CN105691131B - 一种用于移动机器人的独立转向驱动轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于移动机器人的独立转向驱动轮，包括有轮毂电机，轮架，中空轴等。轮毂电机上安装有轮架，轮架上安装有中空轴，所述中空轴内部中空用于电机走线；所述的中空轴上同轴安装有下法兰盘，下法兰盘上同轴安装有轴承座，轴承座内部同轴安装了两个角接触轴承；所述下法兰盘上以中空轴为中心均布安装有3根光轴，3根光轴贯穿中法兰盘，并与上法兰盘固定；所述轴承座外边缘同轴安装有弹簧，弹簧的一端嵌在中法兰盘的下面，一端顶在下法兰盘的上面；所述上法兰盘上安装有转向机构；所述的转向机构包括：蜗轮蜗杆减速箱、步进电机、光电编码器。本发明结构紧凑，安装快速方便，驱动轮整体在水平方向上可大范围旋转，实用性能好。

Description

一种用于移动机器人的独立转向驱动轮
技术领域
本发明涉及移动机器人领域，具体涉及一种用于移动机器人的独立转向驱动轮，这种独立转向驱动轮的结构紧凑小巧、运动灵活、应用范围广，适用于机动性要求较高的移动机器人。
背景技术
独立转向驱动轮是机器人的一个组成部分，也是机器人的动力装置。适用于野外重卡、悬架汽车、军用装甲车等。独立驱动轮一般由行进机构、转向机构以及现场控制器组成，它结合机械传动、控制技术同时也兼顾车整体的平稳性。现有技术中的独立转向驱动轮虽然能满足基本要求，但是由于其体积和结构上的缺陷，不太方便用于野外等特殊作业场所，且普遍存在转动范围不大、不够小巧灵活、平稳性差等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于移动机器人的独立转向驱动轮。其一，使用轮毂电机驱动，使得整体结构紧凑美观，安装快速方便；其二，中空轴201的设计使得走线空间大，避免驱动轮转向过程中线的缠绕；其三，减震机构3的设计，不仅使得四个轮子共面，同时轮子在行进过程中也克服了在不平路面；其四，该驱动轮可以在水平方向大范围运转，通过光电编码器403的反馈极大地提高了旋转角度的精确性。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术解决方案为：
一种用于移动机器人的独立转向驱动轮，包括有行进机构、受力支撑机构、减震机构和转向机构；行进机构用于轮毂运转行进；受力支撑机构用于驱动轮对车身的支撑作用；减震机构用于保持机器人的四个驱动轮在同一个平面内，并且使得机器人在行进过程中可以克服不平路面；转向机构用于驱动轮的水平转向；所述行进机构由轮毂电机和轮架组成；所述受力支撑机构包括：中空轴、下法兰盘、下角接触轴承、轴套、上角接触轴承、轴承座、上法兰盘；中空轴固定于轮架上，中空轴内部中空用于轮毂电机走线，避免转向过程中线的缠绕；下法兰盘与中空轴同轴套在中空轴上；轴承座与中空轴同轴套在中空轴上，并且轴承座固定在下法兰盘上；轴承座内部同轴套有下角接触轴承；下角接触轴承上同轴套有轴套；轴套上同轴套有上角接触轴承；上角接触轴承上面与轴承座相接触；所述减震机构包括：减震弹簧、光轴、直线轴承、中法兰盘；减震弹簧与轴承座同轴，并且套在轴承座的外边缘；三根光轴以中空轴为中心，均布在减震弹簧的外边缘，光轴的下端固定在下法兰盘上，光轴的上端固定在上法兰盘上；中法兰盘同轴套在轴承座上，并且光轴贯穿过中法兰盘，中法兰盘下面开有圆槽，用于嵌入减震弹簧的上端；光轴上套有直线轴承，直线轴承固定在中法兰盘上；所述转向机构包括：蜗轮蜗杆、步进电机、光电编码器；蜗轮蜗杆减速箱上法兰盘上；步进电机固定在蜗轮蜗杆减速箱上；光电编码器固定在步进电机末端。
其中，该独立转向驱动轮是采用模块化设计，属于移动机器人的一部分，驱动轮的中法兰盘上开有6个螺纹孔，方便与机器人箱体的连接，独立转向驱动轮在不平路面上通过减震弹簧进行减震，保证机器人整体的平稳性。
其中，独立转向驱动轮在水平方向运转角度范围为-180度～+180度，以水平正前方为0度，其转向角度是依靠光电编码器的反馈来进行精确控制的，且该独立转向驱动轮的旋转动作为远程遥控完成。
本发明与现有技术相比的优点是：
本发明结构改进简单，是通过结合电动车轮毂电机和步进电机的精确转向的特点设计出的巡检机器人用的独立转向驱动轮，该独立转向驱动轮的特点包括：其一，独立转向驱动轮采用模块化设计，属于移动机器人的一部分，安装快速方便，体积小，结构紧凑美观；其二，中空轴201的设计使得走线空间大，避免驱动轮转向过程中线的缠绕；其三，减震机构的设计，不仅使得四个轮子共面，同时轮子在行进过程中也克服了在不平路面；其四，该驱动轮可以在水平方向大范围运转，通过光电编码器的反馈极大地提高了旋转角度的精确性。
附图说明
图1为本发明结构轴测图；
图2为本发明结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
参见图1、图2，一种移动机器人的独立转向驱动轮，包括有行进机构1、受力支撑机构2、减震机构3、转向机构4；
所述行进机构1由轮毂电机101和轮架102组成；所述受力支撑机构2包括：中空轴201、下法兰盘202、下角接触轴承203、轴套204、上角接触轴承205、轴承座206、上法兰盘207；所述减震机构3包括：减震弹簧301、光轴302、直线轴承303、中法兰盘304；减震弹簧301与轴承座206同轴，并且套在轴承座的外边缘；所述转向机构4包括：蜗轮蜗杆减速箱401、步进电机402、光电编码器403。
各组成部件之间的连接关系如下所述：轮毂电机101和轮架102用螺母和悬挂贴片固定，中空轴201与轮架102用螺栓和螺母固定，将下法兰盘202与中空轴201同轴套在中空轴201上。轴承座206与下法兰盘201同轴套在中空轴201上，并且轴承座206与下法兰盘202用螺栓固定，轴承座206内部同轴套有下角接触轴承203，下角接触轴承203上同轴套有轴套204，轴套204上同轴套有上角接触轴承205，上角接触轴承205上面与轴承座206内侧面相接触。三根光轴302以中空轴201为中心，均布在减震弹簧301的外边缘，光轴302的下端固定在下法兰盘202上，光轴302的上端固定在上法兰盘207上；中法兰盘304同轴套在轴承座206上，并且光轴302贯穿过中法兰盘304，中法兰盘304下面开有圆槽，用于嵌入减震弹簧301上端的，光轴302上套有直线轴承303，直线轴承303固定在中法兰盘304上。蜗轮蜗杆减速箱401固定在上法兰盘207上，步进电机402固定在蜗轮蜗杆减速箱401上，光电编码器403固定在步进电机402末端。
独立转向驱动轮受力减震过程描述：中法兰盘304上开有6个螺孔，用于固定机器人箱体。加上机器人箱体之后或遇不平路面，弹簧就会受力压缩，从而达到受力减震的效果。

