CN113247141B - 驱动轮单元及行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以简单的结构就能够稳定行走及低底盘化的驱动轮单元及行走装置。将具有单元框体、被设置在单元框体的一端且能够绕转动轴转动的从动轮、被设置在单元框体的另一端与驱动源的转动一起能够绕平行于从动轮的转动轴的转动轴转动的驱动轮，以及位于从动轮和驱动轮之间，沿着平行于从动轮的转动轴的转动轴能够转动地设置在单元框体中的接合部的一对驱动轮单元，以各驱动轮、各从动轮及各接合部的转动轴为分别一致的方式设置在装置框体的左右位置里。

Description

驱动轮单元及行走装置

技术领域

本发明涉及驱动轮单元及行走装置。

背景技术

现今，在工厂或仓库等为了物流台车的搬运，大多使用进行自主行走的无人搬运行走装置等。以往，较多的是行走装置一边牵引物流台车一边搬运，但近年来，考虑到回旋半径及行走通道宽度，要求的是能够潜入物流台车来搬运的低底盘型。

另外，为了在狭窄区域内进行方向转换，有时会在装置的中央设置驱动轮，并在前后配置在自由的方向上转动的小脚轮，从而能够以装置中心来回旋。虽然对于通常的四轮车辆的情况也适用，但在前述的在中央设置驱动轮并在前后配置用于姿势保持的从动轮的车辆中，尤其是由于路面的起伏或凹凸，驱动轮等打滑或空转的可能性会变大。

如此，当车辆的驱动轮与路面发生空转或打滑时，行走方向会大幅变化，并发生因偏离预定的行走轨道而引起的碰撞或对目的地的接近位置偏移，从而难以正确地交接货物。另外，自动导引车(AGV:Automated Guided Vehicle)的自身位置虽然能够基于车轮的转动数来测量，但在发生车轮的空转或打滑时，会在自身位置的检测中产生很大的误差，有时会对行走造成障碍。

以往的行走装置采用的是使用了具有阻尼功能的悬架机构或连杆功能的摇臂转向机构，来降低路面的起伏或凹凸引起的驱动轮等的打滑。

但是，悬架机构在机构上的结构变得复杂化。另外，悬架机构需要在上下方向上配置部件，作为行走驱动机构，就会难以低底盘化。

另外，作为不使用悬架的机构的摇臂转向机构的情况也是同样的，由于连杆零件的数量增多，结构就会复杂化。另外，在摇臂转向机构的情况下，由于将连杆配置在车轮的上方，因此难以进行低底盘化。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于以简单的结构提供一种能够稳定行走及低底盘化的驱动轮单元及行走装置。

【专利文献1】(日本)专利特开平4-92786号公报

【专利文献2】(日本)专利特开2018-94998号公报

发明内容

为了解决上述课题实现目的，本发明将具有单元框体、被设置在单元框体的一端且能够绕转动轴转动的从动轮、被设置在单元框体的另一端与驱动源的转动一起能够绕平行于驱动轮的转动轴的转动轴转动的驱动轮，以及位于从动轮和驱动轮之间，沿着平行于从动轮的转动轴的转动轴能够转动地设置在单元框体中的接合部的一对驱动轮单元，以各驱动轮、各从动轮及各接合部的转动轴为分别一致的方式设置在装置框体的左右位置里。

根据本发明取得的效果是以简单的结构就能够稳定行走及低底盘化。

附图说明

图1所示是将设置在第1实施方式的行走装置中的驱动轮单元沿长度方向剖切时的概略剖视图。

图2所示是从前方左斜上方看到的设置在第1实施方式的行走装置中的驱动轮单元的立体图。

图3所示是透视了设置有驱动轮单元的第1实施方式的行走装置的内部的概略立体图。

图4(a)、图4(b)所示是透视了第1实施方式的行走装置的内部的状态图。

图5所示是用于说明摇臂转向机构的行走装置的图。

图6所示是对摇臂转向机构的行走装置的载荷的施加程度引起车轮抬起的问题的说明图。

图7所示是第1实施方式的行走装置中的防止车轮浮起发生的结构的说明图。

图8(a)、图8(b)所示是透视了第2实施方式的行走装置的内部的状态图。

图9(a)、图9(b)所示是第3实施方式的行走装置的外观图。

图10(a)、图10(b)所示是透视了第3实施方式的行走装置的状态图。

图11(a)、图11(b)所示是设置在第4实施方式的行走装置中的驱动轮单元的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对实施方式的行走装置进行说明。

