CN110395332A - 同步转向机构和自动导引运输车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同步转向机构和自动导引运输车。所述的同步转向机构包括至少两个驱动轮组件和转向驱动件，至少两个所述驱动轮组件依次可转动地安装于自动导引运输车的底座；在依次设置的至少两个所述驱动轮组件中，相邻两个所述驱动轮组件之间设置有转向连杆；所述转向连杆的两端分别可转动地连接于相邻两个所述驱动轮组件；所述转向驱动件安装于所述底座，所述转向驱动件与其中一个所述驱动轮组件连接，且驱动该所述驱动轮组件转向。上述同步转向机构工作时，转向驱动件驱动其中一个驱动轮组件转向，则基于连杆传动原理，其他驱动轮组件随其中一个驱动轮组件同步转向，大大降低了至少两个驱动轮组件同步转向的控制困难。

Description

同步转向机构和自动导引运输车

技术领域

本发明涉及自动导引运输机器人技术领域，特别是涉及一种同步转向机构和自动导引运输车。

背景技术

AGV是自动导引运输车(Automated Guided Vehicle)的英文缩写，是一种现已广泛用于现代化工厂部件、成品转运领域的自动化物流设备。AGV可以充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产，所以人们形象地把它称作是现代物流系统的动脉。

传统三轮结构形式的AGV，其转向驱动方式包括如下两种：

(1)单驱动：一个驱动兼转向轮，两个固定从动轮(分布在车体轴线的两边)。这种车型可以前进、后退及左右转弯(转角小于90°,转弯半径较大)，对地表面要求一般，适用于广泛的环境和场合。

(2)两轮差速驱动：将两独立驱动轮同轴平行地固定于车体中部，其它的自由万向轮起支撑作用，控制器通过调节两驱动轮的转速和转向，可以实现任意转弯半径的转向。这种车型可以前进、后退、左右转弯(转角大于90°)、原地自旋，转弯的适应性比单驱动强，若是三轮车型，对地表面的适用性和单驱动类似。

显然，两轮差速驱动优于单驱动，但是两轮差速驱动增加了一个电机，其成本和控制难度也提高了。其中，AGV直线行驶时两独立驱动轮的同步转动存在技术难点，控制系统需要通过安装在驱动轴上的编码器反馈来组成一个闭环系统，结合相应的算法来保证转动时各个驱动轮同步转向。因此，传统的自动导引运输车存在着难以控制驱动轮同步转动的问题。

发明内容

基于此，有必要针对难以控制驱动轮同步转动的问题，提供一种同步转向机构和自动导引运输车，该同步转向机构通过转向连杆将至少两个驱动轮组件连接组成连杆机构，从而实现至少两个驱动轮组件同步转向，大大降低了至少两个驱动轮组件同步转向的控制困难。

一种同步转向机构，应用于自动导引运输车。所述的同步转向机构包括：

至少两个驱动轮组件，至少两个所述驱动轮组件依次可滚动地安装于自动导引运输车的底座；在依次设置的至少两个所述驱动轮组件中，相邻两个所述驱动轮组件之间设置有转向连杆；所述转向连杆的两端分别可转动地连接于相邻两个所述驱动轮组件；及

转向驱动件，所述转向驱动件安装于所述底座，所述转向驱动件与其中一个所述驱动轮组件连接，用于驱动所述驱动轮组件转向。

上述同步转向机构中，至少两个驱动轮组件之间通过转向连杆连接，组成连杆联动机构。上述同步转向机构工作时，转向驱动件驱动其中一个驱动轮组件转向，则基于连杆传动原理，其他驱动轮组件随其中一个驱动轮组件同步转向，大大降低了至少两个驱动轮组件同步转向的控制困难。

