CN115556509A

CN115556509A - 移动体

Info

Publication number: CN115556509A
Application number: CN202210714189.5A
Authority: CN
Inventors: 外山和宏; 西村修; 石田忍
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2023-01-03
Also published as: JP2023007617A; US20230001739A1

Abstract

本发明为一种移动体，是具有全向轮的移动体，在所述全向轮中，在周向上排列了多个辊的一对轮错开相位地并列配置，多个辊各自的轴向上的中央部的刚性与该辊的轴向上的端部的刚性相比而较高。

Description

移动体

技术领域

本发明涉及一种移动体，特别地，涉及一种具有全向轮的移动体。

背景技术

全向轮是将具有多个辊的轮错开相位地并列配置的轮。全向轮作为机器人、容器、推车等移动体的脚轮被使用。具有全向轮的移动体能够在其场所进行旋转、朝向全部方向的移动。

在日本特开2017-149262中，作为全向轮的使用例公开了一种与全向轮组件相关的技术，在曲率在中途进行变化的弯曲路面上行驶的情况下，与全向轮相比，增加筒(辊)与路面抵接的比例。

发明内容

由于构成全向轮的轮分别错开相位地构成，所以在具有全向轮的移动体进行行驶时，存在只有一方的轮的辊进行接地的时刻。此时，由于仅向一方的轮的辊施加载荷，所以与两方的轮的辊进行接地时相比而车轴进一步下沉。由此，存在行驶时移动体进行振动的问题。即使是日本特开2017-149262的方法，在行驶时，由于反复进行一方的轮的辊的接地及两方的轮的辊的接地，所以也会发生移动体的振动。

本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，提供一种能够降低行驶时的振动的移动体。

本发明的一个方式为一种移动体，是具有全向轮的移动体，在所述全向轮中，在周向上排列了多个辊的一对轮被错开相位地并列配置，所述多个辊各自的轴向上的中央部的刚性与该辊的轴向上的端部的刚性相比而较高。

在具有全向轮的移动体的行驶时，在由两方的轮的辊承受了载荷时，在两个辊的端部承受载荷，因此载荷被分散。另一方面，在仅由一方的轮的辊承受载荷时，在一个辊的中央部承受载荷，与由两方的轮的辊承受载荷时相比，车轴的下沉变大。在本发明的一个方式的移动体中，由于辊的轴向上的中央部的刚性与该辊的轴向上的端部的刚性相比而较高，因此，能够降低仅由一方的轮的辊承受载荷时的车轴的下沉。也就是说，在本发明的一个方式的移动体中，能够使仅由一方的轮的辊承受载荷时的车轴的下沉量与由两方的轮的辊承受时的车轴的下沉量接近均等。由此，能够降低移动体的行驶时的振动。

根据本发明，能够提供一种能够降低行驶时的振动的移动体。

附图说明

以下，参考附图，说明本发明的示例性实施例的特点、优点以及技术和工业意义，在附图中，相同的标记表示相同的元件。

图1是第一实施方式的移动体的立体图。

图2是第一实施方式的全向轮的立体图。

图3是第一实施方式的全向轮的正视图。

图4是第一实施方式的全向轮的正视图。

图5是第一实施方式的辊的剖视图。

图6是表示比较例的全向轮的一方的轮的辊进行接地的状态的图。

图7是表示比较例的全向轮的两方的轮的辊进行接地的状态的图。

图8是表示比较例的全向轮的一方的轮的辊与地面的接地部的图。

图9是表示比较例的全向轮的两方的轮的辊与地面的接地部的图。

图10是表示比较例的全向轮的轴的上下振动的曲线图。

图11是表示第一实施方式的全向轮的轴的上下振动的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明应用了本发明的具体实施方式。但是，本发明并不限定于以下的实施方式。此外，为了明确说明，以下的记载和附图被适当地简化。

<第一实施方式>

参照图1，说明第一实施方式的移动体。图1是第一实施方式的移动体的立体图。

如图1所示，移动体10具有全向轮1。移动体10通过对全向轮1进行驱动，能够在其场所进行旋转、朝向全方向的移动。例如，移动体10能够作为搬运物品、人的移动体来使用。例如，如图1所示，在移动体10中，也可以设置能够用于物品12的收纳等的框架状的主体部11。由此，移动体10能够进行物品12的输送。

此外，在图1中，移动体10具有相互相向的三对(即，合计6个)全向轮1，但全向轮1的数量不限于此，也可以是能够作为移动体10使用的任意数量。此外，移动体10可以是自主行动的移动体，也可以是根据来自移动体10的管理者等的指示而行动的移动体。

