CN104985985A - 一种采用轮毂电机的agv弹性支撑驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，带法兰直线滑动轴承固定在支撑固定架上，导杆的带螺纹端穿过带法兰直线滑动轴承，圆柱螺旋弹簧安放在导杆下部，导杆通过螺纹与驱动轮支架固定，轮毂电机的主轴两端套在驱动轮支架的U型槽上，防松片的U型槽套在轮毂电机的主轴外伸部分并固定在驱动轮支架上，编码大齿轮固定在轮毂电机的外壳的一端，光电旋转编码器固定在驱动轮支架上，编码小齿轮固定在光电旋转编码器的主轴并与编码大齿轮啮合。采用弹性支撑使驱动轮在路面不平整时能紧压地面，防止打滑和空转，减轻车体的振动，提高行走的准确性和稳定性；驱动装置免除安装减速器带来的不利因素，运行的可靠性得到提高。
Description
技术领域
本发明属于导航小车技术领域，涉及一种采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置。
背景技术
AGV(Automated Guided Vehicle)，即自动导航小车，是一种装备有电磁、光学或视觉等自动导航装置，能够识别轨迹路径和标识位，按照预先设定的路径自主运行，完成运送作业的无人驾驶自动化运输设备。
AGV属于轮式移动机器人范畴，与物料运输的其它常用设备相比，AGV具有成本低、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。而且AGV的路径铺设具有很高的柔性化，不受场地和道路的限制。因此，在自动化物流系统中，AGV是重要的自动化和柔性化生产装备。
普通的AGV为了获得较好的运动平稳性，大多采用4轮或6轮结构。驱动轮模块是集成在一起，模块只能整体调整，不能单个轮子适应地面而自动调整，按三点决定一个平面的原则，当在不平整的地面运行时，至少有一个轮不能完全接触地面，会使车体运动不平稳。这对于两驱动轮差速运动来说，带来了运动控制的困难。有些AGV的驱动模块为了解决这个问题，采用充气橡胶轮，在自身重力作用下，充气橡胶轮能自动调整，但是由于充气橡胶轮自动调整范围有限，对于地面的不平整度要求比较高，同时充气橡胶轮维护不方便，给AGV带来了不稳定性和成本的提升。
目前，AGV的驱动模块大部分采用了直流电机，直流电机的转速高、扭矩小，一般都要安装减速机构才能满足AGV驱动轮低速、大扭矩的需求。有些驱动模块甚至需要2级或以上的减速机构，这样的机构会变得比较复杂、可靠性低、维护不方便。AGV的驱动模块由于直流电机和减速机构的限制，驱动模块的纵向尺寸和横向尺寸都比较大，从而限制了AGV的整体尺寸不能进一步的缩小。
发明内容
为了克服现有的AGV驱动模块不能根据地面情况自动适应调整以及机构带有多级减速器而过于复杂、尺寸过大等缺点，本发明提供了一种采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，采用弹性支撑可以使驱动轮在路面不平整时紧压地面而防止打滑或空转，减轻车体的振动，提高行走的准确性和稳定性；采用轮毂电机作为驱动轮可以使驱动装置免除安装减速器带来的不利因素，简化驱动装置，提高运行的可靠性，并且有利于车体尺寸的进一步缩小。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，包括支撑固定架、驱动轮支架、两个导杆、两个带法兰直线滑动轴承、两个圆柱螺旋弹簧、轮毂电机、两个防松片、光电旋转编码器、编码小齿轮、编码大齿轮，带法兰直线滑动轴承固定在支撑固定架上，导杆的带螺纹端穿过带法兰直线滑动轴承，圆柱螺旋弹簧安放在导杆下部，导杆通过螺纹与驱动轮支架固定，轮毂电机的主轴两端套在驱动轮支架的U型槽上，防松片的U型槽套在轮毂电机的主轴外伸部分并固定在驱动轮支架上，编码大齿轮固定在轮毂电机的外壳的一端，光电旋转编码器固定在驱动轮支架上，编码小齿轮固定在光电旋转编码器的主轴并与编码大齿轮啮合。
