CN111332378A - 双动力四驱五全向轮重载球形机器人 - Google Patents

双动力四驱五全向轮重载球形机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN111332378A
CN111332378A CN202010078563.8A CN202010078563A CN111332378A CN 111332378 A CN111332378 A CN 111332378A CN 202010078563 A CN202010078563 A CN 202010078563A CN 111332378 A CN111332378 A CN 111332378A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheel
omni
drive
wheels
driving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010078563.8A
Other languages
English (en)
Inventor
刘伟
孙俊阳
王润蛟
耿官旺
张青松
韩晓龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jiaotong University
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CN202010078563.8A priority Critical patent/CN111332378A/zh
Publication of CN111332378A publication Critical patent/CN111332378A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B19/00—Wheels not otherwise provided for or having characteristics specified in one of the subgroups of this group
    • B60B19/12—Roller-type wheels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明涉及一种具有五个全向轮的四驱动球形机器人。该发明主要包括球壳、机架、行走驱动、转向驱动、弹簧、支撑及四个驱动全向轮和底盘等部件。球壳内的部件偏心质量及弹簧预压力共同作用于球壳内表面，所提供的摩擦力使偏心质量偏离球心，从而产生偏心力矩使球壳滚动。四个全向轮两个一组按正交位支撑在底盘下方，可提供大的承载能力，其中前后两全向轮由一个行走电机驱动，左右两全向轮由一个转向电机驱动，位于顶部的支撑全向轮可以防止底盘倾覆。