图2是第一实施方式的全向轮1的立体图。全向轮1是在周向上排列了多个辊2的一对轮3错开相位地并列配置而成的。在图2中，在轮3中，在周向上每隔90度分别设置四个辊2。此外，在全向轮1中，一对轮3分别错开45度相位地并列配置。因此，在一方的轮3中，在相邻的辊2之间存在设置在另一方的轮3上的辊2。但是，轮3具有的辊2的数量不限于此，可以由三个、五个等任意数量构成。此外，通过根据辊2的数量改变一对轮3的相位偏移，能够构成具有任意数量的辊2的全向轮1。

在轮3上设置的四个辊2的旋转轴分别与轮3的旋转轴垂直。因此，全向轮1能够进行基于轮3的周向的旋转的朝向第一方向的移动、以及基于辊2的旋转的朝向与第一方向垂直的第二方向的移动。由此，具有全向轮1的移动体10能够在其场所进行旋转、朝向全方向的移动。如上所述，随着轮3朝向周向的旋转，接地的辊2的数量进行变化。

图3是第一实施方式的全向轮1的正视图。如图3所示，多个辊2各自的轴向上的中央部4的刚性与辊2的轴向上的端部5的刚性相比而较高。由此，能够使仅由一方的轮3的辊2承受载荷时的车轴的下沉量与由两方的轮3的辊2承受载荷时的车轴的下沉量接近均等。也就是说，通过使轮3的周向上的辊2的刚性接近均等，使辊2的变形即轮3的下沉接近均等，能够抑制移动体10的上下振动。由此，能够降低移动体10的行驶时的振动。

如图4所示，为了使轮3的周向上的辊2的刚性接近均等，优选在将多个辊2各自的轴方向的长度设为L时，将中央部4的长度设为L/4～3L/4，更优选设为L/2。由此，在轮3的周向的旋转中，能够使辊2的变形程度接近均等，使轮3的下沉更接近均等，能够进一步降低行驶时的移动体10的振动。

图5是第一实施方式的辊2的剖视图。第一实施方式的辊2具有孔部6、金属芯7、轮胎部8。孔部6是设置在金属芯7上的空洞部，用于对轮3与辊2进行连结，并设置用于使辊2旋转的旋转轴。金属芯7例如可以使用铝、钢等金属。

轮胎部8是覆盖金属芯7的弹性部件。轮胎部8的端部5由通常材料构成，轮胎部8的中央部4由刚性比该通常材料高的高刚性材料构成。高刚性材料是杨氏模量比通常材料大的材料。由此，辊2能够将中央部4的刚性构成为比端部5的刚性高。从降低移动体10的振动的观点出发，优选中央部4的刚性为端部5的刚性的1.5～2.5倍，更优选为2倍。

轮胎部8的中央部4及端部5包含聚氨酯或橡胶材料。例如，优选构成端部5的通常材料使用90MPa左右的聚氨酯或橡胶材料，优选构成中央部4的高刚性材料使用180MPa左右的聚氨酯或橡胶材料。

以下，对具有比较例的全向轮的移动体与具有本实施方式的全向轮1的移动体10在行驶时的振动程度进行比较。首先，说明比较例的全向轮的振动发生的机理。

图6是表示比较例的全向轮的一方的轮的辊进行接地的状态的图。此时，只有一个辊接地。此外，图7是表示比较例的全向轮的双方的轮的辊进行接地的状态的图。此时，两个辊接地。在此，接地长度对应于接地时的下沉的深度。也就是说，接地长度越长，表示下沉越深。

图6所示的一方的轮的辊的接地长度与图7所示的双方的轮的辊的接地长度相比而较长。也就是说，在以一方的轮的辊进行接地的情况下，与以两方的轮的辊进行接地的情况相比，下沉变深。

此外，图8是表示比较例的全向轮的一方的轮的辊与地面的接地部的图。此时，只有一个辊接地。图9是表示比较例的全向轮的双方的轮的辊与地面的接地部的图。此时，两个辊接地。在此，接地部的面积的大小与接地时的下沉的深度对应。也就是说，接地部的面积越大，表示下沉越深。

图8所示的一个轮的辊的接地部与图9所示的双方的轮的辊的接地部相比而面积较大。也就是说，在以一方的轮的辊进行接地的情况下，与以两方的轮的辊进行接地的情况相比，下沉变深。

图10是表示比较例的全向轮的轴的上下振动的曲线图。将全向轮的一方的轮的辊与地面接地的时刻设为0秒，将位移设为0mm，对全向轮的轴的上下振动进行了测定。比较例的全向轮的辊的原材料使用与本实施方式的辊2的端部5相同的通常材料。

