CN112238708B - 一种变径式麦克纳姆轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变径式麦克纳姆轮，包括主轮辐组、驱动转轴组、辊子支撑杆组、连杆组和辊子组，所述主轮辐组包括主轮辐和轮轴，所述驱动转轴组包括连接套筒、法兰和驱动件，所述辊子组包括多个辊子模块，辊子支撑杆组包括多根支撑杆，每个辊子模块均通过支撑杆与主轮辐连接，支撑杆的外端与所述辊子模块连接，内端可滑动地安装在所述主轮辐上，连杆组包括多根连杆，每根支撑杆均与一根连杆的外端转动连接，连杆的内端转动连接在所述法兰上。本发明提供的变径式麦克纳姆轮能够减小AGV等车辆对地面平整度要求，通过能力较强。

Description

一种变径式麦克纳姆轮

技术领域

本发明涉及全方位移动轮领域，尤其涉及一种变径式麦克纳姆轮，能够应用到AGV等车辆上，可实现底盘高度、底盘离地间隙的调节，增大AGV等车辆的通过能力。

背景技术

随着经济的发展，自动引导车(AGV)的使用在装备制造业生产环节对提高企业生产效率、降低成本、提高产品质量和管理水平起到不错的作用。但由于传统AGV运行不够灵活，在狭小的空间作业困难,应用场合受到限制,因此现有技术中出现了安装有麦克纳姆轮的AGV。麦克纳姆轮四驱AGV是一种万向自动导航式AGV，可以实现XY两个方向的单独运动以及合成运动，还可以根据两边轮的转速不同实现平面中的任意方向的运动。其优点主要是换向灵活、成本相对低廉、运动控制算法简单，减少大量的结构件，在平面内可以沿任意方向、以任意半径旋转,非常适合工作在空间狭窄有限、对机动性要求高的场合。

传统麦克纳姆轮式AGV(自动引导车)对地面平整度要求较高，环境通过性较差，需要额外增加悬挂系统的方式实现底盘离地高度的改变以增强其通过性，导致增大了AGV系统的复杂性。

发明内容

本发明的目的是提供一种变径式麦克纳姆轮，能够减小AGV等车辆对地面平整度要求，通过能力较强。

为了实现上述目的，本发明提供了一种变径式麦克纳姆轮，包括主轮辐组、驱动转轴组、辊子支撑杆组、连杆组和辊子组，所述主轮辐组包括主轮辐和固定安装在所述主轮辐上并且与所述主轮辐同轴设置的轮轴，所述驱动转轴组包括可转动地套装在轮轴上的连接套筒、固定套装在所述连接套筒上的法兰、和能够驱动所述连接套筒在轮轴上转动的驱动件，所述辊子组包括围绕所述主轮辐组分布的多个辊子模块，所述辊子支撑杆组包括多根支撑杆，每个所述辊子模块均通过支撑杆与主轮辐连接，所述支撑杆的外端与所述辊子模块连接，支撑杆的内端可滑动地安装在所述主轮辐上，使得支撑杆能够沿着所述轮轴的径向滑动，所述连杆组包括多根连杆，每根所述支撑杆均与一根所述连杆的外端转动连接，所述连杆的内端转动连接在所述法兰上。

优选地，所述主轮辐上开设有滑槽，所述支撑杆的内端上固定安装有滑块，所述滑块能够在滑槽内沿着所述轮轴的径向滑动。

优选地，所述驱动件固定安装在所述连接套筒上，所述驱动件的输出轴上安装有第一齿轮，所述轮轴上安装有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