Description

双动力四驱五全向轮重载球形机器人
技术领域
本发明涉及运动球形机器人技术领域，尤其涉及一种双动力四驱五全向轮重载球形机器人。
背景技术
球形机器人具有良好的密闭性，能够适应复杂、恶劣的工作环境，并有较大的体积，因此，探索新型结构和驱动的球形机器人很有应用前景。
现有专利申请201410147444.8提出一种麦克纳姆轮驱动式球形机器人，该机构主要不足:1)麦克纳姆轮的滚子与驱动方向为45°布置，麦克纳姆轮在前进过程中将引起45°方向的不确定滚动，导致精确控制其运动轨迹困难；2)支撑麦克纳姆轮的机架缺少弹性结构，难以确保麦克纳姆轮与球壳内表面保持接触和摩擦力；3)球体内部的气动杆与球壳内表面的接触摩擦力会阻碍麦克纳姆轮的驱动能力。
现有专利申请201510194055.5提出一种全步姿行走球形机器人，采用4 个电机分别驱动4个全向轮运动，这个机构的问题是：1)两个同向电机难以保持同步，从而引起运动干涉，增大控制策略的复杂性；2)机构顶部采用球形万向轮，球形万向轮均为偏心设计，与球壳的接触点不在作用力垂直线上，承重能力差，需要转向时，万向轮必须围绕主轴做偏心运动达到顺直方向后方可按所变方向运行，其不但费力且运动轨迹不准确。
现有专利申请201710513040提出一种正交位双全向轮驱动球形机器人，该结构采用上下两个全向轮呈正交布置，压力集中于直径的两端，会导致球壳局部变形，影响运动效果。
本专利提出的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，显著增加全向轮与球壳的接触区域，分散球壳内部压力，从而可以承载大的工作载荷，双动力驱动便于实现行走和转向的协调运动，可简化控制。
发明内容
本发明提供了一种双动力四驱五全向轮重载球形机器人，主要包括球壳1、支撑全向轮2、弹簧3、机架4、驱动全向轮5、转向驱动6、行走驱动7、底盘 8；
所述机架4位于球壳1内部，固定弹簧3，连接支撑全向轮2及底盘8，所述支撑全向轮2位于机架4顶部。
所述弹簧3位于支撑全向轮2和机架4之间，使支撑全向轮2始终与球壳内部保持接触，并增大驱动全向轮5对球壳内部的压力。
所述驱动全向轮5两两正交布置在底盘8的前后和左右方向，每一组驱动全向轮前后位同步运动。
所述支撑全向轮2起到防止球壳内部装置出现倾覆的作用，也可以适当增加各全向轮与球壳内部的接触摩擦力，提供足够的偏心力矩。
所述弹簧3能够使球体内部结构有一定自适应能力，当球壳发生变形时，保证驱动全向轮5与球壳始终保持接触，从而获得驱动摩擦力，并有助于减震缓冲。
所述一组驱动全向轮5前后分布在底盘8两侧，由一个行走驱动7驱动，主要负责球形机器人行进。另一组驱动全向轮由转向驱动6驱动，实现球形机器人转向运动，两组全向轮互不干涉。
所述底盘8位于球壳底部，驱动全向轮5两两正交布置在底盘8的前后和左右方向，可降低球形机器人内部装置的重心，四个全向轮可以分散球壳内部压力，避免压力集中引起的球壳变形严重，从而可以承载更大的工作载荷。
所述转向驱动6与一个驱动全向轮5集成为一体，直接传递动力，在该轮的另一侧采用皮带连接位于相应位置的驱动全向轮，从而实现一组全向轮的同步运动。
所述行走驱动7与一个驱动全向轮5集成为一体，直接传递动力，在该轮的另一侧采用皮带连接位于相应位置的驱动全向轮，从而实现一组全向轮的同步运动。
在上述技术方案基础上，为了避免两正交传动系统之间出现干涉，一组驱动全向轮采用大直径皮带轮传动，正交位置的另一组驱动全向轮采用小直径皮带轮，从而避免两传动皮带间的空间干涉。
在上述技术方案基础上，所述机架4与底盘8集成为一体。
球形机器人的重心mg应尽量远离球心，具体位置跟底盘上承载的重物质量有关，也与驱动全向轮大小、驱动装置的安放位置密切相关。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明显著增加了全向轮与球壳的接触区域，从而分散球壳内部压力，从而可以承载更大的工作载荷。
2.本发明采用一个电机驱动一组全向轮前后同步位运动的方式，便于实现行走和转向的协调运动，可简化控制。
3.本发明采用的支撑全向轮运动灵活迅速，更便于控制球体内部装置及球体本身的运动轨迹。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的侧视图。
图3为本发明的仰视图。
图4为本发明的实施例1。
图5为本发明的实施例2。
图中：1球壳，2支撑全向轮，3弹簧，4机架，5驱动全向轮，6转向驱动，7行走驱动，8底盘，9皮带。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的，而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1，图2所示，一种双动力四驱五全向轮重载球形机器人，主要包括球壳1、支撑全向轮2、弹簧3、机架4、驱动全向轮5、转向驱动6、行走驱动 7、底盘8和皮带9；
所述机架4位于球壳1内部，固定弹簧3，连接支撑全向轮2及底盘8，所述支撑全向轮2位于机架4顶部。
所述弹簧3位于支撑全向轮2和机架4之间，使支撑全向轮2始终与球壳内部保持接触，并增大驱动全向轮5对球壳内部的压力。
所述驱动全向轮5两两正交布置在底盘8的前后和左右方向，每一组驱动全向轮前后位同步运动。
所述支撑全向轮2起到防止球壳内部装置出现倾覆的作用，也可以适当增加各全向轮与球壳内部的接触摩擦力，提供足够的偏心力矩。
如图1、图2所示，所述弹簧3能够使球体内部结构有一定自适应能力，当球壳发生变形时，保证驱动全向轮5与球壳始终保持接触，从而获得驱动摩擦力，并有助于减震缓冲。
在上述技术方案的基础上，所述弹簧装置3并不局限于采用钢丝弹簧，也可以采用空气弹簧、橡胶装置等设备，类似可以起到相同作用的装置依然属于本发明的保护范围之内。
如图1、图2所示，所述一组驱动全向轮5前后分布在底盘8两侧，由一个行走驱动7驱动，主要负责球形机器人行进。另一组驱动全向轮由转向驱动6 驱动，实现球形机器人转向运动，两组全向轮互不干涉。
如图1、图2所示，所述底盘8位于球壳底部，驱动全向轮5两两正交布置在底盘8的前后和左右方向，可降低球形机器人内部装置的重心，四个全向轮可以分散球壳内部压力，避免压力集中引起的球壳变形严重，从而可以承载更大的工作载荷。
