CN207045447U - 转向装置以及设置该装置的智能仓储机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种转向装置以及设置该装置的智能仓储机器人，涉及机械设计技术领域，解决了现有技术中运动装置旋转角度受到场地摩擦力的极大限制而难以转动到精确角度的问题。该装置包括按照直角四边形排布的四个转向轮、用于控制所述转向轮同步旋转的转动机构以及驱动所述转动机构的转向电动机；所述转向轮通过连杆与所述转动机构连接，所述转动机构转动时，所述连杆带动所述转向轮同步转向。本实用新型的转向装置，可以通过连杆机构操纵转向轮方向，同时使用所述转动机构控制转向轮一次转向的角度，实现精确转弯，非常适合既定直线、正交轨道的运动，原地旋转装置的转向操作。

Description

转向装置以及设置该装置的智能仓储机器人

技术领域

本实用新型涉及机械设计技术领域，尤其是涉及一种转向装置以及设置该装置的物流或智能仓储机器人。

背景技术

在物流产业高速发展的今天，机器人技术的应用程度已经成为决定企业间相互竞争和未来发展的重要衡量因素。在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。

物流行业快速发展的一个重要标志就是物流自动化进程的不断加快，机器人技术应用已经成为快递行业未来发展的重要因素，该作品机器人将会在减低物流行业人工成本，土地成本和能耗成本等，而且机器人的智能化技术的应用以及物流机器人的研发，将会为物流行业带来效率和成本的双优化，与此同时利用扫描二维码进行识别，不但速度可以有所提高，还能够提高识别率，重复定位精度确保了正确的机器人高工作性。

为了简化物流机器人的调度，提高工作效率，智能仓储机器人行走轨迹一般设计为类似于棋盘式的正交直线行走，机器人转弯时一般转90度弯。通过观察，现有的机器人一般采用传统车辆的转向设计，利用四个转向电机的方法，通过四轮的差速实现机器人转弯。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：智能仓储机器人在棋盘式的运动轨迹下，通常要求其转直角弯，对转弯角度要求非常精确。而利用四轮的差速驱动，实现机器人转弯时，车身旋转角度受到场地摩擦力的极大限制而难以转动到精确角度，容易使机器人脱离运动轨迹，造成碰撞。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种转向装置以及设置该装置的物流机器人，以解决现有技术中存在的运动装置旋转角度受到场地摩擦力的极大限制而无法转动到精确角度的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：一种转向装置，包括固定架、按照直角四边形排布的四个转向轮、用于控制所述转向轮同步旋转的转动机构以及驱动所述转动机构的转向电动机；

所述转向轮固定于所述固定架上；

所述转动机构包括连杆和槽轮机构，所述槽轮机构包括拨盘和槽轮，所述连杆一端活动连接至所述槽轮，另一端活动连接至所述转向轮；

所述拨盘连接所述转向电动机，使所述槽轮带动所述四个转向轮同步旋转。

优选地，所述槽轮机构为单臂八槽结构，所述转向轮每次旋转 45度。

优选地，平行于所述直角四边形的一对角线设置的两个所述连杆设置于同一平面内，与平行于所述直角四边形的另一对角线设置的两个连杆设置于不同平面内。

优选地，与所述槽轮同轴设置有十字转向架，所述连杆分别连接于十字转向架的四个顶点，且平行于所述直角四边形的一对角线设置的所述连杆与其余两个所述连杆分别活动连接于十字转向架的两面。

优选地，平行于所述直角四边形的其中一对角线设置的两个所述连杆与两个相应的所述转向轮之间通过齿轮传动。

优选地，所述四个转向轮构成的直角四边形为正方形。

优选地，所述转向电动机为直流电动机。

本发明还提供一种智能仓储机器人，包括上述任意一项所述的转向装置。

优选地，包括行走电动机，连接于所述转向轮的轮毂，用于驱动所述机器人沿直线轨迹运动。

优选地，还设置有速度传感器和转向控制器，所述速度传感器设置于所述行走电动机转轴上，所述转向控制器连接于所述转向电动机；所述速度传感器与所述转向控制器连接。

本实用新型的转向装置，可以通过连杆机构操纵转向轮方向，同时使用槽轮机构控制转向轮一次转向的角度，实现精确转弯，非常适合既定直线轨道的运动装置的转向操作。本实用新型提供的智能仓储机器人，能够准确控制转向角度，减少机器人因转向不足或者过大产生的脱离运动轨迹，造成碰撞的危险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型转向装置的正面图；