优选地，所述连接套筒上开设有通孔，所述第一齿轮的轮齿穿过所述通孔与所述第二齿轮啮合。

优选地，所述第二齿轮与所述轮轴为一体结构，形成齿轮轴。

优选地，所述驱动件为减速电机。

优选地，所述主轮辐包括左轮辐和右轮辐，所述左轮辐固定安装在所述轮轴的左端，所述右轮辐固定安装在所述轮轴的右端，所述法兰包括固定安装在连接套筒左端的左法兰盘和固定安装在连接套筒右端的右法兰盘，所述左法兰盘和右法兰盘位于所述左轮辐和右轮辐之间，所述左轮辐和右轮辐上均安装有能够沿着所述轮轴径向滑动的所述支撑杆，所述左法兰盘和右法兰盘上均与所述连杆的内端转动连接，连接在所述左法兰盘和右法兰盘上的连杆的数量相同，安装在所述左轮辐和右轮辐上的支撑杆的数量相同，连接在左法兰盘上的连杆与安装在左轮辐上的支撑杆转动连接，连接在右法兰盘上的连杆与安装在右轮辐上的支撑杆转动连接。

优选地，所述连接套筒通过轴承转动地安装在所述轮轴上。

优选地，所述辊子模块的数量为8个。

优选地，所述辊子模块包括一个辊子，所述辊子的两端分别安装在支撑杆上。

本发明与现有技术的不同之处在于，本发明提供的变径式麦克纳姆轮通过设置能够相对转动的主轮辐和法兰，在主轮辐上滑动地安装有支撑杆，辊子模块安装在支撑杆上，并且支撑杆与连杆转动连接，连杆转动连接在法兰上，当驱动件驱动法兰相对于主轮辐转动时，连杆拉动支撑杆在主轮辐上径向滑动，从而能够使得安装在支撑杆上的辊子模块同步径向移动，因而可以实现麦克纳姆轮轮辐直径无级变化。因此本发明提供的变径式麦克纳姆轮能够减小AGV等车辆对地面平整度要求，通过能力较强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述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方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种实施方式的变径式麦克纳姆轮的结构示意图；

图2是图1所示的变径式麦克纳姆轮的主轮辐组的结构示意图；

图3是图2所示的主轮辐组的另一个方向的结构示意图；

图4是图1所示的变径式麦克纳姆轮的驱动转轴组的结构示意图；

图5是图4所示的驱动转轴组的另一个方向的结构示意图；

图6是图1所示的变径式麦克纳姆轮的结构示意图，其中辊子组未示出；

图7是本发明提供的变径式麦克纳姆轮处于大直径状态的示意图；

图8是本发明提供的变径式麦克纳姆轮处于小直径状态的示意图；

附图标记说明：

1-主轮辐组；11-主轮辐；111-左轮辐；112-右轮辐；12-轮轴；13-第二齿轮；2-驱动转轴组；21-连接套筒；22-法兰；221-左法兰盘；222-右法兰盘；23-驱动件；24-第一齿轮；3-辊子支撑杆组；31-支撑杆；32-滑槽；33-滑块；4-连杆组；41-连杆；5-辊子组；51-辊子模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

在本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“左、右”是指本发明提供的变径式麦克纳姆轮在正常使用情况下定义的，并与附图1中所示的上下左右方向一致。其中“内、外”是指相对于麦克纳姆轮而言的，“径向、轴向”是指麦克纳姆轮的径向、轴向。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。

在本发明中，当零部件被称为“固定”在另一个零部件上，它可以直接固定在另一个零部件上，或者也可以存在居中的零部件。当一个零部件被认为是“连接”另一个零部件，它可以是直接连接到另一个零部件或者可能同时存在居中零部件。

适当参考图1所示，本发明提供的基本实施方式的变径式麦克纳姆轮包括主轮辐组1、驱动转轴组2、辊子支撑杆组3、连杆组4和辊子组5。

参考图2、图3所示，所述主轮辐组1包括主轮辐11和固定安装在所述主轮辐11上并且与所述主轮辐11同轴设置的轮轴12，主轮辐11优选为圆盘形。参考图4、图5所示，所述驱动转轴组2包括可转动地套装在轮轴12上的连接套筒21、固定套装在所述连接套筒21上的法兰22、和能够驱动所述连接套筒21在轮轴12上转动的驱动件23。连接套筒21可以通过轴承与轮轴12转动连接，例如，在连接套筒21的左侧安装有左侧轴承，在连接套筒21的右侧安装有右侧轴承，轮轴12安装在左侧轴承和右侧轴承上。

