CN104235271B - 一种行星齿轮的方向定位器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行星齿轮的方向定位器，可应用到移动机器人、仓库无人搬运车等自主移动载体的导航定位或磁铁矿区的方向定位。本发明包括车体，安装于车体上的行星齿轮系机构、指针机构、移动行走机构。本发明采用机械机构来定向，其指针的方向是不会受载体移动的影响，指针方向始终保持不变的，从而对移动载体起到定向的作用；不受磁场干扰，在有磁场地方仍然可以指示方向，防止迷失方向而发生意外事故。

Description

一种行星齿轮的方向定位器

技术领域

本发明涉及一种行星齿轮的方向定位器，可应用到移动机器人、仓库无人搬运车等自主移动载体的导航定位或磁铁矿区的方向定位。

背景技术

目前移动机器人、仓库无人搬运车等自主移动载体在移动时，载体的方位会随载体的移动而改变，载体自身没有一个固定的方位指示；在铁磁矿区进行作业时，由于矿区存在磁场，普通指南针会失灵，无法进行方向定位。

发明内容

本发明的目的是提供一种行星齿轮的方向定位器，它克服了移动机器人、仓库无人搬运车等自主移动载体在移动时，载体的方位会随载体的移动而改变，载体自身没有一个固定的方位指示的缺陷，而本发明是不受载体移动而影响方向，它能提供载体一个固定不变的方位指示。

本发明的技术方案：一种行星齿轮的方向定位器，包括车体，安装于车体上的行星齿轮系机构、指针机构、移动行走机构；

所述的行星齿轮系机构包括安装于车体上的中空齿圈架，中空齿圈架的一端设置有齿圈，中空齿圈架的轴心线上布置有一中心轴，中心轴的一端固定有太阳齿轮，太阳齿轮上啮合两个对称布置的行星齿轮，行星齿轮同时与齿圈啮合，两个行星齿轮通过行星架与右第二齿轮轴连接；

所述的指针机构包括指针，指针布置在第一锥齿轮上，第一锥齿轮安装于车体上，与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮固定在中空齿圈架的另一端；

所述的移动行走机构包括定位器左轮，定位器左轮通过左第一齿轮轴与左第一齿轮连接，左第一齿轮轴安装于车体上，与左第一齿轮啮合的左第二齿轮固定在中心轴的另一端，中心轴安装于车体上；还包括定位器右轮，定位器右轮通过右第一齿轮轴与右第一齿轮连接，右第一齿轮轴安装于车体上，与右第一齿轮啮合的右第二齿轮固定在右第二齿轮轴上，右第二齿轮轴安装于车体上；

同时还应满足下列关系式：

Z7＝Z3+2×Z4，其中Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9分别为左第一齿轮、左第二齿轮、太阳齿轮、行星齿轮、右第二齿轮、右第一齿轮、齿圈、第二锥齿轮、第一锥齿轮的齿数，L为定位器左右轮之间的距离，R为定位器左右轮的半径。

左第一齿轮轴、右第一齿轮轴、右第二齿轮轴、中心轴、中空齿圈架、第一锥齿轮均通过轴承安装于车体上。

本发明采用机械机构来定向，其指针的方向是不会受载体移动的影响，指针方向始终保持不变的，从而对移动载体起到定向的作用。不受磁场干扰，在有磁场地方仍然可以指示方向，防止迷失方向而发生意外事故。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的行星齿轮系机构结构示意图。

图中：1-定位器左轮，2-定位器右轮，3-左第一齿轮(Z1)，4-左第二齿轮(Z2)，5-第一锥齿轮(Z9)，6-第二锥齿轮(Z8)，7-齿圈(Z7)，8-行星齿轮(Z4)，9-太阳齿轮(Z3)，10-右第二齿轮(Z5)，11-中空齿圈架，12-右第一齿轮(Z6)，13-指针，14-车体，15-行星架，16-中心轴，L为定位器左右轮之间的距离，R为定位器左右轮的半径，Z1—Z9为各齿轮的齿数。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如附图所示，本发明包括车体，安装于车体上的移动行走机构、行星齿轮系机构、指针机构。

