CN108482483B - 一种全向驱动轮系总成及使用该总成的agv - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全向驱动轮系总成及使用该总成的AGV，全向驱动轮系总成包括箱型壳体、滚动驱动部分和转向驱动部分；滚动驱动部分包括中轴线水平设置的驱动辊轮，驱动辊轮内部设有滚动驱动电机总成；转向驱动部分包括定锥齿盘、动锥齿盘、承载锥齿轮、转向驱动锥齿轮和转向减速电机，被定锥齿盘和动锥齿盘啮合夹持的承载锥齿轮通过轴承左右对称安装在驱动辊轮上，且定锥齿盘和动锥齿盘的中轴线与驱动辊轮的辊轮体的中轴线垂直相交设置、且相交点位于辊轮体的水平中心位置。全向驱动轮系总成能够在实现全向驱动的前提下实现进一步降低托载平台的高度尺寸，进而实现降低被托载物品距离地面的高度尺寸、托载运行更稳定。

Description

一种全向驱动轮系总成及使用该总成的AGV

技术领域

本发明涉及一种驱动轮系总成及使用该总成的AGV，具体是一种适用于需潜入被托载物品底部的低底盘托载运输机器人的全向驱动轮系总成及使用该总成的AGV，属于托载运输车技术领域。

背景技术

AGV(Automated Guided Vehicle)即自动导引运输车或无人搬运车，是指装备有电磁或光学等自动导引装置、能够沿规定的导引路径行驶、具有安全保护以及各种移载功能的运输车。工业应用中AGV一般以可充电电池为其动力来源，一般不需驾驶员，可通过电脑或利用电磁轨道来设立并控制AGV的行进路线以及行为。

早期AGV自动运行时只能单向行驶，因而适用环境受到局限。为了满足工业生产的要求，近年来国内外已有在自动运行时能前进和后退甚至全方位行驶的AGV产品，这些成就归功于行走机构的进步。现有的AGV行走机构根据应用场合包括以下几种形式：1、两轮差速的行走机构，两行走驱动车轮对称布置在前后中线上，两支承轮前后分别布置在以两行走轮支点为底边的等腰三角形顶点处，该行走机构靠两侧行走驱动轮差速转向因此不必设置舵轮；2、三轮行走机构，三个车轮分别布置在等腰三角形的三个顶点上，前轮既是舵轮又是行走驱动轮，后面两个车轮是无动力支承轮；3、带舵轮的四轮行走机构，是在三轮行走机构基础上演变过来的，它相当于把两个三轮车合并在一起，两支承轮对称地布置在小车前后的中线上，前后车轮分别对称布置在以两支承轮支点为底边的等腰三角形顶点处。其中两轮差速的行走机构是靠两侧行走驱动轮差速转向，因此不必设置舵轮、能节省空间使AGV可以实现更小型化，机构简单、工作可靠、成本低，因而这种具有两轮差速行走机构的AGV得到广泛应用。

现有的具有两轮差速行走机构的AGV虽然可以实现全方位行驶，但通常行走机构中的转向部件是设置在行走部件上方的齿轮传动结构，齿轮传动结构包括水平设置的、与行走部件固定连接的传动齿轮或齿圈，竖直方向设置的转向驱动电机通过驱动齿轮驱动传动齿轮或齿圈旋转实现转向。由于行走机构通常安装在托载平台的底部，因此为了降低托载平台的高度尺寸以便于潜入被托载物品的底部、竖直设置的转向驱动电机通常采用倒置悬挂的方式安装在托载平台的底部。然而尽管可以通过减小行走部件的行走驱动轮的尺寸以实现降低托载平台的高度尺寸，但竖直设置的转向驱动电机仍然使降低托载平台的高度尺寸受到限制，因此只能通过提高被托载物品距离地面的高度尺寸以便于AGV的潜入，然而具有较高重心的被托载物品在AGV托载运行过程中存在不稳固的缺陷。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种全向驱动轮系总成，能够在实现全向驱动的前提下实现进一步降低托载平台的高度尺寸，进而实现降低被托载物品距离地面的高度尺寸、托载运行更稳定，特别适用于需潜入被托载物品底部的如AGV等低底盘托载运输机器人。

为了实现上述目的，本全向驱动轮系总成包括箱型壳体、滚动驱动部分和转向驱动部分；

所述的滚动驱动部分设置在箱型壳体的内部，包括中轴线水平设置的驱动辊轮，驱动辊轮包括辊轮体和沿辊轮体中轴线方向左右伸出设置的辊轮支撑轴，箱型壳体的底平面距离地面的高度小于辊轮体的半径尺寸，辊轮体内部设有滚动驱动电机总成，滚动驱动电机总成包括电机心和制动机构；

