CN106004961B - 模块式推车随动助力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块式推车随动助力装置，由手柄、控制器和模块化组装式驱动装置组成，所述手柄和控制器安装在推车上，所述手柄内装有用于检测推车受到推力大小的传感组件，所述模块化组装式驱动装置输出轴连接推车的车轮，所述手柄通过控制器连接模块化组装式驱动装置，用于将自动感知推拉车状态的信号输入控制器，并通过控制器控制模块化组装式驱动装置驱动车轮加减速或匀速前进，并自动伺服实现驱动力大小和驱动方向的控制，控制推车的行进和转弯。本发明能自动感知推拉状态，无须人为判断，能自动伺服实现驱动力大小和驱动方向的控制，控制推车的行进和转弯。该助力装置的模块化设计可以方便的对推车进行改造。

Description

模块式推车随动助力装置

技术领域

本发明涉及一种载运助力装置，具体的涉及一种用于手推车的多用途随动式驱动机构。

背景技术

手推车广泛应用于医院，工厂，仓储，酒店等各个行业，底部装有四个脚轮进行移动。包括活动脚轮和固定脚轮，固定脚轮没有旋转结构，只能滚动；活动脚轮为万向轮，可滚动和水平360度旋转。推车或两种脚轮搭配使用，如推车前边两个固定轮，后边靠近推动扶手的是两个活动万向轮；或者四个脚轮全部为万向轮，转弯灵活方便，操作省力，但这两种结构都适合载重较轻的推车使用。如果载荷较重，如在医院送药车可达120公斤以上，在仓库等场合载重可达500公斤，推车载荷的提高使得使用者的劳动强度大大增加。因此有必要设计助力装置，使得推车使用时省力高效。

对于推车使用活动脚轮和固定脚轮的组合，可使用带差速机构的驱动轮替代固定脚轮，实现推车在驱动状态下的转弯，但此机构会带来推车转弯半径的增大，牺牲推车转弯的灵活性，在狭窄场地推行受限；此外，对于已有推车得改造还需要拆除更换相应脚轮。同济大学的雷达等报道了电动汽车中通过四轮独立驱动设计的方法分别驱动轮毂电机，利用纯软件的方式实现四轮差速，但其控制方法复杂，使用到推车上成本高昂。陈博翁等报道了使用麦克纳姆轮的全方位移动AGV能够实现前后、左右和自转3 个自由度的运动及其复合运动，可以沿任意方向平动，以任意半径旋转，因此非常适合工作在空间狭窄有限、对机动性要求高的场合。但麦克纳姆轮的辊子曲面设计和制造及相应的航位推算、车轮打滑检测和反馈控制算法要求较高。因此，有必要设计一款模块化，易安装，不影响转弯性能成本较低的驱动助力装置。

发明内容

针对现有助推装置的不足，本发明的主要目的是提供一种使推车使用者更加省力、方便，不影响转弯性能，易安装的模块式推车随动助力装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种模块式推车随动助力装置，由手柄、控制器和模块化组装式驱动装置组成，所述手柄和控制器安装在推车上，所述手柄内装有用于检测推车受到推力大小的传感组件，所述模块化组装式驱动装置输出轴连接推车的车轮， 所述手柄通过控制器连接模块化组装式驱动装置，用于将自动感知推拉车状态的信号输入控制器，并通过控制器控制模块化组装式驱动装置驱动车轮加减速或匀速前进，并自动伺服实现驱动力大小和驱动方向的控制，控制推车的行进和转弯。

所述手柄由三个传感组件和筒管组成，三个传感组件放置在筒管上，并由螺钉固定定位；所述传感组件包括基座、压板和传感器，所述传感器通过压板固定在基座内，所述传感器的接线由线路保护夹处引出；所述筒体上设有沉孔，所述筒体通过沉孔和连接件将手柄固定在推车上。

所述的模块化组装式驱动装置由连接板、压紧机构、驱动动力装置、框架和驱动轴系组成； 所述连接板通过支撑杆与框架前部铰接，所述框架中间装有压紧机构，压紧机构与连接板连接，所述框架后部装有驱动动力装置及驱动轴系。

所述的压紧机构包含弹簧、滑筒和滑轴，其中，滑轴安装在滑筒中，滑筒安装在销轴上，销轴安装在连接板上，开口销插入销轴上的孔限定；所述滑筒上的孔与支撑杆配合，滑筒以支撑杆轴线为圆心转动；所述滑筒和滑轴装配在弹簧内孔中，滑筒和滑轴相对滑动，并绕销轴轴线转动，由弹簧提供轴向弹力保证对驱动装置的压紧，使得整个助力驱动装置可适应路面凸起及凹坑。

