CN105584290B - 全向轮、运动装置和运动装置的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全向轮、运动装置和运动装置的控制方法，属于智能代步工具领域。所述全向轮包括：中心轮和多个以所述中心轮的轴线为轴心圆周阵列排布的周边轮；所述中心轮上设置有周边轮制动组件，所述周边轮制动组件能够控制所述周边轮自转时的阻力。本发明通过在中心轮上设置用于控制中心轮四周的周边轮自转时的阻力的周边轮制动组件，解决了相关技术中运动装置在制动时可能由于其它原因发生无法控制的运动，制动性能较低的问题。达到了可以通过周边轮制动组件来增大周边轮转动时的阻力，防止周边轮随意转动的效果。
Description
技术领域
本发明涉及智能代步工具领域，特别涉及一种全向轮、运动装置和运动装置的控制方法。
背景技术
全向轮包含有一个中心轮和多个以中心轮的轴线为轴心圆周阵列排布的周边轮，周边轮能够自转(沿自身的轴线转动)且周边轮的轴线与中心轮的轴线之间呈一定角度(除90度外的任意角度)。
相关技术中有一种运动装置，该运动装置包含有4个全向轮，通过控制每个全向轮的转动方向和转动速度，最终可以将4个全向轮产生的动力合成为在任何要求的方向上的一个合力，从而使该运动装置能够向最终的合力的方向移动。该运动装置能够通过增大全向轮的中心轮转动时的阻力以达到制动的效果。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：上述运动装置在制动时可能由于其它原因发生无法控制的运动，制动性能较低。
发明内容
为了解决现有技术中运动装置在制动时可能由于其它原因发生无法控制的运动，制动性能较低的问题，本发明实施例提供了一种全向轮、运动装置和运动装置的控制方法。所述技术方案如下：
根据本发明的第一方面，提供了一种全向轮，所述全向轮包括：
中心轮和多个以所述中心轮的轴线为轴心圆周阵列排布的周边轮；
所述中心轮上设置有周边轮制动组件，所述周边轮制动组件能够控制所述周边轮自转时的阻力。
可选的，所述周边轮制动组件包括：
调节杆和多个扩张件；
所述调节杆的轴线与所述中心轮的轴线重合；
所述多个扩张件均匀排布在所述调节杆的四周，且能够在所述调节杆的带动下朝向所述周边轮运动并与所述周边轮接触。
可选的，所述调节杆上设置有锥形结构，所述调节杆能够沿所述调节杆的长度方向移动，并推动所述多个扩张件朝向所述周边轮运动；
或者，
所述调节杆上设置有凸轮结构，所述凸轮结构能够转动，并推动所述多个扩张件朝向所述周边轮运动。
可选的，所述中心轮包括：
两个轮毂，所述两个轮毂大小相等且轴线重合；
所述周边轮制动组件设置在所述两个轮毂中。
可选的，所述两个轮毂中的一个轮毂上设置有通孔，所述通孔中设置有轴线与所述轮毂的轴线垂直的多个压缩弹簧，所述多个压缩弹簧中的任一压缩弹簧的一端抵在所述通孔的内壁上，另一端抵在所述多个扩张件中的第一扩张件上，所述第一扩张件为所述多个扩张件中的任一扩张件。
可选的，所述第一扩张件包含有朝向所述多个周边轮中至少一个周边轮的摩擦面，所述任一压缩弹簧的另一端抵在所述摩擦面上。
根据本发明的第二方面，提供一种运动装置，所述运动装置包含有控制组件和至少4个第一方面所述的全向轮，所述控制组件用于控制所述全向轮。
可选的，所述运动装置还包括：压力感应组件，所述压力感应组件用于收集用户的控制指令并将所述控制指令传递给所述控制组件。
可选的，所述运动装置还包括：动力组件，所述动力组件用于向所述全向轮提供动力。
根据本发明的第三方面，提供一种运动装置的控制方法，用于控制第二方面所述的运动装置，所述方法包括：
在接收到制动指令时，增大全向轮的中心轮转动时的阻力，并通过全向轮上的周边轮制动组件增大周边轮自转时的阻力。
可选的，所述运动装置还包括压力感应组件，所述方法还包括：