所述的转向驱动部分包括锥齿盘组、承载锥齿轮、转向驱动锥齿轮和转向减速电机；锥齿盘组水平安装在箱型壳体内部，锥齿盘组包括齿部相对设置、同轴设置的定锥齿盘和动锥齿盘，定锥齿盘和动锥齿盘均是中空的齿圈结构，定锥齿盘与动锥齿盘均包括模数、齿数和分度圆锥角完全相同的内圈齿部，动锥齿盘还包括设置在其内圈齿部外围的外圈齿部，定锥齿盘的底部固定安装在箱型壳体的底板上，动锥齿盘通过轴承架设安装在箱型壳体的顶板上，且锥齿盘组的中轴线经过驱动辊轮的辊轮体的几何中心点；竖直方向设置的承载锥齿轮同时与锥齿盘组的定锥齿盘和动锥齿盘的内圈齿部配合并啮合，承载锥齿轮设置为两件，两件承载锥齿轮相对于驱动辊轮的辊轮体呈左右对称设置、且两件承载锥齿轮分别通过轴承安装在辊轮支撑轴上；竖直方向设置的转向驱动锥齿轮与动锥齿盘的外圈齿部配合并啮合；中轴线水平设置的转向减速电机固定安装在箱型壳体外部，且转向减速电机的动力输出轴伸入至箱型壳体内部、并与转向驱动锥齿轮同轴固定连接，转向减速电机还包括制动机构。

作为本发明的进一步改进方案，定锥齿盘和动锥齿盘的齿圈结构的内径尺寸至少大于驱动辊轮的辊轮体的半径尺寸。

作为本发明的优选方案，承载锥齿轮的齿部、定锥齿盘和动锥齿盘的内圈齿部是螺旋锥齿结构。

作为本发明的进一步改进方案，动锥齿盘的内圈齿部和外齿圈部是模数、齿数和分度圆锥角完全相同的齿部。

作为本发明的进一步改进方案，箱型壳体是包括上壳体和下壳体的分体结构，上壳体与下壳体固定安装连接。

一种AGV，包括上述的全向驱动轮系总成。

与现有技术相比，本全向驱动轮系总成的承载锥齿轮和驱动辊轮承载来自定锥齿盘和动锥齿盘的本全向驱动轮系总成整体承受的载荷，进行直线行驶时对驱动辊轮的滚动驱动电机总成的电机心供电实现驱动辊轮滚动，驱动辊轮相对于承载锥齿轮旋转、承载锥齿轮处于静止状态，进行转向行驶时转向减速电机的旋转动作通过转向驱动锥齿轮带动动锥齿盘旋转、进而通过两件承载锥齿轮带动驱动辊轮实现平面旋转，可以实现驱动辊轮沿锥齿盘组的中轴线在360°范围内的任意角度的旋转，因此安装有本全向驱动轮系总成的AGV可以实现平移转向；由于采用被锥齿盘组的定锥齿盘和动锥齿盘啮合夹持的承载锥齿轮通过轴承左右对称安装在辊轮支撑轴上的驱动辊轮安装方式，因此实现了驱动辊轮非直接安装在箱型壳体上的状态、降低了驱动辊轮在竖直方向上的安装尺寸，进而实现降低箱型壳体的整体高度尺寸；由于采用锥齿盘组的中轴线与驱动辊轮的辊轮体的中轴线垂直相交设置、且相交点位于辊轮体的水平中心位置的方式，且采用与转向减速电机的动力输出轴同轴固定连接的转向驱动锥齿轮与动锥齿盘的外圈齿部配合并啮合的转向部分安装方式，因此实现转向减速电机的中轴线水平设置、减少了竖直方向上的空间占用，进而进一步实现降低本全向驱动轮系总成的整体高度尺寸，从而实现降低被托载物品距离地面的高度尺寸、托载运行更稳定，特别适用于需潜入被托载物品底部的如AGV等低底盘托载运输机器人。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明的剖视结构示意图。

图中：1、驱动辊轮，11、辊轮支撑轴，2、定锥齿盘，3、动锥齿盘，4、承载锥齿轮，5、转向驱动锥齿轮，6、转向减速电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以指向箱型壳体内部的方向为内侧方向、以指向箱型壳体外部的方向为外侧方向进行描述)。

