驱动机构、底盘和机器人的制作方法

1.本技术涉及传动技术领域，更具体地说，是涉及一种驱动机构、底盘和机器人。


背景技术：

2.带传动(包括同步带传动)、链传动等柔性传动机构是常见的适于传递旋转动力的传动方式。在柔性传动机构的配置中，来自输入模块的动力通过柔性传动件被传输到输出模块，输入模块和输出模块具有平行转动轴。柔性传动件在传动过程中需要一定的张紧力才能正常传递动力，柔性传动件的张紧力对其传动能力、寿命和轴压力都有很大的影响。张紧力太低，传递载荷的能力低，效率低，且增加柔性传动件打滑的风险，可使输入、输出模块急剧发热，可能过早地磨损柔性传动件和输入、输出模块；张紧力过高，会导致装配困难，还导致柔性传动件的使用寿命减少，轴和轴承上的载荷增大，轴承发热与磨损。为了保证柔性传动机构可靠地工作，柔性传动件必须被精确地适当张紧，因此柔性传动机构通常都需要设置相应的张紧结构。
3.目前，多数柔性传动机构的输入模块和输出模块之间的轴间距是固定的，通常通过复杂的张紧轮结构实现柔性传动件张紧，然而张紧轮结构的结构复杂，需要的安装维护空间较大，成本较高；另外，张紧轮结构通常使用弹簧(包括扭簧)实现张紧，局限性较大，当张紧力超过弹簧的弹力承受范围时，极大可能导致弹簧失效，甚至产生无法逆转的破坏。还有的柔性传动机构通过螺钉等紧固件或其它活动安装结构直接调整输入模块和输出模块之间的轴间距，从而实现柔性传动件张紧程度的调整，然而现有直接调整输入模块和输出模块之间轴间距的安装结构往往需要较大的安装空间，且调整操作麻烦，对于结构紧凑、可利用空间极小的应用场景适用性较差。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种驱动机构、底盘和机器人，旨在解决现有柔性传动机构的张紧调整结构对于结构紧凑、可利用空间极小的应用场景适用性较差的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种驱动机构，包括：
6.两个转动组件，分别具有旋转轴线，且两个所述转动组件的所述旋转轴线相互平行；
7.柔性传动件，在两个所述转动组件之间延伸，以在两个所述转动组件之间传输旋转动力；以及
8.调节组件，包括作动件，所述作动件能够沿第一方向平移运动，并与两个所述转动组件的至少其中一个沿斜面相对运动，以推动所述转动组件沿第二方向平移运动，进而改变两个所述转动组件之间的间距；
9.其中，所述第二方向与经过并垂直于两个所述旋转轴线的直线平行，所述第一方向与所述第二方向相交，所述斜面与所述第二方向呈锐角设置。
10.在一个实施例中，所述第一方向垂直于所述第二方向。
11.在一个实施例中，所述调节组件还包括操作件，所述操作件与所述作动件连接，操作所述操作件运动，能够驱动所述作动件平移运动。
12.在一个实施例中，所述操作件能够驱动所述作动件沿所述第一方向连续平移运动，以连续改变两个所述转动组件之间的间距。
13.在一个实施例中，所述调节组件还包括锁定结构，所述锁定结构适于将所述作动件锁定在沿所述第一方向的任意位置。
14.在一个实施例中，所述操作件转动驱动所述作动件平移运动。
15.在一个实施例中，所述操作件包括螺柱，所述螺柱平行于所述第一方向，所述作动件螺纹连接于所述螺柱，所述螺柱能够绕自身轴线转动，以驱动所述作动件沿所述螺柱连续平移运动。
16.在一个实施例中，所述驱动机构还包括安装件，两个所述转动组件安装于所述安装件，且两个所述转动组件的至少其中一个能够相对于所述安装件沿所述第二方向滑动，所述作动件沿所述第二方向设置于两个所述转动组件之间。
17.在一个实施例中，所述柔性传动件为带。
