CN101870309A

CN101870309A - 带举架全方位移动平台

Info

Publication number: CN101870309A
Application number: CN 201010172948
Authority: CN
Inventors: 陈东良; 张群; 刘少智; 郭钽; 李成松; 李申晨; 胡亮; 秦耀昌
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2010-10-27

Abstract

本发明的目的在于提供带举架全方位移动平台。本发明包括底盘、轮和驱动电机，其特征是：还包括后举架、摆杆、蜗轮蜗杆、升降滑道和定向驱动轮，轮安装在底盘下方，升降滑道安装在底盘上，摆杆的一端通过蜗轮蜗杆安装在升降滑道上、另一端和后举架相连，后举架的两端分别安装定向驱动轮，在轮和定向驱动轮处分别安装驱动电机。本发明带举架全方位移动平台移动灵活，具备了翻越坡面等障碍物的功能，拓展了作业范围和工作环境。

Description

带举架全方位移动平台

技术领域

本发明涉及的是一种用于移动行走的机械平台。

背景技术

随着各行业的快速发展，移动机器人已经成为机器人领域的一个重要分支，近年来，移动机器人动态环境下的研究成为热点，许多应用场合都需要一个能够以期望的速度、方向和轨迹灵活自如运动的移动平台进行研究，如危险操作、服务业等。移动机器人有多种设计方案，有轮式(Wheeled)、腿式(Legged)、履带式(Tracked)和蜿蜒式(Serpentine)，其中轮式是出现最早、应用最广的移动方式。这种结构方式相对简单，并且可以在一个平面环境里提供平滑、高速、精确的运动效果。全向运动方式是轮式运动方式的一种，这种运动方式可以使机器人在平面内获得任意的运动方向，可以完全控制在平面运动的三个自由度。近年来，以全向运动机构为平台的机器人以其优越的运动特性，越来越受到各研究单位的重视，也因此得到了长足的发展。

目前对于全方位移动平台的设计，大多数基于平坦路面设计的行走机构，而对于有坡面障碍物的工作环境的研究少之又少，但是随着目前科技水平的提高以及作业环境的复杂多样化，就对各种作业机械的移动平台的要求有所提高。

发明内容

本发明的目的在于提供具备翻越坡面等障碍物功能的带举架全方位移动平台。

本发明的目的是这样实现的：

本发明带举架全方位移动平台，包括底盘、轮和驱动电机，其特征是：还包括举架、摆杆、蜗轮蜗杆、升降滑道和定向驱动轮，轮为全向轮、安装在底盘下方，升降滑道安装在底盘上，摆杆的一端通过蜗轮蜗杆安装在升降滑道上、另一端和举架相连，举架的两端分别安装定向驱动轮，在轮和定向驱动轮处分别安装驱动电机。

本发明带举架全方位移动平台还可以包括：

1、所述的底盘为等边三角形，轮有三个、分别位于等边三角形的三个角处。

2、所述的两个定向驱动轮的中心距不小于底盘宽度的2/3。

本发明的优势在于：本发明移动灵活，具备了翻越坡面等障碍物的功能，拓展了作业范围和工作环境。

附图说明

图1为本发明的左前视图；

图2是本发明的举架抬起状态左视图；

图3是本发明的举架降落状态左视图；

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～3，为了保证基于全向轮的全方位平台能在平面内全方位移动的同时，还能实现快速爬坡越障的功能，在三角形布局的三轮全向轮平台的一条高线上安装一个可驱动举架，在平面运动时，可用蜗轮蜗杆机构将举架抬起，保证举架两驱动轮悬空；当实现翻越障碍物的功能时将举架下放，使两主驱动轮着地，将一个顶点处的全向轮撑起，使其离开地面，这样既可以保证车体能有较强的前向直线驱动力，又能保证平台的工作姿态，因此具有很好的爬坡性能。

本发明包括等边三角形车体底盘5，、升降滑道12、全向轮1、全向轮13、全向轮15通过轴承座14固定在平台上，这种全向轮是一个大轮子周围垂直方向上均匀分布若干小轮子，大轮子由电机驱动，小轮子可以自由转动，使机器人在大轮子垂直方向侧滑时没有摩擦。三对全向轮互成120°均布，每个全向轮有各自的驱动电机2，驱动电机输出轴通过同步带轮4、同步齿形带3传送给全向轮；升降滑道12安装在底盘5上，摆杆7的一端通过蜗轮蜗杆8安装在升降滑道12上、另一端和举架6相连；通过蜗轮蜗杆8控制摆杆7绕转动轴9上下摆动，从而控制举架6起落，举架6两侧分别固定驱动电机10、定向驱动轮11，用以爬坡时提供较强的稳定驱动力。

车体底盘支架5成等边三角形，三对全向轮轴心夹角为120°均布，在驱动过程中，为保证行进方向准确，尽量保证三轮轴心夹角精确。举架6的摆杆7处驱动为蜗轮蜗杆8传动，此种传动方式具有很强的自锁能力，力的放大倍数较大，可承受车体的重量。举架6上两定向驱动轮11轮距应宽于车体宽度的2/3，这样可以使车体在爬坡过程中保持平稳。

三个全向轮配制而成的驱动平台结构相对简单，并能够实现平台的全方位的运动。为了控制和机械结构设计上的方便，一般来说三个轮子的轴线要相交于一点，两两之间夹角120°，即全向轮面向圆心对称分布。如图1所示，全方位移动平台由全向轮(瑞士轮1)、Maxon驱动电机、同步齿形带和同步带轮、车体框架组成。

为尽量保证移动平台的紧凑性，电机与驱动轮之间的距离要尽可能短；此外，为避免移动平台在翻越障碍物时产生刮蹭，影响行进路线，平台的底盘距地面有一定高度。为保证传动精度，电机和全向轮之间采用同步齿形带传动。为保证同步齿形带能够张紧，使电机支承座的中心与全向轮中心保证一定值，要使同步带轮的位置尽量靠近轴承座支撑点，这样可避免因转动轴的挠度引起齿形带变松。其中两侧轴承座的设计是为了防止全向轮的失稳及传递较大的扭矩。在平地运动时，车体通过三个驱动轮的电机给以不同转速，可实现车体原地转动、平移、斜向移动等全方位移动，此时举架必须抬起，以保证车体灵活移动。

平台在完成翻越障碍物时，需将举架驱动轮触地，此时举架驱动电机为前进驱动车轮，前侧两个全向轮配以相同转速，且旋转方向均为前进驱动方向，与此同时，根据后驱动轮的速度，配以一定大小的速度，此时位于举架轴线处的驱动轮被架空，不提供任何阻力和驱动力，这样能保证车体能平稳爬坡。

Claims

1.带举架全方位移动平台，包括底盘、轮和驱动电机，其特征是：还包括举架、摆杆、蜗轮蜗杆、升降滑道和定向驱动轮，轮为全向轮、安装在底盘下方，升降滑道安装在底盘上，摆杆的一端通过蜗轮蜗杆安装在升降滑道上、另一端和举架相连，举架的两端分别安装定向驱动轮，在轮和定向驱动轮处分别安装驱动电机。

2.根据权利要求1所述的带举架全方位移动平台，其特征是：所述的底盘为等边三角形，轮有三个、分别位于等边三角形的三个角处。

3.根据权利要求1或2所述的带举架全方位移动平台，其特征是：所述的两个定向驱动轮的中心距不小于底盘宽度的2/3。