参考图1所示，所述辊子组5包括围绕所述主轮辐组1分布的多个辊子模块51，所述辊子支撑杆组3包括多根支撑杆31，每个所述辊子模块51均通过支撑杆31与主轮辐11连接，所述支撑杆31的外端与所述辊子模块51连接，支撑杆31的内端可滑动地安装在所述主轮辐11上，使得支撑杆31能够沿着所述轮轴12的径向滑动。应用于麦克纳姆轮的所述辊子模块51可以包括图1所示的一个辊子、也可以为两个辊子，或者包括其他数量的辊子，由于辊子模块51属于现有技术，在此不再赘述。

参考图6所示，所述连杆组4包括多根连杆41，每根所述支撑杆31均与一根所述连杆41的外端转动连接，所述连杆41的内端转动连接在所述法兰22上。当法兰22相对于主轮辐11转动时，转动连接在法兰22上的连杆41被带动围绕法兰22的轴线转动，使得所有的连杆41的外端同步向内移动，从而带动所有支撑杆31同步径向向内移动，使得安装在支撑杆31外端的辊子模块51同步向内移动。

因此，上述基本实施方式提供的直径可变的麦克纳姆轮，通过驱动件驱动实现麦克纳姆轮轮辐直径无级变化。

在本发明中，所述支撑杆31可以通过现有的各种适当方式滑动安装在主轮辐11上。优选地，参考图6所示，所述主轮辐11上开设有滑槽32，所述支撑杆31的内端上固定安装有滑块33，所述滑块33能够在滑槽32内沿着所述轮轴12的径向滑动。

在一个优选实施方式中，所述驱动件23固定安装在所述连接套筒21上，所述驱动件23为减速电机。所述驱动件23的输出轴上安装有第一齿轮24。所述轮轴12上安装有第二齿轮13，优选地，所述第二齿轮13与所述轮轴12为一体结构，形成齿轮轴。所述第一齿轮24与所述第二齿轮13啮合。当然，所述驱动件23也可以采用其他方式与轮轴12传动连接，例如，驱动件23的主体固定在连接套筒21上，驱动件23的输出轴与轮轴12同轴设置并且相互连接，或者驱动件23的输出轴与轮轴12为同一根轴。

当驱动件23与轮轴12采用齿轮传动连接时，为了方便齿轮布置，参考图5所示，在连接套筒21上开设有通孔，所述第一齿轮24的轮齿穿过所述通孔与所述第二齿轮13啮合。

在本发明中，根据辊子模块51中包括的辊子的数量，可以选择辊子模块51的固定方式。例如当辊子模块51包括两个辊子时，支撑杆31的外端可以固定在辊子模块51的中部，此时每个辊子模块51可以通过一根支撑杆31连接，驱动每个辊子模块51的连杆41也可为一根，主轮辐11可以采用一个圆盘形的轮辐，法兰22可以为一个法兰盘。当辊子模块51包括一个辊子时，连接辊子模块51的支撑杆31的数量可以为两个，两根支撑杆31的外端分别连接在辊子模块51的两端，每根支撑杆31均通过一根连杆41驱动，此时，主轮辐11包括两个轮辐，法兰22包括两个法兰盘。当辊子模块51包括一个辊子时，主轮辐11也可以采用一个圆盘形的轮辐，法兰22也可以为一个法兰盘，此时两根支撑杆31的外端分别连接在在辊子模块51的两端，两根支撑杆31的内端合为一体，并通过一根连杆41驱动。