在其中一个实施例中，所述转向驱动件为伸缩驱动件，所述伸缩驱动件设有伸缩杆，所述伸缩杆与其中一个所述驱动轮组件可转动连接。

在其中一个实施例中，所述驱动轮组件为多个，多个所述驱动轮组件沿所述底座的周向均匀分布。

在其中一个实施例中，所述驱动轮组件包括第一中心轮、第一行星轮和驱动杆，所述第一中心轮的内圈设有第一齿部，所述第一行星轮设有第二齿部，所述第一齿部与所述第二齿部相啮合，所述驱动杆可转动地安装于所述底座，所述驱动杆与所述第一行星轮连接并驱动所述第一行星轮旋转。

在其中一个实施例中，所述驱动杆为蜗杆，所述第一行星轮连接有蜗轮，所述蜗轮与所述蜗杆相配合。

在其中一个实施例中，所述驱动轮组件还包括保护壳，所述保护壳朝向所述第一中心轮的一侧敞口，所述蜗杆的一端自上而下伸入所述保护壳内，所述蜗轮可转动地设置于所述保护壳内。

在其中一个实施例中，所述第一中心轮的中心固接有法兰轴，所述保护壳内设有套筒，所述法兰轴的端部可转动地装入所述套筒内。

在其中一个实施例中，所述保护壳的外侧连接有安装板，所述安装板可配置为与所述转向驱动件可转动连接，或，所述安装板可配置为与所述转向连杆可转动连接。

在其中一个实施例中，所述驱动轮组件包括轴承，所述轴承套接于所述蜗杆，且所述轴承设置于所述底座和所述保护壳之间。

一种自动导引运输车，包括底座和上述同步转向机构，所述驱动轮组件可转动地安装于所述底座，所述转向驱动件固定安装于所述底座。

上述自动导引运输车需要转向时，转向驱动件驱动其中一个驱动轮组件转向，基于连杆传动原理，其他驱动轮组件随其中一个驱动轮组件同步转向，大大降低了至少两个驱动轮组件同步转向的控制困难。

附图说明

图1为本发明一实施例中自动导引运输车的结构示意图；

图2为图1中所述自动导引运输车的底部结构图；

图3为图2中所述自动导引运输车的驱动轮组件的结构示意图；

图4为图3中所述驱动轮组件去掉保护壳后的结构示意图；

图5为图3中所述驱动轮组件的保护壳结构示意图；

图6为图1中所述自动导引运输车的内部结构示意图；

图7为图6中所述自动导引运输车的动力分配机构的结构示意图；

图8为图7中所述动力分配机构的爆炸图；

图9为另一实施例中所述自动导引运输车的底部结构图。

100、驱动轮组件，101、第一销孔，110、第一中心轮，111、第一齿部，112、法兰轴，113、第一紧固件，120、第一行星轮，121、第二齿部，130、驱动杆，140、蜗轮，150、保护壳，151、套筒，152、安装板，153、轴承安装座，160、轴承，200、底座，300、转向连杆，400、转向驱动件，410、伸缩杆，420、凸轮驱动件，500、动力分配机构，510、旋转动力源，511、转轴，512、联轴器，520、第一传动机构，521、第一静摩擦盘，522、第一动摩擦盘，523、第二中心轮，5231、第二紧固件，524、第二行星轮，530、推力轴承，550、第二传动机构，551、第三中心轮，5511、第三紧固件，552、第三行星轮，553、第二静摩擦盘，554、第二动摩擦盘，600、升降机构，700、顶板，800、保护罩。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

