CN108177148A - 一种车轮驱动器、驱动轮及轮式机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车轮驱动器、驱动轮及轮式机器人，包括驱动电路板，所述驱动电路板包括：电机接口，用于与车轮电机相连；信号线接口，用于与控制器相连；磁编码器，通过所述电机上的永磁体与所述电机实现磁性连接。本发明的车轮驱动器、驱动轮及轮式机器人有效减少了接口数量，且保证车轮驱动器和车轮之间的接线不脱落。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动器，特别是涉及一种车轮驱动器、驱动轮及轮式机器人。
背景技术
轮式机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
现有技术中，轮式机器人的主动轮的驱动器由驱动电路板和编码器组成，驱动电路板安装在底盘底板上，通过电源线和信号线连接到主动轮的电机，再通过若干根信号线连接到编码器，而编码器设置在电机的主轴上。因此，驱动电路板和主动轮之间的连线达到十数根之多；同时驱动电路板和机器人控制器之间也通过数根线相连。当主动轮上下颠簸跳动的时候，各种线会随之发生晃动甚至是扯动。久而久之，就存在有连线脱落的风险，将导致电机驱动故障，影响轮式机器人运行，进而降低了轮式机器人的使用寿命。另一方面，由于电机的电源线接口和编码器的信号接口不一样，驱动电路板上的接口也有多种接口，从而增加了轮式机器人的成本。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种车轮驱动器、驱动轮及轮式机器人，有效减少了接口数量，且保证车轮驱动器和车轮之间的接线不脱落。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种车轮驱动器，包括驱动电路板，所述驱动电路板包括：电机接口，用于与车轮电机相连；信号线接口，用于与控制器相连；磁编码器，通过所述电机上的永磁体与所述电机实现磁性连接。
于本发明一实施例中，所述信号线接口采用网线接口。
于本发明一实施例中，所述驱动电路板与控制器通过总线通信。
于本发明一实施例中，所述磁编码器集成在驱动电路板上。
于本发明一实施例中，所述驱动电路板还包括；
通信模块，用于与所述控制器进行通信；
驱动模块，用于驱动所述车轮电机；
微处理器，与所述通信模块、所述驱动模块和所述磁编码器相连，用于根据所述通信模块传送的信息和所述磁编码器采集的信息，控制所述驱动模块驱动所述车轮电机。
本发明提供一种驱动轮，包括上述的车轮驱动器。
于本发明一实施例中，所述车轮驱动器固定在所述车轮电机的后端部。
于本发明一实施例中，所述车轮电机的主轴上设置一空心柱状连接件，所述空心柱状连接件内设置有柱状永磁体。
于本发明一实施例中，所述磁编码器的中心正对所述永磁体的端面圆心。
于本发明一实施例中，所述磁编码器和所述永磁体的正对距离不大于2mm。
最后，本发明提供一种轮式机器人，包括上述的驱动轮。
如上所述，本发明的车轮驱动器、驱动轮及轮式机器人，具有以下有益效果：
(1)将磁编码器集成到驱动电路板，并将整块驱动电路板直接连接到电机，从而有效减少了接口数量，保证车轮驱动器和车轮之间的接线不脱落；
(2)采用网线网线接口作为信号线接口，实现驱动电路板和控制器的通信连接，保证了接口稳固不掉线，实现了信号线的集束；
(3)为轮式机器人的规模化生产奠定了良好的基础，且保证了轮式机器人通信系统的稳定性。
附图说明
图1显示为本发明的车轮驱动器于一实施例中的结构示意图；
图2显示为本发明的驱动轮于一实施例中的结构示意图；
图3显示为图2的A-A向视图；
图4显示为轮式机器人于一实施例中的结构示意图。
元件标号说明
1 驱动电路板
11 电机接口
12 信号线接口
13 磁编码器
14 通信模块
15 驱动模块
16 微处理器
21 车轮驱动器
211 磁编码器盖
212 永磁铁
22 车轮电机
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的车轮驱动器、驱动轮及轮式机器人通过将磁编码器集成在驱动电路板上，同时采用RJ45接口进行RS422总线通信，有效减少了接口数量，且保证车轮驱动器和车轮之间的接线不脱落。
于一实施例中，本发明的车轮驱动器包括驱动电路板1，所述驱动电路板1包括：
电机接口11，用于与车轮电机相连。
具体地，电机接口11通过电线与车轮电机相连。