所述的驱动动力装置由电机和减速机构组成，电机的轴动力输入端和减速机构轴的动力输出端同轴或垂直成90度；所述电机固定在减速机构上。

所述的框架由左侧板、右侧板、多个支撑杆组成，左侧板与右侧板通过多个支撑杆支撑，并由螺钉紧固形成整个助力驱动装置的支撑框架；所述右侧板上设置线路支架，所述线路支架通过螺钉安装在右侧板上，用于对供电及信号线路进行支撑；所述右侧板、左侧板、连接板与支撑杆之间安装有滑动轴承，用于保证右侧板、左侧板、连接板与支撑杆灵活相对转动；所述右侧板、左侧板与连接板之间安装有滑动轴承，用于保证右侧板、左侧板与连接板之间的相对滑动以减小摩擦。

所述驱动轴系包含驱动轴、驱动轮、码盘和测量元器件和保护壳，所述驱动轴由设置在左侧板、右侧板上的轴承进行支持定位；所述驱动轮通过弹簧卡安装在驱动轴上，并与驱动轴的轴肩一起限定驱动轮的轴向窜动，所述驱动轴和驱动轮周向设置有键，配合键用于限制驱动轮相对于驱动轴的周向相对转动；所述码盘固定连接在驱动轴一端，用于测量转速和转向；所述保护壳通过螺钉紧固在左侧板或右侧板上，用于保护码盘和测量元器件不受外部冲击引起损坏。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明是一种推车的随动助力装置，其特征是随动推行和模块化安装，通过手柄上推力的大小感知智能驱动推车变速和换向，助力装置布置在推车的底部，无须更换原有脚轮，可以实现助力装置的方便安装与拆卸，对推车转向灵活性影响较小。推车行走过程中根据实际推动推车情况无需人为控制可实现对推车驱动力的大小和行走方向的随动变化助力控制。该装置能够实现推车的动力辅助行进，助力装置模块化设计可以方便的对推车进行改造。

附图说明

图1是实施例中推车随动助力装置示意图；

图2是实施例中助力驱动装置手柄示意图；

图3是实施例中模块化组装式驱动装置结构组成示意图；

图4是实施例压紧机构示意图；

图5是实施例中驱动动力装置和框架示意图；

图6是实施例中框架与连接板相对回转结构示意图；

图7是实施例中模块化组装式驱动装置驱动轴系示意图。

图中：连接板1a，压紧机构2a，驱动动力装置3a，框架4a和驱动轴系5a，筒体1，基座2，压板3，传感器4，螺钉5，螺钉6，螺钉7，线路保护夹8，沉孔9，开口销10，销轴11，弹簧12，滑筒13，滑轴14，支撑杆15，电机16，减速机构17，右侧板18，螺钉19，左侧板20，螺钉21，螺钉22，线路支架23，滑动轴承24，滑动轴承25，驱动轴26，轴承27，驱动轮28，弹簧卡29，码盘30，螺钉31，测量元器件32，保护壳33，螺钉34。

具体实施方式

下文结合附图以具体实施例的方式对本发明进行详细说明。以下对实施例的说明将有助于本领域的技术人员对该发明有进一步的理解，但不以任何形式限制本发明。此外，应该指出，还可以使用其他的实施例，或者对本发明列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不脱离本发明的范围和实质。

如图1至图7所示，一种模块式推车随动助力装置，主要由手柄A、控制器B和模块化组装式驱动装置C组成。手柄A和控制器B安装在推车上，手柄A内装有用于检测推车受到推力大小的传感组件，模块化组装式驱动装置C输出轴连接推车的车轮， 手柄A通过控制器B连接模块化组装式驱动装置C，用于将自动感知推拉车状态的信号输入控制器B，并通过控制器B控制模块化组装式驱动装置C驱动车轮加减速或匀速前进，并自动伺服实现驱动力大小和驱动方向的控制，控制推车的行进和转弯。