结合图1和图2，一种自动导引运输车，包括底座200和同步转向机构。请一并参阅图3，该同步转向机构包括驱动轮组件100和转向驱动件400。驱动轮组件100为至少两个。至少两个驱动轮组件100依次可滚动地安装于自动导引运输车的底座200。即，该自动导引运输车采用两个或超过两个驱动轮驱动。驱动轮组件100与自动导引运输车的动力分配机构500连接，获取动力分配机构500的旋转动力源510所提供的动力，从而驱动自动导引运输车行走。在依次设置的至少两个驱动轮组件100中，相邻两个驱动轮组件100之间设置有转向连杆300。即，前一个驱动轮组件100与后一个驱动轮组件100之间设有转向连杆300，最后一个驱动轮组件100与其中一个驱动轮组件100之间不设有转向连杆300，转向连杆300的数量比驱动轮组件100的数量少一个。转向连杆300的两端分别可转动地连接于相邻两个驱动轮组件100。转向驱动件400安装于底座200，转向驱动件400与其中一个驱动轮组件100连接，用于驱动该驱动轮组件100转向。旋转动力源510可选为电机、旋转气缸或旋转油缸。转向驱动件400通过销轴与其中一个驱动轮组件100可转动连接。

其中，结合图2，转向驱动件400与第一个驱动轮组件100连接。可以理解，在其他实施例中，转向驱动件400可选择与位于中间位置的驱动轮组件100连接，同样地，位于中间位置的驱动轮组件100在转向驱动件400的作用下发生转向，则其他位置的驱动轮组件100也随之同步转向。

上述同步转向机构中，至少两个驱动轮组件100之间通过转向连杆300连接，组成连杆联动机构。上述同步转向机构工作时，转向驱动件400驱动其中一个驱动轮组件100转向，则基于连杆传动原理，其他驱动轮组件100随其中一个驱动轮组件100同步转向，大大降低了至少两个驱动轮组件100同步转向的控制困难。

传统的两轮同步转向控制方式，不仅增加了电机，而且在如何控制两个电机实现两个独立驱动轮同步转向存在较大难度。更不用说，当驱动轮的个数超过两个。而本申请的同步转向机构，基于连杆联动原理，能够只需一个转向驱动件400便能够实现至少两个驱动轮组件100同步转向，控制难度大大降低。

转向驱动件400的结构形式有很多，只要能够驱动其中一个驱动轮组件100绕竖直方向转动实现转向即可。

比如，结合图2，转向驱动件400为伸缩驱动件，伸缩驱动件设有伸缩杆410，伸缩杆410与其中一个驱动轮组件100可转动连接。如此，伸缩杆410伸出，所有驱动轮组件100实现逆时针同步转向，伸缩杆410缩回，所有驱动轮组件100实现顺时针同步转向。在其他实施例中，转向驱动件400可选为旋转驱动件。

再比如，转向驱动件仍为伸缩驱动件，伸缩驱动件的伸缩杆在做直线伸缩运动过程中，可抵触其中一个驱动轮组件，使得该驱动轮组件绕竖直方向发生转动。当伸缩驱动件的伸缩杆收缩时，该驱动轮组件可在复位件的作用下回到初始位置。其中，在初始位置时，自动导引运输车处于直线行走姿态。

再比如，结合图9，转向驱动件400为凸轮驱动件420。该凸轮驱动件420与其中一个驱动轮组件100可转动连接或相抵触。该凸轮驱动件420转动，带动其中一个驱动轮组件100转向，进而实现所有驱动轮组件100同步转向。

具体地，继续参阅图2，伸缩驱动件为电动缸，其中一个驱动轮组件100设有第一销孔101(见图5)，电动缸的伸缩杆410设有与第一销孔101相应的第二销孔。如此，销轴插设在第一销孔101和第二销孔中，实现伸缩杆410和驱动轮组件100之间可转动连接。

其中，电动缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，同时将伺服电机的精确转速控制、精确转数控制、精确扭矩控制转变成精确速度控制、精确位置控制、精确推力控制，降低了控制的难度，且提高了控制的精度。具体的，该电动缸采用双螺母预加载荷的方式来消除反向传动间隙，保证转向精度，大大降低了转向运动控制难度。