如图1、图2所示，本全向驱动轮系总成包括箱型壳体、滚动驱动部分和转向驱动部分。

所述的滚动驱动部分设置在箱型壳体的内部，包括中轴线水平设置的驱动辊轮1，驱动辊轮1包括辊轮体和沿辊轮体中轴线方向左右伸出设置的辊轮支撑轴11，箱型壳体的底平面距离地面的高度小于辊轮体的半径尺寸，辊轮体内部设有滚动驱动电机总成，滚动驱动电机总成包括电机心和制动机构。

所述的转向驱动部分包括锥齿盘组、承载锥齿轮4、转向驱动锥齿轮5和转向减速电机6；锥齿盘组水平安装在箱型壳体内部，锥齿盘组包括齿部相对设置、同轴设置的定锥齿盘2和动锥齿盘3，定锥齿盘2和动锥齿盘3均是中空的齿圈结构，定锥齿盘2与动锥齿盘3均包括模数、齿数和分度圆锥角完全相同的内圈齿部，动锥齿盘3还包括设置在其内圈齿部外围的外圈齿部，定锥齿盘2的底部固定安装在箱型壳体的底板上，动锥齿盘3通过轴承架设安装在箱型壳体的顶板上，且锥齿盘组的中轴线经过驱动辊轮1的辊轮体的几何中心点，即锥齿盘组的中轴线与驱动辊轮1的辊轮体的中轴线垂直相交设置、且相交点位于辊轮体的水平中心位置；竖直方向设置的承载锥齿轮4同时与锥齿盘组的定锥齿盘2和动锥齿盘3的内圈齿部配合并啮合，即定锥齿盘2和动锥齿盘3呈夹持承载锥齿轮4的状态，承载锥齿轮4设置为两件，两件承载锥齿轮4相对于驱动辊轮1的辊轮体呈左右对称设置、且两件承载锥齿轮4分别通过轴承安装在辊轮支撑轴11上；竖直方向设置的转向驱动锥齿轮5与动锥齿盘3的外圈齿部配合并啮合；中轴线水平设置的转向减速电机6固定安装在箱型壳体外部，且转向减速电机6的动力输出轴伸入至箱型壳体内部、并与转向驱动锥齿轮5同轴固定连接，转向减速电机6还包括制动机构。

本全向驱动轮系总成安装在AGV的底部使用时，AGV的载荷通过定锥齿盘2和动锥齿盘3传递给承载锥齿轮4和驱动辊轮1；

需要进行直线行驶时，可直接通过控制驱动辊轮1的滚动驱动电机总成的电机心的供电即可实现驱动辊轮1的滚动，驱动辊轮1滚动过程中相对于承载锥齿轮4旋转、承载锥齿轮4处于静止状态；

需要进行转向行驶时，可在驱动辊轮1滚动的过程中控制转向减速电机6的旋转动作使转向驱动锥齿轮5旋转，转向驱动锥齿轮5旋转过程中带动动锥齿盘3沿其中轴线旋转，动锥齿盘3旋转过程中带动两件承载锥齿轮4同时在定锥齿盘2上方向相反进行滚动，两件承载锥齿轮4滚动过程中通过辊轮支撑轴11带动驱动辊轮1沿驱动辊轮1的几何中心点平面旋转，进而实现驱动辊轮1行驶方向的改变。

为了进一步降低箱型壳体的高度尺寸，进而实现进一步降低AGV的底盘高度，作为本发明的进一步改进方案，定锥齿盘2和动锥齿盘3的齿圈结构的内径尺寸至少大于驱动辊轮1的辊轮体的半径尺寸。

承载锥齿轮4同时与锥齿盘组的定锥齿盘2和动锥齿盘3的内圈齿部配合并啮合的配合齿形可以是直齿锥齿结构、也可以是螺旋锥齿结构，由于后者具有重叠系数大、承载能力强、传动比高、传动平稳、噪声小等优点，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，承载锥齿轮4的齿部、定锥齿盘2和动锥齿盘3的内圈齿部是螺旋锥齿结构。

为了便于加工制作，作为本发明的进一步改进方案，动锥齿盘3的内圈齿部和外齿圈部是模数、齿数和分度圆锥角完全相同的齿部，即，动锥齿盘3的内圈齿部和外齿圈部可一次加工成型。

为了便于箱型壳体内部零部件的安装，作为本发明的进一步改进方案，箱型壳体是包括上壳体和下壳体的分体结构，上壳体与下壳体固定安装连接。分体结构的箱型壳体更便于安装锥齿盘组和承载锥齿轮4。