以下以辊子模块51包括一个辊子为例，对本发明的优选实施方式做具体说明。

如图1所述，本发明提供的变径式麦克纳姆轮包括主轮辐组1、驱动转轴组2、辊子支撑杆组3、连杆组4和辊子组5。如图2、图3所示，主轮辐组1包括主轮辐11和固定安装在所述主轮辐11上并且与所述主轮辐11同轴设置的轮轴12，所述主轮辐11包括左轮辐111和右轮辐112，所述左轮辐111固定安装在所述轮轴12的左端，所述右轮辐112固定安装在所述轮轴12的右端。在所述轮轴12上安装有第二齿轮13，第二齿轮13与所述轮轴12为一体结构，形成齿轮轴。

如图4、图5所示，驱动转轴组2包括可转动地套装在轮轴12上的连接套筒21、固定套装在所述连接套筒21上的法兰22、和能够驱动所述连接套筒21在轮轴12上转动的驱动件23。其中连接套筒21通过轴承转动地安装在所述轮轴12上。法兰22包括固定安装在连接套筒21左端的左法兰盘221和固定安装在连接套筒21右端的右法兰盘222。驱动件23为减速电机，固定安装在所述连接套筒21上，所述驱动件23的输出轴上安装有第一齿轮24。连接套筒21上开设有通孔，所述第一齿轮24的轮齿穿过所述通孔与所述第二齿轮13啮合。左法兰盘221和右法兰盘222位于所述左轮辐111和右轮辐112之间。

如图1所示，所述辊子模块51的数量为8个，8个辊子模块51围绕轮轴12均布，每个辊子模块51均包括1个辊子。所述左轮辐111和右轮辐112上均安装有能够沿着所述轮轴12径向滑动的所述支撑杆31。具体的，如图6所示，在左轮辐111和右轮辐112上均开设有沿着轮轴12径向设置的滑槽32，每根支撑杆31的内端上均固定安装有滑块33，滑块33能够在滑槽32内沿着所述轮轴12的径向滑动。安装在所述左轮辐111和右轮辐112上的支撑杆31的数量相同，安装在左轮辐111上的支撑杆31的数量为8根，安装在右轮辐112上的支撑杆31的数量也为8根。

所述左法兰盘221邻近所述左轮辐111，右法兰盘222邻近右轮辐112。左法兰盘221和右法兰盘222上均与所述连杆41的内端转动连接，连接在所述左法兰盘221和右法兰盘222上的连杆41的数量相同，即左法兰盘221和右法兰盘222上均转动连接有8根连杆41，每根连杆41均与一根支撑杆31转动连接。连接在左法兰盘221上的连杆41与安装在左轮辐111上的支撑杆31转动连接，连接在右法兰盘222上的连杆41与安装在右轮辐112上的支撑杆31转动连接

当需要改变麦克纳姆轮的直径时，通过电机驱动左法兰盘221和右法兰盘222相对于左轮辐111和右轮辐112转动，转动连接在左法兰盘221和右法兰盘222上的连杆41拉动支撑杆31向内运动，从而使得安装在支撑杆31上的辊子模块51同步向内移动，从而缩小麦克纳姆轮的直径，如图8所示。当电机驱动左法兰盘221和右法兰盘222相对于左轮辐111和右轮辐112反向转动时，转动连接在左法兰盘221和右法兰盘222上的连杆41推动支撑杆31向外运动，从而使得安装在支撑杆31上的辊子模块51同步向外移动，从而增大麦克纳姆轮的直径，如图7所示。

因此，本发明提供的变径麦克纳姆轮，通过驱动件驱动实现麦克纳姆轮轮辐直径无级变化。

当应用到AGV上可在满足全向移动功能的同时，能够实现AGV底盘高度、AGV底盘离地间隙的调节，增大了AGV的通过能力。

当AGV需要通过限高区域(如货架底部等)时，驱动轮径变小，AGV整车高度可随之降低；当AGV需要通过宽度稍大些的沟槽时，驱动轮径变大可提高AGV的过沟槽能力；当AGV底盘离地高度不足需要越过地面凸起时，驱动轮径变大可提高AGV底盘离地高度进而越过地面凸起。

