一种具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统

技术领域

本发明属于巡检机器人技术领域，涉及一种检机器人动力输出系统，尤其是一种具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统。

背景技术

目前巡检机器人无刹车或采用抱轨式刹车机构，抱轨式刹车结构复杂且需要复杂控制；巡检机器人在断电状态下需要拖行时，（刹车保持无离合状态下，首先需要很大的牵引拉力去拖动车体，甚至在坡道情况下根本无法拖动，其次强行拖动使车轮胎面与轨道产生滑动摩擦，极大损坏、伤害胎面橡胶材质，造成胎面损坏，强行使传动转动，易造成传动系统损坏或抱闸器损坏）,由于车轮转轴与电机固定连接，车轮被拖行时，车轮主轴带动电机旋转产生反向电流造成阻力较大且易伤害电路系统；而且，若采用车轮动力电机为抱闸式电机，则在机器人断电抱闸情况下，车轮在电机抱闸器控制下无法转动而使巡检机器人无法被移动，因此需要寻找一种新的装置或方法解决此类问题。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本发明提供了一种具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统，包括车轮主轴；离合机构，所述离合机构包括：与所述车轮主轴同轴可转动地连接的第一离合盘，所述第一离合盘包括第一离合盘本体及设置在该第一离合盘本体右侧面的第一咬合单元；能够沿所述车轮主轴的轴向在第一位和第二位之间滑动且周向固定安装在所述车轮主轴上的第二离合盘，所述第二离合盘位于所述第一离合盘的右侧，包括第二离合盘本体及设置在该第二离合盘本体左侧面的第二咬合单元，所述第一位为所述第二咬合单元与所述第一咬合单元相咬合时所述第二离合盘对应的位置处，所述第二位为远离所述第一离合盘且第二离合盘不会被第一磁性件吸引而左移时对应的位置处；直接或间接固定安装在所述第一离合盘上的第一磁性件；以及固定安装在所述第二离合盘上并用于与所述第一磁性件相吸引的第二磁性件；输出端与所述第一离合盘同轴固定联结的旋转传动部；以及输出端与所述旋转传动部的输入端同轴固定连接的旋转驱动源，其中，当所述第一咬合单元与所述第二咬合单元错位且所述第一离合盘与所述第二离合盘相抵时，所述第一离合盘在所述旋转驱动源的驱动下旋转至所述第一咬合单元与所述第二咬合单元相对，所述第二离合盘在第一磁性件的磁力作用下向左滑动至第一位。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，目前巡检机器人无刹车制动或采用结构复杂的抱轨式刹车机构，对于采用抱闸式电机作为动力输出的巡检机器人，在断电状态下无法被拖行；而对于采用不带抱闸器的电机作为动力输出的巡检机器人，在断电状态下被拖行时，车轮主轴带动电机旋转产生反向电流造成阻力较大且易伤害电路系统；而本发明公开的一种具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统，第一离合盘与旋转传动部的输出端固定联结，第二离合盘与车轮主轴周向固定联结，第二离合盘位于第二位时，所述第二离合盘与所述第一离合盘分离，由于第一离合盘与车轮主轴转动连接，车轮主轴与旋转传动部的输出端之间可发生相对转动，此时，巡检机器人即可被任意拖行。

当巡检机器人需要正常行走时，旋转传动部的输出端输出动力，第一离合盘随旋转传动部的输出端一起转动，将第二离合盘向左滑动，使第二离合盘与第一离合盘咬合，如果第一离合盘与第二离合盘相抵、第一咬合单元与第二咬合单元错位而无法咬合，当第一离合盘在旋转驱动源的驱动下转动至第一咬合单元与第二咬合单元相对时，第二离合盘上的第二磁性件被第一磁性件吸引使第二离合盘瞬间向左移动至第一位，此时，第一咬合单元与第二咬合单元合拢，第二离合盘在第一离合盘的带动下一起转动，进而带动车轮主轴转动，因此，本案的离合机构能够任意无差别自适应合拢，而无需人工进行第一咬合单元和第二咬合单元的对准等操作，没有操作限制，操作简单，且第一离合盘向第二离合盘的传动过程中，第一磁性件向第二磁性件持续提供吸引力，使传动更加稳定。

