CN110067372A - 一种高度可调节的万向移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高度可调节的万向移动平台，包括底盘支架和设置在底盘支架上的举升平台，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；梯形凹槽的底部设置有一丝杆，举升平台穿过丝杆设置在梯形凹槽的上端，梯形凹槽的底部设置有举升驱动装置，举升平台通过举升驱动装置沿丝杆的高度方向进行移动。本发明实现了万向移动平台上所搭载平台的举升功能。

Description

一种高度可调节的万向移动平台

技术领域

本发明涉及移动平台，具体涉及一种高度可调节的万向移动平台。

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。

现有的升降平台主要有固定剪叉式、车载移动剪叉式、导轨液压式、车载折臂式等方案。其中，固定式与液压导轨式不具备移动功能，车载式可移动，但不具备万向移动功能，且平台设计高度居高不下，在狭窄通道、对平台驶入高度有要求等特殊作业环境中会受到限制。而且，现有的升降平台主要依赖液压机构实现，一旦缺乏维护，存在密封不严漏液的潜在隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种高度可调节的万向移动平台，实现了万向移动平台的举升功能。

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：

一种高度可调节的万向移动平台，包括底盘支架和设置在底盘支架上的举升平台，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；

所述梯形凹槽的底部设置有一丝杆，所述举升平台穿过丝杆设置在梯形凹槽的上端，所述梯形凹槽的底部设置有举升驱动装置，所述举升平台通过举升驱动装置沿丝杆的高度方向进行移动。

进一步地，所述举升装置包括第三伺服电机和齿轮盘，所述第三伺服电机与齿轮盘相连接，所述齿轮盘中心与丝杆的底部固定连接。

进一步地，所述丝杆的外表面设置有外螺纹，所述举升平台上设置有一圆孔，所述圆孔的内侧面设置有与丝杆外表面的外螺纹相匹配的内螺纹。

进一步地，所述圆孔设置在举升平台的中心，且梯形凹槽底部的四个角各设置有一导向稳定杆，所述举升平台的四个角各设置有四个与导向稳定杆相对应的导向孔。

进一步地，所述举升平台为一凸起结构，且该凸起结构的两端沿纵向各延伸有一下降平台。

进一步地，该万向移动平台还包括设置在底盘支架底部的车轮，其特征在于，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。

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；

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；

5、本发明通过举升装置实现了万向移动平台的举升功能。

附图说明

图1为本发明中底盘支架的结构示意图；

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4本发明中底盘支架与举升平台的结构示意图；

图5为图1的左视图。

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，301-举升平台，302-第三伺服电机，303-第三减速机，304-小齿轮盘，305-齿轮盘，306-滑块，307-丝杆，309-导向稳定杆；

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方向，横向是与车辆行进方向垂直的方向。

实施例1：

本实施例给出了一种高度可调节的万向移动平台，如图4、5所示，包括底盘支架101和设置在底盘支架101上的举升平台301，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；

梯形凹槽的底部设置有一丝杆307，所述举升平台301穿过丝杆307设置在梯形凹槽的上端，所述梯形凹槽的底部设置有举升驱动装置，所述举升平台301通过举升驱动装置沿丝杆307的高度方向进行移动；

所述举升装置包括第三伺服电机302和齿轮盘305，所述第三伺服电机302与齿轮盘305相连接，所述齿轮盘305中心与丝杆307的底部固定连接。

所述丝杆307的外表面设置有外螺纹，所述举升平台301上设置有一圆孔，所述圆孔的内侧面设置有与丝杆外表面的外螺纹相匹配的内螺纹。

控制器向第三伺服电机302发送指令，第三伺服电机302带动第三减速机303，第三减速机303驱动小齿轮盘304，小齿轮盘304与齿轮盘305，齿轮盘305转动带动丝杆307进行转动，由于举升平台301上设置的圆孔与丝杆螺纹匹配连接，丝杆307转动，使得举升平台301丝杆307进行上下移动，即实现了举升平台高度的调节。

为了使得举升平台在举升过程中稳定不偏移，圆孔设置在举升平台的中心，且梯形凹槽底部的四个角各设置有一导向稳定杆309，所述举升平台的四个角各设置有四个与导向稳定杆309相对应的导向孔。

所述举升平台301为一凸起结构，且该凸起结构的两端沿纵向各延伸有一下降平台。这样，该下降平台上可放置其余功能性部件，丰富整个万向移动平台的功能设计。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，如图1、4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3：

本实施例在实施例2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4：

本实施例在实施例3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 (10)

1.一种高度可调节的万向移动平台，其特征在于，包括底盘支架(101)和设置在底盘支架(101)上的举升平台(301)，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；

所述梯形凹槽的底部设置有一丝杆(307)，所述举升平台(301)穿过丝杆(307)设置在梯形凹槽的上端，所述梯形凹槽的底部设置有举升驱动装置，所述举升平台(301)通过举升驱动装置沿丝杆(307)的高度方向进行移动。

2.如权利要求1所述的高度可调节的万向移动平台，其特征在于，所述举升装置包括第三伺服电机(302)和齿轮盘(305)，所述第三伺服电机(302)与齿轮盘(305)相连接，所述齿轮盘(305)中心与丝杆(307)的底部固定连接。

3.如权利要求2所述的高度可调节的万向移动平台，其特征在于，所述丝杆(307)的外表面设置有外螺纹，所述举升平台(301)上设置有一圆孔，所述圆孔的内侧面设置有与丝杆外表面的外螺纹相匹配的内螺纹。

4.如权利要求3所述的高度可调节的万向移动平台，其特征在于，所述圆孔设置在举升平台的中心，且梯形凹槽底部的四个角各设置有一导向稳定杆(309)，所述举升平台的四个角各设置有四个与导向稳定杆(309)相对应的导向孔。

5.如权利要求4所述的高度可调节的万向移动平台，其特征在于，所述举升平台(301)为一凸起结构，且该凸起结构的两端沿纵向各延伸有一下降平台。

6.如权利要求1所述的高度可调节的万向移动平台，其特征在于，该万向移动平台还包括设置在底盘支架(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。

7.如权利要求6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)。

8.如权利要求6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。

9.如权利要求6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。

10.如权利要求8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。