CN109109643A - 一种轮式移动平台的驱动和转向机构 - Google Patents

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李超
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Abstract

本发明公开一种轮式移动平台的驱动和转向机构，包括固定在轮式移动平台上的转向电机和转动连接在轮式移动平台上的转向轴，转向轴和转向电机的输出轴均竖直，转向电机能够通过带传动机构驱动转向轴转动；还包括同轴的电机固定筒和车轮，车轮一侧具有与车轮同轴的圆柱形凹陷部，电机固定筒一端伸入圆柱形凹陷部中，且圆柱形凹陷部与电机固定筒转动连接；电机固定筒内固设有驱动电机，驱动电机的输出轴通过离合器与车轮的车轴联接，电机固定筒的外壁固设有转接架，转接架与转向轴的底部固连。本发明轮式移动平台的驱动和转向机构有效降低了降低轮式移动平台中电机轴的磨损和转向机构的噪声，安装及维护保养方便。

Description

一种轮式移动平台的驱动和转向机构
技术领域
本发明涉及转向机构技术领域，特别是涉及一种轮式移动平台的驱动和转向机构。
背景技术
轮式移动平台是智能移动机器人的重要组成部分，常见的轮式移动平台有三轮式移动平台、四轮式移动平台和六轮式移动平台。相对四轮式和六轮式移动平台而言，三轮式移动平台运动灵活、结构简单、对地面的平整性要求低、结构简单，故在三轮式移动平台小负载工作场景应用广泛。而在轮式移动平台的工作过程中，车轮的转向是尤为关键的一个功能，现有轮式移动平台的车轮转向机构噪声大，电机轴的磨损大，且车轮和转向机构的维护保养不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮式移动平台的驱动和转向机构，以解决上述现有技术存在的问题，降低轮式移动平台中电机轴的磨损和转向机构的噪声，同时方便轮式移动平台的驱动和转向机构的安装及维护保养。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种轮式移动平台的驱动和转向机构，包括固定在轮式移动平台上的转向电机和转动连接在所述轮式移动平台上的转向轴，所述转向轴和所述转向电机的输出轴均竖直，所述转向电机能够通过带传动机构驱动所述转向轴转动；还包括同轴的电机固定筒和车轮，所述车轮一侧具有与所述车轮同轴的圆柱形凹陷部，所述电机固定筒一端伸入所述圆柱形凹陷部中，且所述圆柱形凹陷部与所述电机固定筒转动连接；所述电机固定筒内固设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过离合器与所述车轮的车轴联接，所述电机固定筒的外壁固设有转接架，所述转接架与所述转向轴的底部固连。
优选地，所述带传动机构包括固设在所述转向电机的输出轴上的主动带轮、固设在所述转向轴上的从动带轮及绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的同步带。
优选地，所述转向轴通过交叉圆柱滚子轴承与所述移动平台转动连接。
优选地，所述转接架包括固定环和一端与所述固定环的外壁固连的L型杆，所述L型杆的另一端与所述转向轴的底端通过若干个螺栓固连，所述固定环套设在所述电机固定筒上，所述电机固定筒的外壁上对应所述固定环设置有固定圈，所述固定圈通过若干个螺栓与所述固定环固连。
优选地，所述固定环与所述L型杆一体成型。
优选地，所述离合器为自然冷却型磁粉离合器。
优选地，所述电机固定筒通过轴承与所述车轮转动连接，所述电机固定筒伸入所述圆柱形凹陷部中的一端的外侧壁上固设有套筒，所述套筒与所述轴承的内圈固连，所述轴承的外圈与所述圆柱形凹陷部的侧壁固连。
优选地，所述转向电机通过电机座固设在所述轮式移动平台上，所述转向电机与所述电机座固连，所述电机座与所述轮式移动平台固连。
优选地，所述转向电机为伺服电机。
本发明轮式移动平台的驱动和转向机构相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明轮式移动平台的驱动和转向机构有效降低了降低轮式移动平台中电机轴的磨损和转向机构的噪声，安装及维护保养方便。驱动电机为车轮提供前进动力，将驱动电机内置于电机固定筒中，使车身重量通过电机固定筒传递到车轮上，减少了电机轴的磨损；选用同步带传动，确保了传动比的准确，有效减低了噪声，同步带传动相对于V带传动预紧力小、轴上所受载荷小、磨损小；车轮与电机固定筒转动连接，具有更大的表面积，能够有效防止车轮打滑；在轮式移动平台需要短时间停车时只需要通过离合器控制车轮的运动，而无需频繁开启和关闭驱动电机，从而提高了驱动电机的使用寿命，降低了系统能耗，延长了续航时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明轮式移动平台的驱动和转向机构的结构示意图；
图2为本发明轮式移动平台的驱动和转向机构中转向机构的结构示意图；
图3为本发明轮式移动平台的驱动和转向机构中的结构示意图；
