[发明专利]一种平面行进和线路行进的机器人轮动模块

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言涉及一种模块化、舵机驱动、可变运动姿态，能在平面行进和线路上行进的三轮驱动模块。

背景技术

机器人的应用越来越广泛,几乎渗透到所有领域。移动机器人是机器人学中的一个重要分支。目前机器人在地面上的移动形式主要有车轮式、腿式、履带式等。腿式模仿动物行走方式，具有较高的智能程度，能适应复杂的地形，但由于结构自由度太多，结构和控制较为复杂，行动速度也较慢。履带式具有着地面积较大，对地压强较小，在松软的地面附着性能和通过性能好，爬楼梯、越障平稳性高，良好的自复位能力等特点，但是履带式移动平台的速度较慢、功耗较大、转向时对地面破坏程度大。而车轮式是最常见的一种形式。目前车轮式的技术比较成熟，移动速度较高，稳定性较高，而机构和控制相对比较简单，工作效率较高。然而车轮式对路面要求较高，无法适应各种不同的路面。传统的轮动机构应用最广的有三轮和四轮的结构形式，加入万向轮可以实现全方位的转动。典型3轮结构通常采用一个中心轮和2个后轮的布置，结构简单而稳定性差，在倾斜的地面上移动易倾倒。相比而言，4轮结构具有较高的稳定性。而对于输电线路上的移动机器人，主要以巡线机器人为主，目前线路除冰机器人也是研究热点之一。输电线路上移动机器人移动形式以车轮式为主，一般轮子带有凹槽，轮子沿竖直方向，悬挂在导线上，同时还需一定的辅助装置使机器人能够稳定地悬挂在导线上。线路上的移动机器人目前研究方向主要是其越障功能，从而实现全线移动。整体而言，采用创新性的结构设计，提高机器人的灵活性和机动性是移动机器人的重要发展方向之一。

发明内容

本发明的目的是为了打破地面移动和线路移动的界限，实现地面移动和线路移动功能的结合，提高机器人的灵活性和机动性，扩展机器人的活动范围，增加对环境的适应能力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种平面行进和线路行进的机器人轮动模块,包括3个由减速电机驱动的车轮模块、由舵机驱动的第一关节模块和第二关节模块、U型连接件，所述第一关节模块、第二关节模块的固定端通过U型连接件相连接，所述第一关节模块的活动端并排的设置有2个车轮模块，所述第二关节模块的活动端相对地设置有1个车轮模块，所述车轮模块的轮子由减速电机驱动，运动和动力由减速电机的输出轴并通过其上的车轮输出；所述第一关节模块，第二关节模块均只有一个转动自由度；第二关节模块和第一关节模块的转轴互相平行。

具体地，所述车轮模块包括：螺母，减速电机支架，减速电机，轮辐，带凹槽的轮胎，连接支架，垫片，螺栓，所述轮胎紧固在轮辐上，轮辐固定在减速电机的输出轴上。减速电机放在减速电机支架中，减速电机的3个面和减速电机支架的3个内表面紧贴，减速电机的另一面和连接支架非直角端互相紧贴，减速电机支架上的两个光孔与连接支架上的两个光孔对齐，通过螺栓、垫片以及螺母将连接支架、减速电机和减速电机支架紧密连接。

具体地，所述第一关节模块包括：舵机紧固螺栓、圆舵盘、螺母、第一紧固片、垫片、螺栓、基架、转轴垫片、空心转轴、舵机、第一连接支架；所述舵机通过其上的安装孔与基架和第一紧固片用螺栓和螺母固定；圆舵盘通过其上的齿形花键套于舵机的输出轴，并在轴端用舵机紧固螺栓紧固；连接支架的一端通过螺栓固定在圆舵盘上，第一连接支架的另一端通过空心转轴套在舵机的，中间由转轴垫片固定，再用舵机紧固螺栓将空心转轴、转轴垫片（28）、第一连接支架固定在舵机上；舵机紧固螺栓与舵机输出轴在同一直线，舵机绕着这一直线旋转，第一连接支架自身固定不动，在舵机输出力矩带动下实现第一关节模块和2个车轮模块旋转。

具体地，所述第二关节模块包括：圆舵盘、螺栓、舵机、螺母、第二紧固片、垫片、基架、舵机紧固螺栓、空心转轴、转轴垫片、第二连接支架，所述舵机通过其上的安装孔与基架用螺栓紧固，圆舵盘通过其上的齿形花键套于舵机的输出轴，并在轴端用舵机紧固螺栓紧固。第二连接支架的一端通过螺钉固定在圆舵盘上，第二连接支架的另一端通过空心转轴套在舵机的输出轴上，中间由转轴垫片固定，再用舵机紧固螺栓将空心转轴、转轴垫片、第二连接支架固定在舵机上；舵机紧固螺栓与舵机输出轴在同一直线上，舵机绕着这一直线旋转，第二连接支架自身固定不动，在舵机输出力矩带动下实现第二关节模块和车轮模块旋转。

具体地，所述U型连接件包括：螺母、垫片、U型支架、螺栓,通过螺栓、垫片和螺母将U型支架与第二关节模块的连接支架和第一关节模块的第一连接支架固定连接。