18.本技术还提供一种底盘，包括底盘架、设置于所述底盘架下方的行走轮机构以及设置于所述底盘架的如上述任一项所述的驱动机构，所述行走轮机构与所述驱动机构传动连接，所述驱动机构适于驱动所述行走轮机构转向。
19.本技术还提供一种机器人，所述机器人包括如上述一项所述的底盘；和/或，所述机器人包括如上述任一项所述的驱动机构。
20.本技术提供的驱动机构的有益效果在于：
21.与现有技术相比，本技术的驱动机构，通过作动件在不同于第二方向的第一方向上平移运动，推动两个转动组件的至少其中一个在第二方向平移运动，从而直接调整改变两个转动组件之间的中心轴间距，进而控制改变柔性传动件的张紧程度，允许柔性传动件精确地且准确地预拉紧，保证驱动机构稳定可靠工作。调节组件将第二方向上的两个转动组件之间的中心轴间距调节运动，转换至第一方向上的作动件的运动，通过转换调节方向极大地方便驱动机构后续的维护工作，柔性传动件张紧程度调节操作简单方便，可较大范围调节，避免不必要的应力，且调节组件的体积更小，所需安装维护空间较小，能够适用于结构紧凑、可利用空间极小的应用场景，适用范围广，有效解决现有柔性传动机构的张紧调整结构对于结构紧凑、可利用空间极小的应用场景适用性较差的技术问题，而且调节组件无需通过复杂的张紧轮结构实现柔性传动件张紧，结构简单紧凑，降低成本；通过沿斜面相对运动，作动件沿第一方向平移运动时能够在第二方向上产生分力，从而作动件能够推动输入组件和/或输出组件沿第二方向平移运动，进而实现柔性传动件的张紧程度调节方向的转换，大大方便驱动机构的维护工作。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例提供的驱动机构的立体结构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的驱动机构的爆炸图；
25.图3为本技术实施例提供的驱动机构的俯视图；
26.图4为本技术实施例提供的驱动机构去除第二壳体的立体结构示意图；
27.图5为本技术实施例提供的驱动机构的剖视图；
28.图6为本技术实施例提供的作动件与从动件配合的示意图；
29.图7为本技术实施例提供的摩擦力原理分析示意图；
30.图8为正切函数曲线图；
31.图9为本技术实施例提供的底盘的立体结构示意图。
32.其中，图中各附图标记：
33.1a
‑
输入组件；1b
‑
输出组件；11a
‑
主动转动件；11b
‑
从动转动件；12
‑
从动件；13a
‑
第一壳体；13b
‑
第二壳体；14
‑
限位连接部；
[0034]2‑
柔性传动件；
[0035]3‑
调节组件；31
‑
作动件；32
‑
操作件；321
‑
螺柱；33
‑
固定座；
[0036]4‑
安装件；41
‑
导向限位部；42
‑
安装槽；
[0037]5‑
驱动器件；
[0038]
100
‑
驱动机构；200
‑
底盘架；300
‑
行走轮机构。
具体实施方式
[0039]
为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0040]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0041]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0042]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0043]
现对本技术实施例提供的驱动机构进行说明。
[0044]
