CN108725577B - 一种引导运输车的驱动转向单元及底盘 - Google Patents

Abstract

本发明一种引导运输车的驱动转向单元及底盘，其转向驱动单元包括枢轴；活动底板，所述的活动底板安装于所述的枢轴，并可绕所述的枢轴翻转；驱动轮组件和从动轮组件，安装于所述的活动底板底部，分别位于所述的枢轴的两侧；所述的活动底板设有旋转机构，所述的旋转机构的旋转中心线垂直于所述的活动底板，所述的驱动轮组件可绕所述的旋转机构的旋转中心线相对于所述的活动底板旋转。提供一种保持驱动轮与地面接触，自适应地形变化的引导运输车的驱动转向单元及底盘。

Description

一种引导运输车的驱动转向单元及底盘

技术领域

本发明涉及自适应底盘，尤其涉及一种引导运输车的驱动转向单元及底盘。

背景技术

现代物流系统、仓储系统或工业生产线对智能化的要求越来越高。智能运动体，以机器人 （磁导航自动导引车Automated Guided Vehicle的英文缩写）为例，是一种通常以蓄电池为原动力，并装有非接触导引装置和其他自控系统。它能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护和载移货品功能。

机器人的驱动部分包括驱动电机、驱动轮以及悬挂机构，其中悬挂机构是驱动部分的核心部件之一，用于解决机器人多个轮子共同着地，适应路面不平整情况，增强车身稳定性等问题。为了解决驱动轮悬空问题一般是采用在驱动轮或从动轮上安装减震弹簧。这种直接在轮子上加弹簧的悬挂系统存在着随着地面的崎岖不平，弹簧压缩量变化会轮子对地面的压力发生变化，使悬挂系统的减震效果弱化。直接安装在主动轮上的弹簧压缩量变化会导致主动轮抓地力变化，甚至打滑。安装在从动轮上的弹簧会减弱减震效果以及无法完全消除主动轮悬空的风险。并且其完全靠车轮减震，在路况较复杂不平整时，引导运输车的驱动转向单元及底盘会颤动和不稳定。在地面不平整的情况下，驱动轮无法始终与地面接触，从而无法提供驱动力，导致机器人无法继续运动。

发明内容

本发明针对上述现有产品存在的问题，提供一种保持驱动轮与地面接触，自适应地形变化的引导运输车的驱动转向单元及底盘。

本发明一种转向驱动单元， 包括

枢轴；

活动底板，所述的活动底板安装于所述的枢轴，并可绕所述的枢轴翻转；

驱动轮组件和从动轮组件，安装于所述的活动底板底部，分别位于所述的枢轴的两侧；

所述的活动底板设有旋转机构，所述的旋转机构的旋转中心线垂直于所述的活动底板，所述的驱动轮组件可绕所述的旋转机构的旋转中心线相对于所述的活动底板旋转。

作为优选，所述的驱动轮组件包括两个驱动轮，所述的驱动轮同轴间隔设置，所述的驱动轮组件包括两个驱动电机，所述的驱动电机的输出端分别独立驱动一个所述的驱动轮。两个驱动电机分别独立驱动对应的所述的驱动轮，当需要转向时，两个驱动轮设置为具有转速差，实现差速转弯，减小转弯半径，运动更加灵活。可以通过控制所述的驱动电机，同时实现方向和速度的调整。

作为优选，所述的驱动轮组件包括驱动安装板和驱动模块上板，所述的两个所述的驱动轮安装于所述的驱动安装板底部，所述的驱动安装板与所述的驱动模块上板之间通过铰接轴铰接。所述的铰接轴允许左右两个驱动轮不处于同一平面，根据地形变化在左右空间上自适应地贴合地面，给予所述的驱动轮除了枢轴的调整之外的更多调整空间。

作为优选，所述的铰接轴与所述的枢轴互成夹角。

作为优选，所述的旋转机构包括旋转部与驱动部，所述的驱动部包括旋转电机，驱动所述的旋转部带动所述的驱动轮组件旋转，所述的旋转部为活动关节，或回转中心，或齿轮组中的任一种。所述的旋转机构为驱动轮组件的转向提供便利，使所述的驱动轮组件可相对于活动底板旋转独立调整前进方向，更加灵活。此种情况不同于通过调整整个活动板的方向进行转向，在结构上更为简单可靠，操作方便。

