
96.进一步地，移动装置还包括电池，电池用于向各个驱动件供电。电池安装于底盘8的下方且位于两个驱动机构组之间，以进一步能够降低底盘8的重心并提高底盘8的底部空间利用率。
97.进一步地，参见图5和图6，驱动机构7包括固定架71和驱动轮72。
98.固定架71可转动设于底盘8，驱动轮72可转动设于固定架71上；第一转向板5与一个驱动机构7的固定架71可转动连接，第二转向板6与另一个驱动机构7的固定架71可转动连接。
99.由第一转向板5控制一个驱动机构7的驱动轮72的走向，由第二转向板6控制另一个驱动机构7的驱动轮72的走向，进而实现对移动装置的行走方向的控制。
100.进一步地，驱动机构7还包括摆臂73和弹簧减振器74,摆臂73铰接于固定架71上，驱动轮72与摆臂73可转动连接；弹簧减振器74的一端与固定架71连接，另一端与摆臂73连接。移动装置在行走过程中遇到坑洼或者障碍时会产生振动，通过设置弹簧减振器74，能够对移动装置行走过程中进行减振，保证移动装置平稳行驶。
101.具体地，驱动机构7还包括轴承76，轴承76安装于固定架71与底盘8之间。驱动机构7通过轴承76可转动安装于底盘8上。
102.具体地，本实施例中，固定架71包括连接的水平板和竖板，轴承76安装于水平板的上表面，底盘8上设置有与轴承76配合的轴承安装孔，轴承76可转动设于轴承安装孔内。摆臂73铰接于竖板上。
103.可选地，本实施例中，轴承76为交叉滚子轴承。
104.进一步地，驱动机构7还包括驱动轮驱动件77，以驱动驱动轮72转动。
105.图1中，移动装置处于直行状态，即此时移动装置沿前后方向前进或者后退。此时，移动装置的四个驱动轮72的行走方向为平行于移动装置的前后方向。在直行状态中，转向机构的换挡轴4切换至与第二锥齿轮2传动连接，控制第一锥齿轮1使得移动装置的四个驱动轮72的行走方向为平行于移动装置的前后方向，四个驱动轮72的四个驱动轮驱动件77同向同速转动，即可实现移动装置的直行。
106.图7中，移动装置处于斜行状态，此时移动装置的四个驱动轮72的行走方向与移动
装置的前后方向呈锐角设置，且四个驱动轮72的行走方向一致。在斜行状态中，转向机构的换挡轴4切换至与第二锥齿轮2传动连接，控制第一锥齿轮1使得移动装置的四个驱动轮72的行走方向与移动装置的前后方向呈锐角设置，四个驱动轮72的四个驱动轮驱动件77同向同速转动，即可实现移动装置的斜行。
107.图8中，移动装置处于横移状态，此时移动装置的四个驱动轮72的行走方向与移动装置的前后方向呈直角设置。在横移状态中，转向机构的换挡轴4切换至与第二锥齿轮2传动连接，控制第一锥齿轮1使得移动装置的四个驱动轮72的行走方向与移动装置的前后方向呈直角设置，四个驱动轮72的四个驱动轮驱动件77同向同速转动，即可实现移动装置的横移。
108.图9中，移动装置处于原地旋转状态，此时动装置的四个驱动轮72的行走方向与移动装置的前后方向呈锐角设置，且同一驱动机构组的两个驱动轮72之间呈“v”型设置，控制同一驱动机构组的两个驱动轮驱动件77反向同速转动，即可实现移动装置的原地旋转。
109.进一步地，本实施例中，转向机构和驱动机构均实现模块化制作，可以单独应用到其他产品上，通用性较强。
110.具体地，移动装置在使用时，可以搭载多种执行装置以集成完整的建筑机器人产品。
111.以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。