在需要对巡检机器人进行刹车制动时，电机自带的抱闸器形成断电抱闸制动，将制动效果传出至车轮主轴上，形成刹车效果。

因此，本案中，车轮主轴与旋转驱动源的输出轴之间可灵活离合，合拢状态下旋转驱动源自身抱闸可控制整体传动系统制动，使得巡检机器人刹车；离合机构可任意无差别自适应合拢，无需花键对准或有其他操作限制。

另外，根据本发明公开的具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述旋转驱动源为具有抱闸器的伺服电机。

进一步地，所述第一磁性件为与所述第一离合盘同轴固定连接的第一磁铁环。

进一步地，所述旋转传动部为同步带轮机构，包括与所述旋转驱动源的输出轴同轴固定联结的主动带轮、与所述第一离合盘同轴固定联结的从动带轮以及连接所述主动带轮和所述从动带轮的同步带。

更进一步地，所述第一磁铁环固定安装在所述从动带轮的右侧面上，所述第一离合盘的右端部穿过所述第一磁铁环的中心通孔。

进一步地，所述旋转传动部位齿轮传动机构，包括与所述旋转驱动源的输出轴同轴固定联结的主动齿轮、与所述第一离合盘同轴固定联结并与所述主动齿轮啮合的从动齿轮。

进一步地，所述第二咬合单元为设置在所述第二离合盘本体的左端的花键，所述第一咬合单元为形成在所述第一离合盘本体的右端部并与所述花键配合的键槽。

更进一步地，所述花键的左端具有咬合过渡结构，以便第一咬合单元和第二咬合单元能够平稳顺利合拢，便于高转速起步情况下离合同步顺畅。

更进一步地，所述咬合过渡单元为尖头斜角结构或者倒角过渡结构。

更进一步地，所述咬合过渡单元为外侧面具有弹性层。

更进一步地，所述第二磁性件为与所述第二离合盘同轴固定连接的第二磁铁环，所述第二磁铁环套设在所述第二离合盘本体的左端部，所述第一磁性件套设在所述第一离合本体的右端部，当第二离合盘与所述第一离合盘咬合时，所述第二磁性件与所述第一磁性件相触接。

进一步地，所述离合机构还包括固定安装在所述车轮主轴上的限位件，当所述第二离合盘位于所述第二位时，所述限位件与所述第二离合盘相抵。

更进一步地，所述限位件为套设在所述车轮主轴上的限位磁铁环。

更进一步地，所述离合机构还包括套设在所述第二离合盘的右端部的第三磁性件，当所述第二离合盘位于所述第二位时，所述第三磁性件与所述限位磁铁环相触接。

当需要对巡检机器人进行拖行时，将第二离合盘移动至第二位，第二离合盘上的第三磁性件被限位磁铁环吸合住，使第二离合盘与所述第一离合盘分离后处于稳定状态，第二离合盘不会由于车体拖动、抖动或其他因素而左移。

进一步地，所述车轮主轴与所述第一离合盘之间设置有轴套或轴承。

进一步地，所述第一离合盘通过第一平键与所述旋转传动部的输出端固定连接。

进一步地，所述车轮主轴上形成有键槽，所述键槽位于所述第一离合盘的右侧，所述第二离合盘通过第二平键安装在所述键槽上，且所述第二离合盘能够相对于所述第二平键左右滑动。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例中的具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统隐藏伺服电机、主动带轮和同步带后的剖视图；

图3是本发明实施例中的第一离合盘的结构示意图；以及

图4是本发明实施例中的第二离合盘的结构示意图。

其中，1为车轮主轴，2为第一离合盘本体，3为第一咬合单元，4为第二离合盘本体，5为第二咬合单元，6为第一磁性件，7为第二磁性件，8为旋转驱动源，9为主动带轮，10为从动带轮，11为同步带，12为第三磁性件，13为限位件。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面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，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“横”、“竖”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“联接”、“连通”、“相连”、“联结”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定联结，一体地联结，也可以是可拆卸联结；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；“配合”可以是面与面的配合，也可以是点与面或线与面的配合，也包括孔轴的配合，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的发明构思如下，提供一种具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统，在断电状态下被拖行时，车轮主轴带动电机旋转产生反向电流造成阻力较大且易伤害电路系统；而本发明公开的一种具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统，第一离合盘与旋转传动部的输出端固定联结，第二离合盘与车轮主轴周向固定联结，第二离合盘位于第二位时，所述第二离合盘与所述第一离合盘分离，由于第一离合盘与车轮主轴转动连接，车轮主轴与旋转传动部的输出端之间可发生相对转动，此时，巡检机器人即可被任意拖行。

