CN110525119A

CN110525119A - 全向轮装置及具有该结构的电驱动转运车

Info

Publication number: CN110525119A
Application number: CN201910836030.9A
Authority: CN
Inventors: 祝亚宏; 郑圣余; 唐赖颖; 易旺民; 孟凡伟; 刘广通; 张成立; 李晓欢; 胡瑞钦; 孟少华; 董悫
Original assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Current assignee: Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2019-12-03

Abstract

本发明公开了一种全向轮装置，包括全向轮安装板、转向减速器、转向电机、车轮固定支架等，其中，安装板上方设置转向电机和转向减速器，转向减速器穿过安装板与小齿轮连接，小齿轮与转盘轴承外齿啮合，转盘轴承内圈与车轮固定支架固定连接，行走电机连接到行走减速器上，行走减速器带动同步带轮转动，进而带动小轮一转动使车轮行走。本发明还公开了具有全向轮装置的全向转运车。

Description

全向轮装置及具有该结构的电驱动转运车

技术领域

本发明属于航天器及部件搬运技术领域，具体而言，本发明涉及一种转运装置，该转运装置主要应用于大型重载航天器厂房内转运，具有前进、后退、平移、原地回转的移动方式实现“零半径”转运。

背景技术

大尺寸、大重量航天器是的精确转运一直是困扰航天器总装的难题。需要解决狭小空间内的转运问题。其所需要解决问题尽量减小转弯半径，以及精确的定位所需停放位置。传统的轮式转运已不能满足大型航天器的转运需求，而现有气垫等可实现“零半径”转运功能转运方式也存在不能精确定位的不足，不能实现大型航天器狭小工位的转运需求。

为了解决大型航天器转运存在问题，设计了电驱全向移动转运车，该车由全向移动轮组、导航移动装置、报警装置等组成。其由全向移动轮组实现各方位转运，由导航移动装置实现精确停车定位。解决大尺寸、大重量航天器转运问题。

目前，国内传统的航天器总装领域使用的转运车转运方式为大部分为脚轮+牵引转向机构转运。对于重量较轻(一般为6t以下)转运物体，1名操作人员牵引转向机构，多名操作人员推动具有脚轮的转运车，在多人写协助下转运物品，而对于转运重量较重的物体(6t以上)，则利用专用牵引车，其连接牵引转向机构，施以动力带动整车前进。对于开敞性好的工况，基本可以完成转运工作。但随着航天器的研制，整体转运质量增加，且托车转运方式转弯半径较大，对于大重量、大尺寸的狭小空间工位转换无法实现。

近年来，“零半径”转弯技术已经应用航天器总装研制，较为典型的是气垫转运技术。但使用气垫技术，对厂房固定设施需求较高，如必须具有满足要求的气源，且气垫技术转运附件较多，特别是转运时，需拖拽气管为气垫供气，但鉴于气管压力的限制，气管不能无限延长，这样就造成了长距离(特别是厂房与厂方间)转运时，需频繁更换气管。而且鉴于气垫转运的技术特点，不论是平滑地面还是经过厂房门口沟槽时，都需要对缝隙进行处理，使用前准备较为复杂。

本发明的电驱转运车其是一种全向轮为主要部件，实现“零半径”转运的技术。其使用蓄电池作为动力，可驱动全向轮移动，全向轮前进、平移、转弯带动转运物品移动。对于航天器转运这是一种新式“零半径”转运技术，行进过程中不需要连接线缆，无需改变厂房(场地)基础设施即可应用，使用方便。全向驱动轮按照承载物品的重量设计，可实现大重量、大尺寸货物狭小空间的灵活转运。

发明内容

本发明的目的是提供一种可实现全向移动的全向轮装置，该全向轮装置结构简单，移动功能齐全，实现“零半径”原地旋转。

本发明的另一目的在于提供一种可实现全向移动的转运车，该转运车是可实现全向移动的、精确定位的转运平台，实现大重量、大尺寸航天器狭小空间内“凹形”工位的准确停车功能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

全向轮装置，包括全向轮安装板、转向减速器、转向电机、车轮固定支架、同步带轮、行走减速器、行走电机、小齿轮、转盘轴承、车轮、两小轮，其中，全向轮安装板上方设置两者相连接的转向电机和转向减速器，转向减速器通过轴穿过全向轮安装板与小齿轮连接，小齿轮与转盘轴承外齿啮合，转盘轴承内圈与车轮固定支架固定连接，车轮可绕轴滚动地通过轴与车轮固定架连接，行走电机连接到设置于车轮固定支架侧壁上的行走减速器上，行走减速器带动侧壁另一面上的小轮二转动，小轮二与同一侧面的小轮一通过同步带结合成为同步行走轮，小轮一与车轮通过轴连接，行走减速器带动小轮二转动，进而带动小轮一转动使车轮行走。

