CN211252084U - 一种万向轮、底盘及设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种万向轮、底盘及设备，该万向轮包括万向轴、轮架及多个轮子，轮架的一端与万向轴连接，并且轮架可以绕万向轴的轴线转动，轮架的另一端与多个轮子连接，且多个轮子分别可绕自身的轴线转动，多个轮子自身的轴线与地面平行且多个轮子的轴线均与万向轴的轴线垂直。多个轮子中，相邻的两个轮子的半径和大于两个轮子的轴线间的距离，且多个轮子的轴线与地面间的距离沿该多个轮子的排列方向递增或递减，因此，万向轮可通过多个轮子中轴线离地面最高的轮子越过较高的障碍物及较宽的沟槽，并且，由于多个轮子交错排放，减少了万向轮的体积，实现了在提高万向轮跨越障碍物及沟槽的能力的同时，减少了万向轮的占用空间。

Description

一种万向轮、底盘及设备

技术领域

本实用新型涉及脚轮技术领域，特别是涉及一种万向轮、底盘及设备。

背景技术

机器人的底盘多采用主动轮加万向轮的结构。其中，主动轮推动底盘运动，并带动万向轮转动；当底盘的运动方向改变时，万向轮随之发生偏转。万向轮主要起支撑底盘的作用。

目前，采用主动轮加万向轮的结构的底盘，其跨越障碍物和沟槽的能力取决于万向轮的大小。当障碍物的高度大于万向轮的半径时，底盘便无法跨越障碍物，当沟槽的宽度大于万向轮的直径时，底盘就会被沟槽卡住。因此，万向轮越大，则底盘跨越障碍物和沟槽的能力越强。然而，由于机器人的底盘的空间大小有限，底盘上的万向轮不可能采用很大的万向轮，无法有效提高万向轮跨越障碍物及沟槽的能力。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种万向轮、底盘及设备，以实现在提高万向轮跨越障碍物及沟槽的能力的同时，减少万向轮的占用空间。具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种万向轮，所述万向轮包括：万向轴、轮架和多个轮子；

轮架的一端与所述万向轴连接，所述轮架可围绕所述万向轴的轴线转动；

所述多个轮子与轮架的另一端连接，所述多个轮子分别可围绕自身的轴线转动，所述多个轮子的轴线与地面平行且所述多个轮子的轴线均与所述万向轴的轴线垂直；

所述多个轮子中相邻的两个轮子的半径和大于该两个轮子的轴线间的距离，且所述多个轮子中相邻的两个轮子的轴线间的距离分别大于该两个轮子的半径，并且，所述多个轮子的排列方向与所述万向轴的轴线方向不平行，所述多个轮子的轴线与地面间的距离沿所述多个轮子的排列方向递增或递减。

可选的，沿所述多个轮子的排列方向，所述多个轮子中位于两端的两个轮子的轴线分别位于所述万向轴的轴线的两侧。

可选的，在靠近地面的一侧，存在与所述多个轮子同时相切的平面。

可选的，所述多个轮子中轴线与地面间的距离最小的轮子的直径最大。

可选的，所述多个轮子包括两个双排轮和一个单排轮，所述单排轮位于所述两个双排轮之间，且对于每一双排轮，所述单排轮嵌在该双排轮的两个轮子之间。

可选的，所述万向轮还包括第一轴承；

所述第一轴承套在所述万向轴外，且所述第一轴承的轴承盖与所述轮架的一端的固定连接，所述第一轴承的轴承盖可绕所述万向轴的轴线转动，以使所述轮架可围绕所述万向轴的轴线转动。

可选的，所述万向轮还包括第二轴承；

所述第二轴承包括上轴承和下轴承；所述上轴承和下轴承套在所述万向轴外，且与所述万向轴固定连接；

所述轮架上开设有通孔；所述轮架通过所述通孔套在所述万向轴外并置于所述上轴承和下轴承之间。

可选的，所述万向轮还包括底盘固定板，所述底盘固定板的一侧与所述万向轴远离所述轮架的一端固定连接，所述底盘固定板的另一侧用于与底盘的固定连接。

为达到上述目的，本实用新型实施例还提供了一种底盘，所述底盘包括上述任一所述的万向轮、与所述万向轮连接的底板和与所述底板连接的主动轮。

为达到上述目的，本实用新型实施例还提供了一种设备，所述设备包括上述底盘。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果：

本实用新型实施例提供的一种万向轮、底盘及设备，该万向轮包括万向轴、轮架及多个轮子，上述轮架的一端与万向轴连接，并且轮架可以绕万向轴的轴线转动，轮架的另一端与上述多个轮子连接，且多个轮子分别可绕自身的轴线转动，多个轮子自身的轴线与地面平行且多个轮子的轴线均与万向轴的轴线垂直。上述多个轮子中，相邻的两个轮子的半径和大于两个轮子的轴线间的距离，且多个轮子中相邻的两个轮子的轴线间的距离分别大于这两个轮子的半径，且多个轮子的轴线与地面间的距离沿该多个轮子的排列方向递增或递减。

