CN210793401U - 一种全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车，属于汽车领域，特别涉及了一种可以实现全轮转向全轮驱动的转向驱动系统，该实用新型包括电机驱动模块、中央处理模块、电池、铝制车底板、转向驱动机构；电机驱动模块、中央处理模块、电池，转向驱动机构分别通过螺丝螺母固定在铝制车底板之上、之下；转向驱动机构中，舵机架通过螺丝螺母固定在铝制车底板上，舵机轴朝下与舵盘中央孔对齐安装、尾部朝上嵌于舵机架中，电机架通过两对螺丝螺母和舵盘固定，用螺丝将电机与电机架固定，使其轴穿入电机架侧方中央孔洞中，车轮安装在其轴上；本实用新型整体构造简洁，车体重量轻，能量消耗少，采用全轮转向全轮驱动，提高转向精度和灵敏性。

Description

一种全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车

技术领域

本实用新型属于汽车领域，特别涉及了一种可以实现五轴十轮全轮转向的转向驱动系统。

背景技术

传统的转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构组成，而转向操纵机构、转向器、和传动机构又由若干个零部件组成，汽车转向一般是根据阿克曼定理，汽车转向时，两侧前轮根据需要各偏转一定角度绕着同一个瞬时转向中心进行转向，使得所有车轮采用纯滚动的方式而不产生滑移。而事实上，汽车转向时并不会完全遵循阿克曼定律，汽车在转向时会产生微小的滑移，使汽车在转向时产生一定的偏差，转动精度不高，极大地减少了车轮的使用寿命，而且转向时大多情况都只有两个前轮进行转向，如遇空间小、复杂路况，无法灵活转向、掉头，一般汽车在转向方面零件繁多而且结构也非常复杂，发生故障维修检测也非常的不方便，因此我们推出了一种全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车，采用通过舵机作为转向驱动元件通过电机架连接带有车轮的直流减速电机转动实现全轮转向、直流减速电机作为驱动元件驱动车轮的设计，使小车两侧的十个轮子都能够自由的转向，同时都作为驱动轮；采用蓝牙模块用手机或者遥控器对小车实现远程控制。此设计大大简化了车的机械结构，同时使其转向精度更高，能够在空间小、复杂的路况灵活转弯、掉头、侧向行驶等，能够全轮驱动，并且可以进行远程操控。

发明内容

本发明的目的是简化小车转向系的构造，简化转向结构，小车五轴十轮都各自在舵机的驱动下转向，在直流减速电机的驱动下都作为驱动轮，提高转向精确度，使其能够在空间小、复杂的路况灵活转弯、掉头、侧向行驶等，同时可以进行远程操控。

本发明提出的全轮转向的五轴轮式小车，其特征在于，该轮式小车包括电机驱动模块、中央处理模块、电池、铝制车底板、转向驱动机构；电机驱动模块和中央处理模块通过螺栓固定在铝制车底板之上，转向驱动机构通过螺丝螺母固定在铝制车底板之下。

所述电机驱动模块，包含了16个LED驱动器、高驱动能力的I2C总线接口以及6个硬件地址引脚，通过螺栓固定连接在铝制车底板之上。

所述中央处理模块，包含了蓝牙接收模块、舵机驱动模块以及arduino nano，通过螺栓固定连接在铝制车底盘之上。

所述转向驱动机构是由舵机架、舵机、舵盘、电机架、直流减速电机、车轮组成；舵机架通过螺丝螺母固定连接在小车铝制车底板之下，舵机尾部朝上、舵机轴朝下嵌于安装在舵机架中，舵盘中央孔与舵机轴对齐安装，电机架通过两对螺丝与螺母和舵盘固定连接，直流减速电机的轴穿入电机架侧方中央孔洞中，用螺丝将电机与电机架固定，车轮固定安装在直流减速电机轴上。

所述直流减速电机、舵机、中央控制模块、电机驱动模块的电源来自于电池。

本发明特点及有益效果：

本发明是一款全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车，主要用于狭小空间、复杂地形及转向掉头不便的地方行驶。它的构造简洁，采用十个舵机通过电机架分别与带有车轮的直流减速电机连接，arduino nano根据蓝牙接收模块接收的指令通过舵机控制器驱动每个舵机，从而可以独立控制每一个车轮的转向，实现全轮的转向；同理，arduino nano根据蓝牙接收模块接收的指令通过电机控制器驱动每个直流减速电机驱动车轮旋转，实现全轮驱动。本发明具有以下优点：（1）整体构造简洁，车高度较低，具有一定程度的减震效果。（2）采用全轮转向使小车的转向更加灵敏，转向精度提高，使小车在狭小的空间和复杂的地形进行转向、掉头、横向行驶等操作。（3）每个直流减速电机都作为驱动元件驱动车轮旋转，使小车可以全轮驱动。（4）整车构造简便，避免了传统小车的复杂机械连接和一些配合机构，使得车体重量大大减轻，减少了能量的消耗等，提高了车轮的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车整体车身结构构造；

