CN110053686A - 一种万向移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种万向移动平台，包括底盘支架和设置在底盘支架底部的车轮，底盘支架的中部沿车轮行进方向纵向贯穿设有一梯形凹槽，梯形凹槽的顶部横向延伸有两个平台；底盘支架的两个平台上分别设置有换向驱动装置；梯形凹槽的底部设有换向撑起装置，换向撑起装置包括第二伺服电机、联轴器、减速机、第二从动齿轮、第二主动齿轮、第二转轴、链轮、第二同步带和凸轮，第二伺服电机通过联轴器与减速机相连接，减速机与第二主动齿轮相连接，第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合连接，第二从动齿轮通过第二转轴与链轮同轴连接，链轮通过第二同步带与凸轮相连接。本发明解决了万向移动平台车轮与地面间无阻力换向的问题，并有效地降低了万向移动平台的设计高度。

Description

一种万向移动平台

技术领域

本发明涉及移动平台，具体涉及一种万向移动平台。

背景技术

在狭窄通道及弯道半径小的通道内，传统的移动装置受到空间限制，使得人们把目光投向万向移动装置。现有的万向移动方案主要包括腿式和轮式装置，相比于腿式，轮式具有结构设计简单、可移植性强、便于自动控制等优点。

常见的轮式万向移动平台主要基于麦克纳姆轮、全向轮以及转向驱动轮。麦克纳姆轮，是一种将普通车轮的轮胎表面改制为成一定角度的小滚子的轮胎。其设计制作过程以及控制非常繁琐，由于轮子的圆周上均匀分布了许多小滚子，在运动时与地面接触不连续，所以不可避免地会产生振动与打滑，且由于轮胎表面由小滚子组成，承载力加在小滚子轴上，使单个轮胎的承载能力较低。全向轮的构造与麦克纳姆轮类似也改造了轮胎表面，这就不可避免的面临单个轮胎的承载能力弱的难题，而且其对轮胎的安装也有一定的要求。另一种方案为转向驱动轮，该轮是一种兼具转向和驱动功能的车轮，但因其结构复杂、成本高等不足，当前较少使用。更重要的是，现有转向驱动轮的设计高度较高，使得万向移车平台的总高度难以降低。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种万向移动平台，解决现有万向移动平台设计高度难以降低以及在转向时易与地面产生振动、打滑的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种万向移动平台，包括底盘支架和设置在底盘支架底部的车轮，所述底盘支架的中部沿车轮行进方向纵向贯穿设有一梯形凹槽，所述梯形凹槽的顶部横向延伸有两个平台；

所述底盘支架的两个平台上分别设置有换向驱动装置；

所述梯形凹槽的底面设有换向撑起装置，所述换向撑起装置包括第二伺服电机、联轴器、减速机、第二从动齿轮、第二主动齿轮、第二转轴、链轮、第二同步带和凸轮，所述第二伺服电机通过联轴器与减速机相连接，减速机与第二主动齿轮相连接，第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合连接，第二从动齿轮通过第二转轴与凸轮相连接。

进一步地，所述凸轮为两组，每组凸轮包括两个凸轮，所述第二转轴为两根，两根第二转轴横向设置在梯形凹槽的底面，每组凸轮中的两个凸轮对称设置在同一第二转轴的两端，且每组凸轮中的两个凸轮绕同一第二转轴同轴转动；

设两组凸轮分别为第一凸轮组和第二凸轮组，与第一凸轮组连接的第二转轴与第二从动齿轮相连接；与第一凸轮组连接的第二转轴与通过第二同步带与第二从动齿轮相连接，所述第二转轴与第二同步带之间设置有链轮。

进一步地，所述换向驱动装置包括第一伺服电机、第一主动齿轮和从动换向装置，所述第一主动齿轮通过从动换向装置与车轮相连接；所述从动换向装置包括第一从动齿轮、第一同步带、带轮和换向轴，所述第一伺服电机与第一主动齿轮相连接，第一主动齿轮与第一从动齿轮啮合连接，第一从动齿轮通过第一同步带与带轮相连接，带轮与换向轴相连接，换向轴与车轮相连接。

进一步地，所述车轮包括通过第一转轴连接的两个子轮，且两个子轮绕第一转轴进行同轴转动，所述换向轴与第一转轴的重心相连接。

进一步地，所述底盘支架底部设置有4个车轮，其中每个平台的底部沿车轮行进方向设置有2个车轮，每个平台上设置有两个从动换向装置，每个平台上的第一主动齿轮分别通过一个从动换向转置与一个车轮相连接。

进一步地，所述每个平台上设置有两个第一主动齿轮，每个第一主动齿轮分别与一个从动换向装置相连接。

进一步地，所述第一转轴上设置有轮边电机，所述车轮通过轮边电机进行驱动。

进一步地，所述平台上设置有安装孔，所述第一主动齿轮、第二从动齿轮和带轮均通过安装孔安装在平台上。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

