CN105059407A - 利用齿轮齿条调宽的移动平台及具有其的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用齿轮齿条调宽的移动平台，其包括主车体、行走部、宽度调节装置；所述宽度调节装置分别与所述主车体和两个所述行走部相连，所述宽度调节装置包括齿轮齿条机构和驱动单元；所述齿轮齿条机构包括：底座，所述底座与主车体相连；齿轮，所述齿轮与所述底座可枢转地相连；两个齿条连接件，两个所述齿条连接件与所述底座构成移动副，且其平行地设于所述齿轮的两侧并与所述齿轮啮合，两个所述齿条连接件分别与两个行走部相连；所述驱动单元驱动所述齿轮齿条机构啮合运动，其中两个所述齿条连接件带动两行走部同时反向移动，实现了两行走部的间距调节。本发明还提出了一种具有利用齿轮齿条调宽的移动平台的机器人。

Description

利用齿轮齿条调宽的移动平台及具有其的机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种利用齿轮齿条调宽的移动平台和具有该移动平台的机器人。

背景技术

移动平台的宽度对移动平台的稳定性具有重要的作用，具有宽底盘的移动平台的稳定性较好。窄底盘的移动平台可通过较为狭窄的通道，但在起伏地形中易发生横滚倾覆，稳定性不佳。因此，若移动平台的底盘的宽度可根据地形的需要调节，可提高移动平台的地形适应性。而目前对宽幅可调机器人移动平台的报道很少。

在国家自然科学基金青年基金(批准号：51205391)的支持下，本发明人团队进一步进行研究，为克服上述的问题，探索一种利用齿轮齿条调宽的移动平台和具有该移动平台的机器人。

发明内容

本发明的一个目的旨在解决现有技术中存在的技术问题，提出一种利用齿轮齿条调宽的移动平台和具有该移动平台的机器人，该移动平台及机器人的宽度可根据地形的需要进行调节，提高了移动平台和机器人的地形适应性。

根据本发明实施例的利用齿轮齿条调宽的移动平台，包括：主车体、行走部和宽度调节装置。所述行走部为两个，且两个所述行走部分别包括行走部架。所述宽度调节装置分别与所述主车体和所述两个行走部相连。所述宽度调节装置包括齿轮齿条机构和驱动单元。所述齿轮齿条机构包括：底座，所述底座与主车体相连；齿轮，所述齿轮与所述底座可枢转地相连；两个齿条连接件，两个所述齿条连接件与所述底座构成移动副，且两个所述齿条连接件平行地设于所述齿轮的两侧并与所述齿轮啮合，两个所述齿条连接件分别与两个行走部的行走部架相连。所述驱动单元与所述齿轮齿条机构相连并驱动所述齿轮齿条机构啮合运动。

所述齿轮齿条机构的底座设有导向结构，所述导向结构与所述齿条连接件配合导向。

可选的，根据本发明实施例的利用齿轮齿条调宽的移动平台，还包括导向装置，所述导向装置包括：定导向件，所述定导向件与所述主车体相连；动导向件，所述动导向件与所述定导向件配合导向，且所述动导向件与所述行走部的行走部架相连。

可选的，所述的驱动单元为旋转驱动件，所述旋转驱动件与所述齿轮相连并驱动所述齿轮转动。

进一步，所述旋转驱动件为减速电机。

另一可选的，所述的驱动单元为直线驱动件，所述直线驱动件的固定件与所述底座相连，所述直线驱动件的活动件与所述齿条连接件相连并驱动所述齿条连接件移动。

进一步可选，所述直线驱动件为电动推杆装置。

进一步可选，所述直线驱动件为液压缸。

可选的，根据本发明实施例的利用齿轮齿条调宽的移动平台还包括宽幅限定装置。

进一步，所述的宽幅限定装置设于宽度调节装置上，且所述宽幅限定装置包括：限位槽，所述限位槽设于齿条连接件上；限位销，所述限位销设有所述底座上，所述限位销嵌设于所述限位槽内。

可选的，所述行走部可为履带式行走部。

作为另一可选的，所述行走部可为轮式行走部。

此外，本发明还提出了一种机器人，其包括上述的利用齿轮齿条调宽的移动平台。

通过上述技术方案，所述利用齿轮齿条调宽的移动平台的宽度调节装置与所述的主车体相连，所述行走部通过行走部架与所述宽度调节装置的两个齿条连接件相连接。所述驱动单元可驱动宽度调节装置的齿轮齿条机构发生啮合运动，使得两个所述齿条连接件同时同步地向内或向外反向移动，这样带动行走部反向移动，使两个行走部的间距发生变化，实现了移动平台的宽度调节。