通过所述压力感应组件接收用户的控制指令；
根据所述控制指令控制所述全向轮的中心轮转动。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在中心轮上设置用于控制中心轮四周的周边轮自转时的阻力的周边轮制动组件，解决了相关技术中运动装置在制动时可能由于其它原因发生无法控制的运动，制动性能较低的问题。达到了可以通过周边轮制动组件来增大周边轮转动时的阻力，防止周边轮随意转动的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种全向轮的结构示意图；
图2-1是本发明实施例提供的另一种全向轮的结构示意图；
图2-2是图2-2所示实施例提供的全向轮中一种调节杆的结构示意图；
图2-3是图2-2所示实施例提供的全向轮中另一种调节杆的结构示意图；
图2-4是图2-2所示实施例提供的全向轮的结构示意图；
图2-5是图2-4所示全向轮的右视图；
图3是本发明实施例提供的一种运动装置的结构示意图；
图4-1是本发明实施例提供的提供一种运动装置的控制方法的流程图；
图4-2是本发明实施例提供的提供另一种运动装置的控制方法的流程图；
图4-3是图3所示的运动装置的俯视图。
上述各个附图中附图标记的含义为：10-全向轮，11-中心轮，12-周边轮，13-周边轮制动组件，131-调节杆，132-扩张件，k-第一扩张件，131a-凸轮结构，t-压缩弹簧，c-摩擦面，x-中心轮的轴线，g-通孔，20-控制组件，A-运动装置的主体，30-压力感应组件，31、32、33和34-压力感应组件的4个区域，N-用户面向的方向，10a、10b、10c和10d-4个全向轮。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例示出的一种全向轮的结构示意图。该全向轮可以包括：
中心轮11和多个以中心轮11的轴线x为轴心圆周阵列排布的周边轮12。
中心轮11上设置有周边轮制动组件13，周边轮制动组件13能够控制周边轮12自转时的阻力。
综上所述，本发明实施例提供的全向轮，通过在中心轮上设置用于控制中心轮四周的周边轮自转时的阻力的周边轮制动组件，解决了相关技术中运动装置在制动时可能由于其它原因发生无法控制的运动，制动性能较低的问题。达到了可以通过周边轮制动组件来增大周边轮转动时的阻力，防止周边轮随意转动的效果。
进一步的，请参考图2-1，其示出了本发明实施例提供的另一种全向轮的结构示意图，该全向轮在图1所示的全向轮的基础上增加了更优选的部件，从而使得本发明实施例提供的全向轮具有更好的性能。
可选的，周边轮制动组件13包括：
调节杆131和多个扩张件132，调节杆131的轴线与中心轮11的轴线重合，均为x。多个扩张件132均匀排布在调节杆131的四周，且能够在调节杆131的带动下朝向周边轮12运动并与周边轮12接触。示例性的，本发明实施例提供的全向轮为麦克纳姆轮。
本发明实施例提供的全向轮中的调节杆可以包含有两种结构。
第一种结构，如图2-2所示，其为图2-1所示全向轮的轴线x所在平面的截面示意图，调节杆131上设置有锥形结构，调节杆131能够沿调节杆131的长度方向(该长度方向可以为调节杆131的轴线x的长度方向)移动，并推动多个扩张件132朝向周边轮12运动。需要说明的是，图2-2示出的是调节杆131的杆身部分为锥形的情况，调节杆131还可以整个杆身均为锥形，本发明实施例不作出限制。调节杆131上还可以设置有用于锁紧的螺纹，该螺纹可以与中心轮的其它组件配合，在调节杆131将扩张件132推向周边轮12并与周边轮12接触后进行锁紧。
第二种结构，如图2-3所示，其为图2-1所示全向轮中，与轴线x垂直的平面的截面示意图，调节杆131上设置有凸轮结构131a，凸轮结构131a能够转动，并推动多个扩张件132朝向周边轮12运动。凸轮结构131a可以自行转动，或者凸轮结构131a可以在调节杆131的带动下转动。