如图3所示，所述行走驱动7与一个驱动全向轮5集成为一体，直接传递动力，在该轮的另一侧采用皮带9连接位于相应位置的驱动全向轮，从而实现一组全向轮的同步运动。
如图3所示，所述转向驱动6与一个驱动全向轮5集成为一体，直接传递动力，在该轮的另一侧采用皮带9连接位于相应位置的驱动全向轮，从而实现一组全向轮的同步运动。
在上述技术方案的基础上，为了避免两正交传动系统之间出现干涉，一组驱动全向轮5采用大直径皮带轮传动，正交位置的另一组驱动全向轮5采用小直径皮带轮，从而避免两传动皮带9之间的空间干涉。
在上述技术方案的基础上，所述传动方式并不局限于大、小直径皮带轮传动，也可以采用链轮传动方式，也通过采用过桥轴传动的方式来避免干涉，传动方式不局限于上述一种传动方式，由本技术方案所引申出的显而易见的变化仍然属于本发明的保护范围之内。
所述机架4与底盘8集成为一体。
实施例1：行进运动
如图4所示，一组驱动全向轮5在行走驱动7的驱动下，带动球体内部装置沿球壳内表面运动，重心mg发生位置偏移，从而产生偏心力矩驱动球体滚动，此时另一组驱动全向轮的运动不受影响，可以同时进行转向运动。
实施例2：转向运动
如图5所示，一组驱动全向轮5在转向驱动6的驱动下，带动球体内部装置沿球壳内表面运动，重心mg发生位置偏移，从而产生偏心力矩驱动球体滚动，此时另一组驱动全向轮的运动不受影响，可以同时进行行进运动。
由上述本发明的实施案例提供的技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明显著增加了全向轮与球壳的接触区域，从而分散球壳内部压力，从而可以承载更大的工作载荷。
本发明采用一个电机驱动一组全向轮前后同步位运动的方式，便于实现行走和转向的协调运动，可简化控制。
本发明采用的支撑全向轮运动灵活迅速，更便于控制球体内部装置及球体本身的运动轨迹。
本发明结构简单，不需要高精度零部件，可降低工程化成本。
以上，仅为本发明较为理想的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动，凡是属于本发明技术方案所引申出的显而易见的变化仍然属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双动力四驱五全向轮重载球形机器人，主要包括球壳1、支撑全向轮2、弹簧3、机架4、驱动全向轮5、转向驱动6、行走驱动7和底盘8；
所述机架4位于球壳1内部，固定弹簧3，连接支撑全向轮2及底盘8，所述支撑全向轮2位于机架4顶部；
所述弹簧3位于支撑全向轮2和机架4之间，使支撑全向轮2始终与球壳内部保持接触，并增大驱动全向轮5对球壳内部的压力；
所述驱动全向轮5两两正交布置在底盘8的前后和左右方向，每一组驱动全向轮前后位同步运动。
2.如权利要求1所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，所述支撑全向轮2起到防止球壳内部装置出现倾覆的作用，也可以适当增加各全向轮与球壳内部的接触摩擦力，提供足够的偏心力矩。
3.如权利要求1所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，所述弹簧3能够使球体内部结构有一定自适应能力，当球壳发生变形时，保证驱动全向轮5与球壳始终保持接触，从而获得驱动摩擦力，并有助于减震缓冲。
4.如权利要求1所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，所述全向轮2、5轮周分布有小滚子，全向轮径向滚动时，小滚子能够侧向滑移，两者运动互不干涉，因此能够实现全向运动。
5.如权利要求1所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，所述一组驱动全向轮5前后分布在底盘8两侧，由一个行走驱动7驱动，主要负责球形机器人行进；另一组驱动全向轮由转向驱动6驱动，实现球形机器人转向运动，两组全向轮互不干涉。
6.如权利要求1所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，所述底盘8位于球壳底部，驱动全向轮5两两正交布置在底盘8的前后和左右方向，可降低球形机器人内部装置的重心，四个全向轮可以分散球壳内部压力，避免压力集中引起的球壳变形严重，从而可以承载更大的工作载荷。
7.如权利要求5所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，所述转向驱动6与一个驱动全向轮5集成为一体，直接传递动力，在该轮的另一侧采用皮带连接位于相应位置的驱动全向轮，从而实现一组全向轮的同步运动。
8.如权利要求5所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，所述行走驱动7与一个驱动全向轮5集成为一体，直接传递动力，在该轮的另一侧采用皮带连接位于相应位置的驱动全向轮，从而实现一组全向轮的同步运动。
9.如权利要求6所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，为了避免两正交传动系统之间出现干涉，一组驱动全向轮采用大直径皮带轮传动，正交位置的另一组驱动全向轮采用小直径皮带轮，从而避免两传动皮带间的空间干涉。
10.如权利要求1所述的双动力四驱五全向轮重载球形机器人，其特征在于，所述转向驱动6和行走驱动7均包括电机及传动装置。
CN202010078563.8A 2020-02-03 2020-02-03 双动力四驱五全向轮重载球形机器人 Pending CN111332378A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010078563.8A CN111332378A (zh) 2020-02-03 2020-02-03 双动力四驱五全向轮重载球形机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010078563.8A CN111332378A (zh) 2020-02-03 2020-02-03 双动力四驱五全向轮重载球形机器人

