CN110254209B - 一种面向移动机器人的全向驱动轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向移动机器人的全向驱动轮，包括行走轮、第一电机、第一支架、第二电机、第二支架和轴承，第一电机固定于第一支架上，第一电机用以驱动第二支架转动，第一支架与第二支架通过轴承转动连接，行走轮转动连接于第二支架上，第二电机固定于第二支架上，第二电机用以驱动行走轮转动。本发明的特点是将转向装置与驱动装置设置为一体式结构，结构简单，成本较低，体积较小，移动性能好。
Description
技术领域
本发明涉及移动机器人技术领域，特别是涉及一种面向移动机器人的全向驱动轮。
背景技术
常见的移动机器人的移动机构有轮式、腿式及轮腿复合式。而轮式移动机器人具有机构简单，控制与设计成本低，且其适合室内作业等特点，被广泛应用。而在轮式全向机器人中，常采用Mecanum轮、球轮、正交轮、连续切换轮、全方位轮等作为移动机构。移动机构的行走轮选型与装配及行走轮的几何特性都会对移动机器人的性能产生巨大影响。
Mecanum轮最早是由瑞士的一家公司提出。Mecanum轮系由行走轮和多个滚子组成，行走轮和滚子具有一个夹角，夹角通常为45°，每个行走轮具有三个自由度，即行走轮绕轮轴心转动、绕滚子轴心转动、绕行走轮和地面的接触点转动三个自由度。连续交换轮是由一个轮固定支架和滚子构成，轮回转轴线与滚子回转轴相互垂直，虽然其角度可能和一般的Mecanum轮不同，但也可以认为其是Mecanum轮的一种特例。
正交轮虽然结构简单，但是其承载能力不足，也一定程度上制约着其广泛应用。球轮结构驱动虽然灵活，但其机构过于复杂。连续交换轮是由一个轮固定支架和滚子构成，轮回转轴线与滚子回转轴相互垂直，虽然其角度可能和一般的Mecanum轮不同，但也可以认为其是Mecanum轮的一种特例。Mecanum轮运用广泛，然而由于滚子之间存在间隙使得在行走轮转动过程中触点不断变化，使得存在振动的情况，影响了机器人的运动精度及平稳性。
独立转向与独立驱动移动机器人其行走轮与地面平面始终单点接触，因此其运动平稳，适用于机器人定位要求高的场合。但是，一般的独立转向与独立驱动轮受限于走线位置，转向机构不能实现多圈数360°转动，这也大大地制约了机器人的灵活性，相对地加大了机器人控制复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向移动机器人的全向驱动轮，用于解决上述问题，使转向机构能进行360°转动。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种面向移动机器人的全向驱动轮，包括行走轮、第一电机、第一支架、第二电机、第二支架和轴承，所述第一电机固定于所述第一支架上，所述第一电机用以驱动所述第二支架转动，所述第一支架与所述第二支架通过所述轴承转动连接，所述行走轮转动连接于所述第二支架上，所述第二电机固定于所述第二支架上，所述第二电机用以驱动所述行走轮转动。
优选地，所述第一支架包括固定相连的平台承接板和固定套，所述第一电机固定于所述平台承接板上，所述平台承接板用以和机器人的控制平台相连，所述第一电机的输出轴位于所述固定套内。
优选地，所述第二支架包括固定相连的转动法兰和叉架，所述转动法兰通过所述轴承与所述固定套转动连接，所述行走轮转动连接于所述叉架内侧，所述第二电机固定于所述叉架上。
优选地，还包括减震装置，所述减震装置的第一端与所述平台承接板转动连接，所述减震装置的第二端用以和机器人的控制平台转动连接。
优选地，所述第一电机的输出轴上固定有一轴向延长部，所述轴向延长部与所述转动法兰固定相连。
优选地，还包括导电滑环，所述导电滑环的第一端通过第一导线与电源相连，所述导电滑环的第二端通过第二导线与所述第二电机相连，所述导电滑环设置于所述固定套内，所述转动法兰和所述叉架上设有供所述第二导线穿过的导线孔。
优选地，还包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件的两端分别与所述平台承接板和机器人的控制平台转动相连，所述第二连接件的两端分别与所述转动法兰和机器人的控制平台转动相连，所述第一连接件和所述第二连接件相互平行且长度相同。
优选地，所述轴承为两个并列设置的深沟球轴承。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明将转向系统与驱动系统设置为一体式结构，在驱动行走轮行驶的过程中可以实现360°全向转动，并且结构简单，体积较小，成本较低，适用范围较广。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实施例面向移动机器人的全向驱动轮结构示意图；
图2为本实施例面向移动机器人的全向驱动轮上部结构剖面图；
图3为本实施例面向移动机器人的全向驱动轮下部结构剖面图；
图中：1-行走轮；2-导电滑环；3-第一电机；4-平台承接板；5-第二电机调速器；6-第二电机；7-转动法兰；8-固定套；9-叉架；10-主动法兰盘；11-从动法兰盘；12-导线孔。
