CN203740015U - 一种适用于agv的全方位行走驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于AGV的全方位行走驱动机构，其主要技术特点是：由从上至下的三层结构构成，第一层结构包括驱动单元回转支撑和驱动单元编码器；第二层结构为驱动单元摇摆架，第三层结构包括驱动单元固定箱体、两个驱动单元电机箱体、两个电机、两套传动机构、两个小轴、两个行走车轮轴、两个行走车轮。本实用新型将两个行走车轮、两个电机、两套传动机构为一组，以缩小两车轮距离的方法，将距离远的两车轮差速分解为距离小的若干组两车轮的差速，从根本上解决了车辆转向速度问题以及车辆两车轮距离R值最小化问题，将其安装在四轮驱动车体上，实现四驱动八轮紧凑式全方位行走方式，提高了车辆作任意曲线运动时的旋转速度和稳定度。

Description

一种适用于AGV的全方位行走驱动机构

技术领域

本实用新型属于AGV技术领域，尤其是一种适用于AGV的全方位行走驱动机构。 

背景技术

以轮式移动为特征的AGV扮演物料运输的角色已经有50多年了。从欧、美、日、韩等发达国家的应用看，AGV通常是为了提高物料传输过程中的自动化程度：当车间某一环节需要辅料时，由工作人员向计算机终端输入相关信息，计算机终端再将信息发送到中央控制室，由专业的技术人员向计算机发出指令，在电控设备的合作下，这一指令最终被AGV接受并执行，即AGV将辅料送至相应地点。由于上述产品一般完全结合简单的生产应用场合，因此，其行走机构也相对简单：AGV运行在宽阔场地而非狭窄场地、AGV做普通的前后方向运动或弧线运动而非做特殊的横向运动或原地旋转运动。 

目前，AGV通常采用的行走机构是带舵轮的四轮行走机构，该行走机构包括两个行走驱动轮、两个支撑轮并以菱形分布。带舵轮的四轮行走机构是在三轮行走机构基础上演变过来的，它相当于把两个三轮车合并在一起，两支承轮对称地布置在小车前后的中线上，前后车轮分别对称布置在以两支承轮支点为底边的等腰三角形顶点处。前后车轮既是舵轮又是行走驱动轮。这种AGV小车在转弯时前后车轮均能跟踪导引线轨迹，机动性比三轮车好。但是，该行走机构也存在以下问题：该行走机构的AGV不适合做密集存储区域AGV的原地旋转运动：当车体作原地旋转时，由于两边的支撑轮没有驱动力，其旋转的灵活性和平稳度都不够。 

专利文献“一种适用于AGV导引车的全方位行走装置（专利申请号：201320338727.1）”公开了一种全方位行走装置,其在车体下表面中心安装一个方形驱动轮组,方形驱动轮组中心安装一个驱动轮(也是舵轮),在四个角分别安装一个随动轮,车体旋转时先将驱动轮(舵轮)旋转一个角度,并通过转向架回转 轴带动驱动轮组支架和四角的随动轮一起旋转,由此实现AGV的全方位行走。该行走装置的不足是：当作带有弧度线的曲线运动时却显得不够灵活：必须每次先旋转一个微角度，再作切线方向的直线运动，如此反复，效率非常低，不适合密集存储区域的曲线运动需求。随着我国物流系统的迅速发展，AGV的应用由替代物料传输工具向着高密度物流仓储目标发展，如何能够开发出能够满足高密度物流仓储需求的AGV搬运车是目前迫切需要解决的问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、转向灵活且性能稳定的适用于AGV的全方位行走驱动机构。 

本实用新型解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的： 

一种适用于AGV的全方位行走驱动机构，由从上至下的三层结构构成，其中： 

第一层结构包括相互啮合在一起的驱动单元回转支撑和驱动单元编码器；该驱动单元回转支撑通过其内侧的回转支撑安装螺钉向上连接驱动单元安装板、向下连接驱动单元摇摆架；所述的驱动单元编码器通过编码器座和编码器安装螺钉与驱动单元安装板相连接； 