根据一些实施例的技术方案，所述的驱动单元为旋转驱动件，所述旋转驱动件与所述齿轮相连并驱动所述齿轮转动，所述齿轮带动与所述齿轮啮合的两个所述齿条连接件运动，同时带动与两个所述齿条连接件相连的行走部运动，实现行走部的间距调节。根据一些实施例，所述旋转驱动件采用减速电机。

根据另一些实施例的技术方案，所述的驱动单元为直线驱动件，所述直线驱动件的固定件与所述底座相连，所述直线驱动件的活动件与两个所述齿条连接件中的一个相连并驱动所述齿条连接件移动，因为两个所述齿条连接件均与在两者中间设置的所述齿轮啮合，这样所述直线驱动件驱动其中一个齿条连接件运动，另一个齿条连接件也同时运动，实现了两个行走部之间宽度的调节。所述的直线驱动件的驱动行程同时确定了两个行走部间距的调节范围。

根据另一些实施例的技术方案，利用齿轮齿条调宽的移动平台还包括宽幅限定结构，以限制两个所述行走部的最大与最小值间距。根据具体实施例，所述齿条连接件上设有限位槽，所述底座上设有限位销，所述限位销设于限位槽内，这样所述齿条连接件运动时，其行程受到所述限位槽长度与所述限位销的限制，起到了宽幅限定作用。

根据本发明实施例的机器人，由于使用上述的利用齿轮齿条调宽的移动平台的缘故，能有实现机器人的底盘宽度的调节。

采用本发明的技术方案将能获得以下有益效果：(1)实现了移动平台的两行走部间距的调节，即移动平台宽度的调节；(2)采用了齿轮齿条机构，实现了移动平台的两个行走部同时同步地向外或向内的调节；(3)采用此技术方案可以设计宽度可调的移动机器人和其他移动设备。

附图说明

图1是根据本发明实施例一的移动平台的立体图

图2是图1所示移动平台宽度最大时的立体图；

图3是图1所示移动平台宽度最小时的俯视图；

图4是图1所示移动平台宽度最大时的俯视图；

图5是图1所示移动平台的主车体与宽度调节装置的立体图；

图6是图1所示移动平台的宽度调节装置的立体图；

图7是图6所示宽度调节装置的齿轮齿条机构的俯视图；

图8是根据本发明实施例二的移动平台的宽度调节装置的立体图；

图9是根据本发明实施例三的移动平台宽度最小时的立体图；

图10是图9所示移动平台宽度最大时的立体图；

图11是根据本发明实施例四的移动平台宽度最小时的立体图；

图12是图11所示移动平台宽度最大时的立体图；

图13是根据本发明实施例五的移动平台宽度最小时的立体图；

图14是图13所示移动平台宽度最大时的立体图；

图15是根据本发明实施例五的移动平台宽度的立体图；

图16是图15所示移动平台的宽度调节装置缩回状态的立体图；

图17是图15所示移动平台的宽度调节装置伸展状态的立体图；

图18是具有图1所示移动平台设计的机器人结构示意图；

附图标记：

11履带行走部；

111第一履带行走部；112第二履带行走部；

1101履带架；1102驱动轮单元；1103改向轮单元；1104履带；

12轮式行走部；

121第一轮式行走部；122第二轮式行走部；

1201轮式行走部架；1202车轮；1203车轮驱动单元；

2主车体；

3宽度调节装置；

31齿轮齿条机构

311第一齿条连接件；312第二齿条连接件；313齿轮；314底座；

3111导向结构；3112限位槽；3113第二连接销；3141第一连接销；3142行程槽；

32旋转驱动件；

33限位销；

34直线驱动件；

341活动件；342固定件；

4螺纹联接件；

5导向装置；

51定导向件；52第一动导向件；53第二动导向件；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，并进一步说明本发明，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图17详细描述根据本发明实施例的宽幅可调移动平台，该移动平台可用于移动机器人，但不限于此，比如可应用于。

实施例一

参照图1至图7；

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

如图1与图2所示，根据本发明实施例一的利用齿轮齿条调宽的移动平台，包括：主车体2、行走部和宽度调节装置3，所述行走部包括行走部架。在本实施例中，所述行走部为履带行走部11，所述行走部架为履带架1101，履带行走部11包括第一履带行走部111和第二履带行走部112。宽度调节装置3分别与所述主车体2和所述两个履带行走部相连。如图5、6、7所示，宽度调节装置3包括齿轮齿条机构31和驱动单元。所述齿轮齿条机构31包括：底座314，所述底座314与主车体2通过螺纹联接件4相连；齿轮313，所述齿轮313与底座314中部可枢转地相连；两个齿条连接件，所述的两个齿条连接件包括第一齿条连接件311和第二齿条连接件312，两个所述齿条连接件与底座314构成移动副，且两个所述齿条连接件平行地设于齿轮313的两侧并与齿轮313啮合，第一齿条连接件311与第一履带行走部111的履带架相连，第二齿条连接件312与第二履带行走部112的履带架相连。所述驱动单元与齿轮齿条机构31相连并驱动齿轮齿条机构31啮合运动。

