CN107499408A - 一种新型全向移动平台 - Google Patents

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田应仲
张诗雨
李龙
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D11/001—Steering non-deflectable wheels; Steering endless tracks or the like control systems
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Abstract

一种新型全向移动平台，包括：台架本体、编码器永磁同步电机、电池组、单片机控制电路、麦克纳母轮、用于连接麦克纳姆轮与台架本体的支撑轴承座。其特征是：所述麦克纳姆轮数量为六，其均匀分布在台架本体的两侧，安装在台架本体的三条相互平行的轴上；所述麦克纳姆轮中有三个为左旋麦克纳姆轮，有三个为右旋麦克纳姆轮。在六个轮独立驱动时，在摩擦力和驱动力的共同作用下，平台可以实现全方位移动。通过精确控制各个全向移动轮的旋转方向和转速，就可以实现平台在不改变自身姿态的情况下的全方位移动。相较于现有的技术，本发明的新型全向移动平台具有体积小、成本低、适用于重载场合和移动灵活等优点。

Description

一种新型全向移动平台
技术领域
本发明涉及移动平台，属于一种新型全向移动平台。
背景技术
全向移动平台是一种在平面上具有X方向、Y方向和绕Z方向旋转三个自由度，在不改变自身位姿的情况下可以沿任意方向进行移动的一种移动平台。全向移动平台移动灵活，具有转向空间小和X方向与Y方向独立运动的优势，广泛应用于船舶、航天、仓库等领域。目前全向移动平台的结构主要集中在四个麦克纳姆轮全向移动平台。然而在重载情况下，采用四个麦克纳姆轮全向移动平台时需要的扭矩大，需采用高压、大功率电机和多组电池，造成全向移动平台整体尺寸过大且不经济。目前还有少数研究集中在八个麦克纳姆轮全向移动平台，它能够适用于重载场合，但是由于麦克纳姆轮数量的成倍增加，导致平台尺寸的成倍增加，提高了对工作空间的要求，抵消了全向移动平台原地旋转的优势。以上两种结构形式的麦克纳姆轮全向移动平台都不适用于工作空间受限的重载场合。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术上存在的上述不足，提出一种新型全向移动平台，通过对传统麦克纳姆轮全向移动平台结构上的改变，使得移动平台具有体积小、成本低、适用于重载场合和移动灵活等优点。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种新型全向移动平台，包括：台架本体，台架本体呈长方体，在所述台架本体上安装有六个编码永磁同步电机，编码永磁同步电机的输出轴连接有麦克纳姆轮，每个麦克纳姆轮的转动轴均通过支撑轴承座固定在台架本体上，所述单片机控制电路与编码永磁同步电机连接，所述台架本体上还安装有电池组，电池组与编码永磁同步电机、单片机控制电路连接。
所述麦克纳姆轮由轮毂和辊子两大部分组成，轮毂是整个轮子的主体支架，辊子安装在轮毂上，辊子有3个自由度。麦克纳姆轮的轮毂与辊子转轴呈45°。理论上这个夹角可以是任意值，但45°是最常见的，前述麦克纳姆轮的轮毂轴与辊子转轴呈45°，每个轮毂外侧有9个辊子，9个辊子均匀的分布在轮毂外侧。
所述麦克纳姆轮数量为六，其均匀分布在台架本体的两侧，安装在台架本体三条相互平行的轴上；所述麦克纳姆轮中有三个为左旋麦克纳姆轮，有三个为右旋麦克纳姆轮。在六个轮独立驱动时，在摩擦力和驱动力的共同作用下，平台可以实现全方位移动。通过精确控制各个麦克纳姆轮的旋转方向和转速，就可以实现平台在不改变自身姿态的情况下的全方位移动。