首先，在一方的轮的辊进行了接地时，由于辊具有弹性，所以产生基于移动体的自重的振动。根据图10，刚刚接地之后的位移为1.0mm，随着时间的经过，振动降低，在0.6mm附近稳定。

此后，从0.6秒起，以使全向轮的轮沿周向旋转的方式进行驱动，对移动体的行走时的振动进行了测定。具体而言，使全向轮从0.6秒加速到1.0秒，从1.0秒起使转速固定，以5km/h的定速进行了行驶。如图10所示，从0.6秒起产生振动，在稳定行驶时的1.0秒以后，位移在0.3～0.9mm的范围进行振动。

在行驶时的位移较小地为0.3mm时，也就是说，在下沉小时，如图7、图9所示，是以两方的轮的辊进行接地之时。另一方面，在行驶时的位移较大地为0.9mm时，也就是说，在下沉大时，如图6、图8所示，是以一方的轮的辊进行接地之时。

如上所述，在具有比较例的全向轮的移动体中，在以一方的轮的辊接地时，由于仅以一个辊承受载荷，所以下沉变大。另一方面，在以双方的轮的辊接地时，由于载荷分散在两个辊上，所以下沉变小。在行驶时，这些反复进行，由此产生上下振动。

图11是表示第一实施方式的全向轮1的轴的上下振动的曲线图。与图10同样地，将全向轮1的一方的轮3的辊2与地面接地的时刻设为0秒，将位移设为0mm，对全向轮1的轴的上下振动进行了测定。全向轮1的辊2在中央部4中使用高刚性材料，在端部5中使用通常材料。

首先，在一方的轮3的辊2接地时，由于辊2具有弹性，所以产生基于移动体的自重的振动。此时，辊2在中央部4接地。由图11可知，刚刚接地之后的位移约为0.6mm，随着时间的经过，振动降低，在0.4mm附近稳定。由于在使用高刚性材料的中央部4接地，所以基于自重的下沉与图10相比而较小。

此后，从0.6秒起，以使全向轮1的轮3沿周向旋转的方式进行驱动，对移动体的行走时的振动进行了测定。具体而言，使全向轮1从0.6秒加速到1.0秒，从1.0秒起使转速固定，以5km/h的定速进行行驶。如图11所示，从0.6秒起产生振动，在稳定行驶时的1.0秒以后，位移在0.3～0.6mm的范围进行振动。

在行驶时的位移较小地为0.3mm时，也就是说，在下沉小时，是以两方的轮3的辊2接地之时。另一方面，在行驶时的位移较大地为0.6mm时，也就是说，在下沉大时，是以一方的轮3的辊2接地之时。在将图11与图10进行时，在第一实施方式的移动体10中，振幅降低至大约1/2。

如上所述，本实施方式的移动体10通过使辊2的中央部4的刚性高于端部5的刚性，能够降低行驶时的振动。

<辊的制造方法>

使用图5，说明辊2的制造方法。辊2可以使用嵌件成型、组装等方法制造。

在嵌件成型中，将如图5所示的具有孔部6的金属芯7设置在树脂模具中，对高刚性材料进行树脂填充，对中央部4进行成型。接着，将端部5设置在成型的树脂模具中，通过填充通常材料，能够成型本实施方式的辊2。此外，也可以在轮胎部8的部分成为模腔的树脂模具中设置金属芯7，与此同时填充用于成型中央部4的高刚性材料以及用于成型端部5的通常材料，由此成型本实施方式的辊2。

在组装中，首先，分别成型在中央部4中使用的高刚性材料和在端部5中使用的通常材料。接着，将高刚性材料压入金属芯7，通过粘接剂而固定金属芯7与高刚性材料之间。然后，从金属芯7的两侧压入通常材料，通过粘接剂而固定通常材料与金属芯7之间以及高刚性材料与通常材料之间。也可以使用以上的方法制造本实施方式的辊2。

此外，本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离主旨的范围内适当改变。

Claims

1.一种移动体，是具有全向轮的移动体，在所述全向轮中，在周向上排列了多个辊的一对轮被错开相位地并列配置，

所述多个辊的各自的轴向上的中央部的刚性与该辊的轴向上的端部的刚性相比而较高。

2.根据权利要求1所述的移动体，其中，

所述中央部的刚性为所述端部的刚性的1.5～2.5倍。

3.根据权利要求1或2所述的移动体，其中，

在将所述多个辊的各自的轴向上的长度设为L时，所述中央部的长度为L/4～3L/4。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的移动体，其中，

所述中央部及所述端部包含聚氨酯或橡胶材料。