第二层结构为驱动单元摇摆架，该驱动单元摇摆架的上端面通过回转支撑安装螺钉与驱动单元安装板以及驱动单元回转支撑安装在一起，该驱动单元摇摆架的两个侧端面通过小轴与驱动单元固定箱体相连接； 

第三层结构包括驱动单元固定箱体、两个驱动单元电机箱体、两个电机、两套传动机构、两个小轴、两个行走车轮轴、两个行走车轮，两个驱动单元电机箱体分布在驱动单元固定箱体两侧，该驱动单元固定箱体一组对边的两侧分别通过小轴与驱动单元摇摆架两侧相连接,驱动单元固定箱体另一组对边的两侧通过行走车轮轴与驱动单元电机箱体相连接，两台电机、两套传动机构、两个小轴、两个行走车轮轴、两个行走车轮位于驱动单元固定箱体及驱动单元电机箱体构成的平面内，两台电机的一端与各自的传动机构相连接，两套传动机构分别与各自的行走车轮连接在一起，两个行走车轮与两个电机互为垂直安装，两个行走车轮相对安装在各自传动机构靠近两个电机中心点连线的内侧。 

而且，所述的传动机构包括小同步带轮、同步带、大同步带轮、涨紧轮、涨紧调节螺栓、涨紧调节板和涨紧安装板，所述小同步带轮与电机相连接，该小同步带轮通过同步带与大同步带轮相连接，该大同步带轮与行走车轮相连接，所述的涨紧轮紧贴在同步带上用于控制对同步带的压力；该涨紧轮套装在涨紧安装板上的涨紧轴上，该涨紧安装板安装在电机箱体上，在涨紧安装板一侧安装有涨紧调节板，在涨紧调节板上安装有涨紧调节螺栓，该涨紧调节螺栓和涨紧调节板用于调节涨紧轮对于同步带的压力。 

而且，所述的驱动单元摇摆架由一个方形上端面和安装在其底部两侧的两个方形侧端面构成。 

本实用新型的优点和积极效果是： 

本实用新型将两个行走车轮、两个电机、两套传动机构为一组，以缩小两车轮距离的方法，将距离远的两车轮差速分解为距离小的若干组两车轮的差速，从根本上解决了车辆转向速度问题以及车辆两车轮距离R值最小化问题，使全方位行走驱动单元的R值缩小到原来几分之一，将本实用新型安装在四轮驱动车体上，实现四驱动八轮紧凑式全方位行走方式，从而提高整体车辆作任意曲线运动时的旋转速度和稳定度。 

附图说明

图1为本实用新型的俯视图； 

图2为图1的A-A向剖视图（顶部安装了驱动单元安装板）； 

图3为图1的B-B向剖视图（顶部安装了驱动单元安装板）； 

图4为图1的侧视图（顶部安装了驱动单元安装板）； 

图5为图1的仰视图； 

图6为驱动单元安装板的结构示意图； 

图7为全方位四驱动AGV车体结构示意图。 

图中，1-1：回转支撑；1-2：编码器；1-3：编码器座；1-4：回转支撑安装螺钉；1-5：编码器安装螺钉；2-1：驱动单元摇摆架；2-2：固定箱体；2-3：电机箱体；2-4：电机；2-5：传动机构；2-5-1：涨紧轮；2-5-2：六角螺栓；2-5-3：大同步带轮；2-5-4：内六角螺栓；2-5-5：小同步带轮；2-5-6：同步 带；2-5-7涨紧调节螺栓：2-5-8涨紧调节板；2-5-9涨紧安装板；2-6：小轴；2-7：行走车轮轴；2-8：行走车轮，3-1驱动单元安装板，3-1-1：驱动单元安装孔；3-1-2：编码器安装孔；3-1-3：车身安装孔，4：AGV车体，5：驱动单元安装板。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。 

一种适用于AGV的全方位行走驱动机构，如图1至图6所示，由从上至下的三层结构构成，其中： 

第一层结构包括相互啮合在一起的驱动单元回转支撑1-1和编码器1-2：该驱动单元回转支撑通过其内侧的回转支撑安装螺钉1-4向上连接驱动单元安装板、向下连接驱动单元摇摆架2-1；所述的驱动单元编码器通过编码器座1-3和编码器安装螺钉1-5与驱动单元安装板3-1相连接。 