需要说明的是，调节杆还131可以是其它能够将扩张件推向周边轮的结构，本发明实施例对此并不做限定。
可选的，在图2-1中，中心轮11包括：两个轮毂111，两个轮毂111大小相等且轴线重合；周边轮制动组件13设置在两个轮毂111中。
如图2-4所示，两个轮毂111中的一个轮毂上设置有通孔g，通孔g中设置有轴线与轮毂11的轴线垂直的多个压缩弹簧t，多个压缩弹簧t中的任一压缩弹簧的一端抵在通孔g的内壁上，另一端抵在多个扩张件中的第一扩张件k上，第一扩张件k为多个扩张件中的任一扩张件。第一扩张件k包含有朝向多个周边轮(图2-4中未示出)中至少一个周边轮的摩擦面，任一压缩弹簧的另一端抵在摩擦面上，摩擦面可以由橡胶等柔性材料制成，以提高摩擦面对周边轮自转时的阻力的控制效果。压缩弹簧t可以使摩擦面在全向轮正常转动时(全向轮正常转动时无需限制周边轮自转)，不与周边轮接触，避免了扩张件对周边轮的正常转动造成影响。需要说明的是，两个轮毂111中的另一个未设置有通孔的轮毂上可以设置有盲孔，扩张件可以抵在该盲孔中，以确保扩张件在向周边轮运动时的稳定性。
如图2-5所示，其为图2-4示出的全向轮的右视图，其中，131为调节杆，k为第一扩张件，c为第一扩张件k上的摩擦面，12为周边轮。为清楚的示出摩擦面c，图2-5未示出部分周边轮。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的全向轮，通过设置有锥形结构的调节杆来调节扩张件与周边轮之间的摩擦力，继而控制周边轮自转的阻力，达到了防止周边轮随意转动的效果。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的全向轮，通过设置有凸轮结构的调节杆来调节扩张件与周边轮之间的摩擦力，继而控制周边轮自转的阻力，达到了防止周边轮随意转动的效果。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的全向轮，通过在扩张件和轮毂之间设置压缩弹簧，达到了全向轮在正常转动时，扩张件不会影响到周边轮自由 转动的效果。
综上所述，本发明实施例提供的全向轮，通过在中心轮上设置用于控制中心轮四周的周边轮自转时的阻力的周边轮制动组件，解决了相关技术中运动装置在制动时可能由于其它原因发生无法控制的运动，制动性能较低的问题。达到了可以通过周边轮制动组件来增大周边轮转动时的阻力，防止周边轮随意转动的效果。
图3是本发明实施例提供的一种运动装置的结构示意图，该运动装置包含有控制组件20和至少4个图2-1所示实施例示出的全向轮10，该全向轮10包括：中心轮和多个以中心轮的轴线为轴心圆周阵列排布的周边轮。中心轮上设置有周边轮制动组件，周边轮制动组件能够控制周边轮自转时的阻力。控制组件20用于控制全向轮10。
运动装置可以包含有主体A，运动装置的各个部件可以设置在该主体A中。
可选的，运动装置还包括：压力感应组件30，压力感应组件30用于收集用户的控制指令并将控制指令传递给控制组件。压力感应组件30可以设置在主体A的正上方，以方便收集用户的控制指令。本发明实施例提供的运动装置可以为一种平衡车，该平衡车可以应用于商场、超市等理货场合以及酒店、商店等巡查场合。
可选的，运动装置还包括：动力组件(图3中未示出)，动力组件用于向全向轮10提供动力。动力组件可以设置在主体A中，如压力感应组件30下方。示例性的，动力组件可以包括电池与电机，电池用于给电机提供电能，电机可以与全向轮连接，用于驱动全向轮，或对全向轮进行制动。