图2是本实用新型转向装置的背面图；

图3是本实用新型槽轮机构结构示意图；

图4是本实用新型转向装置状态一的示意图；

图5是本实用新型转向装置状态二的示意图；

图6是本实用新型转向装置状态三的示意图；

图中1、转向轮；2、固定架；3、连杆；4、槽轮机构；41、拨盘；411、拨杆；412、锁止弧；42、槽轮；421、缺口；5、转向电动机；6、传动齿轮；7、固定齿轮；8、十字转向架。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型提供一种转向装置，适用于原地转向的机器人或者车辆的转向，尤其是需要以固定转向角度转向的设备。该转向装置包括转向轮1和固定架2，四个转向轮1形成直角四边形，转向轮1可旋转地连接于固定架2的一侧，转向轮1能够绕与固定架2连接的轴旋转。四个转向轮1分别活动连接有连杆3，该四个连杆3在转向装置的中心活动连接于同一旋转机构上。旋转机构的旋转轴垂直于固定架 2设置，当旋转机构绕旋转轴旋转时，通过连杆3带动实现四个转向轮1同步、同角度的旋转。四个转向轮1通过连杆3连接于旋转机构，本实用新型中旋转机构包括槽轮机构4，其中包括拨盘41和槽轮42，其中槽轮42的旋转中心轴为旋转机构的旋转轴，槽轮42的转动会带动连杆3的运动。拨盘41连接于转向电动机5，转向电动机5转动带动拨盘41转动，拨盘41上设置拨杆411和锁止弧412，拨杆411 能够卡进槽轮42的径向槽421，迫使槽轮42转动。由于槽轮42旋转一定角度后，锁止弧412会滑进槽轮42的缺口422内，所以槽轮机构4带动连杆3使转向轮1旋转一定的角度后便会停止并固定于该角度。

本实用新型利用槽轮机构控制转向装置的转向，能够准确控制转向角度，保证旋转机构转到一定角度过后周围四个转向轮1能够再次平行。在只需要特定转向角度的运动环境中，无需的检测设备即可以使装配有该转向装置的设备按照预定的轨迹准确地行走，能够大大提高设备运动的安全性。

作为一种优选的实施方式，本实用新型中槽轮机构4可以设置为单臂八槽，槽轮42设置使所述转向轮1每次旋转45度。即转向轮1 从行走状态停止，驱动旋转机构，使槽轮42旋转45度，通过四个连杆3的联动，带动转向轮旋转45度，此时驱动转向轮1转动，可以实现转向装置原地旋转。所述转向电动机为直流电动机。上述的槽轮 42中只有三个缺口421是有效的，拨盘41在三个缺口421之间来回转动，以使转向轮顺时针或者逆时针旋转。

作为一种优选的实施方式，本实用新型中槽轮机构4可以设置为单臂四槽，槽轮42设置使所述转向轮1每次旋转90度。即转向轮1 从行走状态停止，驱动旋转机构，使槽轮42旋转90度，通过四个连杆3的联动，带动转向轮旋转90度，此时驱动转向轮1转动，可以实现转向装置直角转向，适合棋盘式运动轨迹的运动方向切换。

作为一种优选的实施方式，所述四个转向轮1构成的直角四边形，对于沿直角四边形对角线设置的两个转向轮1，连接于该两个转向轮1与旋转机构之间的的两个连杆3设置于同一平面内，而另两个边杆由设置于另一平面内，即相邻的两个连杆3位于不同平面内。错开平面设置的连杆，能够使旋转机构的旋转角度不受连杆位置的限制，转向轮的转动角度完全由槽轮机构4控制，可以根据需要更换槽轮机构 4，以实现不同的转向角度需求。

作为一种优选的实施方式，其中一对所述沿对角线设置的转动轮 1与所述连杆3之间设置有传动齿轮6。具体地，转向轮1与固定架 2的连接轴同轴设置固定齿轮7，传动齿轮6与固定齿轮7啮合，连杆2同传动齿轮6固定设置。连杆2被旋转机构带动下，推动传动齿轮6齿轮转动，进而带动固定齿轮7转动，以实现转向轮1绕连接轴的转动。利用齿轮传动，能够使四个转向轮1在旋转过程中的每一时刻都都转过相同的角度，使相邻的转向轮1与地面摩擦力矩始终平衡，不会因转向过程中固定架2相对于地面转动，导致整体转向角度的误差，使转向更加精确。

