CN107878138A - 一种重载运输平台 - Google Patents

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王晨
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    • B60G17/00Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
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    • B60S13/02Turntables; Traversers

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  • Vehicle Body Suspensions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种重载运输平台,该复合承载结构包括机架、驱动轮和与驱动轮对应的驱动轮连接装置、载重单元和与载重单元对应的载重单元连接装置;载重单元通过载重单元连接装置与机架连接,驱动轮通过驱动轮连接装置与机架连接;驱动轮连接装置为压缩变形结构;空载时,驱动轮应接触地面,所有载重单元全部接触地面、部分接触地面、或全部不接触地面;承载重物后,驱动轮连接装置受压缩变形,载重单元部分或全部接触地面,由接触地面的载重单元分担支撑力,使得每个驱动轮的支撑力小于其承载极限。本发明解决了AGV运输重物及对地面要求过高的问题,特别是小直径麦克纳姆轮机器人载重及路面适应性问题,极大地提高运输平台的承载能力。

Description

一种重载运输平台
技术领域
本发明属于机器人技术领域,尤其涉及一种重载运输平台。
背景技术
现有的各种轮式AGV运输平台为驱动单元直接承载重量,对驱动轮压力大。特别是麦克纳姆轮式AGV因此承载能力极低,10cm直径的单轮极限承载100kg,影响了这种轮式AGV的载重能力。比较常见的做法是增加轮子数量分担重量,但成本极高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种重载运输平台,解决了AGV运输重物及对地面要求过高的问题,特别是小直径麦克纳姆轮机器人载重及路面适应性问题,极大地提高运输平台的承载能力。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种重载运输平台,该装置包括机架、na个驱动轮和与驱动轮对应的驱动轮连接装置、nb个载重单元和与载重单元对应的载重单元连接装置;所述载重单元通过载重单元连接装置与机架连接,所述驱动轮通过驱动轮连接装置与机架连接;所述驱动轮连接装置为压缩变形结构;空载时,驱动轮应接触地面,所有载重单元可以全部接触地面、部分接触地面、或全部不接触地面;承载重物后,驱动轮连接装置受压缩变形,载重单元部分或全部接触地面,由接触地面的载重单元分担支撑力,使得每个驱动轮的支撑力Fa`小于其承载极限Famax。
进一步地,所述驱动轮连接装置为悬架结构或采用弹性材料,主要变形方向为沿重力方向的双向变化,在上、下坡情况下,也可存在相对于重力方向的偏差值。
进一步地,所述载重单元连接装置为刚性元件、悬架结构或采用弹性材料;空载时,在载重单元接触地面的情况下,需设置载重单元连接装置的弹性系数Kb大于驱动轮连接装置的弹性系数Ka;空载时,在载重单元不接触地面,即载重单元具有离地间隙Lb`的情况下,需设置载重单元连接装置的弹性系数Kb,驱动轮连接装置的弹性系数Ka,重载运输平台仅有载重单元时,载重单元连接装置的最大变形量Lb``,重载运输平台仅有驱动轮时,驱动轮连接装置的最大变形量La``,使得载重单元和驱动轮的结构关系满足:Kb×Lb``>Ka×La``和Lb``≤La``,最终使得承载重物后驱动轮的支撑力Fa`(Fa`=Ka×La``)小于其承载极限Famax,可达到重载时保护驱动轮的目的。