进一步的，轮毂电机为无刷无齿轮毂电机。
进一步的，轮毂电机作为AGV车体的驱动轮，轮毂电机外钢圈进行包胶。
进一步的，导杆与带法兰直线滑动轴承组成竖直滑动副，两根导杆中心线与轮毂电机的主轴中心线在同一竖直平面内。
进一步的，导杆上部为两端磨平的凸台，中部为光轴，下部为螺纹，底端有通孔安装开口销。
进一步的，支撑固定架套入驱动轮支架的长度大于圆柱螺旋弹簧的压缩量，支撑固定架与驱动轮支架之间间隙配合。
本发明的有益效果是，通过导杆与直线滑动轴承的组合以及圆柱螺旋弹簧的弹性支撑，驱动轮不但可以在竖直方向上自由滑动，并且当路面不平整时在车体自重下能紧压地面而防止打滑或空转，同时减轻车体的振动，提高行走的准确性和稳定性。通过采用轮毂电机作为驱动轮可以使驱动装置免除安装减速器带来的不利因素，简化驱动装置，提高运行的可靠性，并且有利于车体尺寸的进一步缩小。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的应用示意图。
图中，1.导杆，2.带法兰直线滑动轴承，3.圆柱螺旋弹簧，4.支撑固定架，5.开口销，6.驱动轮支架，7.防松片，8.轮毂电机驱动轮，9.六角法兰面螺母，10.编码大齿轮，11.光电旋转编码器，12.编码小齿轮，13.AGV车体，14.万向轮。
具体实施方式
一种采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，如图1所示，带法兰直线滑动轴承2固定在支撑固定架4上，导杆1带螺纹端穿过带法兰直线滑动轴承2，圆柱螺旋弹簧3安放在导杆1下部，导杆1下部末端带有螺纹并与驱动轮支架6连接固定，导杆1下部末端钻有通孔并安放开口销5，开口销5贴紧驱动轮支架6以防止导杆1在车体运动过程中松动。轮毂电机驱动轮8的主轴两端套在驱动轮支架6的U型槽上，防松片7的U型槽套在轮毂电机驱动轮8的主轴外伸部分并固定在驱动轮支架6上，轮毂电机驱动轮8通过防松片7的锁紧避免跳动和掉落,轮毂电机主轴两端分别用六角法兰面螺母9锁紧固定。编码大齿轮10固定在轮毂电机驱动轮8外壳的一侧，光电旋转编码器11固定在驱动轮支架6上，编码小齿轮12与光电旋转编码器11的主轴套合锁紧并与编码大齿轮10啮合。
本实施例所述的轮毂电机驱动轮8是通过轮毂电机的外圈进行包胶改进而成，此轮毂电机为尺寸小、扭矩大的无刷无齿轮毂电机。包胶材料为硬度适中的聚氨酯，能使驱动轮很好的贴紧地面，提供足够的静摩擦系数，防止打滑。采用所述的轮毂电机作为驱动轮可以使驱动装置免除安装减速器带来的不利因素，简化驱动装置，从而使运行的可靠性进一步提高，并且有利于车体尺寸能进一步缩小。
本实施例中，所述导杆1与带法兰直线滑动轴承2组成竖直滑动副，两对竖直滑动副对称安装，并且两根导杆1中心线与轮毂电机驱动轮8的主轴在同一竖直平面内，限制了竖直滑动副只在竖直平面上导向，使导杆1不会因为车体重力而产生弯矩，保证使用寿命。所述导杆1上部为直径略大、两端磨平的凸台，防止导杆1能全部穿过直线滑动轴承，避免车体抬起时驱动轮脱落，保证结构的整体性。所述带法兰直线滑动轴承2的长度大于导杆1有效导向长度的一半，保证导向精度。所述轮毂电机驱动轮8在圆柱螺旋弹簧3的弹性支撑下，可以在地面不平整时压紧地面，防止空转和打滑。所述支撑固定架4与驱动轮支架6之间是间隙配合，避免导杆1过约束，保证导杆1的自由上下运动，同时支撑固定架4套入驱动轮支架6的长度大于圆柱螺旋弹簧3的压缩量，有效的降低整体结构的高度。