如图1所示，所述履带行走部11还包括：驱动轮单元1102，所述驱动轮单元1102与履带架1101的一端相连；改向轮单元1103，所述改向轮单元1103与履带架1101另一端相连；履带1104，所述履带1104包裹与驱动轮单元1102与改向轮单元1103外。履带行走部的具体的实施结构，已为现有技术，且为本领域的普通技术人员熟知，故不再详细描述。

所述齿轮齿条机构31的底座314设有导向结构3111，导向结构3111与所述齿条连接件配合导向。图6所示的实施例中，导向结构3111为T型导向槽，齿条连接件设有T型导向条，所述T型导向条嵌设于底座314的所述T型导向槽中。

可选的，本实施例中所述的驱动单元为旋转驱动件32，所述旋转驱动件32与齿轮313相连并驱动齿轮313转动。本实施例中，旋转驱动件32为减速电机，该减速电机可使用蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器壳体与底座314相连，所述蜗轮蜗杆减速器的输出轴与齿轮313相连并驱动齿轮转动。本实施例中采用的蜗轮蜗杆减速器具有自锁性能，因此可实现与齿轮313相啮合的齿条连接件的位置锁定。在本实施例的移动平台中，与宽度调节装置3相连的两个所述履带行走部具有位置锁定性能。当所述移动平台通过宽度调节装置3调至一定宽度时，移动平台移动时其宽度不会因外力造成宽度改变。其他实施例中，旋转驱动件32可选择液压马达、气动马达等。

通过上述技术方案，所述利用齿轮齿条调宽的移动平台的宽度调节装置3与主车体2相连，所述履带行走部通过履带架1101与宽度调节装置3的两个所述齿条连接件相连。所述旋转驱动件32与齿轮313相连并驱动齿轮313转动，齿轮313带动与齿轮313啮合的两个所述齿条连接件向内或向外反向移动，同时带动与两个所述齿条连接件相连的履带行走部11反向移动，使第一履带行走部111与第二履带行走部112的间距发生变化，实现了移动平台的宽度调节。图1与图3为移动平台宽度最小时的状态图，图2与图4为移动平台宽度最大的状态图。

图18为具有本实施例一的利用齿轮齿条调宽的移动平台的移动机器人。对于所述移动机器人的其他构成，已为现有技术，且为本领域的普通技术人员熟知，故不再详细描述。根据本发明实施例的机器人，由于使用根据本发明本实施例一的利用齿轮齿条调宽的移动平台的缘故，能有实现机器人的底盘宽度的调节。

实施例二

参照图9至图10；

根据本发明的实施例二与实施例一的主要结构相同，不同之处在于，根据本发明实施例二的利用齿轮齿条调宽的移动平台还包括导向装置5，导向装置5包括：定导向件51，所述定导向件51与主车体2相连；动导向件，所述动导向件为两个，包括第一动导向件52和第二动导向件53，所述动导向件与定导向件51配合导向，且两个所述动导向件与两个履带行走部的履带架相连，图10中，第一动导向件52与第一履带行走部111相连，第二动导向件53与第二履带行走部112相连。实施例二因增设了导向装置5，使两个履带行走部11在通过宽度调节装置3宽度调节时运动更为稳定，且增加了两履带行走部11与主车体2间的连接强度。图9、图10分别为根据本发明实施例二的移动平台的宽度最小、最大时的立体图。

实施例三

参照图8；

根据本发明的一些实施例的利用齿轮齿条调宽的移动平台还包括宽幅限定装置，以限制两个所述行走部的最大与最小值间距。在图8所示的根据本发明的实施例三中，所述宽幅限定装置设于宽度调节装置3上，且所述宽幅限定装置包括：限位槽3112，所述限位槽3112设于其中一个齿条连接件(图8中为第一齿条连接件311)上；限位销33，所述限位销33设有所述底座314上，所述限位销33嵌设于所述限位槽3112内。这样，齿条连接件的行程受到所述限位槽3112长度与限位销33的限制，所述宽幅限定装置起到了宽幅限定作用。

