CN108528139B - 一种全方位轮装置、机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全方位轮装置、机器人及控制方法。所述全方位轮装置包括：主轴、中心轮、若干子轮、子轮固定板及导电部件，中心轮及子轮固定板均套设在主轴上，且可绕主轴转动，中心轮位于两子轮固定板之间；沿中心轮的外圆面上设置有若干子轮，子轮连接在两子轮固定板之间；主轴的一端还设置有导电部件，导电部件位于子轮固定板的远离中心轮的一侧，子轮在靠近导电部件的一侧具有制动部件，制动部件与导电部件耦接；导电部件，被配置为向指定子轮的制动部件发送控制信号；制动部件，被配置为在接收到导电部件发送的控制信号时，对制动部件所属的子轮进行制动。本发明通过制动部件来控制相应的子轮停止转动，从而实现了对子轮制动的控制精度。

Description

一种全方位轮装置、机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种全方位轮装置、机器人及其控制方法。

背景技术

轮式移动机构在移动机器人中得到了广泛的应用。全方位轮移动机构具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究机器人的自由行走具有重要意义。

全方位轮移动机构可以包括中心轮和子轮，子轮是可以自由转动的，当对中心轮制动时由于惯性远离，子轮仍会转动，对子轮的控制精度较低。

因此，如何在中心论制动时控制子轮停止转动是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种全方位轮装置、机器人及其控制方法，以解决现有技术方案中在中心论制动时不能实时对子轮制动的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种全方位轮装置，包括：主轴、中心轮、若干子轮、子轮固定板及导电部件；

所述中心轮及所述子轮固定板均套设在所述主轴上，且可绕所述主轴转动，所述中心轮位于两所述子轮固定板之间；沿所述中心轮的外圆面上设置有所述若干子轮，所述子轮连接在两所述子轮固定板之间；

所述主轴的一端还设置有导电部件，所述导电部件位于所述子轮固定板的远离所述中心轮的一侧，所述子轮在靠近所述导电部件的一侧具有制动部件，所述制动部件与所述导电部件耦接；所述导电部件，被配置为向指定子轮的制动部件发送控制信号；

所述制动部件，被配置为在接收到所述导电部件发送的控制信号时，对所述制动部件所属的子轮进行制动。

优选地，所述制动部件包括：摩擦片、电磁铁、导柱、弹簧和用于与所述导电部件连接的第一接线端子；

所述电磁铁一端与所述导柱连接，另一端与第一接线端子连接；摩擦片和弹簧均套设在导柱上，且可沿导柱滑动；弹簧设置在所述摩擦片与所述电磁铁之间，且与所述摩擦片和所述电磁铁接触；

所述电磁铁，被配置为在通过所述第一接线端子接收到所述导电部件发送的控制信号时，使所述弹簧发生形变，以推动所述摩擦片接触所述制动部件所属的子轮，进行制动。

优选地，所述子轮还包括：支架、轴承、子轮轴、胶辊，

所述支架通过所述轴承安装在所述子轮轴上，所述胶辊固定在所述支架上；所述子轮轴一端固定在所述子轮固定板上，所述电磁铁固定在所述子轮轴另一端的轴承上，所述摩擦片靠近所述胶辊设置，以在所述弹簧作用下与所述胶辊贴合。

优选地，靠近所述导电部件的子轮固定板上设置有与所述子轮对应的安装孔，所述子轮上与所述第一接线端子连接的第一信号线穿过各所述子轮对应的安装孔延伸出所述子轮固定板的表面，以实现与所述导电部件的电接触。

优选地，所述导电部件包括：导电滑环及分别连接在所述导电滑环两侧的第一控制部件和连接部件；

所述第一控制部件具有朝向所述连接部件凸出的电刷，被配置为向所述电刷发送所述控制信号；并通过所述导电滑环向所述连接部件发送驱动信号；

所述连接部件可沿所述导电滑环的圆周滑动，被配置为根据所述驱动信号，在所述指定子轮转动至与所述电刷对应的指定位置时，滑动至所述指定位置，搭接在所述电刷与所述指定子轮的安装孔的第一信号线之间，实现电连接。

