CN106741299A - 一种基于麦克纳姆轮的物流机器人车身结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于麦克纳姆轮的物流机器人车身结构，包括：车架、固定在车架顶面的置放平台、安装在车架底面的四个驱动轮组件。车架由水平固定支架和两个竖直固定支架构成，驱动轮组件包括：对顶单纵臂、麦克纳姆轮、驱动电机及减震器。四个驱动轮组件内的对顶单纵臂相互平行，同侧的两个对顶单纵臂可在同一竖直平面内上下摆动。本发明能万向行驶且具有超强路面适应能力。

Description

一种基于麦克纳姆轮的物流机器人车身结构

技术领域

本发明涉及物流机械设备技术领域，尤其涉及一种基于麦克纳姆轮的物流机器人车身结构。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，AGV( Automated Guided Vehicle) 在制造业自动化领域和自动化仓储物流系统中得到了广泛的应用。其中全方位移动AGV 由于能够实现前后、左右和自转 3 个自由度的运动及其复合运动而受到越来越广泛的关注。

与传统AGV相比，全方位移动AGV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。全方位移动 AGV 有多种形式，其中基于麦克纳姆轮的全方位移动 AGV 由于每个轮不需要转向装置，并以其卓越的全方位移动性能而成为一个研究的热点。

基于麦克纳姆轮运动平台的主要优点在于：

1）可沿纵向、横向及任意角度的斜向平动；

2）转弯半径为零，即可绕平台中心原地任意角度转向；

3）在运动过程中任何时候均无需改变轮子的转向，简化了机械结构设计。

目前市面上的普通AGV通常采用充气橡胶轮和舵轮，前者在受压时充气轮胎能弹性变形，可以保证多个轮子在地面行走时不打滑，后者只能在平整路面行驶。以上两种结构不能有效的接触地面从而产生打滑，而麦克纳姆轮是通过4个轮子的合力控制运动的方向及速度，一旦有一个轮子脱离地面打滑，就会导致整个力的合成方向和大小，小车运动就会失控。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于麦克纳姆轮的物流机器人车身结构，该车身结构能万向行驶且具有超强路面适应能力。

本发明采用的技术方案是，设计一种基于麦克纳姆轮的物流机器人车身结构，包括：车架、固定在车架顶面的置放平台、安装在车架底面的四个驱动轮组件。车架由水平固定支架和垂直固定在水平固定支架底面的两个竖直固定支架构成，两个竖直固定支架位于水平固定支架底面的中线上。

驱动轮组件包括：一端铰接在竖直固定支架上的对顶单纵臂、铰接在对顶单纵臂另一端上的麦克纳姆轮、设于对顶单纵臂一侧的驱动电机、倾斜连接在对顶单纵臂与水平固定支架之间的减震器。四个驱动轮组件内的对顶单纵臂相互平行，同一竖直固定支架上对称铰接有两个对顶单纵臂，且该两个对顶单纵臂在同一竖直平面内上下摆动。

其中，减震器的顶端铰接有固定在水平固定支架底面的上安装座，减震器的底端铰接有固定在对顶单纵臂上的下安装座。

竖直固定支架由横板和固定在横板一端的纵板构成，纵板与横板相互垂直，横板的两面上设有与纵板平行的铰接耳。对顶单纵臂上远离麦克纳姆轮的一端设有铰接座，对顶单纵臂通过一横穿纵板、铰接座及铰接耳的销轴铰接在竖直固定支架上。

优选的，两个竖直固定支架内的横板连接为一体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、利用麦克纳姆轮的特性，可实现沿纵向、横向及任意角度的斜向平动，可原地任意角度转向，无转弯半径；

2、无转向装置，大大简化了系统的机械结构；

3、将前后轮铰接在同一竖直固定支架的两面上，构成独创的纵向连杆连接设计，充分利用了小车的内部结构，结构非常精简；

4、四个轮子采用独立悬挂设计，保证各个轮子都与地面充分接触，避免了现有AGV常见的打滑现象。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明的横向示意图；

图3是本发明的拆分示意图；

图4是本发明中驱动轮组件的结构示意图；

图5是本发明中车架的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明提出的物流机器人车身结构，包括：车架1、固定在车架1顶面的置放平台2、安装在车架1底面的四个驱动轮组件3。