其中，全向轮安装板还具有用于连接到其他部件上的侧板。

其中，全向轮装置的行走驱动方式由直流电机+行星减速机+同步带轮+驱动轮实现，具体通过带轮将电机动力传递给车轮，驱动带动负载移动。

其中，转向驱动方式由直流电机+减速机+齿轮转盘实现，具体通过齿轮减速后将作用力传递到带外齿轮回转轴承的外圈，从而带动安装在外圈上的车轮发生转动。

全向转运车主要包括车体框架、全向轮装置、电控单元和供电单元，车体框架是转运平台主承力结构，四个全向轮装置安装在框架底部上，电控单元完成控制功能，由供电单元提供动力，四个全向轮摆动角度的组合实现转运平台前进、后退、平移或原地旋转的移动功能。

其中，车体框架由钢材焊接而成。

其中，四个全向转装置使用紧固件螺接在框架四角位置上。

其中，电控单元由驱动单元、遥控单元、视觉导航单元、安全辅助单元、组成；驱动单元包含传感器、电机、电机驱动器、PLC，遥控单元在此基础上外加遥控器进行远程控制；视觉导航单元及安全辅助单元由2台摄像机和3个激光测距传感器组成。

其中，供电单元由蓄电池组成，由16块蓄电池提供直流电驱动电机运行。

本发明的电驱转运车是一种全向轮为主要部件，实现“零半径”转运技术。其使用蓄电池作为动力，可驱动全向轮移动，全向轮前进、平移、转弯带动转运物品移动。对于航天器转运这是一种新式“零半径”转运技术，行进过程中不需要连接线缆，无需改变厂房(场地)基础设施即可应用，使用方便。全向驱动轮按照承载物品的重量设计，可实现大重量、大尺寸货物狭小空间的灵活转运。具有该路径导引装置实现停车位置准确对位，实现大尺寸大重量航天器无轨式进入“凹形”工位的停车就位。

附图说明

图1为本发明某一方向的全向轮装置的结构示意图。

其中：1、全向轮安装板；2、转向减速器；3、转向电机；4、车轮固定支架；5、同步带轮；6、行走行星减速器；7、行走电机。

图2为本发明的另一方向的全向轮装置的结构示意图。

其中：8、小齿轮；9、转盘轴承；10、车轮；11、小轮一；12、小轮二。

图3是本发明的具有全向轮装置的电驱动转运车的结构示意图。

其中：31、框架；32、全向转运轮；33、电池；34、电控箱。

图4是本发明的具有全向轮装置的电驱动转运车中视觉导航系统的结构示意图。

其中：41、摄像机；42、激光测距。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的全向移动转运车进一步的说明，但这仅仅是作为示例性的目的提出的，并不旨在限定本发明的保护范围。

参见图1-图2，图1显示了本发明某一方向的全向轮装置的结构示意图；图2显示了本发明的另一方向的全向轮装置的结构示意图。全向轮装置，包括具有用于连接到其他部件上的侧板的全向轮安装板1、转向减速器2、转向电机3、车轮固定支架4、同步带轮5、行走减速器6、行走电机7、小齿轮8、转盘轴承9、车轮10、两小轮即小轮一11，小轮二12，同步带轮包括同步转动的小轮一11和小轮二12，其中，全向轮安装板1上方设置两者相连接的转向电机3和转向减速器2，转向减速器2通过轴穿过全向轮安装板1与小齿轮8连接，小齿轮8与转盘轴承9外齿啮合，转盘轴承内圈与车轮固定支架4固定连接，车轮10可绕轴滚动地通过轴与车轮固定架4连接，行走电机7连接到设置于车轮固定支架4侧壁上的行走减速器6上，行走减速器6带动侧壁另一面上的小轮二12转动，小轮二12与同一侧面的小轮一11通过同步带结合成为同步行走轮5，小轮一11与车轮10通过轴连接，行走减速器6带动小轮二12转动，进而带动小轮一11转动使车轮10行走。

在一具体实施方式中，全向轮装置的行走驱动方式由直流电机+行星减速机+同步带轮+驱动轮实现，具体通过带轮将电机动力传递给车轮，驱动带动负载移动。

在另一具体的实施方式中，转向驱动方式由直流电机+减速机+齿轮转盘实现，具体通过齿轮减速后将作用力传递到带外齿轮回转轴承的外圈，从而带动安装在外圈上的车轮发生转动。

