双轮差速智能移动机器人的优点：定位准确,磨损和功率损失少,保护了电机,抗冲击性好

随着足球机器人比赛的推广和足球机器人技术的发展，足球机器人的性能日 趋完善。在全自主足球机器人竞赛中，比赛规则对机器人的大小有严格的规定，比 赛中允许机器人之间合法冲撞，要求机器人具有很高的灵活性和很强的抗冲击性， 因此在比赛中，足球机器人移动是否准确、对抗时能否承受高强度冲击，这些问题 显得非常重要。针对以上问题，我们设计了一种驱动装置，该装置结构紧凑，调速 灵活，使机器人具有快速移动、定位准确、抗冲击、对抗性强的功能。该装置已经申 请了相关专利24。

本驱动装置采用模块化双重嵌入式结构，整套装置由直流电机、橡胶车轮、 电机驱动法兰盘、一对防尘推力球轴承、止推环、挡圈、轴承止推法兰盘、电机安 装套构成。其中电机以螺钉连接，嵌入安装到电机安装套中，构成D一重嵌入式 结构；电机安装套通过推力球轴承、止推环和挡圈嵌入安装到橡胶车轮中，同时 起到车轮轴的作用；橡胶车轮中有配合面安装两只轴承，轴承与止推环和挡圈紧 贴，止推环安装到车轮的凹槽内，轴承分别由止推环、挡圈、橡胶车轮上的凸台、 轴承止推法兰盘和电机安装套上的凸台限定位置，轴承止推法兰盘通过螺钉与 电机安装套连接，电机驱动法兰盘用螺钉连接在橡胶车轮上，其中心有一键槽 孔，电机轴从电机安装套D部孔中伸出，与电机驱动法兰盘的中心键槽孔配合连 接，以上机构相互连接，共同嵌入安装到橡胶车轮中构成第二重嵌入式结构。整 套驱动装置成d立模块，通过电机安装套底部的法兰盘接口与机器人车体直接 连接。

在该装置中选用带调速功能的直流电机作为动力，电机转动时由电机轴直接 带动，电机驱动法兰盘与车轮紧固连接，继而驱动车轮，实现直接驱动，车轮与电机 之间同步旋转，无任何变速环节和啮合环节，避免了累计回转误差和可能的打滑。 机器人车体上安装左右两个驱动装置，通过对电机转速的调节来控制车轮转速和 回转方向的变化，使机器人实现双轮差动运动，走直线、圆弧甚至更复杂的运动。 橡胶车轮与电机安装套间采用一对推力球轴承作为回转副，轴承与电机安装套。 外圈与橡胶车轮均为紧配合，两轴承间以止推环和挡圈保持间距，轴承与电机安装 套间通过轴承止推法兰盘和电机安装套的凸台限位，保证整体机构的稳定和配合的紧密。整套装置中，电机安装套、电机驱动法兰盘、轴承止推法兰盘以及相应连 接件推力球轴承、止推环、挡圈全部嵌入橡胶车轮中，配合紧密，同时起到车轮轴的 作用. 由于该结构短而粗，所以刚度强度相当大，能够承受很强的冲击。并且选用 的驱动电机嵌入电机安装套，机器人对抗时车轮承受的冲击由与车轮紧密配合的 电机安装套等部件直接承受，避免了电机直接承受冲击，起到缓冲作用。以上共同 构成双重嵌入式结构，结构精简、体积小，稳定性高和紧密度高。嵌入式直接驱动 装置如图2-3-1所示，机器人轮系安装如图2-3-2所示。

相对传统驱动方案而言，该装置具有显著优点，包括：

· 电机直接驱动，同步输出，无中间减少传动环节或啮合环节，避免了皮带传 动的打滑误差或者传统齿轮传动中的累计转角误差，定位准确。

· 无相对摩擦，减少不必要的磨损和功率损失。

· 嵌入式结构使电机和连接结构嵌入车轮，体积缩小、同样的体积上可以选 择功率更大的电机，使用此装置的机器人速度快、力量大、对抗性强。

· 嵌入轮内的短柱状结构代替传统的细长轮轴，无需联轴器，同时保护了电机，抗冲击性好。

· 轮轴缩短，刚度提高，无相对摩擦，延长了轮轴寿命。

· 该装置采取模块化设计，各元件连接好后成d立模块，接上机器人车体即 实现驱动功能，移植性很强。