CN109676643B - 一种一体式的小型机器人防水动力舱体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种一体式的小型机器人防水动力舱体。主要解决目前机器人动力舱防水性能不佳、动力不足以及体积大的技术问题。本发明的技术方案为：一种一体式的小型机器人防水动力舱体，包括动力舱外壳，动力舱外壳内并排安装行驶电机组件a、翻转臂电机组件和行驶电机组件b，翻转臂电机组件下方设有翻转臂动力输出轴，翻转臂动力输出轴两端通过轴承套安装有行驶动力输出齿轮轴，行驶电机组件a和行驶电机组件b输出轴安装行驶电机齿轮分别与与翻转臂动力输出轴两端行驶动力输出齿轮轴啮合，翻转臂电机组件固定在翻转臂电机座上，动力舱外壳内行驶电机组件a一侧设有三个电机驱动器，电机驱动器上固定有线路转接板，动力舱外壳下端设有舱体固定底座。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于小型轮式、履带式机器人使用的的防水动力模块，尤其涉及一种一体式的小型机器人防水动力舱体。
背景技术
目前机器人技术的逐步发展，机器人技术已经在诸多领域展开应用，这也对机器人形成了不少挑战。目前由于大量危险、特殊场合急需机器人代替工作人员进行作业，导致对机器人的防水性能，动力指标，以及尺寸大小都有了更高的要求。因此设计一种防水性能更好的动力舱体是当务之急。
发明内容
本发明的目的是提供一种一体式的小型机器人防水动力舱体，主要解决目前机器人动力舱防水性能不佳、动力不足以及体积大的技术问题。
本发明的技术方案为：一种一体式的小型机器人防水动力舱体，包括动力舱外壳，动力舱外壳内并排安装行驶电机组件a、翻转臂电机组件和行驶电机组件b，翻转臂电机组件下方设有翻转臂动力输出轴，翻转臂动力输出轴两端通过轴承套安装有行驶动力输出齿轮轴，行驶电机组件a和行驶电机组件b输出轴安装行驶电机齿轮分别与与翻转臂动力输出轴两端行驶动力输出齿轮轴啮合，翻转臂电机组件固定在翻转臂电机座上，动力舱外壳内行驶电机组件a一侧设有三个电机驱动器，电机驱动器上固定有线路转接板，动力舱外壳下端设有舱体固定底座。行驶电机组件a或行驶电机组件b包括依次连接的行驶电机编码器、行驶电机、行驶电机减速器，行驶电机固定在行驶电机座上。翻转臂电机组件包括依次连接的翻转臂电机编码器、翻转臂电机、翻转臂电机减速器和翻转臂动力输出轴，翻转臂电机输出轴端的主动齿轮既与翻转臂动力输出轴上的被动齿轮啮合，还与角度反馈齿轮啮合，角度反馈齿轮上装有欧姆旋转电位器，欧姆旋转电位器通过电位器固定板固定在翻转臂电机座上，动力舱外壳在舱体后侧设两个电气接口，其中一个供电，另一个传输控制信号，控制信号和电流接入舱体后，连接到线路转接板上，之后再分成6束，分别连接两个行驶电机、翻转臂电机、三个电机驱动器。
为保证动力舱外壳的强度且能减轻重量，在动力舱外壳上设有多条加强筋和减重槽。
翻转臂动力输出轴与动力舱外壳接触面设双密封圈防水结构，套接的大轴承，油封垫圈，大油封构成第一道密封，套接的小油封，小油封垫圈，小轴承构成第二道密封。
本发明的有益效果是：该动力模块的自身重量轻，却动力充足；尺寸小，极大地节约了空间，为小型机器人加装更多传感器提供优势；该动力模块具有通用性，可以通过更换不同的驱动轮系等辅助配件，可以获得不同的输出能力；该模块内部的防水构造，提高了防水等级，达到IP67；该模块内置驱动器，优化了电控***，缩小了整体空间。
附图说明
图1为本发明整体结构立体图。
图2为本发明半剖俯视图。
图3为本发明行驶电机齿轮传动副结构示意图。
图4为本发明内部结构示意图。
图5为本发明转臂角度反馈组件结构示意图。