(概要)

实施方式的行走装置具有驱动轮单元，该驱动轮单元在两端部具备驱动轮和从动轮。在驱动轮单元的中心部，设有在与驱动轮平行的轴上转动自如的接合部。该接合部经由连结部来与行走装置的底盘连接。这种驱动轮单元分别设置在行走装置的底盘的左右。通过在行走装置的底盘的左右端分别独立地设置具有自由度的驱动轮单元，能够有效利用车体中央部的空间并实现小型化。另外，所有的车轮都能够维持始终接地的状态，从而能够稳定行走。

另外，以下说明的第1实施方式的行走装置是相对于底盘的前方两处及后方一处的共计三处分别各安装两轮的六轮构成的行走装置例。在三处之中的前方两处设置有驱动轮单元。驱动轮单元具有驱动轮及从动轮各一个，并具有以左右的轴为中心的自由度，且分别能够单独地动作。

在后方一处设置有在两端具有从动轮的从动轮单元。在从动轮单元的中心具有以前后方向的轴为中心的自由度。通过这些六轮的结构，只要在设定的起伏量以内，无论怎样的台阶都能够维持六轮全部接地。另外，由于对各车轮的载荷平衡几乎不变，因此能够提高基于车轮转动数的移动距离测量的正确性，还能够稳定地进行行走控制。然后，与以往的"摇臂转向构成"相比，能够简单且紧凑地实现，并成为能够实现成本降低且能够低底盘化的构成。

换句话说就是，以下说明的第1实施方式的行走装置通过将具有自由度的驱动轮单元分割安装在行走装置的底盘的左右端，就能够以紧凑且低成本来实现具有高行走稳定性的行走装置。

(驱动轮单元的结构)

首先，图1所示是将设置在第1实施方式的行走装置中的驱动轮单元10沿长度方向剖切时的概略剖视图。另外，图2所示是从前方左斜上方看到的驱动轮单元10的立体图。如图1及图2所示，驱动轮单元10具有使一对大致长方形的板状部件1a、1b(框体一侧部的一例)的面彼此相向对置，并经由设置在前方部的底部6连接了各板状部件1a、1b的形状的连接件1。

在该连接件1的前方部的底部6上设有从动轮3。从动轮3在绕与接地面垂直的转动轴A能够转动的同时，能够绕大致平行于接地面的转动轴B转动。

在连接件1的后方部设有驱动轮2，该驱动轮2通过各板状部件1a、1b来夹持，并绕与接地面大致平行的转动轴C转动自如。在驱动轮2和从动轮3之间的连接件1的中央部，设置有大致长方体形状的接合部4，该接合部4通过各板状部件1a、1b来夹持，并绕与接地面大致平行的转动轴D转动自如。该接合部4的上表面部是与行走装置的底盘进行连结的连结部4a。

如此，通过将连接件分割为各板状部件1a、1b，并成为夹持驱动轮2、从动轮3以及接合部4的结构，就能够减轻各板状部件1a、1b以及接合部4中发生的载荷对行走装置的转矩力，并且能够抑制各板状部件1a、1b、接合部4以及行走装置的底盘(单元框体的一例:图4(a)、图4(b)的符号11)的变形。

(行走装置的结构)

图3所示是透视了设置有这种驱动轮单元10的第1实施方式的行走装置的内部的概略立体图。另外，图4(a)、图4(b)所示是透视了第1实施方式的行走装置的内部的状态图。图4(a)、图4(b)中，图4(a)所示是透视了第1实施方式的行走装置的内部的状态图。另外，图4(b)所示是透视了第1实施方式的行走装置的内部的右视图。

如图3及图4(a)、图4(b)所示，第1实施方式的行走装置是在底盘11的3处设置了分别有2轮的6轮结构。该3处中，在前方2处设置有上述的驱动轮单元10。如上所述，驱动轮单元10设有将左右方向的轴B或轴C作为中心而具有转动自如的自由度的驱动轮及从动轮1各一个。前方2处的驱动轮单元10可以分别独立地动作。

另外，在驱动轮单元10的驱动轮2中分别设置有电动机单元22。驱动力是通过该电动机单元22的电动机20(驱动源的一例)传递到驱动轮单元10的驱动轮2中的。

在行走装置的底盘11的后方1处，设置有从动轮单元30。从动轮单元30具有分别设置在大致长方形状的连接件15的两端部附近的从动轮18、19。从动轮18、19在绕与接地面垂直的转动轴E或转动轴F能够转动的同时，能够绕大致平行于接地面的转动轴G转动。