作为优选，所述的底盘底部的一端设有所述的转向驱动单元，另一端设有万向轮。

作为优选，所述的从动轮组件包括一个或多个万向轮。

一种引导运输车的底盘，包括

底盘，具有至少一容置空间；

所述的转向驱动单元，以使所述的转向驱动单元可在容置空间内翻转。

作为优选，所述的底盘上的容置空间边缘设有若干挡止机构，所述的挡止机构与所述的活动底板在水平空间相互重叠，在垂直空间保持间隙，所述的挡止机构分布于所述的枢轴的两侧。所述的挡止机构为了限制所述的活动底板的翻转角度，特别是当机器人被悬吊时，由于驱动轮组件和从动轮组件的重力存在差别，重的一端会下沉，轻的一端会上翻，所述的挡止机构用于避免所述的活动底板翻转角度过大。

作为优选，所述的底盘底部的设有两个所述的转向驱动单元，所述的转向驱动单元分别设于所述的底盘底部的前部和后部。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

现有技术中采用弹簧减震系统应对不平整地面，当机器人重量过大时，弹簧支架弹力调整力度不够，容易造成驱动轮的打滑。本发明通过活动底板枢接于底盘的方式，使所述的活动底板顺应路面进行前后角度的自适应地翻转，在不平整路面加大了轮组件与地面的贴合程度，减小轮组件打滑的概率，提升了机器人移动的平稳性，受地形影响小。驱动轮的正压力与所述的车重呈线性关系，使驱动轮紧贴地面，在遇到不平地面时，所述活动底板具备一定的转动的自由度，作出相应的角度调整，实现对不平地面的自适应调整，保证驱动轮着地，使机器人正常行驶。

附图说明

图1是本发明一种引导运输车的底盘的仰视图。

图2是本发明一种引导运输车的底盘的俯视图。

图3是本发明一种引导运输车的底盘的图2的A-A剖视图。

图4是本发明一种驱动转向单元的组装图。

图5是本发明驱动轮组件拆解图。

1、底盘，2、活动底板，3、驱动轮组件，4、从动轮组件，5、枢轴，6、旋转机构，7、铰接轴，8、挡止机构，9、编码器；31、驱动轮支架，3101、驱动安装板，3102、驱动模块上板，32、驱动轮，33、驱动电机，41、从动轮。

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说明。

如图1-5所示，本发明包括底盘1；还包括，

活动底板2，枢接于所述的底盘1，并可绕一水平设置的枢轴5翻转；所述的活动底板2的边缘与所述的底盘1之间存在间隙，以使所述的活动底板2翻转时不会与底盘1发生接触，翻转更灵活顺畅不卡顿。所述的底盘1中预留可供所述的活动底板2翻转的容置空间，用以预留所述的活动底板翻转的空间。所述的活动底板2的厚度在10厘米左右。

所述的活动底板2底部设置至少二组轮组件，包括驱动轮组件3和/或从动轮组件4。所述的轮组件分别位于所述的枢轴5两侧。

所述的驱动轮组件3可相对于所述的活动底板2围绕垂直于所述的活动底板2的轴心旋转；作为优选，所述的驱动轮组件3包括驱动轮支架31和两个驱动轮32，所述的驱动轮32同轴间隔设置于所述的驱动轮支架31的底部，所述的旋转机构6设置于所述的驱动轮支架31的顶部。优选的，所述的驱动轮32可以为橡胶轮，也可以根据需要选择其他材质的轮子，在此不作限制。

从动轮组件4，安装于所述的活动底板2底部；优选为可以旋转的万向轮。

所述的驱动轮组件3和从动轮组件4分别设置于所述的枢轴5下方的两侧。

实施例一，

作为一种实施方式，所述的底盘1底部的前端和后端分别设置所述的脚轮安装单元。

所述的活动底板2包括窄端和宽端，窄端和宽端位于所述的枢轴5的左右的对立两侧。所述的活动底板2的窄端位于所述的底盘边前后两端近边缘方向，所述的活动底板2的宽端位于所述的底盘近中间方向。所述的驱动轮组件3设置在所述的活动底板2窄端的中间，所述的从动轮组件4的两个从动轮41设置在宽端的左右两侧。驱动轮32和从动轮41形成三点支撑的结构。