优选地，所述子轮上设置有压力传感器；所述压力传感器的第二信号线与第二控制部件连接；

所述第二控制部件，被配置为通过所述第二信号线读取各所述子轮上的压力值，并在所述指定子轮的压力值满足预置条件时，控制所述第一控制部件发送所述控制信号及所述驱动信号。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种一种机器人，其特征在于，包括上述任一项所述的全方位轮装置。

为了解决上述问题，本发明还公开了一种控制方法，应用于上述任一项所述的全方位轮装置，包括：

判断各子轮是否满足预设制动条件；

当所述指定子轮满足所述预设制动条件时，导电部件向所述指定子轮的制动部件发送控制信号，控制所述指定子轮停止转动。

优选地，所述判断所述各子轮是否满足预设制动条件的步骤，包括：

读取各子轮表面的压力值；

判断所述压力值是否大于预设压力值；

若是，则满足所述预设制动条件。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明实施例提供了一种全方位轮装置、机器人及其控制方法，通过对各子轮设置对应的制动部件，在中心轮停止转动时，接收到导电部件发送的控制信号时，通过制动部件来控制相应的子轮停止转动，从而实现了对子轮制动的控制精度。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的一种全方位轮装置的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种制动部件的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种子轮的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种导电部件的结构示意图；及

图5示出了本发明实施例提供的一种控制方法的步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种全方位轮装置的结构示意图，全方位轮装置可以包括：主轴01、中心轮(图中未示出)、若干子轮03、子轮固定板02及导电部件05。

如图1所示，中心轮和子轮固定板02均套设在主轴01上，且中心轮和子轮固定板02可以围绕主轴01转动。沿中心轮的外圆面上设置有若干子轮03，子轮03连接在两子轮固定板02之间，各子轮03可以相对中心轮自转。

在主轴01的一端还设置有导电部件05，导电部件05位于子轮固定板02的远离中心轮的一侧，子轮03在靠近电部件05的一侧设置有对应于子轮03的制动部件04，制动部件04与导电部件05耦接，导电部件05被配置为向指定子轮03的制动部件04发送控制信号。制动部件04被配置为在接收到导电部件05发送的控制信号时，对制动部件04所属的子轮03进行制动。

在本发明实施例中，各子轮03分别有对应的制动部件04，也即子轮03与制动部件04是一一对应的，控制信号可以为控制子轮03停止转动的信号，也可以是其它信号，如压力值信号等等。

在一个或多个制动部件04接收到导电部件05发送的控制信号时，则可以启动该一个或多个制动部件04，以对一个或多个制动部件04所属的子轮03进行制动，从而可以实现对子轮制动的控制精度。

以下，针对本发明实施例中全方位装置的制动部件04的结构进行消息描述。

参照图2，示出了本发明实施例提供的一种制动部件的结构示意图。

如图2所示，制动部件04可以包括：摩擦片06、电磁铁07、导柱08、弹簧09和用于与导电部件05连接的第一接线端子(图中未示出)。

其中，电磁铁07一端与导柱08连接，另一端与第一接线端子连接，摩擦片06和弹簧09均套设在导柱08上，且可沿导柱08滑动。弹簧09设置在摩擦片06与电磁铁07之间，且与摩擦片06和所述电磁铁07接触。

在本发明实施例中，制动部件04的电磁铁07可以通过第一接线端子来接收导电部件05发送的控制信号，并通过使弹簧09发生形变以推动摩擦片06接触制动部件04所属的子轮03，从而对制动部件04所属的子轮进行制动。

以下，针对本发明实施例中全方位装置的子轮03的结构进行消息描述。

参照图3，示出了本发明实施例提供的一种子轮的结构示意图。

如图3所示，子轮03可以包括：支架10、轴承11、子轮轴12、胶辊13，其中，支架10可以通过轴承11安装在子轮轴12上，胶辊12固定在支架10上。子轮轴12一端固定在子轮固定板02上，电磁铁07固定在子轮轴12另一端的轴承11上，摩擦片06在靠近胶辊13的位置处进行设置，以在弹簧09产生的压力作用下与胶辊13贴合。

以下，针对本发明实施例中全方位装置的导电部件05的结构进行消息描述。

在靠近导电部件05的子轮固定板02上可以设置有与子轮03对应的安装孔17，在子轮03上与第一接线端子连接的第一信号线(图中未示出)穿过各子轮03对应的安装孔17延伸出子轮固定板02的表面，以实现与导电部件05的电接触。

