專利名稱：搖桿式移動(dòng)機(jī)器人用齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，是應(yīng)用在具有搖桿結(jié)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器 人上使機(jī)器人主車體保持相對(duì)平衡的齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
具有搖桿結(jié)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人是目前移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域研究的一個(gè)重要方向。
美國(guó)研制的Rock系列和FIDO等大量行星探測(cè)機(jī)器人的原理樣機(jī)及成功登陸火 星的"索杰納"、"勇氣號(hào)"等火星車均采用了 6輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的搖桿懸架式移動(dòng)系 統(tǒng)。這些機(jī)器人均采用了美國(guó)專利US4840394中提出的Rocker-Bogie的搖桿機(jī) 構(gòu)，左右兩側(cè)搖桿通過(guò)平衡機(jī)構(gòu)與機(jī)器人主車體相連，使得機(jī)器人主車體的轉(zhuǎn) 角是兩側(cè)搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)角的和的一半，使得機(jī)器人主車體保持相對(duì)平衡。美國(guó)專 利US4840394提出了采用連桿機(jī)構(gòu)連接左右兩側(cè)搖桿，以保持機(jī)器人的平衡。 該連桿平衡機(jī)構(gòu)一般布置在機(jī)器人主體機(jī)殼的外面，這樣給機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶來(lái)了不便。因此，設(shè)計(jì)一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的差動(dòng)器十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊的齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)， 該齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)應(yīng)用在具有搖桿結(jié)構(gòu)的移動(dòng)機(jī)器人上，連接兩側(cè)的搖桿 以保持機(jī)器人主車體的相對(duì)平衡。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明由太陽(yáng)外齒輪、太陽(yáng)內(nèi)齒輪、同軸固聯(lián)的兩外齒輪以及系桿構(gòu)成， 太陽(yáng)外齒輪與太陽(yáng)內(nèi)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸在同一軸線上，系桿支撐著同軸固聯(lián)的兩外 齒輪，同軸固聯(lián)的兩外齒輪分別與太陽(yáng)外齒輪、太陽(yáng)內(nèi)齒輪相嚙合，且兩對(duì)相 互嚙合的齒輪的齒數(shù)比相同。
設(shè)太陽(yáng)外齒輪、太陽(yáng)內(nèi)齒輪、同軸固聯(lián)的兩外齒輪的齒數(shù)分別為Z,、 Z2、 Z3、 Z/，設(shè)太陽(yáng)外齒輪、太陽(yáng)內(nèi)齒輪、同軸固聯(lián)的兩外齒輪及系桿的角速度分別為、 o2 、 《3 、 ft)4 、 《H o
由上述關(guān)系可知
設(shè)太陽(yáng)外齒輪與其相嚙合的齒輪相對(duì)系桿的傳動(dòng)比分別g ,設(shè)太陽(yáng)內(nèi)齒輪與其相嚙合的齒輪相對(duì)系桿的傳動(dòng)比為《，則有<formula>formula see original document page 4</formula>
;h — w廣wtf — 因S-: i，必3=必4則有
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3 — ow o4 — fi^ 2
系桿與太陽(yáng)外齒輪轉(zhuǎn)角^ 、太陽(yáng)內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)角^有以下關(guān)系
可見(jiàn)，當(dāng)系桿固定時(shí)，太陽(yáng)內(nèi)齒輪與太陽(yáng)外齒輪的轉(zhuǎn)速相同轉(zhuǎn)向相反。當(dāng) 系桿可擺動(dòng)時(shí)，系桿的轉(zhuǎn)速為太陽(yáng)內(nèi)齒輪與太陽(yáng)內(nèi)齒輪和的一半，因此實(shí)現(xiàn)了 差動(dòng)的目的。采用上述技術(shù)方案，系桿的擺角為太陽(yáng)內(nèi)齒輪與太陽(yáng)外齒輪擺角 的線性平均。
采用上述方案制作的差動(dòng)平衡裝置，安裝在搖桿式機(jī)器人上時(shí)，可將系桿 采取措施固聯(lián)在機(jī)器人的主車體上，太陽(yáng)外齒輪的輪軸、太陽(yáng)內(nèi)齒輪的輪軸分 別與機(jī)器人的左右搖桿結(jié)構(gòu)連接，當(dāng)機(jī)器人在不平整的地面上運(yùn)行時(shí)，左右兩 搖桿繞太陽(yáng)齒輪的輪軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣機(jī)器人的主車體的繞該軸線擺角為左 右兩搖桿的擺角的和的一半，保證了機(jī)器人在復(fù)雜的地形上移動(dòng)時(shí)機(jī)器人主車 體的差動(dòng)平衡。