当巡检机器人需要正常行走时，旋转传动部的输出端输出动力，第一离合盘随旋转传动部的输出端一起转动，将第二离合盘向左滑动，使第二离合盘与第一离合盘咬合，如果第一离合盘与第二离合盘相抵、第一咬合单元与第二咬合单元错位而无法咬合，当第一离合盘在旋转驱动源的驱动下转动至第一咬合单元与第二咬合单元相对时，第二离合盘上的第二磁性件被第一磁性件吸引使第二离合盘瞬间向左移动至第一位，此时，第一咬合单元与第二咬合单元合拢，第二离合盘在第一离合盘的带动下一起转动，进而带动车轮主轴转动，因此，本案的离合机构能够任意无差别自适应合拢，而无需人工进行第一咬合单元和第二咬合单元的对准等操作，没有操作限制，操作简单，且第一离合盘向第二离合盘的传动过程中，第一磁性件向第二磁性件持续提供吸引力，使传动更加稳定。

在需要对巡检机器人进行刹车制动时，电机自带的抱闸器形成断电抱闸制动，将制动效果传出至车轮主轴上，形成刹车效果。

下面将参照附图来描述本发明的具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统，其中图1是本发明实施例中的具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统的结构示意图；图2是本发明实施例中具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统隐藏伺服电机、主动带轮和同步带后的剖视图；图3是本发明实施例中的第一离合盘的结构示意图；以及图4是本发明实施例中的第二离合盘的结构示意图。

如图1至图4所示，根据本发明的实施例，所述具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统包括车轮主轴1；离合机构，所述离合机构包括：与所述车轮主轴1同轴可转动地连接的第一离合盘，所述第一离合盘包括第一离合盘本体2及设置在该第一离合盘本体2右侧面的第一咬合单元3；能够沿所述车轮主轴1的轴向在第一位和第二位之间滑动且周向固定安装在所述车轮主轴1上的第二离合盘，所述第二离合盘位于所述第一离合盘的右侧，包括第二离合盘本体4及设置在该第二离合盘本体4左侧面的第二咬合单元5，所述第一位为所述第二咬合单元5与所述第一咬合单元3相咬合时所述第二离合盘对应的位置处，所述第二位为远离所述第一离合盘且第二离合盘不会被第一磁性件吸引而左移时对应的位置处；直接或间接固定安装在所述第一离合盘上的第一磁性件6；以及固定安装在所述第二离合盘上并用于与所述第一磁性件6相吸引的第二磁性件7；输出端与所述第一离合盘同轴固定联结的旋转传动部；以及输出端与所述旋转传动部的输入端同轴固定连接的旋转驱动源8，其中，当所述第一咬合单元3与所述第二咬合单元5错位且所述第一离合盘与所述第二离合盘相抵时，所述第一离合盘在所述旋转驱动源8的驱动下旋转至所述第一咬合单元3与所述第二咬合单元5相对，所述第二离合盘在第一磁性件6的磁力作用下向左滑动至第一位。

根据本专利背景技术中对现有技术所述，目前巡检机器人无刹车制动或采用结构复杂的抱轨式刹车机构，对于采用抱闸式电机作为动力输出的巡检机器人，在断电状态下无法被拖行；而对于采用不带抱闸器的电机作为动力输出的巡检机器人，在断电状态下被拖行时，车轮主轴1带动电机旋转产生反向电流造成阻力较大且易伤害电路系统；而本发明公开的一种具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统，第一离合盘与旋转传动部的输出端固定联结，第二离合盘与车轮主轴1周向固定联结，第二离合盘位于第二位时，所述第二离合盘与所述第一离合盘分离，由于第一离合盘与车轮主轴1转动连接，车轮主轴1与旋转传动部的输出端之间可发生相对转动，此时，巡检机器人即可被任意拖行。

当巡检机器人需要正常行走时，旋转传动部的输出端输出动力，第一离合盘随旋转传动部的输出端一起转动，将第二离合盘向左滑动，使第二离合盘与第一离合盘咬合，如果第一离合盘与第二离合盘相抵、第一咬合单元3与第二咬合单元5错位而无法咬合，当第一离合盘在旋转驱动源8的驱动下转动至第一咬合单元3与第二咬合单元5相对时，第二离合盘上的第二磁性件7被第一磁性件6吸引使第二离合盘瞬间向左移动至第一位，此时，第一咬合单元3与第二咬合单元5合拢，第二离合盘在第一离合盘的带动下一起转动，进而带动车轮主轴1转动，因此，本案的离合机构能够任意无差别自适应合拢，而无需人工进行第一咬合单元3和第二咬合单元5的对准等操作，没有操作限制，操作简单，且第一离合盘向第二离合盘的传动过程中，第一磁性件6向第二磁性件7持续提供吸引力，使传动更加稳定。