在本发明实施例中，如图4所示，导电部件05可以包括：导电滑环(图中未示出)以及分别连接在导电滑环两侧的第一控制部件14和连接部件15。

其中，第一控制部件14具有朝向所述连接部件凸出的电刷16，电刷16可以被配置为向电刷16发送控制信号，并通过导电滑环向连接部件15发送驱动信号。连接部件15可以沿导电滑环的圆周滑动，连接部件15可以被配置为根据驱动信号在指定子轮03转动至与电刷16对应的指定位置时，滑动至所述指定位置，搭接在电刷16与指定子轮03的安装孔17的第一信号线之间，实现电连接。

当然，在实际应用中，第一控制部件可以具有导电能力的金属，例如铜等等，本发明实施例对此不加以限制。

在本发明实施例中，通过实现与导电部件05的电接触，从而在接收到控制信号时，则可以对制动部件04进行通电，以通过弹簧09推动摩擦片06与胶辊13贴合，从而实现对制动部件04所属的子轮03进行制动。

在本发明实施例的一种优选实施例中，各子轮03均对应一子轮轴12，各子轮02均套设于对应的子轮轴12上。

各子轮03上可以设置有压力传感器(图中未示出)，该压力传感器的第二信号线与第二控制部件(图中未示出)连接，第二控制部件可以用于通过第二信号线读取各子轮03上的压力值，并在指定子轮03的压力值满足预置条件时，控制第一控制部件14发送控制信号及驱动信号。

在本发明实施例中，可以通过各子轮03上设置的压力传感器对各子轮03表面的压力值进行实时检测，在各子轮03表面的压力值达到预置条件时，则控制控制部件14向满足预置条件的至少子轮对应的制动部件04发送控制信号及驱动信号，以实现对制动部件04所属的子轮制动。

当然，在本发明实施例中，压力传感器可以设置于各子轮03的内部，与各子轮03成一体结构，也可以设置于各子轮03外侧胶辊12的内部，与胶辊12成一体结构等等。

在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际需要自行设定压力传感器所处位置，本发明实施例对此不加以限制。

本发明实施例提供的全方位轮装置，通过对各子轮设置对应的制动部件，在中心轮停止转动时，接收到导电部件发送的控制信号时，通过制动部件来控制相应的子轮停止转动，从而实现了对子轮制动的控制精度。

实施例二

参照图5，示出了本发明实施例提供的一种控制方法的步骤流程图，具体可以包括：

步骤501：判断各子轮是否满足预设制动条件。

在本发明实施例中，预设制动条件可以为中心轮停止转动时、子轮靠近地面的条件；也可以为各子轮表面压力值大于预设压力值的条件等等，本发明实施例对此不加以限制。

通过预先设定制动条件，并通过控制器对各子轮进行实时监测，以判断各子轮是否满足预设制动条件。

在本发明的一种优选实施例中，上述步骤501可以包括：

子步骤S1：读取各子轮表面的压力值；

子步骤S2：判断所述压力值是否大于预设压力值；

子步骤S3：若是，则满足所述预设制动条件。

在本发明实施例中，预设制动条件可以为各子轮表面压力值大于预设压力值的条件。

在各子轮内设置有压力传感器，可以对各子轮表面的压力值进行实时检测，该压力传感器可以与控制器进行连接，控制器可以实时读取各压力传感器检测的各子轮表面的压力值，当某一个或多个子轮表面的压力值大于预设压力值时，则执行下一步骤，即进入步骤N1。

当指定子轮满足预设制动条件时，则进入步骤502。

步骤502：导电部件向所述指定子轮的制动部件发送控制信号，控制所述指定子轮停止转动。

在本发明实施例中，制动部件可以用于实现对制动部件所属子轮的制动，各制动部件是与导电部件通过信号线进行连接的，制动部件可以接收导电部件发送的控制信号和电信号。

在制动部件接收到导电部件发送的控制信号和电信号时，则通过导电部件向制动部件通电，从而使导电部件在电能作用下控制制动部件的摩擦片向对应子轮的胶辊移动，以实现对制动部件所属子轮的制动。

