CN111845237A - 一种驱动装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种驱动装置，涉及机器人技术领域，该装置包括：第一支座；第二支座，所述第二支座与所述第一支座转动连接；第一驱动组件，与所述第一支座连接，用于驱动底盘移动；弹簧减震器，所述弹簧减震器的两端分别与所述第一支座和所述第二支座连接，以减缓所述第二支座绕所述第一支座转动时产生的振动；限位机构，所述限位机构设置于第一支座和第二支座之间，并可因应第一支座和第二支座之间的转动而发生位移；锁定机构，可限制限位机构的位移，从而使第一支座和第二支座不能发生相对位移；该装置能够通过锁止限位机构来锁止弹簧减震器，限制其上下浮动，满足机器人的作业精度需求，解决现有的方法，成本较高且占用较大空间的问题。

Description

一种驱动装置

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种驱动装置。

背景技术

目前，弹簧减振器被广泛应用在机器人的移动底盘上，以适应坑洼的地形并实现自身行进过程中的平稳性，这一举措很大程度上解决了移动底盘和实际坑洼场景不适配的问题；但是弹簧减振器具有被动性，受移动底盘负载、上装类型(比如上装机械臂运动)、地形场景等影响会上下浮动，将会影响上装进行作业时的精度，尤其是一些作业精度要求较高的机器人。

如果采用顶升装置进行支撑，为保证平稳，在移动底盘上至少需要安装四个顶升装置，将会增加底盘的前期设计、后期维护成本并且占用较大空间。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种驱动装置，能够通过锁止限位机构来锁止弹簧减震器，限制其上下浮动，满足机器人的作业精度需求，解决现有的方法，成本较高且占用较大空间的问题。

本申请实施例提供了一种驱动装置，该装置包括：

第一支座；

第二支座，所述第二支座与所述第一支座转动连接；

第一驱动组件，与所述第一支座连接，用于驱动底盘移动；

弹簧减震器，所述弹簧减震器的两端分别与所述第一支座和所述第二支座连接，以减缓所述第二支座绕所述第一支座转动时产生的振动；

限位机构，所述限位机构设置于第一支座和第二支座之间，并可因应第一支座和第二支座之间的转动而发生位移；

锁定机构，所述锁定机构可限制所述限位机构的位移，从而使第一支座和第二支座不能发生相对位移。在上述实现过程中，在弹簧减震器进行上下浮动时，第二支座随之摆动，锁定机构对限位机构进行锁止后，第二支座无法摆动，弹簧减震器将被限定在第一支座和第二支座之间，使得弹簧减震器无法上下浮动，进而使得整个底盘保持平稳，不受外部条件的影响，满足机器人上装作业时的精度需求，并且限位机构和锁定机构不会影响驱动装置的正常工作和空间配置，解决现有的方法成本较高且占用较大空间的问题。

进一步地，所述限位机构的上端滑动连接所述第二支座，其下端转动连接所述第一支座，以使所述连接件随着所述第一支座的转动而上下移动。

在上述实现过程中，弹簧减震器上下伸缩时，第二支座摆动，使得限位机构随着第二支座而摆动，当限定限位机构的位移时，第二支座也将停止摆动，起到锁止作用。

进一步地，所述锁定机构包括：

与所述限位机构配套的锁定件；

第二驱动组件，设置在所述第二支座上，与所述锁定件连接，用于移动所述锁定件并与所述限位机构卡合，以对所述限位机构进行锁止。

在上述实现过程中，当弹簧减震器上下浮动时，限位机构随着弹簧减震器上下滑动，因此不会影响弹簧减震器的减震作用；需要对弹簧减震器进行锁止时，通过锁定件对限位机构进行锁定，使得限位机构无法上下滑动，此时第二支座无法摆动，导致弹簧减震器也无法上下浮动，起到对弹簧减震器的锁止作用。

进一步地，所述限位机构包括第一齿条，所述第一齿条的上端与所述第二支座滑动连接，其下端与所述第一支座转动连接；

所述锁定件包括第二齿条，所述第二齿条通过第二驱动组件进行移动并与所述第一齿条啮合。

在上述实现过程中，利用齿条的啮合作用达到限位和锁止的目的，进行锁止时，通过第二驱动组件的驱动作用，可以移动第二齿条与第一齿条进行啮合或分离，如移动第二齿条至与第一齿条啮合，利用齿条间的啮合作用锁紧第一齿条，使得第一齿条无法上下滑动，第一支座无法摆动，从而使得弹簧减震器锁止，达到锁止的目的，满足上装在作业时的作业精度要求。