图2为本发明的全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车转向驱动机构的构造；

图3为本发明的全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车直线行驶时车轮的状态；

图4为本发明的全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车向左转向行驶时车轮的状态；

图5为本发明的全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车向右转向行驶时车轮的状态；

图6为本发明的全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车向右转向行驶时车轮的状态；

图7为本发明的全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车横向行驶时车轮的状态；

图8为本发明的全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车旋转行驶、掉头时车轮的状态。

具体实施方式

本发明结合附图及实施例详细说明如下：

本发明所述全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车，如图1所示，包括电机驱动模块1、2、3、4、5，中央控制模块6、铝制车底板7、电池8、转向驱动机构9；电机驱动模块1、2、3、4、5，中央控制模块6、电池8通过螺栓固定安装在铝制车底板7的顶部，转向驱动机构9通过螺丝螺母安装在铝制车底板7的下部。

所述转向驱动机构9，如图2所示是由舵机架9.1、舵机9.2、舵盘9.3、电机架9.4、直流减速电机9.5、车轮9.6组成。

所述舵机架9.1通过螺丝螺母固定连接在小车铝制车底板7上，舵机9.2尾部朝上、舵机轴朝下嵌于安装在舵机架9.1中，舵盘9.3中央孔与舵机轴对齐安装，电机架9.4通过两对螺丝与螺母和舵盘固定连接，直流减速电机9.5的轴穿入电机架9.4侧方中央孔洞中，用螺丝将电机与电机架固定，车轮9.6固定安装在电机轴上。

所述中央控制模块6包含了蓝牙接收模块、舵机驱动模块以及arduino nano，通过蓝牙接收模块来接收来自手机指令，并将指令发送给arduino nano。arduino nano根据指令通过舵机驱动模块分别控制每个舵机9.1转动，根据指令通过电机驱动模块1、2、3、4、5分别控制直流减速电机9.5转动。

所述电机驱动模块1、2、3、4、5用来驱动车轮转动。

所述直流减速电机9.5、舵机9.2、中央控制模块6、电机驱动模块1、2、3、4、5的电源来自于电池8。

所述铝制车底板7，其上钻有与舵机架9.1相配合的左右对称的20个通孔用来固定舵机9.2，车身整体作用主要是用来承重。

本发明所述全轮转向的五轴轮式小车的工作过程如下：

第一步，中央驱动模块6中的蓝牙接受模块与手机蓝牙匹配对接之后，手机向小车发动指令，蓝牙接收模块接收到命令后对小车的中央驱动模块6中的arduino nano单片机发出指令。

第二步，arduino nano单片机根据指令通过电机驱动模块1、2、3、4、5分别控制直流减速电机9.5驱动车轮9.6旋转；通过舵机驱动模块控制舵机轴旋转，此时带动与舵机9.2相连的舵盘9.3发生转动，舵盘9.3带动电机架9.4、电机架9.4带动直流减速电机9.5、直流减速电机9.5带动车轮9.6一起按照指令转动。

第三步，如若小车按直线行驶，则如图3，舵机9.2不转动；如若小车转弯行驶，则根据实际情况如图4、5、6，舵机9.2朝一个方向转动一定角度，小车就会按照要求转弯行驶；如若小车横向行驶，则如图7，所有舵机9.2转动90°，按照一定速度横向行驶；如若小车原地旋转、掉头，则如图8，中间轴的舵机9.2均向外转动较小角度，前两轴舵机9.2均向内转动一定角度，后两轴舵机9.2均向外转动一定角度，按照一定速度小车旋转行驶，并且可以掉头。

Claims (2)

1.一种全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车，其特征在于，该小车包括电机驱动模块、中央处理模块、电池、铝制车底板、转向驱动机构；电机驱动模块、中央处理模块、电池通过塑料螺栓固定在铝制车底板之上，转向驱动机构通过螺丝螺母固定在铝制车底板之下；转向驱动机构是由舵机架、舵机、舵盘、电机架、直流减速电机、车轮组成，舵机架通过螺丝螺母固定连接在铝制车底板上，舵机尾部朝上、舵机轴朝下嵌于安装在舵机架中，舵盘中央孔与舵机轴对齐安装，电机架通过两对螺丝与螺母和舵盘固定连接，直流减速电机的轴穿入电机架侧方中央孔洞中，用螺丝将直流减速电机与电机架固定，车轮固定安装在直流减速电机轴上。

2.如权利要求1所述的一种全轮转向全轮驱动的五轴轮式小车，其特征在于，所述中央处理模块是由蓝牙接收模块、舵机驱动模块以及arduinonano组成；蓝牙接收模块接收指令后，将指令发给arduino nano，根据指令通过舵机驱动模块控制所述舵机转动，根据指令通过所述电机驱动模块控制所述直流减速电机转动。

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