在本发明实施例的一种优选实施例中，当预设制动条件为预设压力值条件时，则在控制器读取各子轮表面的压力值之后，对于表面的压力值大于预设压力值的指定子轮，则通过导电部件向对应的制动部件发送控制信号和电信号，以通过制动部件实现对制动部件所属子轮的制动。

可以理解地，在本发明实施例中，上述步骤501～步骤502中所描述的指定子轮可以为一个子轮，也可以为多个子轮，具体数量依据实际情况而定，本发明实施例对此不加以限制。

本发明实施例提供的控制方法，通过对各子轮设置对应的制动部件，在中心轮停止转动时，接收到导电部件发送的控制信号时，通过制动部件来控制相应的子轮停止转动，从而实现了对子轮制动的控制精度。

本发明实施例还公开了一种机器人，包括上述实施例一中任一项所述的全方位轮装置。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种全方位轮、一种机器人和一种控制方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种全方位轮装置，其特征在于，包括：主轴、中心轮、若干子轮、子轮固定板及导电部件；

所述中心轮及所述子轮固定板均套设在所述主轴上，且可绕所述主轴转动，所述中心轮位于两所述子轮固定板之间；沿所述中心轮的外圆面上设置有所述若干子轮，所述子轮连接在两所述子轮固定板之间；

所述主轴的一端还设置有导电部件，所述导电部件位于所述子轮固定板的远离所述中心轮的一侧，所述子轮在靠近所述导电部件的一侧具有制动部件，所述制动部件与所述导电部件耦接；所述导电部件，被配置为向指定子轮的制动部件发送控制信号；

所述制动部件，被配置为在接收到所述导电部件发送的控制信号时，对所述制动部件所属的子轮进行制动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动部件包括：摩擦片、电磁铁、导柱、弹簧和用于与所述导电部件连接的第一接线端子；

所述电磁铁一端与所述导柱连接，另一端与第一接线端子连接；摩擦片和弹簧均套设在导柱上，且可沿导柱滑动；弹簧设置在所述摩擦片与所述电磁铁之间，且与所述摩擦片和所述电磁铁接触；

所述电磁铁，被配置为在通过所述第一接线端子接收到所述导电部件发送的控制信号时，使所述弹簧发生形变，以推动所述摩擦片接触所述制动部件所属的子轮，进行制动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述子轮还包括：支架、轴承、子轮轴、胶辊，

所述支架通过所述轴承安装在所述子轮轴上，所述胶辊固定在所述支架上；所述子轮轴一端固定在所述子轮固定板上，所述电磁铁固定在所述子轮轴另一端的轴承上，所述摩擦片靠近所述胶辊设置，以在所述弹簧作用下与所述胶辊贴合。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，靠近所述导电部件的子轮固定板上设置有与所述子轮对应的安装孔，所述子轮上与所述第一接线端子连接的第一信号线穿过各所述子轮对应的安装孔延伸出所述子轮固定板的表面，以实现与所述导电部件的电接触。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述导电部件包括：导电滑环及分别连接在所述导电滑环两侧的第一控制部件和连接部件；

所述第一控制部件具有朝向所述连接部件凸出的电刷，被配置为向所述电刷发送所述控制信号；并通过所述导电滑环向所述连接部件发送驱动信号；

所述连接部件可沿所述导电滑环的圆周滑动，被配置为根据所述驱动信号，在所述指定子轮转动至与所述电刷对应的指定位置时，滑动至所述指定位置，搭接在所述电刷与所述指定子轮的安装孔的第一信号线之间，实现电连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述子轮上设置有压力传感器；所述压力传感器的第二信号线与第二控制部件连接；

所述第二控制部件，被配置为通过所述第二信号线读取各所述子轮上的压力值，并在所述指定子轮的压力值满足预置条件时，控制所述第一控制部件发送所述控制信号及所述驱动信号。

7.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的全方位轮装置。

8.一种控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的全方位轮装置，包括：

判断各子轮是否满足预设制动条件；

当所述指定子轮满足所述预设制动条件时，导电部件向所述指定子轮的制动部件发送控制信号，控制所述指定子轮停止转动。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述判断所述各子轮是否满足预设制动条件的步骤，包括：

读取各子轮表面的压力值；

判断所述压力值是否大于预设压力值；

若是，则满足所述预设制动条件。