如图3、4所示，驱动轮组件3包括：对顶单纵臂31、麦克纳姆轮32、驱动电机33及减震器34，麦克纳姆轮32铰接对顶单纵臂31的一端，对顶单纵臂31的另一端铰接在车架1上，驱动电机33设于对顶单纵臂31的内侧上，驱动电机33的输出轴穿过对顶单纵臂31的侧壁与麦克纳姆轮32传动连接，以驱使麦克纳姆轮32正转或反转，减震器34倾斜支撑在对顶单纵臂31与车架1之间，减震器34的上下两端分别铰接有上安装座35和下安装座36，上安装座35通过螺丝固定在车架1的底面，下安装座36通过螺丝固定在对顶单纵臂31的顶面。

如图5所示，车架1由水平固定支架11和两个竖直固定支架12构成，置放平台2固定在水平固定支架1的顶面，减震器的上安装座35固定在水平固定支架11的底面。为了便于表述，水平固定支架11的底面呈长方形，以长方形的长边方向为纵向、短边方向为横向，两个竖直固定支架12垂直固定在水平固定支架11的底面，且该两个竖直固定支架12位于水平固定支架11底面的横向中线上。

如图1至3所示，四个驱动轮组件3内的对顶单纵臂31均纵向设置，同一竖直固定支架12上对称铰接有两个对顶单纵臂31，并且该两个对顶单纵臂31在同一竖直平面内上下摆动。使用时依靠各麦克纳姆轮32的方向和速度，产生一个合力矢量从而保证车身在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不用改变轮子自身的方向，结构紧凑、运动灵活。各驱动轮组件3内均单独设置对顶纵向臂31和减震器34，这种独立悬挂设计结构，使得每个轮子在行驶中与地面充分接触，具有超强的路面适应能力，避免打滑现象。

如图4、5所示，对顶单纵臂31与竖直固定支架12铰接的具体结构是，竖直固定支架12由横向设置的横板121和纵向设置的纵板122构成，纵板122固定在横板121的外端，两个竖直固定支架内的横板121连接为一体，以增加车身的结构强度。横板121上纵向相对的两面均设有铰接耳123，该铰接耳123与纵板122平行，铰接耳123和纵板122上设有位置对齐的铰接孔。对顶单纵臂31上远离麦克纳姆轮32的一端设有铰接座37，铰接座37上设有横向设置的通孔，对顶单纵臂31通过一横穿纵板122、铰接座37及铰接耳123的销轴铰接在竖直固定支架12上。同一侧的两个驱动轮组件3铰接在横板121的纵向相对面上，形成独创的纵向连接结构，充分利用了小车的内部空间及结构，使用的机械部件少，且行驶更稳定可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于麦克纳姆轮的物流机器人车身结构，包括：车架、固定在所述车架顶面的置放平台、安装在车架底面的四个驱动轮组件，其特征在于，所述车架由水平固定支架和垂直固定在所述水平固定支架底面的两个竖直固定支架构成，所述两个竖直固定支架位于所述水平固定支架底面的中线上；

所述驱动轮组件包括：一端铰接在所述竖直固定支架上的对顶单纵臂、铰接在所述对顶单纵臂另一端上的麦克纳姆轮、设于所述对顶单纵臂一侧的驱动电机、倾斜连接在所述对顶单纵臂与所述水平固定支架之间的减震器；

所述四个驱动轮组件内的对顶单纵臂相互平行，同一竖直固定支架上对称铰接有两个对顶单纵臂，且该两个对顶单纵臂在同一竖直平面内上下摆动。

2.如权利要求1所述的物流机器人车身结构，其特征在于，所述减震器的顶端铰接有固定在所述水平固定支架底面的上安装座，所述减震器的底端铰接有固定在所述对顶单纵臂上的下安装座。

3.如权利要求1或2所述的物流机器人车身结构，其特征在于，所述竖直固定支架由横板和固定在横板一端的纵板构成，所述纵板与横板相互垂直，所述横板的两面上设有与纵板平行的铰接耳；

所述对顶单纵臂上远离麦克纳姆轮的一端设有铰接座，所述对顶单纵臂通过一横穿所述纵板、铰接座及铰接耳的销轴铰接在所述竖直固定支架上。

4.如权利要求3所述的物流机器人车身结构，其特征在于，所述两个竖直固定支架内的横板连接为一体。