專利名稱：搖桿機(jī)器人齒輪式差動(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)平衡的搖桿機(jī)器人齒輪式差動(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。
美國研制的Rock系列和FIDO等大量行星探測機(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)問題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明由輸入太陽外齒輪、輸出太陽外齒輪，同軸固聯(lián)的兩外齒輪以及系
桿構(gòu)成，兩太陽外齒輪及系桿的軸在同一軸線上，系桿支撐著同軸固聯(lián)的兩外
齒輪，同軸固聯(lián)的兩外齒輪分別與兩太陽外齒輪相嚙合；輸入太陽外齒輪與系
桿為機(jī)構(gòu)的輸入，輸出太陽外齒輪為機(jī)構(gòu)的輸出；輸入的太陽外齒輪的齒數(shù)比
上與其相嚙合的齒輪的齒數(shù)的比值，與輸出的太陽外齒輪比上與其相嚙合的齒
輪的齒數(shù)的比值的倒數(shù)的乘積等于丄。
2
設(shè)兩太陽外齒輪及與其相嚙合的兩齒輪的齒數(shù)分別為Z，、 Z4、 Z2、 Z3,根
據(jù)上述條件可知<formula>formula see original document page 3</formula>設(shè)兩太陽外齒輪及系桿分別的角速度為q 、 w4及^ ,輸出太陽外齒輪與輸入太陽外齒輪相對(duì)系桿的傳動(dòng)比為^: — "2z2.z4 — Z2-Z4 — 1<formula>formula see original document page 4</formula>
因此，采用此機(jī)構(gòu)，當(dāng)^1 =丄時(shí)，輸出太陽外齒輪、輸入太陽外齒輪與
系桿的轉(zhuǎn)角q、 ％、 ^有以下關(guān)系a=^|^。
可見，當(dāng)輸出太陽外齒輪固定時(shí)，輸入太陽外齒輪與系桿的轉(zhuǎn)速相同轉(zhuǎn)向 相反。當(dāng)輸出太陽外齒輪可擺動(dòng)時(shí)，輸出太陽外齒輪的轉(zhuǎn)速為輸入太陽外齒輪 與系桿轉(zhuǎn)速和的一半，因此實(shí)現(xiàn)了差動(dòng)的目的。采用上述技術(shù)方案，輸出太陽 外齒輪的擺角為輸入太陽外齒輪與系桿擺角的線性平均。
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)，可將輸出 太陽外齒輪釆取措施固聯(lián)在機(jī)器人的主車體上，輸入太陽外齒輪的輪軸、系桿 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。
采用上述的方案，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1-輸出太陽外齒輪2-外齒輪3-外齒輪4-輸入太陽外齒輪H-系桿5-主車體6-太陽內(nèi)齒輪輪軸7-太陽外齒輪輪軸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)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為的本發(fā)明的機(jī)構(gòu)原理圖，本發(fā)明由輸入太陽外齒輪4、輸出太陽外齒 輪l，同軸固聯(lián)的兩外齒輪2、 3以及系桿H構(gòu)成，兩太陽外齒輪l、 4及系桿H 的軸在同一軸線上，系桿H支撐著同軸固聯(lián)的兩外齒輪2、 3，同軸固聯(lián)的兩外齒輪2、 3分別與兩太陽外齒輪1、 4相嚙合，輸入太陽外齒輪4與系桿H為本
機(jī)構(gòu)的輸入，輸出太陽外齒輪1為本機(jī)構(gòu)的輸出，輸入的太陽外齒輪4的齒數(shù)
比上與其相嚙合的齒輪3的齒數(shù)的比值，與輸出的太陽外齒輪1比上與其相嚙
合的齒輪2的齒數(shù)的比值的倒數(shù)的乘積等于丄。
2
圖2為本發(fā)明安裝在搖桿式機(jī)器人上的安裝示意圖，將本發(fā)明安裝在搖桿 式機(jī)器人上時(shí)，采取措施將其輸出太陽外齒輪1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，輸入太陽外齒輪4的輪軸6與左搖桿 部分10的搖桿8連接，系桿H的軸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^f更于齒輪的潤滑，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、一種搖桿機(jī)器人齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，包括齒輪與系桿，其特征在于兩太陽外齒輪(1)、(4)及系桿H的軸在同一軸線上，系桿H支撐著同軸固聯(lián)的兩外齒輪(2)、(3)，兩外齒輪(2)、(3)分別與兩太陽外齒輪(1)、(4)相嚙合；輸入太陽外齒輪(4)與系桿H為機(jī)構(gòu)的輸入，輸出太陽外齒輪(1)為機(jī)構(gòu)的輸出；輸入太陽外齒輪(4)的齒數(shù)比上與其相嚙合的齒輪(3)的齒數(shù)的比值，與輸出太陽外齒輪(1)比上與其相嚙合的齒輪(2)的齒數(shù)的比值的倒數(shù)的乘積等于1/2。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的搖桿機(jī)器人齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于 輸入太陽外齒輪(4)的軸和系桿H的軸分別與搖桿機(jī)器人的左右搖桿連接，輸 出太陽外齒輪(1)與機(jī)器人的主車體固定。
全文摘要
一種搖桿機(jī)器人齒輪式差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)，由輸入太陽外齒輪(4)、輸出太陽外齒輪(1)，同軸固聯(lián)的兩外齒輪(2)、(3)以及系桿H構(gòu)成，兩太陽外齒輪(1)、(4)及系桿H的軸在同一軸線上，系桿H支撐著同軸固聯(lián)的兩外齒輪(2)、(3)，兩外齒輪(2)、(3)分別與兩太陽外齒輪(1)、(4)相嚙合；輸入太陽外齒輪(4)與系桿H為機(jī)構(gòu)的輸入，輸出太陽外齒輪(1)為機(jī)構(gòu)的輸出；輸入的太陽外齒輪(4)的齒數(shù)比上與其相嚙合的齒輪(3)的齒數(shù)的比值，與輸出的太陽外齒輪(1)比上與其相嚙合的齒輪(2)的齒數(shù)的比值的倒數(shù)的乘積等于1/2。輸出太陽外齒輪(1)的轉(zhuǎn)角為輸入太陽外齒輪(4)與系桿H轉(zhuǎn)角的線性平均。
文檔編號(hào)B60G5/02GK101585305SQ20081012335
公開日2009年11月25日 申請日期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 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)