请参阅图1～图6，本技术实施例提供的驱动机构100，包括转动组件、柔性传动件2和调节组件3。其中，转动组件包括两个，两个转动组件分别具有旋转轴线，且两个转动组件的旋转轴线相互平行，两个转动组件适于分别输入和输出旋转动力，且两个转动组件在垂直于旋转轴线的平面中能够相对于彼此运动；柔性传动件2在两个转动组件之间延伸，以在两个转动组件之间传输旋转动力；调节组件3包括作动件31，作动件31能够沿第一方向平移
运动，并推动两个转动组件的至少其中一个沿第二方向平移运动，第二方向与经过并垂直于两个旋转轴线的直线平行，即第二方向为两个转动组件的中心轴间距方向，从而可以改变两个转动组件之间的间距，且第一方向与第二方向相交。
[0045]
上述实施例中的驱动机构100，通过作动件31在不同于第二方向的第一方向上平移运动，推动两个转动组件的至少其中一个在第二方向平移运动，从而直接调整改变两个转动组件之间的中心轴间距，进而控制改变柔性传动件2的张紧程度，允许柔性传动件2精确地且准确地预拉紧，保证驱动机构100稳定可靠工作。调节组件3将第二方向上的两个转动组件之间的中心轴间距调节运动，转换至第一方向上的作动件31的运动，通过转换调节方向极大地方便驱动机构100后续的维护工作，柔性传动件2张紧程度调节操作简单方便，可较大范围调节，避免不必要的应力，且调节组件3的体积更小，所需安装维护空间较小，能够适用于结构紧凑、可利用空间极小的应用场景，适用范围广，有效解决现有柔性传动机构的张紧调整结构对于结构紧凑、可利用空间极小的应用场景适用性较差的技术问题，而且调节组件3无需通过复杂的张紧轮结构实现柔性传动件2张紧，结构简单紧凑，降低成本，实用性强。
[0046]
其中，两个转动组件中的一个相对固定，作动件31推动另一个转动组件沿第二方向平移运动靠近或远离该相对固定的转动组件；或者，作动件31同时推动两个转动组件沿第二方向平移运动相互靠近或远离。两个转动组件中的一个为输入组件1a，适于输入旋转动力，另一个为输出组件1b，适于输出旋转动力。
[0047]
可选地，柔性传动件2为带，本领域中大量形式的传动带都是可用的，例如皮带、v形带、齿形带或同步带；输入组件1a设置主动转动件11a，输出组件1b设置从动转动件11b，柔性传动件2绕设于主动转动件11a和从动转动件11b的外周，主动转动件11a和从动转动件11b对应于柔性传动件2采用带轮、齿轮或同步轮。可替代地，柔性传动件2也可以为驱动链，则主动转动件11a和从动转动件11b对应采用链轮或齿轮。
[0048]
在一个具体实施例中，柔性传动件2为同步带，主动转动件11a和从动转动件11b对应采用同步轮，同步带绕设于主动同步轮和从动同步轮外周。同步带传动具有带传动、链传动和齿轮传动的优点，且同步带与同步轮之间靠齿啮合传递扭矩与运动，理论上同步带传动方式无滑动，即零背隙；其中，背隙即回程间隙，零背隙有利于实现精密传动，避免出现瞬间空载现象，有效避免回程间隙造成传递扭矩丢失以及控制精度降低等诸多不利影响。
[0049]
可选地，转动组件包括从动件12，作动件31能够运动抵靠并挤压从动件12，以推动从动件12带动转动组件平移运动。通过设置从动件12，简化调节结构，加工成本较低，利于批量化生产，无需使用弹性件实现柔性传动件2张紧，不易出现弹性件损坏导致调节组件3故障失效，保证驱动机构100稳定可靠工作，使用寿命长。
[0050]
可选地，作动件31和/或从动件12设置有斜面，斜面与第二方向呈锐角设置，作动件31与从动件12通过斜面相接触并能够沿斜面相对运动，从而作动件31推动从动件12平移运动。通过设置沿第二方向倾斜的斜面，作动件31沿第一方向平移运动并挤压从动件12时，作动件31对从动件12的作用力能够在第二方向上产生分力，从而作动件31能够推动转动组件沿第二方向平移运动，进而实现柔性传动件2的张紧程度调节方向的转换，大大方便驱动机构100的维护工作，实用性强。