进一步地，所述第二驱动组件包括：

驱动机构；

推杆，与所述驱动机构连接，用于推动所述第二齿条向所述第一齿条移动。

在上述实现过程中，驱动机构通过推杆推动第二齿条移动，使得第二齿条与第一齿条卡合或分离。

所述驱动机构包括驱动电机和齿轮齿条传动组件或驱动机构包括丝杠电机。

在上述实现过程中，利用齿轮齿条传动组件将驱动电机的转动驱动力转化为推杆的直线移动，达到对第二齿条进行移动的目的，或者直接采用丝杠电机推动推杆移动。

进一步地，所述第一驱动组件包括：

驱动轮；

驱动电机，与所述驱动轮传动连接，用于驱动所述驱动轮转动。

在上述实现过程中，通过驱动轮和驱动电机的配合可以驱动底盘移动的功能。

进一步地，所述装置还包括：

连杆机构，用于向所述驱动轮施力，以使所述驱动轮转向。

在上述实现过程中，通过连杆机构驱动驱动轮转向，从而使移动底盘具有全向移动的特点，可以满足各类建筑机器人对运动控制的要求。

进一步地，所述连杆机构包括：

交叉滚子轴承，设置在所述第二支座上；

连杆支点，设置在所述第二支座上且在所述交叉滚子轴承旁侧的边角处，用于向所述交叉滚子轴承提供旋转力，以带动所述驱动轮转向。

在上述实现过程中，通过连杆支点向支座施力，支座通过交叉滚子轴承旋转，从而使得驱动轮转向。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的驱动装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的驱动装置的主视图；

图3为本申请实施例提供的图2的右视图；

图4为本申请实施例提供的弹簧减震器处于锁止状态的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的图2的俯视图。

图标：

10-摆动件；11-驱动轮；12-驱动电机；13-支座；131-第一支架；132-第二支架；14-连杆支点；15-弹簧减震器；16-交叉滚子轴承；17-第二齿条；18-第一齿条；19-步进电机；20-推杆；21-支撑架，22-第一转轴，23-第二转轴。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

如图1所示，为本申请实施例提供的一种驱动装置的结构示意图，该驱动装置应用于建筑机器人，主要包括第一支座、第一驱动组件、第二支座13、弹簧减震器15、限位机构和锁定机构。

如图2所示，第二支座13呈“L”状，包括水平设置的第一支架131和竖向设置的第二支架132，第一支架131设置在第一驱动组件的上方；如图3所示，第一支座包括摆动件10，摆动件10的前端与第二支架132的下端转动连接，后端与弹簧减震器15的下端转动连接，弹簧减震器15的上端与第一支架131连接，示例地，摆动件10与第二支架132的下端通过第一转轴22转动连接，摆动件10的后端通过第二转轴23与弹簧减震器15转动连接，在使用过程中，弹簧减震器15随着路面的凹凸状况的变化进行伸缩和上下浮动，起到减震的作用，在此过程中，弹簧减震器15的上下浮动带动摆动件10进行摆动。

摆动件10的后端横向设置有第二转轴23，限位机构的上端滑动连接第一支架131，下端通过第二转轴23转动连接摆动件10的后端，锁定机构用于通过限定限位机构的位移来锁定限位机构，当锁定机构锁定限位机构之后，摆动件10便不再摆动且保持锁定瞬间的状态，使得第一支架131和摆动件10后端之间的距离保持不变，进而使得弹簧减震器15无法上下浮动，实现对弹簧减震器15的锁止功能。

具体地，锁定机构包括第二驱动组件和与限位机构配套的锁定件，第二驱动组件设置在第二支架132上，锁定件与第二驱动组件连接，以在第二驱动组件的驱动作用下进行移动并与限位机构卡合，以对限位机构进行锁止，使得摆动件10停止摆动，弹簧减震器15无法伸缩。

示例地，如图3所示，为图2的右视图，限位机构包括第一齿条18，第一齿条18的上端***到第一支架131上设置的连接块内并与连接块滑动连接，第一齿条18的下端与摆动件10通过第二转轴23转动连接，弹簧减震器15的下端也通过第二转轴23与摆动件10转动连接，因此，随着弹簧减震器15的上下浮动，第一齿条18也将同步发生位移并进行上下移动；锁定件采用第二齿条17，第二齿条17通过第二驱动组件的驱动作用进行左右移动并与第一齿条18啮合或分离；当第一齿条18和第二齿条17啮合时，由于齿条的啮合作用限定了第一齿条18的位移，使得第一齿条18无法上下移动，进而由于第一齿条18的限定作用使得摆动件10无法进行摆动，即弹簧减震器15上下两端的距离固定，使得弹簧减震器15无法上下浮动，从而起到锁止作用，如图3所示，为弹簧减震器15处于自由状态的结构示意图，此时，第一齿条18和第二齿条17处于分离状态，如图4所示，为弹簧减震器15处于锁止状态的结构示意图，此时，第一齿条18和第二齿条17处于啮合状态，此外，锁定件还可以采用其他能够限制限位机构的位移的如卡扣等，均在本申请的保护范围内，在此不再赘述。