图6为本发明外壳结构示意图。
图7为本发明舱体模块电气接口图。
图8为本发明双输出轴的防水结构示意图。
图中：1-动力舱外壳，2-翻转臂动力输出轴，3-行驶动力输出齿轮轴，4-舱体固定底座，5-行驶电机减速器，6-驱动电机，7-行驶电机编码器，8-行驶电机座，9-翻转臂电机减速器，10-翻转臂电机，11-翻转臂电机编码器，12-翻转臂电机座，13-线路转接板，14-转轴角度反馈组件，15-电机驱动器，16-电位器固定板，17-角度反馈齿轮，18-欧姆旋转电位器，19-主动齿轮，20-被动齿轮，21-电气接口，22-大轴承，23-油封垫圈，24-大油封，25-小油封，26-小油封垫圈，27-小轴承，28-行驶电机组件a，29-行驶电机组件b，30-翻转臂电机组件，31-行驶电机齿轮，32-加强筋，33-减重槽，34-销钉孔，35-螺钉锁紧孔。
具体实施方式
参照图1-8，一种一体式的小型机器人防水动力舱体，包括动力舱外壳1，动力舱外壳1内并排安装行驶电机组件a28、翻转臂电机组件30和行驶电机组件b29，翻转臂电机组件30下方设有翻转臂动力输出轴2，翻转臂动力输出轴2两端通过轴承套安装有行驶动力输出齿轮轴3，行驶电机组件a28和行驶电机组件b29输出轴安装行驶电机齿轮31分别与与翻转臂动力输出轴两端行驶动力输出齿轮轴3啮合，用以产生驱动功率，翻转臂电机组件30固定在翻转臂电机座上12，动力舱外壳1内行驶电机组件a28一侧设有三个电机驱动器15，电机驱动器15上固定有线路转接板13，动力舱外壳1下端设有舱体固定底座4，固定底座4通过螺丝连接与舱体相接，最后再通过固定底座上的孔位，与底板或者任意孔位相对应的机器人底盘相连接，实现动力舱体在不同机器人上的模块化安装。行驶电机组件a28或行驶电机组件b29包括依次连接的行驶电机编码器7、行驶电机6、行驶电机减速器5，行驶电机6固定在行驶电机座8上，行驶电机组件a2和行驶电机组件b29通过螺钉固紧的方式与动力舱外壳舱体内壁的电机安装孔相连。翻转臂电机组件30包括依次连接的翻转臂电机编码器11、翻转臂电机10、翻转臂电机减速器9和翻转臂动力输出轴2，翻转臂电机10输出轴端的主动齿轮19既与翻转臂动力输出轴上的被动齿轮20啮合，还与角度反馈齿轮17啮合，角度反馈齿轮17上装有欧姆旋转电位器18，欧姆旋转电位器18通过电位器固定板16固定在翻转臂电机座12上，翻转臂电机组件30通过螺钉固紧的方式与动力舱外壳舱体内壁的转臂电机固定孔位相连。其中欧姆旋转电位器18与角度反馈齿轮17、主动齿轮19、被动齿轮20均通过齿轮传动实现联动。最终实现在翻转臂电机10的带动下，翻转臂动力输出轴2能够输出动力，同时欧姆旋转电位器18能够实时反馈翻转臂动力输出轴2的转动角度，为电控***提供闭环。其作用原理如下，翻转臂电机组件30带动主动齿轮19，从而带动被动齿轮20，使翻转臂动力输出轴2旋转；同时主动齿轮19转动将带动角度反馈齿轮17转动，从而转动欧姆旋转电位器18。动力舱外壳1在舱体后侧设两个电气接口21，其中一个供电，另一个传输控制信号，将供电与信号分离，以免电信号之间相互影响。控制信号和电流接入舱体后，连接到线路转接板13上，之后再分成6束，分别连接两个行驶电机6、翻转臂电机10、三个电机驱动器15。这样设计的舱体，在装拆时，只要将线路转接板上的接头取下，就可以实现舱体分离，易于维护保养；同时，将复杂的驱动器走线与分线做到了模块内部，极大的减少了机器人其他部分的线路压力，使得从主电路板引出的线束都更少更合理，优化了电控***，缩小了整体空间，使该模块成为一款能够通用的动力模块。