如图2所示，手柄A由传感组件Ⅰ、传感组件Ⅱ、传感组件Ⅲ和筒管1组成，传感组件Ⅰ、传感组件Ⅱ和传感组件Ⅲ结构与组成件相同。以传感组件Ⅰ说明其构成：由基座2、压板3和传感器4组成，基座2、压板3和传感器4通过螺钉5，6固定一体。传感组件Ⅰ、传感组件Ⅱ和传感组件Ⅲ放置在筒管1上，由螺钉7进行固定定位。筒体1管内的传感器件线路由线路保护夹8处引出。筒体上的沉孔9可通过连接件将手柄A固定在推车上，通过在筒体1设置用于检测推车受到推力大小的传感组件Ⅰ、Ⅲ和检测推车受到拉力大小的传感组件Ⅱ，传感组件Ⅰ、传感组件Ⅱ、传感组件Ⅲ协同工作，共同感知推拉状态，提供信号给控制器）。

如图3所示，模块化组装式驱动装置C由连接板1a、压紧机构2a、驱动动力装置3a、框架4a和驱动轴系5a组成。连接板1a与推车的固定通过在3个孔设置螺钉螺母实现。连接板1a通过支撑杆15与框架4a前部铰接，框架4a中间装有压紧机构2a，压紧机构2a连接连接板1a，框架4a后部装有驱动动力装置3a及驱动轴系5a。

如图4所示，压紧机构2a包含弹簧12、滑筒13和滑轴14。其中滑轴14安装在滑筒1中，滑筒13安装在销轴11上，销轴11安装在连接板1a上，开口销10插入销轴11上的孔限定，销轴11轴向窜动。滑筒13上的孔与支撑杆15配合，滑筒13以支撑杆15轴线为圆心转动。滑筒13和滑轴14装配在弹簧12内孔中，滑筒13和滑轴14的相对滑动两者绕销轴11轴线转动由弹簧12提供轴向弹力保证对驱动装置的压紧，使得整个助力驱动装置可适应路面凸起及凹坑。

如图5所示，所驱动动力装置3a由电机16和减速机构17组成，电机16的轴动力输入端和减速机构17轴的动力输出端垂直成90度的形式或同轴形式。电机17固定在减速机构17上，电机16和减速机构17组成的组件通过减速机构17与右侧板18相连并通过螺钉19紧固。

所述的框架4a包括左侧板20、右侧板18、多个支撑杆（15），左侧板20与右侧板18通过多个支撑杆15支撑，并由螺钉21紧固形成整个助力驱动装置的支撑框架。框架4a与连接板1a通过支撑杆15组装一体。如图6所示，框架4a与连接板1a绕支撑杆15轴线相对转动，并通过连接板1a将传递动力至推车，使得整个助力驱动装置可适应路面凸起及凹坑。

左侧板20、右侧板18上设置螺钉22配合连接板1a起运输装配折叠及运行时的旋转限位作用。右侧板18上设置线路支架23。线路支架23通过螺钉安装在右侧板18上，对电力及信号线路进行支撑。

右侧板18、左侧板20、连接板1a与支撑杆15之间安装有滑动轴24，保证右侧板18、左侧板20、连接板1a与支撑杆15灵活相对转动。右侧板18、左侧板20与连接板1a之间安装有滑动轴承25，保证右侧板18、左侧板20与连接板1a之间的相对滑动以减小摩擦。

如图7所示，驱动轴系5a由驱动轴26、驱动轮28、码盘30和测量元器件32和保护壳33组成。驱动轴系5a安装在左侧板20、右侧板18之间。驱动轴26由设置在左侧板20、右侧板18上的轴承27进行支持定位。驱动轮28通过弹簧卡29安装在驱动轴26上，并与驱动轴26的轴肩一起限定驱动轮28的轴向窜动，驱动轴26和驱动轮28周向设置有键槽配合键限制驱动轮相对于驱动轴26的周向相对转动。码盘30通过螺钉31固定在驱动轴26一端，用于实现转速和转向测量功能。保护壳33通过螺钉34紧固在左侧板20或右侧板18上，用于保护码盘30和测量元器件32不受外部冲击引起损坏。

本实例的模块式推车随动助力装置工作过程如下：

用户分别安装好模块式推车随动助力装置各组件至推车的正确位置，连接好电气线路，打开控制开关，随动助力装置待机。接着根据行走方向推动手柄的两端的推力感测组件或拉动手柄的中央位置的拉力感测组件，发送推拉信号至驱动器，驱动器控制随动助力装置驱动轮加减速或匀速回转以驱动推车的前进、后退和换向，实现推车的前进、后退和换向随动助力驱动。使用完毕，关闭控制开关。

Claims (4)