需要说明的是，图3示出的是全向轮10为4个的情况，这4个全向轮的设置位置可以构成一个正方形的4个顶点。此外，运动装置中全向轮的数量还可以更多，本发明实施例不作出限制。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的运动装置，通过设置压力感应组件，达到了用户能够方便的对运动装置进行控制的效果。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的运动装置，通过设置动力组件，达到了可以通过自身的动力组件进行移动的效果。
综上所述，本发明实施例提供的运动装置，通过在中心轮上设置用于控制 中心轮四周的周边轮自转时的阻力的周边轮制动组件，解决了相关技术中运动装置在制动时可能由于其它原因发生无法控制的运动，制动性能较低的问题。达到了可以通过周边轮制动组件来增大周边轮转动时的阻力，防止周边轮随意转动的效果。
图4-1是本发明实施例提供的提供一种运动装置的控制方法的流程图，用于控制图3所示的运动装置，该方法包括：
在步骤401中，在接收到制动指令时，增大全向轮的中心轮转动时的阻力，并通过全向轮上的周边轮制动组件增大周边轮自转时的阻力。
控制组件在接收到任意一个全向轮的制动指令时，可以增大全向轮的中心轮转动时的阻力，并通过全向轮上的周边轮制动组件增大周边轮自转时的阻力。即对中心轮和周边轮同时进行制动。示例性的，可以通过电机对中心轮制动，通过周边轮制动组件对周边轮制动。此外，在运动装置处于静止状态时，控制组件也可以对中心轮和周边轮均进行锁死，防止运动装置发生滑动。控制组件还可以根据运动装置的接触地面的不同，来调节周边轮自转时的阻力，使运动装置能够适应于不同的接触地面。
相关技术中通常会通过电机对中心轮进行制动，但对中心轮进行制动时，若整个运动装置存在某一方向的动能，则周边轮可能会相该方向转动，继而造成运动装置发生不受控制的移动，影响了运动装置的制动效果，这在运动装置上承载有操作人员或较重的货物时具有一定的危险性。而本发明实施例提供的运动装置的控制方法避免了周边轮的随意转动，提高了运动装置的制动效果。
可选的，运动装置还包括压力感应组件，如图4-2所示，该方法还包括：
在步骤402中，通过压力感应组件接收用户的控制指令。
在用户使用该运动装置时，该运动装置可以通过压力感应组件接收用户的控制指令。该压力感应组件可以为图3所示的运动装置中的压力感应组件。此外，还可以通过其它的方式来获取用户的控制指令，示例性的，可以通过与运动装置连接的控制终端来接收用户的控制指令。
在步骤403中，根据控制指令控制全向轮的中心轮转动。
运动装置在获取了用户的控制指令之后，可以根据控制指令控制全向轮的中心轮转动。需要说明的是，图4-1所示的控制方法和图4-2所示的控制方法可 以是并列的两种控制方法，并分别在不同的情况下对运动装置进行控制。
现对压力感应组件30的控制方式进行说明，如图4-3所示，其为图3所示的运动装置的俯视图，可以将压力感应组件分为31、32、33和34共4个区域，用户在操作该运动装置时，可以面向方向N，双脚踩在压力感应组件30上，以用户正常踩在压力感应组件30上(并未有意偏向哪个区域)时，压力感应组件30的4个区域上各个区域的压力值为初始值，之后用户可以通过改变自身的重心来改变压力感应组件30的4个区域上各个区域的压力值，各个区域压力值的变化情况可以对应于不同的控制指令。
示例性的，以用户面向的方向N的前、后、左、右均为标准进行说明，用户向前倾时，前脚掌向压力感应组件30施加的压力增大，即区域31和区域32的压力值增大、区域33和区域34的压力值减小，运动装置将向前移动，此时运动装置的四个全向轮均向前转动；当用户左倾时，左脚掌向压力感应组件30施加的压力增大而右脚掌向压力感应组件30施加的压力减小，运动装置将向左移动，此时全向轮10b和10c向前转动，全向轮10a和10d向后转动；当区域33和区域32的压力值增大时，运动装置可以进行旋转动作，此时全向轮10a和10c向前转动，全向轮10b和10d向后转动。需要说明的是，控制组件在控制各个全向轮时，若某个全向轮无需转动，则控制组件可以通过电机将该全向轮的中心轮锁死，并在需要时通过周边轮制动组件将该全向轮的周边轮锁死，以避免周边轮随意转动对运动装置造成影响。