附图说明
图1是本发明一种新型全向移动平台立体结构示意图；
图中：1-台架本体 2-带编码的永磁同步电机 3-电池组 4-单片机控制电路5-麦克纳姆轮 6-连接麦克纳姆轮与台架本体的支撑轴承座。
图2是本发明一种新型全向移动平台的原理示意图；
图中：F1i-左前轮产生的推 F2i-右前轮产生的推力 F3i-左中轮产生的推力F4i-右中轮产生的推力 F5i-左后轮产生的推力 F6i-右后轮产生的推力。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施对本发明进行详细描述。
请参阅图1，本发明揭示了一种新型全向移动平台，在平面上具有X方向、Y方向和绕Z方向旋转三个自由度，在不改变自身位姿的情况下可以沿任意方向进行移动，具有体积小、成本低、适用于重载场合和移动灵活等优点。
所述新型全向移动平台包括：台架本体1、编码永磁同步电机2、电池组3、单片机控制电路4、麦克纳姆轮5、用于连接麦克纳姆轮与台架本体的支撑轴承座6。其特征是：所述电池组3和单片机控制电路4设置于台架本体1上方，所述台架本体1的下方分别通过六个编码永磁同步电机2安装有六个麦克纳姆轮5，各麦克纳姆轮5通过支撑轴承座6与台架本体1相连，各编码永磁同步电机2均与单片机控制电路4相连，以控制所述移动平台的驱动装置麦克纳姆轮5工作，所述电池组3为单片机控制电路4和编码永磁同步电机2供电。
所述固定平台5包括固定安装所述驱动装置4的驱动装置安装板6和驱动装置安装板6之间的基座固定筒9。所述总驱动控制模块的两端分别与电源和所述驱动装置4相连。所述电路集成板收容在所述固定平台5的基座固定筒9内，且所述电路集成板的两端分别与电源和驱动装置4相连，从而可通过该电路集成板控制所述驱动装置4的通电、网络通信等。
本发明的工作原理是：
如图2所示，安装于台架本体1上的左前轮、左中轮和右后轮为左旋麦克纳姆轮，安装于台架本体1上的右前轮、右中轮和左后轮为右旋麦克纳姆轮。左旋麦克纳姆轮和右旋麦克纳姆轮分别以相反方向和相同速度旋转时，对平台产生一个Z方向上的推力；左旋麦克纳姆轮和右旋麦克纳姆轮分别以相同方向和相同速度旋转时，对平台产生一个X方向上的推力；左旋麦克纳姆轮或右旋麦克纳姆轮以相同速度旋转时，对平台产生一个45°方向上的推力；左中轮和右中轮转速为零，其他左旋麦克纳姆轮和右旋麦克纳姆轮分别以相反方向和相同速度旋转时，平台原地旋转。当不满足上述几种控制方式时，移动平台可通过六个轮子产生的其他方向的合力和扭矩，使平台能够实现沿其他方向运动或转弯运动。

Claims (3)

1.一种新型全向移动平台，包括：台架本体、编码永磁同步电机、电池组、单片机控制电路、麦克纳姆轮、用于连接麦克纳姆轮与台架本体的支撑轴承座。本发明能够同时满足小尺寸要求和重载要求，增大了全向移动平台的应用范围，而且结构简单、成本低、对工作空间要求低。
2.根据权利要求1所述的新型全向移动平台，其特征在于：其结构不同于四轮麦克姆轮全向移动平台和八轮麦克纳姆轮全向移动平台，六个麦克纳姆轮的旋转方向和转速通过六个永磁同步电机控制。通过单片机控制电路对每台电机的控制来实现新型全向移动平台在平面内的任意移动。
3.根据权利要求1所述的新型全向移动平台，其特征在于：每个麦克纳姆轮轮毂外侧的辊子为9个，9个辊子均匀分布在麦克纳姆轮轮毂，左前麦克纳姆轮、左中麦克纳姆轮、右后麦克纳姆轮为左旋轮，右前麦克纳姆轮、右中麦克纳姆轮、左后麦克纳姆轮为右旋轮。
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