作为一种优选的实施方式，与所述槽轮42同轴设置有十字转向架8，所述连杆2分别连接于十字转向架8的四个端点，且沿对角的两个所述连杆2与其余两个所述连杆2分别固定于十字转向架8的上面和底面。十字转向架8的设置是为了减轻旋转机构的质量，同时也有利于连杆2分层设计。进一步，无论转向装置在任何状态下，上层连杆与下层连杆具有重叠区域，该重叠区域使沿两对角线的连杆不会因旋转角度过大而碰触，不会限制转向装置的转向角度。

作为一种优选的实施方式，所述四个转向轮1构成的直角四边形为正方形。

本实用新型提供了一种智能仓储机器人，包括上述的转向装置。图4-图6是实用新型转向装置三种状态的示意图。具体地，将该转向装置设置于物流机器人的底部，转向轮同时作为行走轮，当需要转向时，转向轮停止转动(状态一)，电动机驱动槽轮旋转45度(状态二)或者90度(状态三)，使转向轮转动45度或者90度。当转向轮转动45度时，物流机器人可以实现原地旋转，实现装货、卸货、配合机械臂装夹角度；当转向轮转动90度时，物流机器人可以实现直角转弯，沿预定直角轨迹行走。

进一步，本实用新型的智能仓储机器人还包括行走电动机，连接于所述转向车轮1的轮毂，用于驱动转向车轮行走，使所述机器人沿直线轨迹运动。由于物流机器人行走的路线一般是类似的棋盘的直线和直角轨迹，利用本实用新型的直角转向装置配合轮毂电机，能够大大增加机器人的行走效率，减少机器人故障率，节约用于运输中转向损失的能量。

进一步，本实用新型的智能仓储机器人还设置有速度传感器和转向控制器，所述转向控制器与转向电动机连接，所述速度传感器用于检测行走电动机的转速，速度传感器与所述转向控制器连接，当行走电动机停止转动时，转向控制器可以控制转向电动机启动，所述转向控制器控制所述转向装置转向。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种转向装置，其特征在于，包括按照直角四边形排布的四个转向轮(1)、固定架(2)、用于控制所述转向轮(1)同步旋转的转动机构以及驱动所述转动机构的转向电动机(5)；

所述转向轮(1)固定于所述固定架(2)上；

所述转动机构包括连杆(3)和槽轮机构(4)，所述槽轮机构(4)包括拨盘(41)和槽轮(42)，所述连杆(3)一端活动连接至所述槽轮(42)，另一端活动连接至所述转向轮(1)；

所述拨盘(41)连接所述转向电动机(5)，使所述槽轮(42)带动所述四个转向轮(1)同步旋转。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述槽轮机构(4)为单臂八槽结构，所述转向轮(1)每次旋转45度。

3.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，平行于所述直角四边形的一对角线设置的两个所述连杆(3)设置于同一平面内，与平行于所述直角四边形的另一对角线设置的两个所述连杆(3)设置于不同平面内。

4.根据权利要求3所述的转向装置，其特征在于，与所述槽轮(42)同轴设置有十字转向架(8)，所述连杆(3)分别连接于十字转向架(8)的四个顶点，且平行于所述直角四边形的一对角线设置的所述连杆(3)与其余两个所述连杆(3)分别活动连接于十字转向架(8)的两面。

5.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，平行于所述直角四边形的其中一对角线设置的两个所述连杆(3)与两个相应的所述转向轮(1)之间通过齿轮传动。

6.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述四个转向轮(1)构成的直角四边形为正方形。

7.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述转向电动机(5)为直流电动机。

8.一种智能仓储机器人，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的转向装置。

9.根据权利要求8所述的智能仓储机器人，其特征在于，包括行走电动机，连接于所述转向轮(1)的轮毂，用于驱动所述机器人沿直线轨迹运动。

10.根据权利要求9所述的智能仓储机器人，其特征在于，还设置有速度传感器和转向控制器，所述速度传感器设置于所述行走电动机转轴上，所述转向控制器连接于所述转向电动机；所述速度传感器与所述转向控制器连接。