其中，1-轮式移动平台，2-转向机构，201-电机座，202-转向电机，203-主动带轮，204-同步带，205-从动带轮，206-转向轴，207-交叉圆柱滚子轴承，3-驱动机构，301-转接架，302-电机固定筒，303-端盖，304-驱动电机，305-离合器，306-电机固定端盖，307-车毂，308-轴承，309-车轮，310-套筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种轮式移动平台的驱动和转向机构，以解决现有技术存在的问题，降低轮式移动平台中电机轴的磨损和转向机构的噪声，同时方便轮式移动平台的驱动和转向机构的安装及维护保养。
本发明提供一种轮式移动平台的驱动和转向机构，包括固定在轮式移动平台上的转向电机和转动连接在所述轮式移动平台上的转向轴，所述转向轴和所述转向电机的输出轴均竖直，所述转向电机能够通过带传动机构驱动所述转向轴转动；还包括同轴的电机固定筒和车轮，所述车轮一侧具有与所述车轮同轴的圆柱形凹陷部，所述电机固定筒一端伸入所述圆柱形凹陷部中，且所述圆柱形凹陷部与所述电机固定筒转动连接；所述电机固定筒内固设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过离合器与所述车轮的车轴联接，所述电机固定筒的外壁固设有转接架，所述转接架与所述转向轴的底部固连。
本发明轮式移动平台的驱动和转向机构有效降低了降低轮式移动平台中电机轴的磨损和转向机构的噪声，安装及维护保养方便。
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。
如图1所示，轮式移动平台的驱动和转向机构包括驱动机构3和转向机构2。
如图2所示，转向机构2包括固定在轮式移动平台1上的转向电机202和转动连接在轮式移动平台1上的转向轴206，转向电机202通过电机座201固设在轮式移动平台1上，转向电机202与电机座201固连，电机座201与轮式移动平台1固连，在本实施例中转向电机202为伺服电机；
转向轴206通过交叉圆柱滚子轴承207与移动平台转动连接，交叉圆柱滚子轴承207中有两组滚子，且相邻的两个滚子的轴线相互垂直，能够承受径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩的联合载荷作用；滚子之间装有间隔保持器或隔离块，能够防止滚子的倾斜货滚子之间相互磨察，有效避免了旋转扭矩的增加，不会发生滚子的一方接触现象或者锁死现象；交叉圆柱滚子轴承207的内圈和外圈均有安装孔，安装和拆卸工作非常简单、方便。
转向轴206和转向电机202的输出轴均竖直，转向电机202能够通过带传动机构驱动转向轴206转动；带传动机构包括固设在转向电机202的输出轴上的主动带轮203、固设在转向轴206上的从动带轮205及绕在主动带轮203和从动带轮205上的同步带204；选用同步带204传动，确保了传动比的准确，有效减低了噪声，同步带204传动相对于V带传动预紧力小、轴上所受载荷小、磨损小。
如图3所示，驱动机构3包括同轴的电机固定筒302和车轮309，车轮309左侧具有与车轮309同轴的圆柱形凹陷部，电机固定筒302右端伸入圆柱形凹陷部中，电机固定筒302右端的外侧壁上固设有套筒310，套筒310与轴承308的内圈固连，轴承308的外圈与圆柱形凹陷部的侧壁固连，即电机固定筒302通过轴承308与车轮309转动连接；电机固定筒302内固设有驱动电机304，电机固定筒302的左端设置有端盖303，电机固定筒302右端设置有电机固定端盖306，驱动电机304固定在电机固定端盖306上，驱动电机304的输出轴通过离合器305与车轮309的车轴联接，车轴与车毂307键连接；离合器305为自然冷却型磁粉离合器、电磁离合器或其它形式的离合器，在轮式移动平台1需要短时间停车时只需要通过离合器305控制车轮309的运动，而无需频繁开启和关闭驱动电机304，从而提高了驱动电机304的使用寿命，降低了系统能耗，延长了续航时间；驱动电机304为车轮309提供前进动力，将驱动电机304内置于电机固定筒302中，使车身重量通过电机固定筒302传递到车轮309上，减少了电机轴的磨损；车轮309与电机固定筒302转动连接，车轮309具有更大的表面积，能够有效防止车轮309打滑。
电机固定筒302的外壁固设有转接架301；转接架301包括固定环和一端与固定环的外壁固连的L型杆，固定环与L型杆一体成型；L型杆的另一端通过三个螺栓与转向轴206的底端固连，固定环套设在电机固定筒302上，电机固定筒302的外壁上对应固定环设置有固定圈，固定圈通过若干个螺栓与固定环固连，且若干个螺栓沿固定圈和固定环的周向均匀分布。
本实施例轮式移动平台的驱动和转向机构通过控制转向电机202的运动，能够驱动转向轴206、转接架301和电机固定筒302转动，从而带动车轮309转动，选用伺服电机作为转向电机202，能够精确控制车轮309的旋转角和方向。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”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。
本发明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)