在其他的一些实施例中，也可设置位置检测装置，以检测齿条连接件的行程或者检测齿轮313转动圈数与转向，并通过控制***控制驱动单元的启停实现移动平台的宽度的限制。

实施例四

参照图11至图12；

根据本发明的实施例四与实施例一的主要结构相同，不同之处在于，根据本发明实施例四的的行走部采用了轮式行走部12，包括第一轮式行走部121和第二轮式行走部122，所述轮式行走部12包括轮式行走部架1201。如图11、12所示，宽度调节装置3的底座314与主车体2通过螺纹联接件4相连，宽度调节装置3的第一齿条连接件311与第一轮式行走部121相连，第二齿条连接件312与第二轮式行走部122相连。所述轮式行走部12还包括：车轮1202，所述车轮1202与轮式行走部架1201相连；车轮驱动单元1203，所述车轮驱动单元1203与车轮1202相连并驱动车轮1202。轮式行走部的具体的实施结构，已为现有技术，且为本领域的普通技术人员熟知，故不再详细描述。本实施例四的宽度调节与实施例一相似，不再详细描述。

实施例五

参照图13至图14；

根据本发明的实施例五与实施例四的主要结构相同，不同之处在于，根据本发明实施例五的宽度调节装置3采用了竖直方向布置。这样，宽度调节装置3的两个齿条连接件处于同一竖直面上，当宽度调节装置3调节轮式行走部12的间距时，不存在水平面的偏力矩，有利于移动平台宽度的调节。

实施例六

参照图15至图17；

图15为根据本发明实施例六的移动平台，图16与图17为实施例六中的宽度调节装置3的立体图。图16与图17中的宽度调节装置3与图6所示的宽度调节装置3的不同之处在于，所述的驱动单元为直线驱动件34，直线驱动件34的固定件342与底座314相连，直线驱动件34的活动件341与两齿条连接件中的一件相连，图中与第一齿条连接件311相连并驱动第一齿条连接件311移动。在具体实施中，底座314的一端设有第一连接销3141，底座的314的另一端设有行程槽3142，第一齿条连接件311的一端设有第二连接销3113，且所述第二连接销3113通过底座314的行程槽3142伸出底座314的外侧；直线驱动件34的固定件342的一端通过第一连接销3141与底座314铰接，直线驱动件34的活动件341的一端通过第二连接销3113与第一齿轮连接件311铰接。

本实施例六中，因为两个所述齿条连接件与中间设置的齿轮313均啮合相连，这样直线驱动件34驱动其中一个齿条连接件运动，另一个齿条连接件也同时运动，实现了两个行走部之间宽度的调节。所述的直线驱动件的驱动行程同时确定了两个行走部间距的调节范围。本实施例中，直线驱动件34为电动推杆装置，所述电动推杆装置具有一定自锁性，因此对移动平台的行走部的位置具有锁定性能。当所述移动平台通过宽度调节装置3调至一定宽度时，移动平台移动时其宽度不会因外力造成宽度改变。在其他实施例中所述直线驱动件也可为液压缸，也可为气动缸。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，包括：

主车体；

行走部，所述行走部为两个，且所述行走部包括行走部架；

宽度调节装置，所述宽度调节装置分别与所述主车体和两个所述行走部相连，所述宽度调节装置包括：

齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构包括：

底座，所述底座与主车体相连；

齿轮，所述齿轮与所述底座可枢转地相连；

两个齿条连接件，两个所述齿条连接件与所述底座构成移动副，且两个所述齿条连接件平行地设于所述齿轮的两侧并与所述齿轮啮合，两个所述齿条连接件分别与两个行走部的行走部架相连；

驱动单元，所述驱动单元与所述齿轮齿条机构相连并驱动所述齿轮齿条机构啮合运动。

2.根据权利要求1所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，所述底座设有导向结构，所述导向结构与所述齿条连接件配合导向。

3.根据权利要求1所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，还包括导向装置，所述导向装置包括：

定导向件，所述定导向件与所述主车体相连；

动导向件，所述动导向件有两件，所述动导向件与所述定导向件配合导向，且两个所述动导向件分别与两个所述行走部的行走部架相连。

4.根据权利要求1所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，所述的驱动单元为旋转驱动件，所述旋转驱动件与所述齿轮相连并驱动所述齿轮转动。

5.根据权利要求1所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，所述的驱动单元为直线驱动件，所述直线驱动件的固定件与所述底座相连，所述直线驱动件的活动件与所述齿条连接件相连并驱动所述齿条连接件移动。

6.根据权利要求4所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，所述旋转驱动件为减速电机。

7.根据权利要求5所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，所述直线驱动件为电动推杆装置。

8.根据权利要求1所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，还包括宽幅限定装置。

9.根据权利要求1所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台，其特征在于，所述宽幅限定装置设于宽度调节装置上，且所述宽幅限定装置包括：

限位槽，所述限位槽设于齿条连接件上；

限位销，所述限位销设有所述底座上，所述限位销嵌设于所述限位槽内。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的利用齿轮齿条调宽的移动平台。