行星齿轮系机构包括太阳齿轮、齿圈、行星架和两个行星齿轮，太阳齿轮绕着自身的轴作自转运动，行星齿轮绕轴自转的同时，也能沿着齿圈围绕太阳齿轮作公转运动，行星架起连接两个行星齿轮的作用，齿轮系之间的关系为：③Z7＝Z3+2×Z4(Z1—Z9为各齿轮的齿数，L为定位器左右轮之间的距离，R为定位器左右轮的半径)；

移动行走机构包括定位器左右轮、左第一齿轮、左第二齿轮、右第一齿轮、右第二齿轮；

指针机构包括指针、第一锥齿轮、第二锥齿轮，第一锥齿轮和指针连接。

不论本发明定位器往哪个方向运动，指针的方向始终保持不变，起到了定向的作用。

本发明的工作原理及过程如下：

当本发明直线行走：

直线前进时，如图1所示，此时定位器左轮1带驱动左第一齿轮3转动，左第一齿轮3驱动左第二齿轮4，左第二齿轮4再驱动太阳齿轮9逆时针转动(右视的状态下)。同时定位器右轮2驱动右第一齿轮12转动，右第一齿轮12驱动右第二齿轮10，右第二齿轮10带动行星架15逆时针旋转(右视的状态下)，行星架15驱动两个行星齿轮8进行顺时针(右视的状态下)自转的同时绕着太阳齿轮9逆时针公转(右视的状态下)。因满足关系式：和Z7＝Z3+2×Z4，此时齿圈7静止不转动，这样第二锥齿轮6和第一锥齿轮5也静止不转动，指针13的指向也不变。

直线后退时，左第一齿轮3、左第二齿轮4、行星齿轮8、太阳齿轮9、右第一齿轮12、右第二齿轮10、行星架15的转向与直线前进时的转向相反，齿圈7仍静止不转动，第一锥齿轮5和第二锥齿轮6也静止不转动，指针13的指向也不变。

这样不论本发明是直线前进还是直线后退，指针13的指向都保持不变。

当本发明往前左拐弯或后退左拐弯：

往前左拐弯时，定位器右轮2速度大于定位器左轮1速度，可以看成是定位器左轮1相对静止，定位器右轮2相对于定位器左轮1是往前转，此时定位器右轮2驱动右第一齿轮12，右第一齿轮12驱动右第二齿轮10，右第二齿轮10带动行星架15逆时针旋转(右视状态下)，行星架15使两个行星齿轮8作顺时针自转的同时，绕太阳齿轮9逆时针公转，因定位器左轮1相对于右轮2是静止，则太阳齿轮9也相对静止，根据行星轮系的转向关系可知，此时齿圈7是逆时针旋转，齿圈7驱动第二锥齿轮6，第二锥齿轮6驱动第一锥齿轮5转动，第一锥齿轮5带动指针13向右偏转一个角度。因：和Z7＝Z3+2×Z4，指针13往右偏转的角度等于本发明定位器往左拐的角度，所以，本发明定位器在往前左拐时，指针13的指向保持不变。

同理，后退左拐弯时，定位器右轮2后退的速度大于定位器左轮1后退的速度，可以看成定位器左轮1相对静止，定位器右轮2相对于左轮1是后退，则第一锥齿轮5、第二锥齿轮6、齿圈7、行星齿轮8、太阳齿轮9、右第二齿轮10、右第一齿轮12、行星架15转向与上述“往前左拐弯时”刚好相反，因此，在本发明定位器后退左拐时，定位器车体会顺时针(俯视状态下)偏转一定角度，同时指针13会逆时针(俯视状态下)偏转相同的角度，这样在后退左拐时本发明定位器指针13的指向仍保持不变。

当本发明向前右拐弯或后退右拐弯：

向前右拐弯时，定位器左轮1速度大于定位器右轮2速度，此时可以看成定位器右轮2相对于定位器左轮1静止，定位器左轮1相对于定位器右轮2是向前转，定位器左轮1驱动左第一齿轮3，左第一齿轮3驱动左第二齿轮4，左第二齿轮4带动太阳齿轮9逆时针旋转(右视状态)，因定位器右轮2相对与左轮1是静止，因此行星架15也相对静止，此时太阳齿轮9驱动两个行星齿轮8顺时针自转，行星架15相对静止，从而驱动齿圈7顺时针转动。齿圈7带动第二锥齿轮6转动，第二锥齿轮6驱动第一锥齿轮5，第一锥齿轮5带动指针13往左旋转一个角度，因：和Z7＝Z3+2×Z4，指针13往左偏转的角度刚好等于本发明定位器往右拐弯的角度，所以，本发明定位器在往前右拐弯时，指针13的指向仍然不变。