进一步地,所述载重单元选自滚动摩擦轮或滑动摩擦支撑结构;所述驱动轮选自旋转轮、舵轮、轮毂电机轮、差速轮、麦克纳姆轮、正交轮。
进一步地,所述驱动轮连接装置可调节,当为悬架时,可通过更换悬架中弹性元件调整其弹性系数,也可在弹性元件上下两端增减垫片、行程限位结构改变其行程;当为弹性材料时,可更换不同弹性系数的弹性材料,也可在弹性材料上下两端增减垫片、行程限位结构改变其行程。
进一步地,所述载重单元至少三个,构成稳固的承载结构,所述驱动轮至少一个,驱动机架运动。
进一步地,所述机架为矩形框架结构,所述载重单元为滚动摩擦轮,所述机架下表面通过刚性元件或悬架连接至少三个滚动摩擦轮,通过悬架连接至少一个驱动轮。
一种停车机器人,包括上述的重载运输平台,机架两侧对称布置能够夹取车轮,使得车轮离地的夹取单元,夹取单元上通过刚性元件连接载重单元,机器人前部通过第一悬架连接载重单元,后部通过第二悬架连接载重单元,中部通过第三悬架连接驱动轮;空载时,整机重心靠近机器人几何中心,通过调整第一悬架、第二悬架、第三悬架,使得仅由驱动轮接触地面,机器人取得良好的运动姿态控制性能;随着载重增加,第三悬架受力压缩,所有载重单元接触地面,重量被分担至各个载重单元;通过微调机器人前部的第一悬架和后部的第二悬架,机器人的姿态可以调整为前后平衡。
进一步地,每个夹取单元包括前夹取臂和后夹取臂;所述前夹取臂为可转动的机械臂,所述后夹取臂为可转动并可沿机器人前后方向移动的机械臂;或者,所述前夹取臂、后夹取臂均为可转动并可沿机器人前后方向移动的机械臂。
进一步地,所述载重单元为万向轮,所述驱动轮为麦克纳姆轮。
本发明的有益效果是:
1、平台空载时,当仅由驱动轮承当重量时,其他载重单元不接触地面,避免了载重单元对平台运动轨迹的干扰,使得平台具有良好的运动姿态控制能力。
2、当平台载重时,大的重量由载重单元分担,降低了驱动单元负荷,使驱动单元在重载后受力不超过其负荷极限值。
3、当一部分或全部载重单元具有悬架时,可通过设置其压缩前初始高度,及压缩的变形量,达到调整平台的平衡和姿态的目的。
附图说明
图1为空载时载重单元具有离地间隙Lb`示意图;
图2为仅有载重单元时载重单元连接装置的最大变形量Lb``示意图;
图3为仅有驱动轮时驱动轮连接装置的最大变形量La`示意图;
图4为重载时驱动轮受力为Fa`示意图;
图5为本发明停车机器人结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种重载运输平台,该装置包括机架、na个驱动轮和与驱动轮对应的驱动轮连接装置、nb个载重单元和与载重单元对应的载重单元连接装置,其中na≥1,nb≥1;所述载重单元通过载重单元连接装置与机架连接,所述驱动轮通过驱动轮连接装置与机架连接;所述驱动轮连接装置为压缩变形结构;空载时,驱动轮应接触地面,所有载重单元可以全部接触地面、部分接触地面、或全部不接触地面;承载重物后,驱动轮连接装置受压缩变形,载重单元部分或全部接触地面,由接触地面的载重单元分担支撑力,使得每个驱动轮的支撑力Fa`小于其承载极限Famax。
进一步地,所述驱动轮连接装置为悬架结构或采用弹性材料,主要变形方向为沿重力方向的双向变化,在上、下坡情况下,也可存在相对于重力方向的偏差值。
