雙輪差速智能移動機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)：定位準(zhǔn)確,磨損和功率損失少,保護(hù)了電機(jī),抗沖擊性好

隨著足球機(jī)器人比賽的推廣和足球機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，足球機(jī)器人的性能日 趨完善。在全自主足球機(jī)器人競賽中，比賽規(guī)則對機(jī)器人的大小有嚴(yán)格的規(guī)定，比 賽中允許機(jī)器人之間合法沖撞，要求機(jī)器人具有很高的靈活性和很強(qiáng)的抗沖擊性， 因此在比賽中，足球機(jī)器人移動是否準(zhǔn)確、對抗時能否承受高強(qiáng)度沖擊，這些問題 顯得非常重要。針對以上問題，我們設(shè)計了一種驅(qū)動裝置，該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)速 靈活，使機(jī)器人具有快速移動、定位準(zhǔn)確、抗沖擊、對抗性強(qiáng)的功能。該裝置已經(jīng)申 請了相關(guān)專利24。

本驅(qū)動裝置采用模塊化雙重嵌入式結(jié)構(gòu)，整套裝置由直流電機(jī)、橡膠車輪、 電機(jī)驅(qū)動法蘭盤、一對防塵推力球軸承、止推環(huán)、擋圈、軸承止推法蘭盤、電機(jī)安 裝套構(gòu)成。其中電機(jī)以螺釘連接，嵌入安裝到電機(jī)安裝套中，構(gòu)成D一重嵌入式 結(jié)構(gòu)；電機(jī)安裝套通過推力球軸承、止推環(huán)和擋圈嵌入安裝到橡膠車輪中，同時 起到車輪軸的作用；橡膠車輪中有配合面安裝兩只軸承，軸承與止推環(huán)和擋圈緊 貼，止推環(huán)安裝到車輪的凹槽內(nèi)，軸承分別由止推環(huán)、擋圈、橡膠車輪上的凸臺、 軸承止推法蘭盤和電機(jī)安裝套上的凸臺限定位置，軸承止推法蘭盤通過螺釘與 電機(jī)安裝套連接，電機(jī)驅(qū)動法蘭盤用螺釘連接在橡膠車輪上，其中心有一鍵槽 孔，電機(jī)軸從電機(jī)安裝套D部孔中伸出，與電機(jī)驅(qū)動法蘭盤的中心鍵槽孔配合連 接，以上機(jī)構(gòu)相互連接，共同嵌入安裝到橡膠車輪中構(gòu)成第二重嵌入式結(jié)構(gòu)。整 套驅(qū)動裝置成d立模塊，通過電機(jī)安裝套底部的法蘭盤接口與機(jī)器人車體直接 連接。

在該裝置中選用帶調(diào)速功能的直流電機(jī)作為動力，電機(jī)轉(zhuǎn)動時由電機(jī)軸直接 帶動，電機(jī)驅(qū)動法蘭盤與車輪緊固連接，繼而驅(qū)動車輪，實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動，車輪與電機(jī) 之間同步旋轉(zhuǎn)，無任何變速環(huán)節(jié)和嚙合環(huán)節(jié)，避免了累計回轉(zhuǎn)誤差和可能的打滑。 機(jī)器人車體上安裝左右兩個驅(qū)動裝置，通過對電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)來控制車輪轉(zhuǎn)速和 回轉(zhuǎn)方向的變化，使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)雙輪差動運(yùn)動，走直線、圓弧甚至更復(fù)雜的運(yùn)動。 橡膠車輪與電機(jī)安裝套間采用一對推力球軸承作為回轉(zhuǎn)副，軸承與電機(jī)安裝套。 外圈與橡膠車輪均為緊配合，兩軸承間以止推環(huán)和擋圈保持間距，軸承與電機(jī)安裝 套間通過軸承止推法蘭盤和電機(jī)安裝套的凸臺限位，保證整體機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定和配合的緊密。整套裝置中，電機(jī)安裝套、電機(jī)驅(qū)動法蘭盤、軸承止推法蘭盤以及相應(yīng)連 接件推力球軸承、止推環(huán)、擋圈全部嵌入橡膠車輪中，配合緊密，同時起到車輪軸的 作用. 由于該結(jié)構(gòu)短而粗，所以剛度強(qiáng)度相當(dāng)大，能夠承受很強(qiáng)的沖擊。并且選用 的驅(qū)動電機(jī)嵌入電機(jī)安裝套，機(jī)器人對抗時車輪承受的沖擊由與車輪緊密配合的 電機(jī)安裝套等部件直接承受，避免了電機(jī)直接承受沖擊，起到緩沖作用。以上共同 構(gòu)成雙重嵌入式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)精簡、體積小，穩(wěn)定性高和緊密度高。嵌入式直接驅(qū)動 裝置如圖2-3-1所示，機(jī)器人輪系安裝如圖2-3-2所示。

相對傳統(tǒng)驅(qū)動方案而言，該裝置具有顯著優(yōu)點(diǎn)，包括：

· 電機(jī)直接驅(qū)動，同步輸出，無中間減少傳動環(huán)節(jié)或嚙合環(huán)節(jié)，避免了皮帶傳 動的打滑誤差或者傳統(tǒng)齒輪傳動中的累計轉(zhuǎn)角誤差，定位準(zhǔn)確。

· 無相對摩擦，減少不必要的磨損和功率損失。

· 嵌入式結(jié)構(gòu)使電機(jī)和連接結(jié)構(gòu)嵌入車輪，體積縮小、同樣的體積上可以選 擇功率更大的電機(jī)，使用此裝置的機(jī)器人速度快、力量大、對抗性強(qiáng)。

· 嵌入輪內(nèi)的短柱狀結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的細(xì)長輪軸，無需聯(lián)軸器，同時保護(hù)了電機(jī)，抗沖擊性好。

· 輪軸縮短，剛度提高，無相對摩擦，延長了輪軸壽命。

· 該裝置采取模塊化設(shè)計，各元件連接好后成d立模塊，接上機(jī)器人車體即 實(shí)現(xiàn)驅(qū)動功能，移植性很強(qiáng)。