具体地，结合图2，驱动轮组件100为多个。多个驱动轮组件100沿底座200的周向均匀分布，从而自动导引运输车转向更加平稳，更方便控制。

具体地，结合图2至图5，驱动轮组件100包括第一中心轮110、第一行星轮120和驱动杆130，第一中心轮110的内圈设有第一齿部111，第一行星轮120设有第二齿部121，第一齿部111与第二齿部121相啮合，驱动杆130可转动地安装于底座200，驱动杆130与第一行星轮120连接并驱动第一行星轮120旋转。驱动杆130用于获取旋转动力源510的动力，并传递给第一中心轮110，实现自动导引运输车的行走。其中，第一行星轮120位于第一中心轮110的内侧，二者的接触位置线速度相等，角速度不等。因此，第一中心轮110和第一行星轮120的配合，能够实现减速增矩，节省减速器的使用，降低控制的难度。

进一步地，驱动杆130为蜗杆，第一行星轮120连接有蜗轮140，蜗轮140与蜗杆相配合。蜗杆蜗轮的配合，能够将竖直方向的旋转转换成水平方向的旋转，供第一中心轮110在平面上进行行走。

具体地，结合图4和图5，驱动轮组件100还包括保护壳150。保护壳150朝向第一中心轮110的一侧敞口，蜗杆的一端自上而下伸入保护壳150内，蜗轮140可转动地设置于保护壳150内。保护壳150能够保护位于其内的蜗杆和蜗轮140，起到防尘防水作用。

进一步地，继续参阅图4和图5，第一中心轮110的中心固接有法兰轴112，保护壳150内设有套筒151，法兰轴112的端部可转动地装入套筒151内。如此，第一中心轮110可转动地安装到保护壳150上，保护壳150对第一中心轮110提供径向支撑。其中，法兰轴112通过第一紧固件113固定安装在第一中心轮110上。

进一步地，结合图5，保护壳150的外侧连接有安装板152，安装板152可配置为与转向驱动件400可转动连接，或，安装板152可配置为与转向连杆300可转动连接。安装板152与转向驱动件400或转向连杆300连接，从而保护壳150能够在转向驱动件400及转向连杆300的带动下实现转向。由于保护壳150对第一中心轮110提供径向支撑，所以保护壳150能够带动与之连接的第一中心轮110同步转向。

具体地，参见图3，驱动轮组件100包括轴承160。轴承160套接于蜗杆，且轴承160设置于底座200和保护壳150之间。可选地，保护壳150的顶部安装有轴承安装座153。如此，该轴承160能够保证蜗杆可转动地穿设在底座200上，也能够保证蜗杆可转动地穿设在保护壳150上。

请参阅图1和图6，该自动导引运输车还包括顶板700、升降机构600和动力分配机构500。顶板700安装于升降机构600的顶部。该动力分配机构500包括旋转动力源510、第一传动机构520和第二传动机构550。旋转动力源510通过联轴器512连接有转轴511。第一传动机构520与转轴511直接连接或通过第一离合器与转轴511连接，第一传动机构520用于与驱动轮组件100连接。第二传动机构550与转轴511直接连接或通过第二离合器与转轴511连接。第二传动机构550用于与升降机构600连接。其中，第一离合器和第二离合器可选用电磁离合器、磁粉离合器、摩擦式离合器和液力离合器中的一种。如此，上述动力分配机构500中，同一个旋转动力源510与第一离合器和第二离合器相配合，实现动力的合理分配，既可以驱动及控制驱动轮组件100的运动状态，又可以驱动及控制升降机构600的升降运动，满足所有的动力输出，大大减少驱动件的数量，从而精简了自动导引运输车的结构。

具体地，结合图6至图8，第一传动机构520包括第二中心轮523和若干个第二行星轮524。第二中心轮523与第一离合器连接，第二行星轮524与第二中心轮523相啮合，第二行星轮524的个数与驱动轮组件100的个数对应。第一离合器为第一电磁离合器。第一电磁离合器包括被配置为可电磁吸附的第一静摩擦盘521和第一动摩擦盘522，第一静摩擦盘521固定连接于第二中心轮523，第一动摩擦盘522固定连接于转轴511。第一电磁离合器通电后，第一静摩擦盘521与第一动摩擦盘522吸附，固定连接为一体。第一传动机构520还包括第二紧固件5231。第二紧固件5231插设于第一静摩擦盘521和第二中心轮523上。