在本实施例中，所述的驱动轮组件3包括两个驱动轮32，所述的驱动轮32同轴间隔设置，所述的驱动轮组件3包括两个驱动电机33。作为优选，所述的驱动轮支架31上安装有旋转编码器9。所述的编码器9与驱动电机33连接控制模块，使得所述的驱动轮32的转速可以被精准控制，所述的驱动电机33分别独立连接一个所述的驱动轮32，通过两个驱动电机33分别驱动两个驱动轮32，使两个驱动轮32存在转速差，实现差速转弯，减小转弯半径，运动更加灵活。可以同时实现方向和速度的调整。所述的从动轮组件4起到转向和支撑的作用。

所述的枢轴5两端通过轴承座安装于所述的底盘1，所述的枢轴与所述的活动底板2通过U型螺栓和枢轴安装座固定安装。所述的底盘1包括机架外框和固定在所述的机架外框上的加强板，所述的枢轴5的两端的轴承座安装于所述的加强版上。

实施例二，

作为一种实施方式，所述的底盘1底部的前端设置所述的脚轮安装单元，所述的底盘1底部的后端设置一组或多组万向轮。其脚轮安装单元原理与实施例一相同，在此不做赘述。

作为一种实施方式，所述的驱动轮支架31上安装转向电机，转向电机的输出轴上安装有转向齿轮，所述的转向齿轮与所述的旋转机构6啮合。

作为优选，所述的驱动轮支架31上安装有旋转编码器9。所述的编码器9与转向电机连接控制模块。可以精准控制所述的转向电机的旋转角度，以控制所述的驱动轮组件3上的驱动轮32的方向，从而控制机器人的运动方向。

所述的驱动轮组件3顶部与所述的活动底板2之间设有旋转机构6，所述的驱动轮组件3可相对于所述的活动底板2旋转。

作为一种实施方式，所述的旋转机构6为回转支承 ，所述的回转支承具有可相对转动的内圈和外圈，外圈固定于所述的活动底板2，内圈与所述的驱动轮组件3固接。作为另一种实现方式，也可以是内圈固定于所述的活动底板2，外圈与所述的驱动轮组件3固接。

在另一些实施例中，所述的旋转机构6为行星齿轮，所述的行星齿轮包括外齿圈、太阳齿轮和与所述的外齿圈、太阳齿轮相互啮合的行星小齿轮，所述的行星小齿轮或太阳齿轮或外齿圈连接于电机的输出端，带动其他部件旋转。

在另一些实施例中，所述的旋转机构6也可以是其他结构的转盘。

为了降低重心，使机器人行驶更加平稳，所述的活动底板2的下方可设置开口，所述的驱动轮组件3和从动轮组件4可以自所述的活动底板2的下方伸入开口中。

同时，还可以在所述的驱动轮组件3和/或从动轮组件4上加上减震装置，所述的减震装置包括减震弹簧、连接轴和悬挂部。

所述的从动轮组件4包括一个或多个万向轮。所述的驱动轮组件3包括驱动轮32，所述的驱动轮32采用橡胶轮，也可以采用其他材质的驱动轮32，在此不作限制。

作为一种实施方式，所述的铰接轴7安装于左右两个所述的驱动轮32的中线，用于铰接所述的驱动安装板3101和驱动模块上板3103，容许左右两个驱动轮32处于不同水平面仍贴合地面。当左右两侧驱动轮32行驶过不平整路面处于不同水平面时，可适应地面高度贴合地面，所述的驱动安装板3101根据左右驱动轮32的高度不同进行一定角度内的调整翻转，增加了左右两侧驱动轮32的触地，提升了机器人移动的平稳性。

作为一种实施方式，所述的底盘1上的容置空间边缘设有若干挡止机构8，所述的挡止机构8与所述的活动底板2在水平空间相互重叠，在垂直空间保持间隙，所述的挡止机构8分布于所述的枢轴5的两侧。所述的挡止机构8为了限制所述的活动底板2的翻转角度，特别是当机器人被悬吊时，由于驱动轮组件3和从动轮组件4的重力存在差别，重的一端会下沉，轻的一端会上翘，所述的挡止机构8用于避免所述的活动底板翻转角度过大。