1.一种轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：包括固定在轮式移动平台上的转向电机和转动连接在所述轮式移动平台上的转向轴，所述转向轴和所述转向电机的输出轴均竖直，所述转向电机能够通过带传动机构驱动所述转向轴转动；还包括同轴的电机固定筒和车轮，所述车轮一侧具有与所述车轮同轴的圆柱形凹陷部，所述电机固定筒一端伸入所述圆柱形凹陷部中，且所述圆柱形凹陷部与所述电机固定筒转动连接；所述电机固定筒内固设有驱动电机，所述驱动电机的输出轴通过离合器与所述车轮的车轴联接，所述电机固定筒的外壁固设有转接架，所述转接架与所述转向轴的底部固连。
2.根据权利要求1所述的轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：所述带传动机构包括固设在所述转向电机的输出轴上的主动带轮、固设在所述转向轴上的从动带轮及绕在所述主动带轮和所述从动带轮上的同步带。
3.根据权利要求1所述的轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：所述转向轴通过交叉圆柱滚子轴承与所述移动平台转动连接。
4.根据权利要求1所述的轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：所述转接架包括固定环和一端与所述固定环的外壁固连的L型杆，所述L型杆的另一端与所述转向轴的底端通过若干个螺栓固连，所述固定环套设在所述电机固定筒上，所述电机固定筒的外壁上对应所述固定环设置有固定圈，所述固定圈通过若干个螺栓与所述固定环固连。
5.根据权利要求4所述的轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：所述固定环与所述L型杆一体成型。
6.根据权利要求1所述的轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：所述离合器为自然冷却型磁粉离合器。
7.根据权利要求1所述的轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：所述电机固定筒通过轴承与所述车轮转动连接，所述电机固定筒伸入所述圆柱形凹陷部中的一端的外侧壁上固设有套筒，所述套筒与所述轴承的内圈固连，所述轴承的外圈与所述圆柱形凹陷部的侧壁固连。
8.根据权利要求1所述的轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：所述转向电机通过电机座固设在所述轮式移动平台上，所述转向电机与所述电机座固连，所述电机座与所述轮式移动平台固连。
9.根据权利要求8所述的轮式移动平台的驱动和转向机构，其特征在于：所述转向电机为伺服电机。
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