进一步地,所述载重单元连接装置为刚性元件、悬架结构或采用弹性材料;空载时,在载重单元接触地面的情况下,需设置载重单元连接装置的弹性系数Kb大于驱动轮连接装置的弹性系数Ka;空载时,在载重单元不接触地面,即载重单元具有离地间隙Lb`的情况下(如图1所示),需设置载重单元连接装置的弹性系数Kb,驱动轮连接装置的弹性系数Ka,重载运输平台仅有载重单元时,载重单元连接装置的最大变形量Lb``(如图2所示),重载运输平台仅有驱动轮时,驱动轮连接装置的最大变形量La``(如图3所示),使得载重单元和驱动轮的结构关系满足:Kb×Lb``>Ka×La``和Lb``≤La``(如图4所示),最终使得承载重物后驱动轮的支撑力Fa`(Fa`=Ka×La``)小于其承载极限Famax,可达到重载时保护驱动轮的目的。
进一步地,所述载重单元选自滚动摩擦轮或滑动摩擦支撑结构;所述驱动轮选自旋转轮、舵轮、轮毂电机轮、差速轮、麦克纳姆轮、正交轮。
进一步地,所述驱动轮连接装置可调节,当为悬架时,可通过更换悬架中弹性元件调整其弹性系数,也可在弹性元件上下两端增减垫片、行程限位结构改变其行程;当为弹性材料时,可更换不同弹性系数的弹性材料,也可在弹性材料上下两端增减垫片、行程限位结构改变其行程。
进一步地,所述载重单元至少三个,构成稳固的承载结构,所述驱动轮至少一个,驱动机架运动。
进一步地,所述机架为矩形框架结构,所述载重单元为滚动摩擦轮,所述机架下表面通过刚性元件或悬架连接至少三个滚动摩擦轮,通过悬架连接至少一个驱动轮。
本发明提供的一种停车机器人,包括上述的重载运输平台,机架两侧对称布置能够夹取车轮,使得车轮离地的夹取单元,夹取单元上通过刚性元件1连接载重单元,机器人前部通过第一悬架2连接载重单元,后部通过第二悬架4连接载重单元,中部通过第三悬架3连接驱动轮;空载时,整机重心靠近机器人几何中心,通过调整第一悬架2、第二悬架4、第三悬架3,使得仅由驱动轮接触地面,机器人取得良好的运动姿态控制性能;随着载重增加,第三悬架3受力压缩,所有载重单元接触地面,重量被分担至各个载重单元;通过微调机器人前部的第一悬架2和后部的第二悬架4,机器人的姿态可以调整为前后平衡。
进一步地,每个夹取单元包括前夹取臂和后夹取臂;所述前夹取臂为可转动的机械臂,所述后夹取臂为可转动并可沿机器人前后方向移动的机械臂;或者,所述前夹取臂、后夹取臂均为可转动并可沿机器人前后方向移动的机械臂。
进一步地,所述载重单元为万向轮,所述驱动轮为麦克纳姆轮。
实施例
如图5所示,本实施例中的停车机器人,机架两侧对称布置能够夹取车轮,使得车轮离地的夹取单元,夹取单元包括前夹取臂和后夹取臂,前夹取臂与机架前端转动连接,机架上沿前后方向设置滑动装置,后夹取臂能够沿滑动装置滑动,并能够相对机架转动;前夹取臂和后夹取臂上均套有摩擦滚筒;前夹取臂和后夹取臂上通过刚性元件1连接万向轮,机器人前部通过第一悬架2连接万向轮,后部通过第二悬架4连接万向轮,中部通过第三悬架3连接麦克纳姆轮;空载时,整机重心靠近机器人几何中心,通过调整第一悬架2、第二悬架4、第三悬架3,使得仅由麦克纳姆轮接触地面,机器人取得良好的运动姿态控制性能;随着载重增加,第三悬架3受力压缩,所有万向轮接触地面,重量被分担至各个万向轮;通过微调机器人前部的第一悬架2和后部的第二悬架4,机器人的姿态可以调整为前后平衡。