同理，后退往右拐时，定位器左轮1后退的速度大于定位器右轮2后退的速度，相当于定位器右轮2相对于左轮1是静止，定位器左轮1是后退，则第一锥齿轮5、第二锥齿轮6、齿圈7、行星齿轮8、太阳齿轮9、右第二齿轮10、右第一齿轮12的转向与上述“向前右拐弯时”刚好相反，因此，在本发明定位器后退右拐时，定位器车体会逆时针(俯视状态下)偏转一定角度，同时指针13会顺时针(俯视状态下)偏转相同的角度，这样在后退右拐时本发明定位器指针13的指向仍保持不变。

综上可知，本发明定位器不论作何种运动，其指针的指向保持不变，从而起到方向定向作用，可以用于移动机器人、仓库无人搬运小车等自主移动车体的导航；在铁磁矿区等指南针失灵的场合，本发明定位器能起到方位定向作用。

本发明实施例参数如下：定位器左右轮的半径R为40mm；左右轮的距离L为160mm。左第一齿轮齿数Z1＝35，左第二齿轮齿数Z2＝20，右第二齿轮齿数Z5＝40，右第一齿轮齿数Z6＝20，它们的模数均为0.8。太阳齿轮齿数Z3＝20，行星齿轮齿数Z4＝15，齿圈齿数Z7＝50，它们的模数均为0.5。第二锥齿轮齿数Z8＝20，第一锥齿轮齿数Z9＝56，它们的模数均为0.5。各参数的设置满足条件：和Z7＝Z3+2×Z4。在测试中，不论定位器怎么运动，定位器的指针的指向始终保持不变。

应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种行星齿轮的方向定位器，其特征是：包括车体，安装于车体上的行星齿轮系机构、指针机构、移动行走机构；

所述的行星齿轮系机构包括安装于车体上的中空齿圈架，中空齿圈架的一端设置有齿圈，中空齿圈架的轴心线上布置有一中心轴，中心轴的一端固定有太阳齿轮，太阳齿轮上啮合两个对称布置的行星齿轮，行星齿轮同时与齿圈啮合，两个行星齿轮通过行星架与右第二齿轮轴连接；

所述的指针机构包括指针，指针布置在第一锥齿轮上，第一锥齿轮安装于车体上，与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮固定在中空齿圈架的另一端；

所述的移动行走机构包括定位器左轮，定位器左轮通过左第一齿轮轴与左第一齿轮连接，左第一齿轮轴安装于车体上，与左第一齿轮啮合的左第二齿轮固定在中心轴的另一端，中心轴安装于车体上；还包括定位器右轮，定位器右轮通过右第一齿轮轴与右第一齿轮连接，右第一齿轮轴安装于车体上，与右第一齿轮啮合的右第二齿轮固定在右第二齿轮轴上，右第二齿轮轴安装于车体上；

同时还应满足下列关系式：

Z7＝Z3+2×Z4，其中Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9分别为左第一齿轮、左第二齿轮、太阳齿轮、行星齿轮、右第二齿轮、右第一齿轮、齿圈、第二锥齿轮、第一锥齿轮的齿数，L为定位器左右轮之间的距离，R为定位器左右轮的半径。

2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮的方向定位器，其特征是：各参数确定如下：定位器左右轮的半径R为40mm；定位器左右轮的距离L为160mm；左第一齿轮齿数Z1＝35，左第二齿轮齿数Z2＝20，右第二齿轮齿数Z5＝40，右第一齿轮齿数Z6＝20，它们的模数均为0.8；太阳齿轮齿数Z3＝20，行星齿轮齿数Z4＝15，齿圈齿数Z7＝50，它们的模数均为0.5；第二锥齿轮齿数Z8＝20，第一锥齿轮齿数Z9＝56，它们的模数均为0.5；各参数的设置满足条件： $\frac{Z1\×Z5}{Z2\×Z6}=\frac{Z7+Z3}{Z3},\frac{L}{R}=\frac{Z2\×Z7\×Z9}{Z1\×Z3\×Z8}$ 和Z7＝Z3+2×Z4。