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面向移动机器人的全向驱动轮，用于解决上述问题，使转向机构能进行360°转动。
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1-3所示，本发明提供了一种面向移动机器人的全向驱动轮，包括行走轮1、第一电机3、第一支架、第二电机6、第二支架和轴承，第一电机3通过螺纹连接件固定于第一支架上，便于拆卸。当收到转动信号时，第一电机3驱动第二支架转动，第一支架与第二支架通过转动连接，行走轮1转动连接于第二支架上，第二电机6螺纹固定于第二支架上，第二电机6用以驱动行走轮1转动。
使用时，开启第一电机3和第二电机6电源，第一电机3带动第二支架转动，第二支架带动行走轮1转动，第二电机6为行走轮1提供转动动力。
本实施例中，第一支架包括固定相连的平台承接板4和固定套8，平台承接板4与固定套8通过螺纹固定连接，第一电机3通过螺纹固定于平台承接板4上，平台承接板4用以和机器人的控制平台相连，第一电机3的输出轴位于固定套8内，当第一电机3输出轴转动时，带动第二支架转动。
本实施例中，第二支架包括固定相连的转动法兰7和叉架9，转动法兰7与叉架9通过螺栓螺母组件固定连接。转动法兰7通过轴承与固定套8转动连接，轴承可以有效减少转动法兰7受到的摩擦力，行走轮1通过转动连接于叉架9内侧，还设置主动法兰盘10和从动法兰盘11，主动法兰盘10与第二电机6的输出轴固定连接且与叉架9轴承连接，从动法兰盘11与叉架9轴承连接，主动法兰盘10与从动法兰盘11都与行走轮1固定连接。第二电机6通过螺纹连接件固定于叉架9上，第二电机6驱动行走轮1转动。
本实施例中，还包括减震装置(图中并未画出)，减震装置的第一端与平台承接板4转动连接，减震装置的第二端用以和机器人的控制平台转动连接，通过减震系统进行摩擦耗能，可以有效的减小机器人的控制平台的震动。
本实施例中，第一电机3的输出轴上固定有一轴向延长部，轴向延长部与转动法兰7固定相连，当第一电机3的输出轴转动时带动轴向延长部转动，轴向延长部转动从而带动转动法兰7转动。
本实施例中，还包括导电滑环2，导电滑环2的第一端通过第一导线与电源相连，导电滑环2的第二端通过第二导线与第二电机6相连，导电滑环2设置于固定套8内，转动法兰7和叉架9上设有供第二导线穿过的导线孔12。导电滑环2的设置使全向驱动轮在360°旋转时避免绕线的问题。
本实施例中，还包括第一连接件和第二连接件，第一连接件的两端分别与平台承接板4和机器人的控制平台转动相连，第二连接件的两端分别与转动法兰7和机器人的控制平台转动相连，第一连接件和第二连接件相互平行且长度相同。第一连接件、第二连接件、控制平台和全向驱动轮之间形成平行四边形连杆机构，可以使机器人的控制平台与全向驱动轮始终保持平行，两者的相对位姿不发生变化。
本实施例中，轴承为两个并列设置的深沟球轴承，不仅能够承担径向力，还能够承担轴向力，从而对第一支架和机器人的控制平台进行支撑。本领域技术人员还可以选择其它轴承，只要能够承受一定的轴向力即可即可。
本说明书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 (3)
1.一种面向移动机器人的全向驱动轮，其特征在于：包括行走轮、第一电机、第一支架、第二电机、第二支架和轴承，所述第一电机固定于所述第一支架上，所述第一电机用以驱动所述第二支架转动，所述第一支架与所述第二支架通过所述轴承转动连接，所述行走轮转动连接于所述第二支架上，所述第二电机固定于所述第二支架上，所述第二电机用以驱动所述行走轮转动；
所述第一支架包括固定相连的平台承接板和固定套，所述第一电机固定于所述平台承接板上，所述平台承接板用以和机器人的控制平台相连，所述第一电机的输出轴位于所述固定套内；
所述第二支架包括固定相连的转动法兰和叉架，所述转动法兰通过所述轴承与所述固定套转动连接，所述行走轮转动连接于所述叉架内侧，所述第二电机固定于所述叉架上；
所述第一电机的输出轴上固定有一轴向延长部，所述轴向延长部与所述转动法兰固定相连；
还包括导电滑环，所述导电滑环的第一端通过第一导线与电源相连，所述导电滑环的第二端通过第二导线与所述第二电机相连，所述导电滑环设置于所述固定套内，所述转动法兰和所述叉架上设有供所述第二导线穿过的导线孔；
还包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件的两端分别与所述平台承接板和机器人的控制平台转动相连，所述第二连接件的两端分别与所述转动法兰和机器人的控制平台转动相连，所述第一连接件和所述第二连接件相互平行且长度相同；
所述平台承接板为两个，且所述固定套固定支撑于两个所述平台承接板之间；所述第一连接件、所述第二连接件、机器人的控制平台和全向驱动轮之间形成平行四边形连杆结构。
2.根据权利要求1所述的面向移动机器人的全向驱动轮，其特征在于：还包括减震装置，所述减震装置的第一端与所述平台承接板转动连接，所述减震装置的第二端用以和机器人的控制平台转动连接。
3.根据权利要求1所述的面向移动机器人的全向驱动轮，其特征在于：所述轴承为两个并列设置的深沟球轴承。
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