参见图3，图3显示了本发明的具有全向轮装置的电驱动转运车的结构示意图。本发明的全向转运车，主要包括框架31、全向轮装置32、供电单元33、电控箱34，转运车主体由框架31作为主承力结构，全向轮装置32利用螺钉侧向紧固在框架31的四角位置，供电单元33如蓄电池放置在框架31中间的封闭板上、电控单元34安装在框架两侧。驱动单元中包含传感器、电机驱动器、PLC等均安装在34号件电控箱中，控制指令给PLC，PLC作为控制器单元负责逻辑运算，将计算后的控制值输出给电机控制器，最终由电机执行需要的操作。在全向轮32号件上分别安装了四个角度传感器，反馈轮组的转向角度值。遥控单元中手持遥控器放置在车体外部，34号件的电控箱中安装有遥控单元的接收器。

如图4所示，视觉导航单元两个摄像机41螺接在框架下端面，通过对地面色彩标识的辨识发电控单元34中PLC，通过PLC处理发送指令给执行驱动电机，以控制全向轮移动方向。三个激光测距传感器42螺接安装在车体前、左、右位置。激光测距传感器42可把测得与障碍物的距离显示在显示屏上。

安全检测单元配备有辅助检测单元激光测距仪42，安装在车体的前端和两侧，实时检测车体距两侧和前端的距离，并在触摸屏上显示出来。

电驱全向移动转运车，可实现前进、后退、平移解决大尺寸、大重量航天器转运问题。

尽管上文对本发明的具体实施方式进行了详细描述和说明，但是应该指明的是，本领域的技术人员可以依据本发明的精神对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用在未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims

1.全向轮装置，包括全向轮安装板、转向减速器、转向电机、车轮固定支架、同步带轮、行走减速器、行走电机、小齿轮、转盘轴承、车轮、两小轮，其中，全向轮安装板上方设置两者相连接的转向电机和转向减速器，转向减速器通过轴穿过全向轮安装板与小齿轮连接，小齿轮与转盘轴承外齿啮合，转盘轴承内圈与车轮固定支架固定连接，车轮可绕轴滚动地通过轴与车轮固定架连接，行走电机连接到设置于车轮固定支架侧壁上的行走减速器上，行走减速器带动侧壁另一面上的小轮二转动，小轮二与同一侧面的小轮一通过同步带结合成为同步行走轮，小轮一与车轮通过轴连接，行走减速器带动小轮二转动，进而带动小轮一转动使车轮行走。

2.如权利要求1所述的全向轮装置，其中，全向轮安装板还具有用于连接到其他部件上的侧板。

3.如权利要求1所述的全向轮装置，其中，全向轮装置的行走驱动方式由直流电机＋行星减速机＋同步带轮＋驱动轮实现，具体通过带轮将电机动力传递给车轮，驱动带动负载移动。

4.如权利要求1-3任一项所述的全向轮装置，其中，转向驱动方式由直流电机＋减速机＋齿轮转盘实现，具体通过齿轮减速后将作用力传递到带外齿轮回转轴承的外圈，从而带动安装在外圈上的车轮发生转动。

5.如权利要求1-4任一项所述的全向轮装置的全向转运车，其中，主要包括车体框架、全向轮装置、电控单元和供电单元，车体框架是转运平台主承力结构，四个全向轮装置安装在框架底部上，电控单元完成控制功能，由供电单元提供动力，四个全向轮摆动角度的组合实现转运平台前进、后退、平移或原地旋转的移动功能。

6.如权利要求5所述的全向转运车，其中，车体框架由钢材焊接而成。

7.如权利要求5所述的全向转运车，其中，四个全向转装置使用紧固件螺接在框架四角位置上。

8.如权利要求5所述的全向转运车，其中，电控单元由驱动单元、遥控单元、人机交互单元、视觉导航单元组成，驱动单元包含传感器、电机、电机驱动器、PLC，遥控单元在此基础上外加遥控器进行远程控制；人机交互单元用于显示系统的运行状态、故障信息、通讯状态以及系统参数设定，便于操作者实时观察运行状况；视觉导航单元及安全辅助单元由2台摄像机和3个激光测距传感器组成。

9.如权利要求5所述的全向转运车，其中，供电单元由蓄电池组成，由16块蓄电池提供直流电驱动电机运行。