具体地，结合图7和图8，第二传动机构550包括第三中心轮551和第三行星轮552。第三中心轮551与第二离合器连接，第三行星轮552与第三中心轮551相啮合，第三行星轮552与升降机构600连接。动力分配机构500还包括推力轴承530，推力轴承530的一侧抵触第二中心轮523，另一侧抵触第三中心轮551。第二离合器为第二电磁离合器，第二电磁离合器包括被配置为可电磁吸附的第二静摩擦盘553和第二动摩擦盘554，第二静摩擦盘553固定连接于第三中心轮551，第二动摩擦盘554固定连接于转轴511。第二传动机构550还包括第三紧固件5511。第三紧固件5511插设于第二静摩擦盘553和第三中心轮551上。

请返回参阅图1，上述自动导引运输车还包括设置在底座200上的保护罩800。第一传动机构520和第二传动机构550位于该保护罩800内。该保护罩800为透明罩。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种同步转向机构，应用于自动导引运输车，其特征在于，所述的同步转向机构包括：

至少两个驱动轮组件，至少两个所述驱动轮组件依次可滚动地安装于自动导引运输车的底座；在依次设置的至少两个所述驱动轮组件中，相邻两个所述驱动轮组件之间设置有转向连杆；所述转向连杆的两端分别可转动地连接于相邻两个所述驱动轮组件；及

转向驱动件，所述转向驱动件安装于所述底座，所述转向驱动件与其中一个所述驱动轮组件连接，用于驱动所述驱动轮组件转向。

2.根据权利要求1所述的同步转向机构，其特征在于，所述转向驱动件为伸缩驱动件，所述伸缩驱动件设有伸缩杆，所述伸缩杆与其中一个所述驱动轮组件可转动连接。

3.根据权利要求1所述的同步转向机构，其特征在于，所述驱动轮组件为多个，多个所述驱动轮组件沿所述底座的周向均匀分布。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的同步转向机构，其特征在于，所述驱动轮组件包括第一中心轮、第一行星轮和驱动杆，所述第一中心轮的内圈设有第一齿部，所述第一行星轮设有第二齿部，所述第一齿部与所述第二齿部相啮合，所述驱动杆可转动地安装于所述底座，所述驱动杆与所述第一行星轮连接并驱动所述第一行星轮旋转。

5.根据权利要求4所述的同步转向机构，其特征在于，所述驱动杆为蜗杆，所述第一行星轮连接有蜗轮，所述蜗轮与所述蜗杆相配合。

6.根据权利要求5所述的同步转向机构，其特征在于，所述驱动轮组件还包括保护壳，所述保护壳朝向所述第一中心轮的一侧敞口，所述蜗杆的一端自上而下伸入所述保护壳内，所述蜗轮可转动地设置于所述保护壳内。

7.根据权利要求6所述的同步转向机构，其特征在于，所述第一中心轮的中心固接有法兰轴，所述保护壳内设有套筒，所述法兰轴的端部可转动地装入所述套筒内。

8.根据权利要求7所述的同步转向机构，其特征在于，所述保护壳的外侧连接有安装板，所述安装板可配置为与所述转向驱动件可转动连接，或，所述安装板可配置为与所述转向连杆可转动连接。

9.根据权利要求6所述的同步转向机构，其特征在于，所述驱动轮组件包括轴承，所述轴承套接于所述蜗杆，且所述轴承设置于所述底座和所述保护壳之间。

10.一种自动导引运输车，其特征在于，所述的自动导引运输车包括底座和如权利要求1至9任意一项所述的同步转向机构，所述驱动轮组件可转动地安装于所述底座，所述转向驱动件固定安装于所述底座。