另外，在该例中，是在从动轮单元30中设置了两个从动轮18、19，但也可以在从动轮单元30中设置一个从动轮，或设置三个以上的从动轮。

另外，在连接件15的中央部设置有接合部12。从动轮单元30以从动轮18、19沿行走装置的底盘11的短边方向来定位的方式，经由该接合部12被设置在行走装置的底盘11上。

(第1实施方式的行走装置的作用效果)

这样的第1实施方式的行走装置在越过台阶时，由于六轮(2、3、18、19)全部接地，所以驱动轮2的接地载荷几乎不变。因此，能够实现稳定的行走，并且还能够提高通过车轮的转动测量对自身位置的测量精度。另外，接合部4、12分别固定在底盘11的水平的底面部11b上(在同一面上分别固定)。因此，能够简化底盘11的结构，能够实现低成本化。另外，能够使底盘11的上表面部11a平面化，并能够使行走装置的上部的空间(上表面部11a)成为容易更有效利用的形状。

另外，实施方式的行走装置中，图2所示的驱动轮单元10的接合部4的转动轴D的高度位置和驱动轮2的旋转轴C的高度位置为大致相同的高度位置。因此，能够降低驱动轮单元10的高度(即，能够使上下方向的厚度变薄)，并能够实现驱动轮单元10的小型化。另外，由于能够降低驱动轮单元10的高度，因此能够使行走装置低底盘化。

另外，两个驱动轮单元10及一个从动轮单元30分别独立地设置在行走装置的底盘11上。因此，能够形成例如两个驱动轮单元10之间等的空隙部，并且能够将例如电池装置或控制器装置等部件配置在该空隙部中。

另外，通过将两个驱动轮单元10及一个从动轮单元30设置在底盘11的弯曲部的附近，来成为以底盘11的外侧的弯曲部能够支撑行走装置的装载载荷引起的应力的结构。由此，对于强度低的底盘11的中央部能够几乎不施加应力，即使用比较薄的板金部件来形成行走装置，也能够装载重物。

另外，由于能够减轻施加在底盘11的中央部的应力，因此能够将例如升降的单元等配置到设置在底盘11的中央部的孔部里。另外，由于底盘11的上表面部11a为平面状，因此也能够容易地安装如控制器等电气零件。另外，由于能够将零件直接安装在底盘11上，所以就能够实现零件数量的削减。然后，由于能够实现零件数量的削减，因此能够实现行走装置的低成本化。

另外，通过一对板状部件1a、1b来能够转动地夹持并保持驱动轮2、从动轮3及接合部4，就能够防止在驱动轮单元10及行走装置的底盘11中产生转矩力的不良情况。因此，即使行走装置的底盘11为低刚性，也能够抑制变形。

另外，以驱动轮2分别位于行走装置的底盘11的前后中心的方式，将一对驱动车轮单元10分别设置在底盘11的左右。由此，就能够以底盘11的中心为轴来进行回旋。另外，能够减小回旋时的半径。另外，通过在底盘11的左右端附近分别设置驱动车轮单元10，就能够在底盘11的弯曲部附近承受车体的载荷。另外，能够有效利用驱动轮单元10之间的空间。

另外，通过将一对驱动车轮单元10分别设置在底盘11的左右，并将从动轮单元30设置在底盘11的后方端附近，在使得各单元10、30的驱动轮和从动轮都始终接地的同时，还能够提供稳定行走的行走装置。

(第1实施方式的详细效果)

以下，说明第1实施方式的行走装置的详细效果。

(小型轻量及低成本化)

与第1实施方式的行走装置同样，作为不使用悬架的机构的摇臂转向机构，如图5中的连杆部件101～104所示，连杆部件的数量多，各连杆部件101～104本身也大型化。因此，在行走装置的框体上，连接件零件101～104占有的面积变大。因此，摇臂转向机构就难以适用于有低底盘化要求的例如自动搬运车等。

相对于此，第1实施方式的行走装置由于两个驱动轮单元10及一个从动轮单元30为分别独立的三个连接件，因此能够减小对行走装置的占有面积。另外，能够有效利用各连接件之间(各驱动轮单元10之间、或驱动轮单元10-从动轮单元30之间)的空隙部。另外，由于各连接件(两个驱动轮单元10及一个从动轮单元30)是小型的，所以能够容易地使其具有用于重量物对应的强度。这些也很大程度上有助于降低行走装置的成本。