[0051]
优选地，第一方向垂直于第二方向。通过将第一方向设置为垂直于第二方向，即作
动件31的平移运动方向垂直于两个转动组件的相对平移运动方向，从而将两个转动组件之间的中心轴间距调节运动转换至垂直方向上的平移运动，作动件31运动更加简单，方便操作，进一步方便对柔性传动件2的张紧程度调节，方便驱动机构100后续的维护工作，而且作动件31所需安装维护空间更小，有利于进一步减小调节组件3体积，结构更加紧凑，适用范围更广，实用性强。
[0052]
可选地，作动件31可以为滑块或滚轮，从动件12可以为滚轮或滑块。
[0053]
在一个实施例中，作动件31和从动件12均设置有沿第二方向倾斜的斜面，作动件31与从动件12能够沿斜面相对滑动运动。通过将作动件31和从动件12均设置为具有斜面的结构，即作动件31和从动件12均为滑块结构，结构更加简单，加工成本较低，利于批量化生产，而且斜面配合更加紧密，不易损坏失效，抗冲击能力强，保证驱动机构100稳定可靠工作，使用寿命更长，同时结构紧凑，有利于进一步减小驱动机构100体积，实用性强。
[0054]
在本实施例中，当第一方向垂直于第二方向时，斜面与第二方向的夹角角度α与作动件31和从动件12之间的摩擦系数u满足条件：u＜tanα。
[0055]
请参阅图7，示出了作动件31和从动件12的简易摩擦力学模型。
[0056]
其中，α为斜面与第二方向的夹角角度，f为作动件31平移运动给从动件12的按压力，并由此产生对从动件12斜面的正压力f
n
和沿斜面的倾斜力f
r
；正压力f
n
会同步带来阻碍作动件31与从动件12相对运动的摩擦力f
u
。假设要作动件31与从动件12相对滑动，此问题等价为：
[0057]
f
u
＝uf
n
≤f
r
。
[0058]
也可以转化为：
[0059]
f
n
＝fcosα，
[0060]
f
r
＝fsinα，
[0061]
u≤tanα。
[0062]
因此，理论上要保证作动件31能够推动从动件12运动，必须要保证作动件31和从动件12之间的摩擦系数u大于等于斜面与第二方向的夹角角度α的正切函数。同时，考虑到实际应用中作动件31不止受到从动件12的摩擦力，还包含转动组件受到的摩擦力以及其他影响因素，因此实际中取：u＜tanα。
[0063]
在一个具体实施例中，作动件31的材料为不锈钢，从动件12的材料为铝合金，查表可知两者之间的摩擦系数大概为0.17(无润滑，有润滑为0.02)；请参阅图8的正切函数曲线图，加上实际应用中从动件12的摩擦力以及其他影响因素，实际中取斜面与第二方向的夹角角度α为71
°
，以增大作动件31的下滑力，方便操作。
[0064]
在本技术的其中一个实施例中，请参阅图1～图6，调节组件3还包括操作件32，操作件32与作动件31连接，操作操作件32运动，能够驱动作动件31平移运动。通过设置操作件32驱动作动件31平移运动，控制作动件31运动更加简单方便，调节组件3易操作，调整两个转动组件之间的中心轴间距精准度更高，能够精准调节柔性传动件2的张紧程度，有效保证驱动机构100稳定可靠工作，实用性强。
[0065]
可选地，可以通过手动操作操作件32运动，简化调节结构，降低成本。也可以设置动力装置驱动操作件32运动，例如电机、气缸、液压缸等，有利于实现自动化控制，实现对柔性传动件2张紧程度的实时和智能化调节。
[0066]