本实施例中，利用所述编码大齿轮10固定在轮毂电机驱动轮8一侧，并与固定在光电旋转编码器11主轴的编码小齿轮12啮合。编码大齿轮10随着轮毂电机驱动轮8运动而旋转，与其啮合的编码小齿轮12也随着旋转，从而带动光电旋转编码器11旋转以实现测速功能。因为编码小齿轮12与编码大齿轮10的啮合存在一定的传动比，可使光电旋转编码器11旋转速度是轮毂电机驱动轮8旋转速度的相应倍数，极大的提高了测速精度，有效解决轮毂电机驱动轮8自带霍尔传感器测速精度不高的缺点，并有效降低了成本。
应用实例如图2所示，两个如上所述的采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置对称安装，每个驱动装置的支撑固定架4对称安装在AGV车体13后部，两个万向轮14对称安装在AGV车体13前部。AGV运动控制方式采用后轮差速控制，根据两个轮毂电机驱动轮8的运动速度差异，两个万向轮14可自适应摆动，从而达到AGV直行、转向功能。由于轮毂电机驱动轮8是弹性支撑，当在不平整的地面运行时圆柱螺旋弹簧3的弹力可以保证轮毂电机驱动轮8均压紧地面，防止空转和打滑，使AGV的运动更加平稳可靠。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式。但本发明保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以权力要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，其特征在于，包括支撑固定架(4)、驱动轮支架(6)、两个导杆(1)、两个带法兰直线滑动轴承(2)、两个圆柱螺旋弹簧(3)、轮毂电机、两个防松片(7)、光电旋转编码器(11)、编码小齿轮(12)、编码大齿轮(10)，
所述带法兰直线滑动轴承(2)固定在所述支撑固定架(4)上，所述导杆(1)的带螺纹端穿过所述带法兰直线滑动轴承(2)，所述圆柱螺旋弹簧(3)安放在所述导杆(1)下部，所述导杆(1)通过螺纹与所述驱动轮支架(6)固定，所述轮毂电机的主轴两端套在所述驱动轮支架(6)的U型槽上，所述防松片(7)的U型槽套在所述轮毂电机的主轴外伸部分并固定在所述驱动轮支架(4)上，所述编码大齿轮(10)固定在所述轮毂电机的外壳的一端，所述光电旋转编码器(11)固定在所述驱动轮支架(6)上，所述编码小齿轮(12)固定在所述光电旋转编码器(11)的主轴并与所述编码大齿轮(10)啮合。
2.根据权利要求1所述的采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，其特征在于，所述的轮毂电机为无刷无齿轮毂电机。
3.根据权利要求1所述的采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，其特征在于，所述的轮毂电机作为AGV车体(13)的驱动轮，轮毂电机外钢圈进行包胶。
4.根据权利要求1所述的采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，其特征在于，所述的导杆(1)与带法兰直线滑动轴承(2)组成竖直滑动副，两根导杆(1)中心线与轮毂电机的主轴中心线在同一竖直平面内。
5.根据权利要求1所述的采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，其特征在于，所述的导杆(1)上部为两端磨平的凸台，中部为光轴，下部为螺纹，底端有通孔安装开口销(5)。
6.根据权利要求1所述的采用轮毂电机的AGV弹性支撑驱动装置，其特征在于，所述的支撑固定架(4)套入驱动轮支架(6)的长度大于圆柱螺旋弹簧(3)的压缩量，支撑固定架(4)与驱动轮支架(6)之间间隙配合。
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