(对于外来干扰的主体姿势的维持功能)

另外，在摇臂转向机构的情况下，为了使底盘为稳定的姿势，与图5中的接点S1一起，还需要另外1点的接点S2。然后，有偏载荷时，就会对具有这样两个接点S1、S2的机构施加负荷。另外，如图6所示，由于到连接件为止的距离长，因此转矩力变大，有时候就会发生施加有负荷的相反侧的车轮抬起的不良情况。在自动搬运车等中使用时，由于平时会经常发生偏载荷，所以这种摇臂转向机构是难以适用的机构。

相对于此，第1实施方式的行走装置如图7所示地，无论对底盘11的哪个部分施加偏载荷，由于驱动轮2和接合部4之间的距离短，因此比摇臂转向机构更能够减小所发生的转矩力，并能够防止车轮浮起的发生。

(对驱动轮的负载的集中)

图5所示的摇臂转向机构能够使六轮的载荷均等化。但是，由于行走装置通常是驱动两个驱动轮来行走的，为了提高行走性能，"驱动轮接地"以及"驱动轮的牵引力大"是重要的。另外，由于从动轮的动作成为干扰，所以从从动轮接受的力以较小为好。因此，与将负载均等地分配到六轮相比，集中在驱动轮上能够实现更高的行走性。在摇臂转向机构中，通过调节连接件之间的距离，可以使载荷集中到驱动轮上。但是，这样做由于更容易发生上述的车轮浮起，所以能够调节的范围是有限的。

即使在第1实施方式的行走装置中，"载荷集中于驱动轮"和"车轮容易发生浮起"也处于折衷选择的关系。但是，如上所述，相对于干扰，由于主体姿势的维持功能高，相应地，就比摇臂转向机构更能够使载荷集中。由此，就能够获得"牵引力提高导致的牵引能力的提高"、"台阶跨越时所需驱动力的降低"以及"对细小起伏等的干扰的影响的降低"等的效果。

(第2实施方式)

接着，说明第2实施方式的行走装置。另外，在以下的说明中，对于表示与上述第1实施方式同样的动作的部位，通过标注相同的附图标记来省略重复说明。

图8(a)、图8(b)所示是透视了该第2实施方式的行走装置的内部的状态图。其中，图8(a)所示是透视了第2实施方式的行走装置的内部的状态图。另外，图8(b)所示是透视了第2实施方式的行走装置的内部的右视图。

如该图8(a)、图8(b)所示，第2实施方式的行走装置是通过借助于连结轴40相互连接各驱动轮单元10的各接合部4的旋转轴，来使各接合部4的旋转轴成为所谓带肩的旋转轴的例子。

由此，能够将各驱动轮单元10的各驱动轮2的中心间距离即轮距高精度地保持在一定的距离里。行走装置的旋转角度基于轮距和驱动轮2的转动数来计算。因此，通过高精度地保持轮距，能够改善由驱动轮2的转动数测量得到的行走装置的位置精度。另外，连结轴40在用作各驱动轮单元10的连接梁，并能够抑制底盘11的变形之外，还能够获得与上述第1实施方式同样的效果。

(第3实施方式)

接着，说明第3实施方式的行走装置。另外，在以下的说明中，对于表示与上述各实施方式同样的动作的部位，通过标注相同的附图标记来省略重复说明。

图9(a)、图9(b)所示是第3实施方式的行走装置的外观图。其中，图9(a)所示是从前方左斜上方看到的第3实施方式的行走装置的立体图。此外，图9(b)是第3实施方式的行走装置的右视图。另外，图10(a)、图10(b)所示是透视了第3实施方式的行走装置的状态图。其中，图10(a)所示是除去设置在第3实施方式的行走装置中的架台，从上表面部一侧来透视的状态的俯视图。此外。图10(b)所示是除去设置在第3实施方式的行走装置中的架台，从右侧面部一侧来透视的状态的右视图。

在该图9(a)、图9(b)及图10(a)、图10(b)中，在行走装置里设置升降装置、传送带或装载台50等时，是在底盘11的驱动轮单元10及从动轮单元30的附近(以图10(a)、图10(b)的底盘11上的斜线的圆来表示的位置)来承受装载物的载荷的。由此，不会在底盘11上产生应力，能够将装载物的载荷力直接传递到驱动轮单元10及从动轮单元30上。