第二层结构为驱动单元摇摆架：该驱动单元摇摆架由一个方形上端面和两个方形侧端面构成，两个方形侧端面分别垂直安装在方形上端面的底部两端；驱动单元摇摆架的方形上端面通过回转支撑安装螺钉与驱动单元安装板以及驱动单元回转支撑安装在一起，驱动单元摇摆架的两个方形侧端面通过小轴2-6与驱动单元固定箱体2-2相连接。 

第三层结构包括驱动单元固定箱体、两个驱动单元电机箱体2-3、两个电机2-4、两套传动机构2-5、两个小轴、两个行走车轮轴2-7、两个行走车轮2-8。该驱动单元固定箱体和驱动单元电机箱体为并排安装的三个长方形箱体，两个驱动单元电机箱体分布在驱动单元固定箱体两侧；该驱动单元固定箱体一组对边的两侧分别通过小轴和螺钉与摇摆架两侧相连接,驱动单元固定箱体另一组对边的两侧通过行走车轮轴与电机箱体相连接；两台电机、两套传动机构、两个小轴、两个行走车轮轴、两个行走车轮位于固定箱体及电机箱体构成的平面内；两台电机的一端与各自的传动机构相连接，两套传动机构分别与各自的行走车轮连接在一起；两个行走车轮与两个电机互为垂直安装，即：两个行走车轮的轮向分别与两个电机的轴向垂直），两个行走车轮相对安装在各自传动机构靠近两个电机中心点连线的内侧。所述的传动机构由涨紧轮2-5-1、六角螺栓2-5-2、大同步带轮2-5-3、内六角螺栓2-5-4、小同步带轮2-5-5、同步带2-5-6、 涨紧调节螺栓2-5-7、涨紧调节板2-5-8和涨紧安装板2-5-9构成；具体连接方式为：所述的小同步带轮与电机相连接，该小同步带轮通过同步带与大同步带轮相连接，该大同步带轮与行走车轮相连接，所述的涨紧轮紧贴在同步带上用于控制对同步带的压力；该涨紧轮套装在涨紧轴上，该通过六角螺栓安装在涨紧安装板上，该涨紧安装板通过内六角螺栓安装在电机箱体上，在涨紧安装板一侧安装有涨紧调节板，在涨紧调节板上安装有涨紧调节螺栓，该涨紧调节螺栓和涨紧调节板用于调节涨紧轮对于同步带的压力，通过涨紧调节螺栓可以调节同步带对于两轮的涨紧压力。 

本全方位行走驱动机构通过驱动单元安装板安装在AGV车体上，所述的驱动单元安装板为方形结构，如图6所示，在驱动单元安装板中心位置设有驱动单元安装孔3-1-1，该驱动单元安装孔用于安装驱动单元；在驱动单元安装孔外侧设有编码器安装槽3-1-2，该编码器安装槽用于安装编码器；在驱动单元安装板的四周制有与驱动单元安装槽相对应的车身安装孔3-1-3，通过这些安装孔可以将驱动单元安装板与安装在AGV车体上。如图7所示，四个驱动单元安装板安装在AGV车体4的四个驱动单元安装槽内5上，形成采用四驱动八轮紧凑式全方位行走AGV搬运车。 

以本实用新型构成的四驱动八轮紧凑式全方位行走AGV搬运车的行走控制的工作原理为：以缩小两车轮距离的方法将距离远的两车轮差速分解为距离小的若干组两车轮的差速，从根本上解决了车辆转向速度问题，由于有效解决了车辆两车轮距离R值最小化问题，使全方位行走驱动单元的R值缩小到原来几分之一，从车辆动力学模型得知，在时间一定、两车轮差速比一定的条件下，两车轮旋转的角度同两车轮之间距离R成反比，所以得出结论：全方位行走驱动单元的旋转速度相对于传统AGV车体结构提高了几倍，如果在一个AGV车体上安装若干组这样的机构，就相当于安装了若干个快速转动的车轮，从而实现整体车辆速度的提高。 

当AGV运输车作原地旋转运动时，首先使各个行走驱动单元车轮方向旋转至所需位置，此时车体位姿不变而各组机构车轮方向改变；然后让摆好方向的各组车轮分别沿着力的方向运动，在运动过程中，各组电机分别将力传给各自 的转轴，转轴再沿力的方向推动转轴圆盘，由于力的合成产生了旋转扭矩，旋转扭矩使车体进行原地旋转。由于转轴圆盘同车体固定在一起，因此，在车体作原地旋转过程中，转轴、车轮、车轮圆盘、车体同步旋转。 

当AGV运输车作任意给定曲线运动时，曲线上任一点相对于起始点会有一个位置偏差和角度偏差，通过使车体不断产生位置偏差和角度偏差，即可实现车体作任意曲线运动。其实现原理是：根据位置偏差和角度偏差求导得到AGV运输车的线速度和角速度要求，以电机为动力源，假设是4组机构（每组2个电机），8个轮子，根据AGV运输车运动学的特点，让8个电机在不同时刻产生不同转速从而使得每两个轮子构成的全方位行走驱动单元在相应时刻具有相应的线速度和角速度，四组全方位行走驱动单元的线速度和角速度合成为AGV运输车的在空间中的线速度和角速度，即给定曲线所要求的线速度和角速度，进而AGV运输车按照所给定的曲线进行运动。 

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。 

Claims (3)

1.一种适用于AGV的全方位行走驱动机构，其特征在于：由从上至下的三层结构构成，其中：

第一层结构包括相互啮合在一起的驱动单元回转支撑和驱动单元编码器；该驱动单元回转支撑通过其内侧的回转支撑安装螺钉向上连接驱动单元安装板、向下连接驱动单元摇摆架；所述的驱动单元编码器通过编码器座和编码器安装螺钉与驱动单元安装板相连接；

第二层结构为驱动单元摇摆架，该驱动单元摇摆架的上端面通过回转支撑安装螺钉与驱动单元安装板以及驱动单元回转支撑安装在一起，该驱动单元摇摆架的两个侧端面通过小轴与驱动单元固定箱体相连接；

第三层结构包括驱动单元固定箱体、两个驱动单元电机箱体、两个电机、两套传动机构、两个小轴、两个行走车轮轴、两个行走车轮，两个驱动单元电机箱体分布在驱动单元固定箱体两侧，该驱动单元固定箱体一组对边的两侧分别通过小轴与驱动单元摇摆架两侧相连接,驱动单元固定箱体另一组对边的两侧通过行走行走车轮轴与驱动单元电机箱体相连接，两台电机、两套传动机构、两个小轴、两个行走车轮轴、两个行走车轮位于驱动单元固定箱体及驱动单元电机箱体构成的平面内，两台电机的一端与各自的传动机构相连接，两套传动机构分别与各自的行走车轮连接在一起，两个行走车轮与两个电机互为垂直安装，两个行走车轮相对安装在各自传动机构靠近两个电机中心点连线的内侧。

2.根据权利要求1所述的一种适用于AGV的全方位行走驱动机构，其特征在于：所述的传动机构包括小同步带轮、同步带、大同步带轮、涨紧轮、涨紧调节螺栓、涨紧调节板和涨紧安装板，所述小同步带轮与电机相连接，该小同步带轮通过同步带与大同步带轮相连接，该大同步带轮与行走车轮相连接，所述的涨紧轮紧贴在同步带上用于控制对同步带的压力；该涨紧轮套装在涨紧安装板上的涨紧轴上，该涨紧安装板安装在电机箱体上，在涨紧安装板一侧安装有涨紧调节板，在涨紧调节板上安装有涨紧调节螺栓，该涨紧调节螺栓和涨紧调节板用于调节涨紧轮对于同步带的压力。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于AGV的全方位行走驱动机构，其特征在于：所述的驱动单元摇摆架由一个方形上端面和安装在其底部两侧的两个方形侧端面构成。