为保证动力舱外壳的强度且能减轻重量，在动力舱外壳上设有多条加强筋32和减重槽33。使得整体厚度为3-5mm的铝壳能够承受大扭矩的输出，同时满足了强度要求与重量要求。
翻转臂动力输出轴2与动力舱外壳1接触面设双密封圈防水结构，套接的大轴承22，油封垫圈23，大油封24构成第一道密封，套接的小油封25，小油封垫圈26，小轴承27构成第二道密封。所述大轴承22、小轴承27与动力舱外壳壁面构成的狭小空间内涂抹固体润滑膏脂，进一步加强防水效果。为满足防水IP67要求，动力舱外壳舱体上设置有多个销钉孔34和螺钉锁紧孔35，用于精确装配，并且在舱体拼接处，设有密封圈槽。电气接口均采用IP67级别的防水航插座，使得该动力模块能够满足IP67的工作环境。
本发明整体尺寸只有254×207×131mm，极大地节约了空间，为小型机器人加装更多传感器提供优势；模块自重仅有4.5千克，能够满足总重50kg机器人的动力需要，使其在泥泞路面（大摩擦系数地面）使用履带与地面接触的工况下，达到至少1.0m/s的行驶速度，并且动力足够攀爬楼梯；若该履带式机器人的设计总重仅有25kg,则实测可达到2.1m/s的行驶速度并且可以攀爬楼梯，翻越障碍物；通过更换不同的驱动轮系等辅助配件，可以获得不同的输出能力（功率总额，行驶驱动400w，转臂转动70W），并且通过模块底部的固定空位加以固定，可以借用该舱体模块的后部、侧面壁面加以辅助固定，可以轻松固定在不同的小型机器人底盘上，实现了一定的通用性。将本发明通过舱体固定底座4与尺寸相匹配的机器人底盘固定后，通过改变与翻转臂动力输出轴2、行驶动力输出齿轮轴3相连接的外部输出机构，可以获得截然不同的动力输出。当行驶动力输出齿轮轴3与轮式结构相连接时，由于轮胎的半径较大，与地面摩擦阻力较小，我们可以获得速度较快的动力输出模式；当我们将行驶动力输出齿轮轴3与履带式结构相连接后，由于履带式结构的地形适应能力较强，我们可以获得地面适应性、地形通过能力较强的机器人底盘。
Claims (3)
1.一种一体式的小型机器人防水动力舱体，包括动力舱外壳，其特征是：动力舱外壳内并排安装行驶电机组件a、翻转臂电机组件和行驶电机组件b，行驶电机组件a或行驶电机组件b包括依次连接的行驶电机编码器、行驶电机、行驶电机减速器，行驶电机固定在行驶电机座上；翻转臂电机组件包括依次连接的翻转臂电机编码器、翻转臂电机、翻转臂电机减速器和翻转臂动力输出轴，翻转臂电机输出轴端的主动齿轮既与翻转臂动力输出轴上的被动齿轮啮合，还与角度反馈齿轮啮合，角度反馈齿轮上装有欧姆旋转电位器，欧姆旋转电位器通过电位器固定板固定在翻转臂电机座上，动力舱外壳在舱体后侧设两个电气接口，其中一个供电，另一个传输控制信号，控制信号和电流接入舱体后，连接到线路转接板上，之后再分成6束，分别连接两个行驶电机、翻转臂电机、三个电机驱动器；翻转臂电机组件下方设有翻转臂动力输出轴，翻转臂动力输出轴两端通过轴承套安装有行驶动力输出齿轮轴，行驶电机组件a和行驶电机组件b输出轴安装行驶电机齿轮分别与翻转臂动力输出轴两端行驶动力输出齿轮轴啮合，翻转臂电机组件固定在翻转臂电机座上，动力舱外壳内行驶电机组件a一侧设有三个电机驱动器，电机驱动器上固定有线路转接板，动力舱外壳下端设有舱体固定底座。
2.根据权利要求1所述的一种一体式的小型机器人防水动力舱体，其特征是：在动力舱外壳上设有多条加强筋和减重槽。
3.根据权利要求1所述的一种一体式的小型机器人防水动力舱体，其特征是：翻转臂动力输出轴与动力舱外壳接触面设双密封圈防水结构，套接的大轴承，油封垫圈，大油封构成第一道密封，套接的小油封，小油封垫圈，小轴承构成第二道密封。
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