在该第3实施方式的情况下，是在行走装置的上部安装装载台50，并将该装载台50的脚部51、52、53安装在图10(a)、图10(b)中以斜线的圆来表示的底盘11上的部位。由此，能够抑制因装载台50的载荷引起的底盘11的变形。由此，不使底盘11重厚，仅通过提高驱动轮单元10及从动轮单元30的承重性能，就能够增大行走装置的装载重量，并且能够得到与上述各实施方式同样的效果。

(第4实施方式)

接着，说明第4实施方式的行走装置。另外，在以下的说明中，对于表示与上述各实施方式同样的动作的部位，通过标注相同的附图标记来省略重复说明。

图11(a)、(b)所示是设置在第4实施方式的行走装置中的驱动轮单元55的图。其中，图11(a)、(b)所示是驱动轮单元55的外观图。其中，图11(a)所示是驱动轮单元55的俯视图。另外，图11(b)所示是驱动轮单元55的右视图。

该图11(a)、(b)所示的驱动轮单元55是将连接件分割为一对板状部件1a、1b，并通过各板状部件1a、1b来夹持电动机20(驱动源的一例)、接合部4及从动轮3而形成的。另外，以与向板状部件1a的外侧突出的电动机20的转动轴20a一起转动的方式来设置驱动轮2而形成的。

通过以突出到驱动轮单元55的外部的方式来设置驱动轮2，除了能够实现行走装置的小型化之外，还能够得到与上述各实施方式相同的效果。

最后，上述各实施方式是作为一例来提示的，并不意味着限定本发明的范围。该新的各实施方式可以由其他各种方式来实施，在不脱离发明主旨的范围内也能够进行各种省略、置换、变更。另外，各实施方式及其各实施方式的变形都包含在发明的范围和主旨中，同时包含在与权利要求书范围所记载的发明均等的范围内。

Claims (10)

1.一种驱动轮单元，其特征在于包括：

单元框体；

从动轮，其被设置在所述单元框体的一端且能够绕转动轴转动；

驱动轮，其被设置在所述单元框体的另一端，与驱动源的转动一起能够绕平行于所述从动轮的转动轴的转动轴转动，和

接合部，其位于所述从动轮和所述驱动轮之间，以沿着平行于所述驱动轮的转动轴能够转动的方式，来设置在所述单元框体中，所述驱动轮的旋转轴的高度位置与所述接合部的转动轴的高度位置相同；

所述单元框体具有将所述驱动轮及所述接合部分别夹持为能够转动的一对框体侧部。

2.根据权利要求1所述的驱动轮单元，其特征在于：

所述接合部包括用于将所述驱动轮单元安装在行走装置上的连接部。

3.根据权利要求1或2所述的驱动轮单元，其特征在于：

所述一对框体侧部夹持所述从动轮，并且所述从动轮能够转动。

4.根据权利要求1或2所述的驱动轮单元，其特征在于：

所述单元框体具有将所述驱动轮的驱动源、所述接合部及所述从动轮夹持为能够分别转动的一对框体侧部，所述驱动轮被设置为在突出到所述单元框体外的所述驱动源的转动轴上，与所述驱动源的转动一起转动。

5.一种行走装置，其特征在于：

具有一对权利要求1～4中任一项所述的驱动轮单元，并且所述各驱动轮单元以所述各驱动轮、所述各从动轮及所述各接合部的转动轴为分别一致的方式设置在装置框体的左右位置里。

6.根据权利要求5所述的行走装置，其特征在于：

一对所述驱动轮单元以所述驱动轮位于所述装置框体的前后的中心的方式，通过所述接合部的连结部来设置在所述装置框体的左右的位置里。

7.根据权利要求5或6所述的行走装置，其特征在于：

还具有从动轮单元，其包括在所述装置框体的前端或后端介由连结部来设置并绕转动轴转动，且被设置为在移动路上能够在自由的方向上移动的一个或多个的从动轮。

8.根据权利要求7所述的行走装置，其特征在于：

所述驱动轮单元及所述从动轮单元设置在装置框体的同一水平面上。

9.根据权利要求5、6、8中任一项所述的行走装置，其特征在于：

具有连结轴，该连结轴被设置为用来维持一对所述驱动轮单元之间的一定的距离。

10.根据权利要求5、6、8中任一项所述的行走装置，其特征在于：

具备搬运单元，该搬运单元以各脚部至少位于所述驱动轮单元的所述接合部的连结部附近的方式，来被设置为载置在所述行走装置的上部。

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