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111332378A true CN111332378A (zh) 2020-06-26

Family

ID=71175744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010078563.8A Pending CN111332378A (zh) 2020-02-03 2020-02-03 双动力四驱五全向轮重载球形机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111332378A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112356011A (zh) * 2020-10-29 2021-02-12 西北工业大学 一种利用飞轮稳定测量平台的球形机器人
CN114802508A (zh) * 2022-05-23 2022-07-29 北京交通大学 一种全向轮驱动磁增强球形机器人

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09254838A (ja) * 1996-03-19 1997-09-30 Sony Corp 球体移動装置
CN101439740A (zh) * 2007-11-19 2009-05-27 张俊杰 一种可360°转向的球形汽车
JP2010215082A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Kyushu Institute Of Technology 球体駆動式全方向移動装置
CN104129430A (zh) * 2014-08-14 2014-11-05 柳州君天机器人自动化有限公司 全转向移动底盘
CN104760492A (zh) * 2015-04-22 2015-07-08 燕山大学 一种全步姿行走球形机器人
CN105264452A (zh) * 2013-05-06 2016-01-20 斯飞乐有限公司 多用途自推进装置
CN105480316A (zh) * 2016-01-11 2016-04-13 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 一种全方位移动球形机器人
CN107128382A (zh) * 2017-03-21 2017-09-05 坎德拉（深圳）科技创新有限公司 球形机器人
CN206719346U (zh) * 2017-03-21 2017-12-08 坎德拉（深圳）科技创新有限公司 行走驱动组件及球形机器人
CN107487394A (zh) * 2017-06-29 2017-12-19 北京交通大学 正交位双全向轮驱动球形机器人
US10168701B2 (en) * 2011-01-05 2019-01-01 Sphero, Inc. Multi-purposed self-propelled device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09254838A (ja) * 1996-03-19 1997-09-30 Sony Corp 球体移動装置
CN101439740A (zh) * 2007-11-19 2009-05-27 张俊杰 一种可360°转向的球形汽车
JP2010215082A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Kyushu Institute Of Technology 球体駆動式全方向移動装置
US10168701B2 (en) * 2011-01-05 2019-01-01 Sphero, Inc. Multi-purposed self-propelled device
CN105264452A (zh) * 2013-05-06 2016-01-20 斯飞乐有限公司 多用途自推进装置
CN104129430A (zh) * 2014-08-14 2014-11-05 柳州君天机器人自动化有限公司 全转向移动底盘
CN104760492A (zh) * 2015-04-22 2015-07-08 燕山大学 一种全步姿行走球形机器人
CN105480316A (zh) * 2016-01-11 2016-04-13 佛山市南海区广工大数控装备协同创新研究院 一种全方位移动球形机器人
CN107128382A (zh) * 2017-03-21 2017-09-05 坎德拉（深圳）科技创新有限公司 球形机器人
CN206719346U (zh) * 2017-03-21 2017-12-08 坎德拉（深圳）科技创新有限公司 行走驱动组件及球形机器人
CN107487394A (zh) * 2017-06-29 2017-12-19 北京交通大学 正交位双全向轮驱动球形机器人

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112356011A (zh) * 2020-10-29 2021-02-12 西北工业大学 一种利用飞轮稳定测量平台的球形机器人
CN114802508A (zh) * 2022-05-23 2022-07-29 北京交通大学 一种全向轮驱动磁增强球形机器人

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105667632B (zh) 一种Mecanum轮全向移动平台
CN108100076B (zh) 无人车底盘及无人车
CN111332378A (zh) 双动力四驱五全向轮重载球形机器人
WO2014002275A1 (ja) 移動体および移動体システム
CN112298395B (zh) 六轮仿生底盘
CN110510029B (zh) 麦克纳姆轮双联支链腿及全向移动调姿平台
CN206719346U (zh) 行走驱动组件及球形机器人
CN214875226U (zh) 机器人的移动装置及机器人
US11780282B2 (en) Suspension assembly, suspension damping device and six wheels bionic chassis
CN110654194A (zh) 六轮独立转向可升降式移动平台
CN111377006A (zh) 一种全地形轮式机器人的底盘
CN113173216A (zh) 机器人的移动装置及机器人
CN213620020U (zh) 多轮仿生底盘
CN110466639A (zh) 一种爬壁机器人
JP3093580B2 (ja) 全方向移動車の駆動伝達機構
KR20200010936A (ko) 모바일 로봇
CN113479017B (zh) 一种万向履带轮组及其运动方法
CN211001619U (zh) 一种移动机器人的双滚轮全向动力脚轮和全向移动平台
CN212473728U (zh) 一种具有驻车功能的轮式机器人
JP3294471B2 (ja) 全方向移動車及びそのステアリング制御方法
CN111874125A (zh) 具有驻车功能的轮式机器人
CN206719347U (zh) 行走驱动组件及球形机器人
CN207096808U (zh) 一种带有升降旋转机构的搬运小车
CN206327483U (zh) 能实现侧向移动双独轮辅助行走装置
CN111891255A (zh) 轮式机器人

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination