CN116588181A - 一种差速驱动全向移动舵轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种差速驱动全向移动舵轮。本发明使用两个同型号电机同时控制行走和转向，两个伺服电机通过齿轮组驱动滚轮组，而通过上下锥齿轮配合从动锥齿轮实现差速传动，实现行走和转向的耦合伺服控制。该装置采用电机半闭环和转向全闭环控制，可以实现高精度行走和转向的伺服控制。采用双电机差速控制，电机动力利用率高，降低单个电机负载，且转向方向上可以随意旋转，不受接线影响，无需定时回正，控制方便。
Description
技术领域
本发明涉及驱动轮技术领域，具体为一种差速驱动全向移动舵轮。
背景技术
目前，移动机器人的驱动方式有多种，其中，舵轮模块可以同时实现驱动轮行走和转向。传统舵轮的机械布局方案为行走和转向由两个独立的伺服电机控制，当舵轮仅行走时，转向电机输出力矩为零；当舵轮仅转向时，行走电机输出力矩基本为零。由于上述情况常发生在实际应用中，使得移动机器人经常出现电机空闲的情况，造成电机利用率低，整体重量大，单个电机负载大等问题。另外，卧式舵轮的行走电机会随着转向旋转，当转向角度过大时，行走驱动电机的电路线缆会缠绕多圈，需要花费时间回正。因此对于舵轮的结构还需要进一步的改进。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种差速驱动全向移动舵轮，采用的技术方案是，通过两个型号相同的伺服电机驱动，两个伺服电机分别安装在转向轴承座侧面，所述伺服电机的转轴转动穿接在外支撑架上，所述转向轴承座上部安装有主控电路板，所述伺服电机与所述主控电路板之间电性连接，所述外支撑架和伺服电机上安装有齿轮组，所述齿轮组包括固定连接在所述伺服电机转轴上的直齿轮，及通过锥齿轮轴承分别转动配合安装在外支撑架上的上锥齿轮和下锥齿轮，所述上锥齿轮和所述下锥齿轮结构相同，均为圆环状，且其圆周壁上为直齿轮面，其圆环端面为锥齿轮面，所述直齿轮与直齿轮面齿啮合配合，两个伺服电机分别通过直齿轮驱动上锥齿轮和下锥齿轮在外支撑架中转动，所述上锥齿轮和所述下锥齿轮之间齿啮合配合安装有滚轮组，所述转向轴承座固定连接在所述外支撑架上部，所述滚轮组通过转向轴承转动配合安装在所述转向轴承座上，通过上锥齿轮和下锥齿轮转动带动滚轮组的转动。
作为本发明的一种优选方案，所述外支撑架包括下底座、上底座，所述下底座和所述上底座之间通过支撑杆固定连接，所述下底座和所述上底座中部分别安装所述锥齿轮轴承，所述上锥齿轮和所述下锥齿轮分别安装在所述锥齿轮轴承上，从而使上锥齿轮和下锥齿轮分别在上底座和下底座中自由转动。
作为本发明的一种优选方案，所述滚轮组包括通过转向轴承转动配合安装在所述转向轴承座上的滚轮转向架，所述滚轮转向架位于所述上锥齿轮和所述下锥齿轮的中心位置且其上转动配合安装有齿轮轴，所述齿轮轴中部固定连接有滚轮，所述齿轮轴两端固定连接有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮位于所述上锥齿轮和所述下锥齿轮之间，且同时与所述上锥齿轮和所述下锥齿轮上的锥齿轮面齿啮合配合安装。当上锥齿轮和下锥齿轮同步同向转动时，从动锥齿轮相对上锥齿轮和下锥齿轮不转动，而是由上锥齿轮和下锥齿轮同步带动齿轮轴随滚轮转向架转动，从而使滚轮转向；当上锥齿轮和下锥齿轮转动方向不同时，从动锥齿轮在上锥齿轮和下锥齿轮的带动下发生转动，从而同步带动齿轮轴和滚轮转动，实现滚轮的滚动动作。
本发明的有益效果：本发明使用两个同型号电机同时控制行走和转向，两个伺服电机通过齿轮组驱动滚轮组，而通过上下锥齿轮配合从动锥齿轮实现差速传动，实现行走和转向的耦合伺服控制。该装置采用电机半闭环和转向全闭环控制，可以实现高精度行走和转向的伺服控制。采用双电机差速控制，电机动力利用率高，降低单个电机负载，且转向方向上可以随意旋转，不受接线影响，无需定时回正，控制方便。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的内部结构剖视图；
图3为本发明的齿轮组结构示意图。
图中：1外支撑架、101下底座、102上底座、103支撑杆、2转向轴承座、3主控电路板、4伺服电机、5齿轮组、501直齿轮、502上锥齿轮、503下锥齿轮、6滚轮组、601滚轮、602齿轮轴、603滚轮转向架、604从动锥齿轮、7转向轴承、8锥齿轮轴承。
具体实施方式
实施例1
如图1至图3所示，本发明的一种差速驱动全向移动舵轮，通过两个相同的伺服电机4驱动，两个伺服电机4分别安装在转向轴承座2侧面，所述伺服电机4的转轴转动穿接在外支撑架1上，所述外支撑架1包括下底座101、上底座102，所述下底座101和所述上底座102之间通过支撑杆103固定连接。所述转向轴承座2上部安装有主控电路板3，所述伺服电机4与所述主控电路板3之间电性连接，所述外支撑架1和伺服电机4上安装有齿轮组5，具体的，所述伺服电机4转轴上固定连接有直齿轮501，所述下底座101和所述上底座102中部分别安装锥齿轮轴承8，上锥齿轮502和下锥齿轮503分别安装在锥齿轮轴承8上，从而使上锥齿轮502和下锥齿轮503分别在上底座102和下底座101中自由转动。所述上锥齿轮502和所述下锥齿轮503结构相同，均为圆环状，且其圆周壁上为直齿轮面，其圆环端面为锥齿轮面，所述直齿轮501与直齿轮面齿啮合配合，两个伺服电机4分别通过直齿轮501驱动上锥齿轮502和下锥齿轮503在外支撑架1中转动，所述上锥齿轮502和所述下锥齿轮503之间齿啮合配合安装有滚轮组6，所述转向轴承座2固定连接在所述外支撑架1上部，所述滚轮组6包括通过转向轴承7转动配合安装在所述转向轴承座2上的滚轮转向架603，所述滚轮转向架603位于所述上锥齿轮502和所述下锥齿轮503的中心位置且其上转动配合安装有齿轮轴602，所述齿轮轴602中部固定连接有滚轮601，所述齿轮轴602两端固定连接有从动锥齿轮604，所述从动锥齿轮604位于所述上锥齿轮502和所述下锥齿轮503之间，且同时与所述上锥齿轮502和所述下锥齿轮503上的锥齿轮面齿啮合配合安装。当上锥齿轮502和下锥齿轮503同步同向转动时，从动锥齿轮604相对上锥齿轮502和下锥齿轮503不转动，而是由上锥齿轮502和下锥齿轮503同步带动齿轮轴602随滚轮转向架603转动，从而使滚轮601转向；当上锥齿轮502和下锥齿轮503转动方向不同时，从动锥齿轮604在上锥齿轮502和下锥齿轮503的带动下发生转动，从而同步带动齿轮轴602和滚轮601转动，实现滚轮601的滚动动作。
本发明的工作原理：两个伺服电机4分别通过直齿轮501驱动上锥齿轮502和下锥齿轮503在外支撑架1中转动，根据差速传动原理，当上锥齿轮502和下锥齿轮503同步同向转动时，从动锥齿轮604相对上锥齿轮502和下锥齿轮503不转动，而是由上锥齿轮502和下锥齿轮503通过从动锥齿轮604同步带动齿轮轴602随滚轮转向架603转动，从而使滚轮601转向；当上锥齿轮502和下锥齿轮503转动方向不同时，从动锥齿轮604在上锥齿轮502和下锥齿轮503的带动下发生转动，从而同步带动齿轮轴602和滚轮601转动，滚轮转向架603不动，实现滚轮601的滚动行走动作。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本文中未详细说明的部件及电路连接部分为现有技术。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (4)
1.一种差速驱动全向移动舵轮，包括伺服电机(4)，其特征在于，所述伺服电机(4)有两个且分别安装在转向轴承座(2)侧面，所述伺服电机(4)的转轴转动穿接在外支撑架(1)上，所述转向轴承座(2)上部安装有主控电路板(3)，所述伺服电机(4)与所述主控电路板(3)之间电性连接，所述外支撑架(1)和伺服电机(4)上安装有齿轮组(5)，所述齿轮组(5)包括固定连接在所述伺服电机(4)转轴上的直齿轮(501)，及通过锥齿轮轴承(8)分别转动配合安装在外支撑架(1)上的上锥齿轮(502)和下锥齿轮(503)，两个所述直齿轮(501)分别与所述上锥齿轮(502)和所述下锥齿轮(503)齿啮合配合安装，所述上锥齿轮(502)和所述下锥齿轮(503)之间齿啮合配合安装有滚轮组(6)，所述转向轴承座(2)固定连接在所述外支撑架(1)上部，所述滚轮组(6)通过转向轴承(7)转动配合安装在所述转向轴承座(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种差速驱动全向移动舵轮，其特征在于：所述外支撑架(1)包括下底座(101)、上底座(102)，所述下底座(101)和所述上底座(102)之间通过支撑杆(103)固定连接，所述下底座(101)和所述上底座(102)中部分别安装所述锥齿轮轴承(8)，所述上锥齿轮(502)和所述下锥齿轮(503)分别安装在所述锥齿轮轴承(8)上。
3.根据权利要求1所述的一种差速驱动全向移动舵轮，其特征在于：所述上锥齿轮(502)和所述下锥齿轮(503)结构相同，均为圆环状，且其圆周壁上为直齿轮面，其圆环端面为锥齿轮面，所述直齿轮(501)与直齿轮面齿啮合配合。
4.根据权利要求3所述的一种差速驱动全向移动舵轮，其特征在于：所述滚轮组(6)包括通过所述转向轴承(7)转动配合安装在所述转向轴承座(2)上的滚轮转向架(603)，所述滚轮转向架(603)位于所述上锥齿轮(502)和所述下锥齿轮(503)的中心位置且其上转动配合安装有齿轮轴(602)，所述齿轮轴(602)中部固定连接有滚轮(601)，所述齿轮轴(602)两端固定连接有从动锥齿轮(604)，所述从动锥齿轮(604)位于所述上锥齿轮(502)和所述下锥齿轮(503)之间，且同时与所述上锥齿轮(502)和所述下锥齿轮(503)上的锥齿轮面齿啮合配合安装。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118322820A (zh) * | 2024-06-13 | 2024-07-12 | 东莞市卓蓝自动化设备有限公司 | 一种电机驱动转向移动装置及agv输送设备 |
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2023
- 2023-05-09 CN CN202310512946.5A patent/CN116588181A/zh active Pending
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