1、本发明通过将底盘支架的中部设置为梯形凹槽结构，降低了万向移动平台的底盘高度，使万向移动平台在移动转向过程中重心更稳定；同时，提高了空间利用率，预留出的凹槽空间，便于后续功能模块的安装。

2、本发明的车轮采用双行驶子轮，并且将双行驶子轮对称地与单个轮边电机减速器输出轴两端连接，且转向轴轴线位于双行驶子轮垂直平面的等距中间面内，提高了车轮转向的平衡性；

3、本发明的换向驱动装置通过“齿轮-第一同步带”的传动，将换向驱动装置转移到与驱动装置平行的专用底盘空间内，克服了转向驱动轮设计高度难以降低的缺陷。

4、本发明通过换向撑起装置消除了移动平台转向过程中车轮与地面的摩擦力矩，解决了移动平台车轮与地面间无阻力换向的问题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中换向撑起装置的结构示意图；

图3为图1的仰视图；

图中标号代表为：101-底盘支架，102-带轮，103-第一同步带，104-第一从动齿轮，105-第一主动齿轮，106-车轮，107-轮边电机，117-轮边电机减速机，108-第一从动齿轮的轴承，109-第一伺服电机，110-带轮的轴承，111-换向轴，112-换向轴安装座，201-第二伺服电机，202-联轴器，203-减速机，204-第二从动齿轮，205-第二主动齿轮，206-第二转轴，207第二轴承座，208-链轮，209-第二同步带，210-凸轮。

以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

本发明中的纵向是指车轮行进的与底盘支架梯形凹槽断面垂直的方向，横向是与车辆行进方向与纵向垂直的方向。

实施例1：

本实施例给出一种万向移动平台，如图1所示，包括底盘支架101和设置在底盘支架101底部的车轮106，底盘支架101的中部沿车轮行进方向纵向贯穿设有一梯形凹槽，所述梯形凹槽的顶部横向延伸有两个平台；如图1，本实施例将底盘的中部设置成下沉的梯形凹槽结构，降低了整个底盘的高度，即降低了整个万向移动平台的重心，使万向移动平台在移动转向过程更稳定，并且凹槽结构增加了底盘的内部空间，当需要在该万向移动平台上加载功能性部件时更方便。

底盘支架101的两个平台上分别设置有换向驱动装置；如图1，换向驱动装置包括第一伺服电机109、第一主动齿轮105和从动换向装置，所述第一主动齿轮105通过从动换向装置与车轮106相连接；所述从动换向装置包括第一从动齿轮104、第一同步带103、带轮102和换向轴111，所述第一伺服电机109与第一主动齿轮105相连接，第一主动齿轮105与第一从动齿轮104啮合连接，第一从动齿轮104通过第一同步带103与带轮102相连接，带轮102与换向轴111相连接，换向轴111与车轮106相连接。

本实施例的第一转轴上设置有轮边电机107，车轮106通过轮边电机107进行驱动，轮边电机107通过轮边电机减速机117来驱动车轮106转动。这样，将轮边电机107设置在连接两个子轮的第一转轴上，使得两个子轮在被驱动时能够得到平衡的驱动力。

底盘支架101底部设置有4个车轮106，其中每个平台的底部沿车轮行进方向设置有2个车轮106，每个平台上设置有两个从动换向装置，每个平台上的第一主动齿轮105分别通过一个从动换向转置与一个车轮106相连接。

本发明中的万向移动平台具备全向行驶能力，其中换向驱动装置采用分布式轮边电机107驱动与“齿轮-第一同步带”换向传动一体化设计，将驱动模块与换向模块集成安装于底盘车架中，克服了转向驱动轮设计高度难以降低的缺陷。由于换向轴111可实现360°转动，故实现了万向移动平台在360°内的平动。

本实施例中，平台上设置有安装孔，所述第一主动齿轮105、第二从动齿轮104和带轮102均通过安装孔安装在平台上。

为了避免本实施例中的万向移动平台在换向转动时导致的平台失稳效应，本实施例中梯形凹槽的底部设有换向撑起装置，如图2，换向撑起装置包括第二伺服电机201、联轴器202、减速机203、第二从动齿轮204、第二主动齿轮205、第二转轴206、链轮208、第二同步带209和凸轮210，所述第二伺服电机201通过联轴器202与减速机203相连接，减速机203与第二主动齿轮205相连接，第二主动齿轮205与第二从动齿轮204啮合连接，第二从动齿轮204通过第二转轴206与凸轮210相连接。

换向撑起装置中的第二伺服电机201、联轴器202和减速机203设置在梯形凹槽底部的上侧，所述第二从动齿轮204、第二主动齿轮205、第二转轴206和第二轴承座207设置在梯形凹槽底部的下侧。

本实施例通过控制器向第二伺服电机201发送指令，第二伺服电机依次带动联轴器202、减速机203、第二主动齿轮205、第二从动齿轮204旋转，第二从动齿轮204通过第二转轴206与凸轮210同轴连接，带动凸轮210旋转至凸轮最大升程位置垂直地面时，即使得凸轮210变位至最大升程，将整个万向移动平台撑起，使得所有车轮的胎面与地面脱离接触，实现了万向移动平台的平稳无阻力换向。本实施例中的凸轮为椭圆形。