需要补充说明的是，本发明实施例提供的运动装置的控制方法，通过压力感应组件来获取用户的控制指令，并根据该控制指令来控制全向轮的中心轮转动，达到了方便对运动装置进行控制的效果。
综上所述，本发明实施例提供的运动装置的控制方法，通过在接收到制动指令时，增大全向轮的中心轮和周边轮自转时的阻力，解决了相关技术中运动装置在制动时可能由于其它原因发生无法控制的运动，制动性能较低的问题。达到了可以通过周边轮制动组件来增大周边轮转动时的阻力，防止周边轮随意转动的效果。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于 一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种全向轮，其特征在于，所述全向轮包括：
中心轮和多个以所述中心轮的轴线为轴心圆周阵列排布的周边轮；
所述中心轮上设置有周边轮制动组件，所述周边轮制动组件包括：
调节杆和多个扩张件；
所述调节杆的轴线与所述中心轮的轴线重合；
所述多个扩张件均匀排布在所述调节杆的四周，且能够在所述调节杆的带动下朝向所述周边轮运动并与所述周边轮接触；
所述调节杆上设置有螺纹，在所述多个扩张件在所述调节杆的带动下朝向所述周边轮运动并与所述周边轮接触后，所述螺纹将所述调节杆锁紧；
所述周边轮制动组件能够控制所述周边轮自转时的阻力。
2.根据权利要求1所述的全向轮，其特征在于，
所述调节杆上设置有锥形结构，所述调节杆能够沿所述调节杆的长度方向移动，并推动所述多个扩张件朝向所述周边轮运动；
或者，
所述调节杆上设置有凸轮结构，所述凸轮结构能够转动，并推动所述多个扩张件朝向所述周边轮运动。
3.根据权利要求1所述的全向轮，其特征在于，所述中心轮包括：
两个轮毂，所述两个轮毂大小相等且轴线重合；
所述周边轮制动组件设置在所述两个轮毂中。
4.根据权利要求3所述的全向轮，其特征在于，所述两个轮毂中的一个轮毂上设置有通孔，所述通孔中设置有轴线与所述轮毂的轴线垂直的多个压缩弹簧，所述多个压缩弹簧中的任一压缩弹簧的一端抵在所述通孔的内壁上，另一端抵在所述多个扩张件中的第一扩张件上，所述第一扩张件为所述多个扩张件中的任一扩张件。
5.根据权利要求4所述的全向轮，其特征在于，所述第一扩张件包含有朝向所述多个周边轮中至少一个周边轮的摩擦面，所述任一压缩弹簧的另一端抵在所述摩擦面上。
6.一种运动装置，其特征在于，所述运动装置包含有控制组件和至少4个权利要求1至3任一所述的全向轮，所述控制组件用于控制所述全向轮。
7.根据权利要求6所述的运动装置，其特征在于，所述运动装置还包括：压力感应组件，所述压力感应组件用于收集用户的控制指令并将所述控制指令传递给所述控制组件。
8.根据权利要求6所述的运动装置，其特征在于，所述运动装置还包括：动力组件，所述动力组件用于向所述全向轮提供动力。
9.一种运动装置的控制方法，其特征在于，用于控制权利要求6至8任一所述的运动装置，所述方法包括：
在接收到制动指令时，增大全向轮的中心轮转动时的阻力，并通过全向轮上的周边轮制动组件增大周边轮自转时的阻力。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述运动装置还包括压力感应组件，所述方法还包括：
通过所述压力感应组件接收用户的控制指令；
根据所述控制指令控制所述全向轮的中心轮转动。
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