本发明不仅局限于上述两个较优的具体实施方式,本领域一般技术人员根据本发明公开的内容,可以采用其它多种具体实施方案实施本发明。因此,凡是采用本发明的设计结构和思路,做一些简单的变化或更改的设计,都落入本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种重载运输平台,其特征在于,包括机架、na个驱动轮和与驱动轮对应的驱动轮连接装置、nb个载重单元和与载重单元对应的载重单元连接装置;所述载重单元通过载重单元连接装置与机架连接,所述驱动轮通过驱动轮连接装置与机架连接;所述驱动轮连接装置为压缩变形结构;空载时,驱动轮应接触地面,所有载重单元全部接触地面、部分接触地面、或全部不接触地面;承载重物后,驱动轮连接装置受压缩变形,载重单元部分或全部接触地面,由接触地面的载重单元分担支撑力,使得每个驱动轮的支撑力Fa`小于其承载极限Famax。
2.根据权利要求1所述的重载运输平台,其特征在于,所述驱动轮连接装置为悬架结构或采用弹性材料,主要变形方向为沿重力方向的双向变化,在上、下坡情况下,也可存在相对于重力方向的偏差值。
3.根据权利要求1所述的重载运输平台,其特征在于,所述载重单元连接装置为刚性元件、悬架结构或采用弹性材料;空载时,在载重单元接触地面的情况下,需设置载重单元连接装置的弹性系数Kb大于驱动轮连接装置的弹性系数Ka;空载时,在载重单元不接触地面,即载重单元具有离地间隙Lb`的情况下,需设置载重单元连接装置的弹性系数Kb,驱动轮连接装置的弹性系数Ka,重载运输平台仅有载重单元时,载重单元连接装置的最大变形量Lb``,重载运输平台仅有驱动轮时,驱动轮连接装置的最大变形量La``,使得载重单元和驱动轮的结构关系满足:Kb×Lb``>Ka×La``和Lb``≤La``,最终使得承载重物后驱动轮的支撑力Fa`(Fa`=Ka×La``)小于其承载极限Famax,可达到重载时保护驱动轮的目的。
4.根据权利要求1所述的重载运输平台,其特征在于,所述载重单元选自滚动摩擦轮或滑动摩擦支撑结构;所述驱动轮选自旋转轮、舵轮、轮毂电机轮、差速轮、麦克纳姆轮、正交轮。
5.根据权利要求1所述的重载运输平台,其特征在于,所述驱动轮连接装置可调节,当为悬架时,可通过更换悬架中弹性元件调整其弹性系数,也可在弹性元件上下两端增减垫片、行程限位结构改变其行程;当为弹性材料时,可更换不同弹性系数的弹性材料,也可在弹性材料上下两端增减垫片、行程限位结构改变其行程。
6.根据权利要求1所述的重载运输平台,其特征在于,所述载重单元至少三个,构成稳固的承载结构,所述驱动轮至少一个,驱动机架运动。
7.根据权利要求1所述的重载运输平台,其特征在于,所述机架为矩形框架结构,所述载重单元为滚动摩擦轮,所述机架下表面通过刚性元件或悬架连接至少三个滚动摩擦轮,通过悬架连接至少一个驱动轮。
8.一种停车机器人,其特征在于,包括权利要求1~7任一项所述的重载运输平台,机架两侧对称布置能够夹取车轮,使得车轮离地的夹取单元,夹取单元上通过刚性元件连接载重单元,机器人前部通过第一悬架连接载重单元,后部通过第二悬架连接载重单元,中部通过第三悬架连接驱动轮;空载时,整机重心靠近机器人几何中心,通过调整第一悬架、第二悬架、第三悬架,使得仅由驱动轮接触地面,机器人取得良好的运动姿态控制性能;随着载重增加,第三悬架受力压缩,所有载重单元接触地面,重量被分担至各个载重单元;通过微调机器人前部的第一悬架和后部的第二悬架,机器人的姿态可以调整为前后平衡。
9.根据权利要求8所述的停车机器人,其特征在于,每个夹取单元包括前夹取臂和后夹取臂;所述前夹取臂为可转动的机械臂,所述后夹取臂为可转动并可沿机器人前后方向移动的机械臂;或者,所述前夹取臂、后夹取臂均为可转动并可沿机器人前后方向移动的机械臂。
10.根据权利要求8所述的停车机器人,其特征在于,所述载重单元为万向轮,所述驱动轮为麦克纳姆轮,可通过并联多个麦克纳姆轮提升空载时的载重。
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