作为本实施例的另一种实现方式，如图3所示，凸轮210为两组，每组凸轮210包括两个凸轮210，所述第二转轴206为两根，两根第二转轴206横向设置在梯形凹槽的底面，每组凸轮210中的两个凸轮210对称设置在同一第二转轴206的两端，且每组凸轮210中的两个凸轮210绕同一第二转轴206同轴转动；

设两组凸轮210分别为第一凸轮组和第二凸轮组，与第一凸轮组连接的第二转轴206与第二从动齿轮204相连接；与第一凸轮组连接的第二转轴206与通过第二同步带209与第二从动齿轮204相连接，所述第二转轴206与第二同步带209之间设置有链轮208。这样，四个凸轮210分别位于底盘支架底面的四个角落，当凸轮撑起底盘支架时，底盘支架不发生倾斜，更加稳定。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，车轮106包括通过第一转轴连接的两个子轮，且两个子轮绕第一转轴进行同轴转动，所述换向轴111与第一转轴的重心相连接。这样增加了整个车轮在行进和转向过程中的平衡性。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上，所述每个平台上设置有两组第一伺服电机109，两组第一伺服电机109分别与每个平台上设置的第一主动齿轮105相连接，每个第一主动齿轮105分别与一个从动换向装置相连接。这样，实现了4个车轮的独立转向。

Claims (8)

1.一种万向移动平台，包括底盘支架(101)和设置在底盘支架(101)底部的车轮(106)，其特征在于，所述底盘支架(101)的中部沿车轮行进方向纵向贯穿设有一梯形凹槽，所述梯形凹槽的顶部横向延伸有两个平台；

所述底盘支架(101)的两个平台上分别设置有换向驱动装置；

所述梯形凹槽的底面设有换向撑起装置，所述换向撑起装置包括第二伺服电机(201)、联轴器(202)、减速机(203)、第二从动齿轮(204)、第二主动齿轮(205)、第二转轴(206)、链轮(208)、第二同步带(209)和凸轮(210)，所述第二伺服电机(201)通过联轴器(202)与减速机(203)相连接，减速机(203)与第二主动齿轮(205)相连接，第二主动齿轮(205)与第二从动齿轮(204)啮合连接，第二从动齿轮(204)通过第二转轴(206)与凸轮(210)相连接。

2.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征在于，所述凸轮(210)为两组，每组凸轮(210)包括两个凸轮(210)，所述第二转轴(206)为两根，两根第二转轴(206)横向设置在梯形凹槽的底面，每组凸轮(210)中的两个凸轮(210)对称设置在同一第二转轴(206)的两端，且每组凸轮(210)中的两个凸轮(210)绕同一第二转轴(206)同轴转动；

设两组凸轮(210)分别为第一凸轮组和第二凸轮组，与第一凸轮组连接的第二转轴(206)与第二从动齿轮(204)相连接；与第一凸轮组连接的第二转轴(206)与通过第二同步带(209)与第二从动齿轮(204)相连接，所述第二转轴(206)与第二同步带(209)之间设置有链轮(208)。

3.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征在于，所述换向驱动装置包括第一伺服电机(109)、第一主动齿轮(105)和从动换向装置，所述第一主动齿轮(105)通过从动换向装置与车轮(106)相连接；所述从动换向装置包括第一从动齿轮(104)、第一同步带(103)、带轮(102)和换向轴(111)，所述第一伺服电机(109)与第一主动齿轮(105)相连接，第一主动齿轮(105)与第一从动齿轮(104)啮合连接，第一从动齿轮(104)通过第一同步带(103)与带轮(102)相连接，带轮(102)与换向轴(111)相连接，换向轴(111)与车轮(106)相连接。

4.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征在于，所述车轮(106)包括通过第一转轴连接的两个子轮，且两个子轮绕第一转轴进行同轴转动，所述换向轴(111)与第一转轴的重心相连接。

5.如权利要求3所述的万向移动平台，其特征在于，所述底盘支架(101)底部设置有4个车轮(106)，其中每个平台的底部沿车轮行进方向设置有2个车轮(106)，每个平台上设置有两个从动换向装置，每个平台上的第一主动齿轮(105)分别通过一个从动换向转置与一个车轮(106)相连接。

6.如权利要求5所述的万向移动平台，其特征在于，所述每个平台上设置有两个第一主动齿轮(105)，每个第一主动齿轮(105)分别与一个从动换向装置相连接。

7.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征在于，所述第一转轴上设置有轮边电机(107)，所述车轮(106)通过轮边电机(107)进行驱动。

8.如权利要求6所述的万向移动平台，其特征在于，所述平台上设置有安装孔，所述第一主动齿轮(105)、第二从动齿轮(104)和带轮(102)均通过安装孔安装在平台上。