示例地，第二驱动组件可以包括步进电机19和推杆20，此时该步进电机19为丝杠步进电机，直接在电机内部将旋转运动转化为直线运动，直接利用步进电机19驱动推杆20进行移动，第二支座13上还设置有支撑架21，第二齿条17贯穿支撑架21设置且与支撑架21滑动连接，用于对第二齿条17提供支撑；推杆20的左端传动连接步进电机19，其右端与第二齿条17连接，在步进电机19的作用下，通过推杆20推动第二齿条17左右移动，实现第二齿条17与第一齿条18的啮合或分离，在推杆20和第二齿条17之间还可以连接弹性元件，起到缓冲作用，使得第二齿条17能够平稳移动；此外，如果不采用丝杠步进电机，还可以采用齿轮齿条组件进行传动，将步进电机19的旋转动力转化为第二齿条17的直线移动，还可以通过液压缸等实现第二齿条17的左右移动，此处并不限定第二驱动组件的范围，在此不再赘述。

第一驱动组件，用于驱动底盘移动，第一驱动组件包括驱动轮11和驱动电机12，驱动电机12与驱动轮11传动连接，驱动电机12用于驱动驱动轮11转动，第一驱动组件与摆动件10连接，摆动件10呈环状，驱动电机12穿过摆动件10设置，弹簧减震器15进行伸缩时，带动摆动件10进行摆动，而第一驱动组件也会随着摆动件10的摆动进行上下浮动，起到减震作用；示例地，如图2所示，为驱动装置的主视图，在驱动电机12的上方设置有第二支座13，第一支架131设置在驱动轮11的上方，如图5所示，为图2的俯视图，在第一支架131上设置有交叉滚子轴承16和连杆支点14，连杆支点14用于连接连杆机构，连杆支点14设置于第一支架131上且在交叉滚子轴承16旁侧的边角处，由于第二支座13与驱动轮11直接相连，因此连杆机构通过连杆支点14向第二支座13施力时，在交叉滚子轴承16的旋转作用下，驱动轮11将会实现零转向半径和全方位移动的功能。

该驱动轮11采用相对于现有的转向轮系如麦克纳姆轮、万向轮、舵轮等，由于该驱动装置应用于建筑机器人，考虑到建筑机器人所使用的建筑环境如地面凹凸不平且有石子或杂物分布，麦克纳姆轮容易被建筑工地上的石子或杂物卡住，给底盘的行驶带来不便，万向轮越障困难，舵轮占用结构空间较大且成本较高，因此，采用驱动轮可以解决上述问题，可以更高效地适用于各种地形，不仅更适用于建筑机器人，而且更适用于各个建筑工地领域，将该驱动轮应用于底盘，可以实现全向移动的功能，因此也可以满足其他各类机器人对运动控制的要求。

该限位机构和锁定机构占用空间小，成本也较低，并且不影响驱动装置的驱动功能，在需要底盘处于静止状态时，通过对限位机构进行限位即可将弹簧减震器15锁止，限制其上下浮动，很好地满足了建筑机器人上装对作业精度的需求。

将该驱动装置安装在底盘上，即可实现底盘的全向移动，同时具有转向、减震锁止功能，具有较强的通用性，可以适用于各个建筑工地领域。

在本申请所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本申请实施例不再多加赘述。

应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

在本申请的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应与权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种驱动装置，其特征在于，所述装置包括：

第一支座；

第二支座，所述第二支座与所述第一支座转动连接；

第一驱动组件，与所述第一支座连接，用于驱动底盘移动；

弹簧减震器，所述弹簧减震器的两端分别与所述第一支座和所述第二支座连接，以减缓所述第二支座绕所述第一支座转动时产生的振动；

限位机构，所述限位机构设置于第一支座和第二支座之间，并可因应第一支座和第二支座之间的转动而发生位移；

锁定机构，所述锁定机构可限制所述限位机构的位移，从而使第一支座和第二支座不能发生相对位移。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述限位机构的上端滑动连接所述第二支座，其下端转动连接所述第一支座，以使所述限位机构随着所述第一支座的转动而上下移动。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述锁定机构包括：

与所述限位机构配套的锁定件；

第二驱动组件，设置在所述第二支座上，与所述锁定件连接，用于移动所述锁定件并与所述限位机构卡合，以对所述限位机构进行锁止。

4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于：

所述限位机构包括第一齿条，所述第一齿条的上端与所述第二支座滑动连接，其下端与所述第一支座转动连接；

所述锁定件包括第二齿条，所述第二齿条通过第二驱动组件进行移动并与所述第一齿条啮合。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述第二驱动组件包括：

驱动机构，

推杆，与所述驱动机构连接，用于推动所述第二齿条向所述第一齿条移动。

6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机和齿轮齿条传动组件或驱动机构包括丝杠电机。

7.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述第一支座包括：

摆动件，其第一端与所述第二支座通过第一转轴连接，所述弹簧减震器的下端和所述限位机构的下端通过第二转轴与所述摆动件的第二端连接。

8.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述第一驱动组件包括：

驱动轮；

驱动电机，与所述驱动轮传动连接，用于驱动所述驱动轮转动。

9.根据权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，所述装置还包括：

连杆机构，用于向所述驱动轮施力，以使所述驱动轮转向。

10.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，所述连杆机构包括：

交叉滚子轴承，设置在所述第二支座上；

连杆支点，设置在所述第二支座上且在所述交叉滚子轴承旁侧的边角处，用于向所述第二支座提供旋转力，以带动所述驱动轮转向。

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