以上实施方式的先后顺序仅为便于描述，不代表实施方式的优劣。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种变径式麦克纳姆轮，其特征在于,包括主轮辐组（1）、驱动转轴组（2）、辊子支撑杆组（3）、连杆组（4）和辊子组（5），所述主轮辐组（1）包括主轮辐（11）和固定安装在所述主轮辐（11）上并且与所述主轮辐（11）同轴设置的轮轴（12），所述驱动转轴组（2）包括可转动地套装在轮轴（12）上的连接套筒（21）、固定套装在所述连接套筒（21）上的法兰（22）、和能够驱动所述连接套筒（21）在轮轴（12）上转动的驱动件（23），所述辊子组（5）包括围绕所述主轮辐组（1）分布的多个辊子模块（51），所述辊子支撑杆组（3）包括多根支撑杆（31），每个所述辊子模块（51）均通过支撑杆（31）与主轮辐（11）连接，所述支撑杆（31）的外端与所述辊子模块（51）连接，支撑杆（31）的内端可滑动地安装在所述主轮辐（11）上，使得支撑杆（31）能够沿着所述轮轴（12）的径向滑动，所述连杆组（4）包括多根连杆（41），每根所述支撑杆（31）均与一根所述连杆（41）的外端转动连接，所述连杆（41）的内端转动连接在所述法兰（22）上；所述连接套筒（21）通过轴承可转动地套装在所述轮轴（12）上，所述驱动件（23）固定安装在所述连接套筒（21）上，所述驱动件（23）的输出轴上安装有第一齿轮（24），所述轮轴（12）上安装有第二齿轮（13），所述第一齿轮（24）与所述第二齿轮（13）啮合；所述连接套筒（21）上开设有通孔，所述第一齿轮（24）的轮齿穿过所述通孔与所述第二齿轮（13）啮合；所述第二齿轮（13）与所述轮轴（12）为一体结构，形成齿轮轴。

2.根据权利要求1所述的变径式麦克纳姆轮，其特征在于，所述主轮辐（11）上开设有滑槽（32），所述支撑杆（31）的内端上固定安装有滑块（33），所述滑块（33）能够在滑槽（32）内沿着所述轮轴（12）的径向滑动。

3.根据权利要求1所述的变径式麦克纳姆轮，其特征在于，所述驱动件（23）为减速电机。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的变径式麦克纳姆轮，其特征在于，所述主轮辐（11）包括左轮辐（111）和右轮辐（112），所述左轮辐（111）固定安装在所述轮轴（12）的左端，所述右轮辐（112）固定安装在所述轮轴（12）的右端，所述法兰（22）包括固定安装在连接套筒（21）左端的左法兰盘（221）和固定安装在连接套筒（21）右端的右法兰盘（222），所述左法兰盘（221）和右法兰盘（222）位于所述左轮辐（111）和右轮辐（112）之间，所述左轮辐（111）和右轮辐（112）上均安装有能够沿着所述轮轴（12）径向滑动的所述支撑杆（31），所述左法兰盘（221）和右法兰盘（222）上均与所述连杆（41）的内端转动连接，连接在所述左法兰盘（221）和右法兰盘（222）上的连杆（41）的数量相同，安装在所述左轮辐（111）和右轮辐（112）上的支撑杆（31）的数量相同，连接在左法兰盘（221）上的连杆（41）与安装在左轮辐（111）上的支撑杆（31）转动连接，连接在右法兰盘（222）上的连杆（41）与安装在右轮辐（112）上的支撑杆（31）转动连接。

5.根据权利要求4所述的变径式麦克纳姆轮，其特征在于，所述连接套筒（21）通过轴承转动地安装在所述轮轴（12）上。

6.根据权利要求5所述的变径式麦克纳姆轮，其特征在于，所述辊子模块（51）的数量为8个。

7.根据权利要求6所述的变径式麦克纳姆轮，其特征在于，所述辊子模块（51）包括一个辊子，所述辊子的两端分别安装在支撑杆（31）上。

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