在本实施例中，所述的挡止机构8为水平设置的挡片，设置于所述的活动底板2的三个方向的三条边缘附近。所述的挡片安装位置的垂直高度高于所述的活动挡板，用以约束所述的活动挡板翻转的极限位置。作为优选，所述的活动底板2的边缘与所述的挡止机构8之间的间隙在1-3厘米之间，优选为2厘米。作为优选，所述的底盘1中预留的空间，可使所述的活动底板2向前或向后翻转后与水平面的夹角在10-20度之间，最优为15度。

作为一种实施方式，所述的铰接轴与所述的枢轴互成夹角。

在具体实施过程中，当所述的驱动轮组件3和从动轮组件4设在所述的活动底板2底部，当所述的活动底板2行驶在路面凹凸不平的不平整道路时，当所述的驱动轮32与从动轮不处于同一平面时，所述的活动底板2根据所述的驱动轮32和从动轮41的高度不同进行一定角度内的翻转。随着所述的活动底板2沿所述的枢轴5被动旋转，所述的驱动轮32和从动轮41可以沿路面高度贴合路面滚动。当所述的左右两侧驱动轮32不处于同一平面时，所述的驱动安装板3101根据所述的两个驱动轮32的高度不同进行一定角度内的翻转。随着所述的驱动安装板3101沿所述的铰接轴7被动旋转，所述的左右两侧驱动轮32可以沿路面高度贴合路面滚动。

在本发明中，所述的底盘1表示安装于引导运输车底部的结构。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种转向驱动单元，其特征在于，包括

枢轴（5）；

活动底板（2），所述的活动底板（2）安装于所述的枢轴（5）上，可绕所述的枢轴（5）翻转；

驱动轮组件（3）和从动轮组件（4），安装于所述的活动底板（2）底部，分别位于所述的枢轴（5）的两侧；

所述的活动底板（2）设有旋转机构（6），所述的旋转机构（6）的旋转中心线垂直于所述的活动底板（2），所述的驱动轮组件（3）可绕所述的旋转机构（6）的旋转中心线相对于所述的活动底板（2）旋转；

所述的驱动轮组件（3）包括两个驱动轮（32），所述的驱动轮（32）同轴间隔设置，所述的驱动轮组件（3）包括两个驱动电机（33），所述的驱动电机（33）的输出端分别独立驱动一个所述的驱动轮（32）；所述的驱动轮组件（3）包括驱动安装板（3101）和驱动模块上板（3102），所述的两个所述的驱动轮（32）安装于所述的驱动安装板（3101）底部，所述的驱动安装板（3101）与所述的驱动模块上板（3102）之间通过铰接轴（7）铰接。

2.根据权利要求1所述的一种转向驱动单元，其特征在于：所述的铰接轴（7）与所述的枢轴（5）互成夹角。

3.根据权利要求1所述的一种转向驱动单元，其特征在于：所述的旋转机构包括旋转部与驱动部，所述的驱动部包括旋转电机，驱动所述的旋转部带动所述的驱动轮组件（3）旋转，所述的旋转部为活动关节，或回转中心，或齿轮组中的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种转向驱动单元，其特征在于：所述的从动轮组件（4）包括一个或多个万向轮。

5.一种引导运输车的底盘，其特征在于，包括

底盘（1），具有至少一容置空间；

如权利要求1所述的转向驱动单元，以使所述的转向驱动单元可在容置空间内翻转。

6.根据权利要求5所述的一种引导运输车底盘，其特征在于：所述的底盘（1）上的容置空间边缘设有若干挡止机构，所述的挡止机构与所述的活动底板（2）在水平空间相互重叠，在垂直空间保持间隙，所述的挡止机构分布于所述的枢轴（5）的两侧。

7.根据权利要求5所述的一种引导运输车底盘，其特征在于：所述的底盘（1）底部的设有两个所述的转向驱动单元，所述的转向驱动单元分别设于所述的底盘（1）底部的前部和后部。

8.根据权利要求5所述的一种引导运输车的底盘，其特征在于：所述的底盘（1）底部的一端设有所述的转向驱动单元，另一端设有万向轮。