可选地，操作件32能够驱动作动件31沿第一方向连续平移运动，以连续改变两个转动组件之间的间距。通过连续改变两个转动组件之间的中心轴间距，能够连续改变柔性传动件2的张紧程度，调整精准度更高，保证柔性传动件2能够精确且准确地张紧，保证驱动机构100稳定可靠工作，而且调节灵活性高，实用性强。
[0067]
在本技术的其中一个实施例中，调节组件3还包括锁定结构，锁定结构适于将作动件31锁定在沿第一方向的任意位置。通过设置锁定结构锁定作动件31的移动位置，能够锁定两个转动组件之间的中心距间距，进而锁定柔性传动件2的张紧程度，防止转动组件逆向运动而导致柔性传动件2松弛，保证柔性传动件2稳定可靠地张紧，有效保证驱动机构100稳定可靠工作，驱动机构100使用过程中能够承受各种振动，能够适用于恶劣的工作环境，增强使用功能，适用范围更广，实用性强。
[0068]
可选地，操作件32转动驱动作动件31平移运动。通过将操作件32的转动转换为作动件31的平移运动，调节操作简单方便，能够增大范围调节，而且能够进一步减小调节组件3所需的安装维护空间，结构更加紧凑，进一步增强对结构紧凑、可利用空间极小应用场景的适用性，实用性强。
[0069]
在一个实施例中，操作件32包括螺柱321，螺柱321平行于第一方向，作动件31螺纹连接于螺柱321，螺柱321能够绕自身轴线转动，以驱动作动件31沿螺柱321连续平移运动。通过螺纹驱动作动件31平移运动平稳不易晃动，螺柱321还能对作动件31的平移运动起到导向限位作用，而且螺纹具有自锁特性，螺柱321的螺纹形成锁定结构，能够将作动件31锁定在螺柱321的任意位置，能够有效保证两个转动组件之间的中心轴间距在驱动机构100使用过程中能够承受各种振动，柔性传动件2的张紧程度能够基本不受影响，保证驱动机构100稳定可靠工作，同时螺纹与滑块的配合结构简单容易实现，加工制造成本低，利于批量化生产，实用性强。
[0070]
在一个具体实施例中，第一方向垂直于第二方向时，螺柱321平行于旋转轴线。
[0071]
在未示出的实施例中，操作件32与作动件31也可以采用其他转动转换直线运动的传动方式，例如齿轮齿条、蜗轮蜗杆、凸轮与轴等。锁定结构也可以相对于操作件32独立设置，能够锁定作动件31的位置即可。
[0072]
在本技术的其中一个实施例中，驱动机构100还包括安装件4，两个转动组件安装于安装件4，且两个转动组件的至少其中一个能够相对于安装件4沿第二方向滑动，作动件31沿第二方向设置于两个转动组件之间。通过设置安装件4，便于限定两个转动组件的相对位置，从而确定柔性传动件2的张紧程度；作动件31沿第二方向位于两个旋转轴线之间，便于直接调整两个转动组件之间的中心轴间距，结构简单紧凑，便于操作，实用性强。
[0073]
可选地，安装件4设置有沿第二方向延伸的两导向限位部41，两导向限位部41间隔设置，并适于分别限制转动组件的平行于第二方向的相对两侧的位置，以对转动组件的平移运动进行导向限位。通过设置导向限位部41，对转动组件的平移运动进行导向限位，有效保证转动组件的运动平稳，不易晃动和偏离运动方向，提高对两个转动组件之间的中心轴间距调节的精准度，保证柔性传动件2能够精确且准确地张紧，保证驱动机构100稳定可靠工作，实用性强。
[0074]
在一个具体实施例中，输入组件1a还包括第一壳体13a，主动转动件11a可转动地设置于第一壳体13a内，安装件4顶部开设安装槽42，第一壳体13a可滑动地安装于安装槽42