在需要对巡检机器人进行刹车制动时，电机自带的抱闸器形成断电抱闸制动，将制动效果传出至车轮主轴1上，形成刹车效果。

因此，本案中，车轮主轴1与旋转驱动源8的输出轴之间可灵活离合，合拢状态下旋转驱动源8自身抱闸可控制整体传动系统制动，使得巡检机器人刹车；离合机构可任意无差别自适应合拢，无需花键对准或有其他操作限制。

另外，根据本发明公开的具有自适应离合机构的巡检机器人动力输出系统还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述旋转驱动源8为具有抱闸器的伺服电机。

根据本发明的一些实施例，所述第一磁性件6为与所述第一离合盘同轴固定连接的第一磁铁环或第一电磁铁环。

根据本发明的一些实施例，所述旋转传动部为同步带轮机构，包括与所述旋转驱动源8的输出轴同轴固定联结的主动带轮9、与所述第一离合盘同轴固定联结的从动带轮10以及连接所述主动带轮9和所述从动带轮10的同步带11。

根据本发明的一些实施例，所述第一磁铁环固定安装在所述从动带轮10的右侧面上，所述第一离合盘的右端部穿过所述第一磁铁环的中心通孔。

根据本发明的一些实施例，所述旋转传动部位齿轮传动机构，包括与所述旋转驱动源8的输出轴同轴固定联结的主动齿轮、与所述第一离合盘同轴固定联结并与所述主动齿轮啮合的从动齿轮，当然，在其他实施例 中，所述旋转传动部也可以是链条传动等。

根据本发明的一些实施例，所述第二咬合单元5为设置在所述第二离合盘本体4的左端的花键，所述第一咬合单元3为形成在所述第一离合盘本体2的右端部并与所述花键配合的键槽，如图3和图4所示。

根据本发明的一些实施例，所述花键的左端具有咬合过渡结构，以便第一咬合单元3和第二咬合单元5能够平稳顺利合拢。

根据本发明的一些实施例，所述咬合过渡单元为尖头斜角结构或者倒角过渡结构。

根据本发明的一些实施例，所述咬合过渡单元为外侧面具有弹性层。（可以这样描述，增加离合合拢的稳定性）

根据本发明的一些实施例，所述第二磁性件7为与所述第二离合盘同轴固定连接的第二磁铁环或第二电磁铁环，所述第二磁性件套设在所述第二离合盘本体4的左端部，所述第一磁性件套设在所述第一离合本体的右端部，当第二离合盘与所述第一离合盘咬合时，所述第二磁性件与所述第一磁性件相触接。

根据本发明的一些实施例，所述离合机构还包括固定安装在所述车轮主轴1上的限位件13，当所述第二离合盘位于所述第二位时，所述限位件13与所述第二离合盘相抵。

根据本发明的一些实施例，所述限位件13为套设在所述车轮主轴1上的限位磁铁环或限位电磁铁环。

根据本发明的一些实施例，所述离合机构还包括套设在所述第二离合盘的右端部的第三磁性件12，所述第三磁性件12可以为第三磁铁环或第三电磁体环，当所述第二离合盘位于所述第二位时，所述第三磁性件12与所述限位磁铁环或限位电磁铁环相触接。

当需要对巡检机器人进行拖行时，将第二离合盘移动至第二位，第二离合盘上的第三磁性件12被限位磁铁环吸合住，使第二离合盘与所述第一离合盘分离后处于稳定状态，第二离合盘不会由于车体拖动、抖动或其他因素而左移。

根据本发明的一些实施例，所述车轮主轴1与所述第一离合盘之间设置有轴套或轴承。

根据本发明的一些实施例，所述第一离合盘通过第一平键与所述旋转传动部的输出端固定连接。

根据本发明的一些实施例，所述车轮主轴1上形成有键槽，所述键槽位于所述第一离合盘的右侧，所述第二离合盘通过第二平键安装在所述键槽上，且所述第二离合盘能够相对于所述第二平键左右滑动。

任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员的范围之内。

尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同物限定。