采用上迷的方案，可以達(dá)到以下有益效果本發(fā)明為一個(gè)獨(dú)立的功能單元， 結(jié)構(gòu)緊湊,比利用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)搖桿式機(jī)器人平衡節(jié)省空間，安裝使用方便。


圖1為本發(fā)明的機(jī)構(gòu)原理圖2為本發(fā)明安裝在搖桿式機(jī)器人上的安裝示意圖中l(wèi)-太陽(yáng)外齒輪2-太陽(yáng)內(nèi)齒輪3-外齒輪4-外齒輪H-系桿5-主車體6-太陽(yáng)內(nèi)齒輪輪軸7-太陽(yáng)外齒輪輪軸8-左搖桿9-右搖桿10-左搖桿部分11-右 搖桿部分12-輪體
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為的本發(fā)明的機(jī)構(gòu)原理圖，本發(fā)明由太陽(yáng)外齒輪l,太陽(yáng)內(nèi)齒輪2，同 軸固聯(lián)的兩外齒輪3、 4，以及系桿H構(gòu)成，太陽(yáng)外齒輪l與太陽(yáng)內(nèi)齒輪2旋轉(zhuǎn) 軸在同一軸線上，系桿H支撐著同軸固聯(lián)的兩外齒輪3、 4,同軸固聯(lián)的兩外齒 輪3、 4分別與太陽(yáng)外齒輪1、太陽(yáng)內(nèi)齒輪2相嚙合，且相互嚙合的太陽(yáng)外齒輪
圖2為本發(fā)明安:在搖桿"式機(jī)器人上的安裝示意圖，將本發(fā)明安裝^搖桿 式機(jī)器人上時(shí)，采取措施將其系桿H與機(jī)器人主車體5固定，搖桿部分IO、 11 由搖桿8、 9和輪體12構(gòu)成，太陽(yáng)內(nèi)齒輪的輪軸6與左搖桿部分10的搖桿8連 接，太陽(yáng)外齒輪的輪軸7與右搖桿部分11的搖桿9連接。
當(dāng)機(jī)器人在不平整的地面上運(yùn)行時(shí)，輪體隨著起伏不平的地面上下起伏， 并使得左右兩搖桿8、 9繞差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)齒輪的輪軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，因本發(fā) 明的作用，機(jī)器人的主車體5繞該軸線擺角為左右兩搖桿8、 9的擺角的和的一 半，保證了機(jī)器人在復(fù)雜的地形上移動(dòng)時(shí)機(jī)器人主車體5的差動(dòng)平衡。
本發(fā)明為齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，具體實(shí)施時(shí)，可將齒輪部分設(shè)置在一個(gè)封 閉的殼體內(nèi)，形成一個(gè)獨(dú)立的功能單元，這樣即便于齒輪的潤(rùn)滑，又使得差動(dòng) 平衡裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，可以節(jié)省主車體的空間，且安裝方便。本發(fā)明 可廣泛地應(yīng)用在具有搖桿結(jié)構(gòu)的輪式、履帶式及輪履結(jié)合式的移動(dòng)機(jī)器人上。
權(quán)利要求
1、一種搖桿移動(dòng)機(jī)器人用齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，包括齒輪與系桿，其特征在于太陽(yáng)外齒輪(1)與太陽(yáng)內(nèi)齒輪(2)旋轉(zhuǎn)軸在同一軸線上，系桿(H)支撐著同軸固聯(lián)的兩外齒輪(3)、(4)，同軸固聯(lián)的兩外齒輪(3)、(4)分別與太陽(yáng)外齒輪(1)、太陽(yáng)內(nèi)齒輪(2)相嚙合，且相互嚙合的太陽(yáng)外齒輪(1)和外齒輪(3)的齒數(shù)比與相互嚙合的太陽(yáng)內(nèi)齒輪(2)和外齒輪(4)的齒數(shù)比相同。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖桿移動(dòng)機(jī)器人用齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，其特征 在于太陽(yáng)外齒輪(1)和太陽(yáng)內(nèi)齒輪(2)的輪軸分別與搖桿機(jī)器人的左右搖 桿連接，系桿(H)與機(jī)器人的主車體固定。
全文摘要
一種搖桿式移動(dòng)機(jī)器人用齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，由太陽(yáng)外齒輪(1)，太陽(yáng)內(nèi)齒輪(2)，同軸固聯(lián)的兩外齒輪(3)、(4)，以及系桿(H)構(gòu)成，太陽(yáng)外齒輪(1)與太陽(yáng)內(nèi)齒輪(2)旋轉(zhuǎn)軸在同一軸線上，系桿(H)支撐著同軸固聯(lián)的兩外齒輪(3)、(4)，同軸固聯(lián)的兩外齒輪(3)、(4)分別與太陽(yáng)外齒輪(1)、太陽(yáng)內(nèi)齒輪(2)相嚙合，且兩對(duì)相互嚙合的齒輪的齒數(shù)比相同。本發(fā)明可應(yīng)用在搖桿式機(jī)器人上，對(duì)機(jī)器人主車體起到差動(dòng)平衡的作用。本發(fā)明的系桿與機(jī)器人主車體固定，太陽(yáng)齒輪的輪軸分別與機(jī)器人左右搖桿連接，當(dāng)機(jī)器人在不平整的地面上運(yùn)行時(shí)，可使得機(jī)器人主車體繞該軸線擺角為左右兩搖桿的擺角和的一半。
文檔編號(hào)B60G5/00GK101585304SQ20081012335
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月21日
發(fā)明者華 朱, 李允旺, 葛世榮 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)