内；且安装槽42的宽度与第一壳体13a的宽度相适配，第一壳体13a的相对两长侧边能够与安装槽42的相对两长内侧边抵接，以对第一壳体13沿安装槽42的滑动进行导向限位，该相对两长内侧边形成两导向限位部41，从而将输入组件1a可滑动地安装于安装件4顶部。输出组件1b还包括第二壳体13b，从动转动件11b可转动地设置于第二壳体13b内，输出组件1b通过第二壳体13b固定安装于安装件4的顶部。从动件12固定设置于第一壳体13a朝向输出组件1b的一侧，调节组件3还包括固定座33，固定座33固定安装于安装件4的顶部，并位于第一壳体13a朝向输出组件1b的一侧，螺柱321垂直于安装件4顶部平面地连接于固定座33，滑块(即作动件31)螺纹连接于螺柱321，且滑块正对从动件12；且滑块的背离从动件12的侧面能够抵靠固定座33的朝向第一壳体13a的侧面，固定座33能够对滑块的平移运动起到导向限位作用。
[0075]
可选地，转动组件还包括限位连接部14，限位连接部14沿第二方向延伸，转动组件通过限位连接部14与安装件4连接，限位连接部14能够对转动组件的平移运动进行导向限位。通过设置限位连接部14，能够将两个转动组件的相对运动限位在安装件4的安装平面内，保证转动组件的运动平稳，不易晃动，提高对两个转动组件之间的中心轴间距调节的精准度，保证柔性传动件2能够精确且准确地张紧，保证驱动机构100稳定可靠工作。
[0076]
在一个具体实施例中，限位连接部14为设置于第一壳体13a底部的腰型孔，紧固件穿过腰型孔与安装件4的顶部连接，从而将输入组件1a安装于安装件4顶部；当紧固件未拧紧时，第一壳体13a能够在安装件4的顶部平面平移滑动运动，并带动输入组件1a整体平移运动。例如，紧固件可以是螺钉；操作件32可以是调节螺栓。
[0077]
在本实施例中，调节组件3的具体调节过程为：旋转调节螺栓，调节螺栓向下运动挤压滑块，滑块与从动件12斜面产生相对滑动的摩擦力，第一壳体13a由于安装件4顶部安装槽42与腰型孔处未拧紧的螺钉限制，第一壳体13a只能在安装槽42平面内即主动转动件11a与从动转动件11b的中心距方向上运动，从而通过调节螺栓实现柔性传动件2张紧程度的调节。
[0078]
可选地，驱动机构100还包括驱动器件5，驱动器件5具有驱动轴，驱动轴与主动转动件11a传动连接；驱动器件5可以是任何能够提供旋转动力的动力装置，例如电机、气动马达、液压驱动马达等，驱动器件5的驱动轴转动，带动主动转动件11a转动，从而输入旋转动力至输入组件1a。
[0079]
在一个具体实施例中，驱动器件5安装于第一壳体13a的顶部。
[0080]
请参阅图9，本技术实施例还提供了一种底盘，包括底盘架200、设置于底盘架200下方的行走轮机构300以及由上述任一实施例提供的驱动机构100，驱动机构100安装于底盘架200，且输出组件1b与行走轮机构300传动连接，驱动机构100适于驱动行走轮机构300转向。通过采用上述实施例提供的驱动机构100，简化调节结构，降低成本，使得调节组件3能够抗住底盘运动过程中的振动及冲击力，并通过作动件31换向极大地方便后续的底盘的维护工作，实用性强。
[0081]
在一个具体实施例中，底盘为四轮四转向机器人底盘，驱动机构100用于行走轮机构300的转向，调节组件3通过螺栓、滑块实现同步带张紧程度的调节，保证同步带处于张紧状态，结构简单紧凑，极大便于机器人底盘后续的维护。由于机器人整机结构往往特别紧凑，机器人底盘上无论是电子件、结构件、线材等都特别多，导致可利用空间极小，而本技术
实施例提供的底盘适用于机器人上结构紧凑、可利用空间极小的使用环境。
[0082]
本技术实施例还提供了一种机器人，机器人包括由上述任一实施例提供的底盘。机器人也可以包括由上述任一实施例提供的驱动机构100，驱动机构100可以用于驱动机器人的某些功能模块转动，例如相机、机械手等。
[0083]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。