安装有本全向驱动轮系总成的AGV不仅可以适用于智慧工厂、智慧物流行业、智能仓储行业等可以实现智能托载转运的行业，针对汽车底盘的定制AGV同样可以适用于智能停车场、交通应急处理等对车辆进行托载转运。

本全向驱动轮系总成可以实现驱动辊轮1沿锥齿盘组的中轴线在360°范围内的任意角度的旋转，因此安装有本全向驱动轮系总成的AGV可以实现平移转向；由于采用被锥齿盘组的定锥齿盘2和动锥齿盘3啮合夹持的承载锥齿轮4通过轴承左右对称安装在辊轮支撑轴11上的驱动辊轮1安装方式，因此实现了驱动辊轮1非直接安装在箱型壳体上的状态、降低了驱动辊轮1在竖直方向上的安装尺寸，进而实现降低箱型壳体的整体高度尺寸；由于采用锥齿盘组的中轴线与驱动辊轮1的辊轮体的中轴线垂直相交设置、且相交点位于辊轮体的水平中心位置的方式，且采用与转向减速电机6的动力输出轴同轴固定连接的转向驱动锥齿轮5与动锥齿盘3的外圈齿部配合并啮合的转向部分安装方式，因此实现转向减速电机6的中轴线水平设置、减少了竖直方向上的空间占用，进而进一步实现降低本全向驱动轮系总成的整体高度尺寸，从而实现降低被托载物品距离地面的高度尺寸、托载运行更稳定，特别适用于需潜入被托载物品底部的如AGV等低底盘托载运输机器人。

Claims (4)

1.一种全向驱动轮系总成，包括箱型壳体、滚动驱动部分和转向驱动部分；其特征在于，

所述的滚动驱动部分设置在箱型壳体的内部，包括中轴线水平设置的驱动辊轮（1），驱动辊轮（1）包括辊轮体和沿辊轮体中轴线方向左右伸出设置的辊轮支撑轴（11），箱型壳体的底平面距离地面的高度小于辊轮体的半径尺寸，辊轮体内部设有滚动驱动电机总成，滚动驱动电机总成包括电机心和制动机构；

所述的转向驱动部分包括锥齿盘组、承载锥齿轮（4）、转向驱动锥齿轮（5）和转向减速电机（6）；锥齿盘组水平安装在箱型壳体内部，锥齿盘组包括齿部相对设置、同轴设置的定锥齿盘（2）和动锥齿盘（3），定锥齿盘（2）和动锥齿盘（3）均是中空的齿圈结构，定锥齿盘（2）和动锥齿盘（3）的齿圈结构的内径尺寸至少大于驱动辊轮（1）的辊轮体的半径尺寸，定锥齿盘（2）与动锥齿盘（3）均包括模数、齿数和分度圆锥角完全相同的内圈齿部，动锥齿盘（3）还包括设置在其内圈齿部外围的外圈齿部，动锥齿盘（3）的内圈齿部和外圈齿部是模数、齿数和分度圆锥角完全相同的齿部，定锥齿盘（2）的底部固定安装在箱型壳体的底板上，动锥齿盘（3）通过轴承架设安装在箱型壳体的顶板上，且锥齿盘组的中轴线经过驱动辊轮（1）的辊轮体的几何中心点；竖直方向设置的承载锥齿轮（4）同时与锥齿盘组的定锥齿盘（2）和动锥齿盘（3）的内圈齿部配合并啮合，承载锥齿轮（4）设置为两件，两件承载锥齿轮（4）相对于驱动辊轮（1）的辊轮体呈左右对称设置、且两件承载锥齿轮（4）分别通过轴承安装在辊轮支撑轴（11）上；竖直方向设置的转向驱动锥齿轮（5）与动锥齿盘（3）的外圈齿部配合并啮合；中轴线水平设置的转向减速电机（6）固定安装在箱型壳体外部，且转向减速电机（6）的动力输出轴伸入至箱型壳体内部、并与转向驱动锥齿轮（5）同轴固定连接，转向减速电机（6）还包括制动机构。

2.根据权利要求1所述的全向驱动轮系总成，其特征在于，承载锥齿轮（4）的齿部、定锥齿盘（2）和动锥齿盘（3）的内圈齿部是螺旋锥齿结构。

3.根据权利要求1所述的全向驱动轮系总成，其特征在于，箱型壳体是包括上壳体和下壳体的分体结构，上壳体与下壳体固定安装连接。

4.一种AGV，其特征在于，包括如权利要求1至3任一项所述的全向驱动轮系总成。