1.一种模块式推车随动助力装置，由手柄（A）、控制器（B）和模块化组装式驱动装置（C）组成，其特征在于：所述手柄（A）和控制器（B）安装在推车上，所述手柄（A）内装有用于检测推车受到推力大小的传感组件，所述模块化组装式驱动装置（C）输出轴连接推车的车轮，所述手柄（A）通过控制器（B）连接模块化组装式驱动装置（C），用于将自动感知推拉车状态的信号输入控制器（B），并通过控制器（B）控制模块化组装式驱动装置（C）驱动车轮加减速或匀速前进，并自动伺服实现驱动力大小和驱动方向的控制，控制推车的行进和转弯；所述手柄（A）由三个传感组件和筒管（1）组成，三个传感组件放置在筒管（1）上，并由螺钉（7）固定定位；所述传感组件包括基座（2）、压板（3）和传感器（4），所述传感器（4）通过压板（3）固定在基座（2）内，所述传感器（4）的接线由线路保护夹（8）处引出；所述筒管（1）上设有沉孔（9），所述筒管（1）通过沉孔（9）和连接件将手柄（A）固定在推车上；所述的模块化组装式驱动装置（C）由连接板（1a）、压紧机构（2a）、驱动动力装置（3a）、框架（4a）和驱动轴系（5a）组成； 所述连接板（1a）通过支撑杆（15）与框架（4a）前部铰接，所述框架（4a）中间装有压紧机构（2a），压紧机构（2a）与连接板（1a）连接，所述框架（4a）后部装有驱动动力装置（3a）及驱动轴系（5a）；所述驱动轴系（5a）包含驱动轴（26）、驱动轮（28）、码盘（30）和测量元器件（32）和保护壳（33），所述驱动轴（26）由设置在左侧板（20）、右侧板（18）上的轴承（27）进行支持定位；所述驱动轮（28）通过弹簧卡（29）安装在驱动轴（26）上，并与驱动轴（26）的轴肩一起限定驱动轮（28）的轴向窜动，所述驱动轴（26）和驱动轮（28）轴上设置有键槽，配合键用于限制驱动轮相对于驱动轴（26）的周向相对转动；所述码盘（30）固定连接在驱动轴（26）一端，用于测量转速和转向；所述保护壳（33）通过螺钉（34）紧固在左侧板（20）或右侧板（18）上，用于保护码盘（30）和测量元器件（32）不受外部冲击引起损坏。

2.根据权利要求1所述的模块式推车随动助力装置，其特征在于：所述的压紧机构（2a）包含弹簧（12）、滑筒（13）和滑轴（14），其中，滑轴（14）安装在滑筒（13）中，滑筒（13）安装在销轴（11）上，销轴（11）安装在连接板（1a）上，开口销（10）插入销轴（11）上的孔限定；所述滑筒（13）上的孔与支撑杆（15）配合，滑筒（13）以支撑杆（15）轴线为圆心转动；所述滑筒（13）和滑轴（14）装配在弹簧（12）内孔中，滑筒（13）和滑轴（14）相对滑动，并绕销轴（11）轴线转动，由弹簧（12）提供轴向弹力保证对驱动装置的压紧，使得整个助力驱动装置可适应路面凸起及凹坑。

3.根据权利要求1所述的模块式推车随动助力装置，其特征在于：所述的驱动动力装置（3a）由电机（16）和减速机构（17）组成，电机（16）的轴动力输入端和减速机构（17）轴的动力输出端同轴或垂直成90度；所述电机（16）固定在减速机构（17）上。

4.根据权利要求1所述的模块式推车随动助力装置，其特征在于：所述的框架（4a）由左侧板（20）、右侧板（18）、多个支撑杆（15）组成，左侧板（20）与右侧板（18）通过多个支撑杆（15）支撑，并由螺钉（21）紧固形成整个助力驱动装置的支撑框架；所述右侧板（18）上设置线路支架（23），所述线路支架（23）通过螺钉安装在右侧板（18）上，用于对供电及信号线路进行支撑；所述右侧板（18）、左侧板（20）、连接板（1a）与支撑杆（15）之间安装有滑动轴承（24），用于保证右侧板（18）、左侧板（20）、连接板（1a）与支撑杆（15）灵活相对转动；所述右侧板（18）、左侧板（20）与连接板（1a）之间安装有滑动轴承（25），用于保证右侧板（18）、左侧板（20）与连接板（1a）之间的相对滑动以减小摩擦。