Claims (3)

1.一种用于移动机器人的独立转向驱动轮，其特征在于：包括行进机构(1)、受力支撑机构(2)、减震机构(3)和转向机构(4)；行进机构(1)用于轮毂运转行进；受力支撑机构(2)用于驱动轮对车身的支撑作用；减震机构(3)用于保持机器人的四个驱动轮在同一个平面内，并且使得机器人在行进过程中可以克服不平路面；转向机构(4)用于驱动轮的水平转向；所述行进机构(1)由轮毂电机(101)和轮架(102)组成；所述受力支撑机构(2)包括：中空轴(201)、下法兰盘(202)、下角接触轴承(203)、轴套(204)、上角接触轴承(205)、轴承座(206)和上法兰盘(207)；中空轴(201)固定于轮架(102)上，中空轴(201)内部中空用于轮毂电机(101)走线，避免转向过程中线的缠绕；下法兰盘(202)与中空轴(201)同轴套在中空轴(201)上；轴承座(206)与中空轴(201)同轴套在中空轴(201)上，并且轴承座(206)固定在下法兰盘(202)上；轴承座(206)内部同轴套有下角接触轴承(203)；下角接触轴承(203)上同轴套有轴套(204)；轴套(204)上同轴套有上角接触轴承(205)；上角接触轴承(205)上面与轴承座(206)相接触；所述减震机构(3)包括：减震弹簧(301)、光轴(302)、直线轴承(303)和中法兰盘(304)；减震弹簧(301)与轴承座(206)同轴，并且套在轴承座的外边缘；三根光轴(302)以中空轴(201)为中心，均布在减震弹簧(301)的外边缘，光轴(302)的下端固定在下法兰盘(202)上，光轴(302)的上端固定在上法兰盘(207)上；中法兰盘(304)同轴套在轴承座(206)上，并且光轴(302)贯穿过中法兰盘(304)，中法兰盘(304)下面开有圆槽，用于嵌入减震弹簧(301)的上端；光轴(302)上套有直线轴承(303)，直线轴承(303)固定在中法兰盘(304)上；所述转向机构(4)包括：蜗轮蜗杆减速箱(401)、步进电机(402)和光电编码器(403)；蜗轮蜗杆减速箱(401)在法兰盘(207)上；步进电机(402)固定在蜗轮蜗杆减速箱(401)上；光电编码器(403)固定在步进电机(402)末端。
2.根据权利要求1所述的一种用于移动机器人的独立转向驱动轮，其特征在于：该独立转向驱动轮是采用模块化设计，属于移动机器人的一部分，驱动轮的中法兰盘(304)上开有6个螺纹孔，方便与机器人箱体的连接，独立转向驱动轮在不平路面上通过减震弹簧(301)进行减震，保证机器人整体的平稳性。
3.根据权利要求1所述的一种用于移动机器人的独立转向驱动轮，其特征在于：独立转向驱动轮在水平方向运转角度范围为-180度～+180度，以水平正前方为0度，其转向角度是依靠光电编码器的反馈来进行精确控制的，且该独立转向驱动轮的旋转动作为远程遥控完成。
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