信号线接口12，用于与控制器相连。
具体地，信号线接口12通过信号线与控制器相连，所述驱动电路板1与控制器通过总线通信。于本发明一实施例中，所述信号线接口采用网线接口(RJ-45接口)，驱动电路板与控制器通过RS422总线或其他总线方式通信，从而既保证了接口稳固不掉线，又实现了信号线的集束。
磁编码器13，通过所述电机上的永磁体与所述电机实现磁性连接。
具体地，由于磁编码器13集成在驱动电路板1上，故可省去原有的驱动电路板于磁编码器之间的连接线，从而有效地减少了接口数量。同时，还需要实现磁编码器与车轮电机之间的连接，以便于磁编码器准确地采集电机的编码器数据。在本发明中，通过在车轮电机上设置永磁体，通过磁编码器和永磁体的磁性连接来实现磁编码器与电机的磁性连接，从而减少了大量走线，并且当电机上下运动时，能够实现磁编码器与电机之间的相对静止，保证了车轮驱动器的稳定性。
于本发明一实施例中，所述永磁体采用永磁铁。
于本发明一实施例中，如图1所示，所述驱动电路板1还包括通信模块14、驱动模块15和微处理器16。其中，通信模块14用于实现微处理器16与所述控制器之间的通信；驱动模块15用于驱动所述车轮电机；微处理器16与所述通信模块14、所述驱动模块15和所述磁编码器13相连，用于根据所述通信模块14传送的控制器的指令信息和所述磁编码器13采集的车轮电机的编码器信息，控制所述驱动模块15驱动所述车轮电机。
如图2和图3所示，于一实施例中，本发明的驱动轮包括上述的车轮驱动器21。其中，车轮驱动器21分别与车轮电机22和控制器相连，用于在控制器的控制下，驱动所述车轮电机22。
于本发明一实施例中，所述车轮驱动器21通过螺丝固定在所述车轮电机22上。特别地，固定在所述车轮电机的后端部。所述车轮电机的主轴上设置一空心柱状连接件，所述空心柱状连接件内设置有柱状永磁体212。所述磁编码器的中心正对所述永磁体212的端面圆心，以实现所述磁编码器与所述永磁体212之间的磁性连接。其中，磁编码器盖21设置在所述车轮驱动器21外侧。
优选地，所述磁编码器和所述永磁体的正对距离不大于2mm，从而实现了驱动电路板和电机的近距连接。
如图4所示，于一实施例中，本发明的轮式机器人包括上述的驱动轮，优选地包含一对驱动轮。
综上所述，本发明的车轮驱动器、驱动轮及轮式机器人将磁编码器集成到驱动电路板，并将整块驱动电路板直接连接到电机，从而有效减少了接口数量，保证车轮驱动器和车轮之间的接线不脱落；采用网线接口作为信号线接口，实现驱动电路板和控制器的通信，保证了接口稳固不掉线，实现了信号线的集束；为轮式机器人的规模化生产奠定了良好的基础，且保证了轮式机器人通信系统的稳定性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (11)
1.一种车轮驱动器，其特征在于，包括驱动电路板，所述驱动电路板包括：
电机接口，用于与车轮电机相连；
信号线接口，用于与控制器相连；
磁编码器，通过所述电机上的永磁体与所述电机实现磁性连接。
2.根据权利要求1所述的车轮驱动器，其特征在于：所述信号线接口采用网线接口。
3.根据权利要求2所述的车轮驱动器，其特征在于：所述驱动电路板与控制器通过总线通信。
4.根据权利要求1所述的车轮驱动器，其特征在于：所述磁编码器集成在驱动电路板上。
5.根据权利要求1或3或4所述的车轮驱动器，其特征在于：所述驱动电路板还包括；
通信模块，用于与所述控制器进行通信；
驱动模块，用于驱动所述车轮电机；
微处理器，与所述通信模块、所述驱动模块和所述磁编码器相连，用于根据所述通信模块传送的信息和所述磁编码器采集的信息，控制所述驱动模块驱动所述车轮电机。
6.一种驱动轮，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的车轮驱动器。
7.根据权利要求6所述的驱动轮，其特征在于：所述车轮驱动器固定在所述车轮电机的后端部。
8.根据权利要求6所述的驱动轮，其特征在于：所述车轮电机的主轴上设置一空心柱状连接件，所述空心柱状连接件内设置有柱状永磁体。
9.根据权利要求8所述的驱动轮，其特征在于：所述磁编码器的中心正对所述永磁体的端面圆心。
10.根据权利要求9所述的驱动轮，其特征在于：所述磁编码器和所述永磁体的正对距离不大于2mm。
11.一种轮式机器人，其特征在于：包括权利要求6～10之一所述的驱动轮。
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