安装上述万向轮的底盘可跨越障碍物的高度达到多个轮子中轴线离地面最高的轮子的轴线位置，可跨越沟槽的宽度可到多个轮子在其排列方向上的宽度。采用上述万向轮的底盘的跨越障碍物及沟槽的能力远大于采用上述传统万向轮的底盘的跨越障碍物及沟槽的能力。并且在同等跨越障碍物及沟槽的能力的情况下，本实用新型实施例提供的万向轮所占用的空间与远小于传统万向轮所占用的空间，实现了在提高万向轮跨越障碍物及沟槽的能力的同时，减少万向轮的占用空间。

当然，实施本实用新型的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

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为本实用新型实施例提供的一种万向轮的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种万向轮的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种多个轮子的结构图；

图4a为本实用新型实施例提供的一种多个轮子的排布示意图；

图4b为图4a所示的排布示意图的B向侧视图；

图4c为图4a所示的排布示意图的A向俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的一种多个轮子在转弯时所占用的水平空间图；

图6为本实用新型实施例提供的一种底盘的结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为实现在提高万向轮跨越障碍物及沟槽的能力的同时，减少万向轮的占用空间，本实用新型实施例提供了一种万向轮、底盘及设备。下面结合图1-6对本实用新型实施例提供的一种万向轮、底盘及设备进行详细说明。

参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种万向轮的结构图，本实用新型实施例提供的万向轮包括：万向轴1、轮架2和多个轮子。

轮架2的一端与万向轴1连接，轮架2可围绕万向轴1的轴线转动。多个轮子与轮架2的另一端连接，上述多个轮子分别可围绕自身的轴线转动，多个轮子的轴线与地面平行且多个轮子的轴线均与万向轴1的轴线垂直。

本实用新型实施例中，轮架2的一端与万向轴1相连，另一端与多个轮子相连，轮架2可绕万向轴1的轴线360°转动，从而使多个轮子也可绕万向轴1的轴线360°转动，因此，当装有该万向轮的底盘的主动轮的运动方向改变时，轮架2及多个轮子可随之发生偏转。多个轮子的数量可以为3个，如图2所示，多个轮子可以包括前轮6、中轮7和后轮8，多个轮子的数量也可以为2个，也可以为4个，可根据实际需求调整多个轮子的数量，本实用新型实施例对此不进行限定。

多个轮子的排列方向与万向轴1的轴线方向不平行，其中，万向轴1的轴线方向垂直于地面，多个轮子中相邻的两个轮子的半径和大于该两个轮子的轴线间的距离，且多个轮子中相邻的两个轮子的轴线间的距离分别大于该两个轮子的半径。多个轮子的轴线与地面间的距离沿多个轮子的排列方向递增或递减。

安装上述万向轮的底盘可跨越障碍物的高度达到多个轮子中轴线离地面最高的轮子的轴线位置，例如图2中前轮6的轴线位置，可跨越沟槽的宽度可到多个轮子在其排列方向上的宽度，如图2所示的前轮6的位于最左侧的一点到后轮7位于最右侧的一点间的距离。采用上述万向轮的底盘的跨越障碍物及沟槽的能力远大于采用传统万向轮的底盘的跨越障碍物及沟槽的能力。并且在同等跨越障碍物及沟槽的能力的情况下，本实用新型实施例提供的万向轮所占用的空间远小于传统万向轮所占用的空间，实现了在提高万向轮跨越障碍物及沟槽的能力的同时，减少万向轮的占用空间。

本实用新型实施例中，多个轮子中相邻的两个轮子的半径和大于两个轮子的轴线间的距离，且多个轮子中相邻的两个轮子的轴线间的距离分别大于这两个轮子的半径，也就是说，多个轮子交错排放，如图4a-c所示。这样的话，可以在保证能跨越的障碍的高度的同时，节省轮子占用的空间。

在水平地面运行时，如图2所示，多个轮子中接触地面的轮子即后轮8的轴线最低，当万向轮中只有后轮8时，万向轮可跨越的最高障碍的高度为后轮8的半径，为使万向轮跨越障碍及沟槽的能力增加，每增加一个轮子，新添加轮子的轴线高度都要高于原万向轮中轮子的轴线高度，从而使万向轮可跨越的高度变为新添加轮子的轴线高度。例如，添加中轮7，中轮7的轴线高度都要高于后轮8轴线的高度，使万向轮可跨域的最高高度变为中轮7的轴线高度，若继续添加新的轮子，如前轮6，则前轮6的轴线的高度也要高于中轮7的高度，使万向轮可跨域的最高高度变为前轮6的轴线高度，从而增加万向轮可跨越障碍物的高度。

一种实施例中，对于上述多个轮子，沿多个轮子的排列方向，多个轮子中位于两端的两个轮子的轴线分别位于万向轴1的轴线的两侧，也就是说，上述多个轮子的触地点与万向轴1的轴线具有偏心距离，以使多个轮子可绕万向轴1转动。

因为多个轮子中位于两端的轮子的轴线分别位于万向轴1的轴线两侧，当多个轮子绕万向轴的1轴线转动时，可以大大减少多个轮子占用的水平空间。

如图5所示，当多个轮子绕万向轴的轴线M转动时，多个轮子所占用的水平空间为C，C的水平宽度略大于多个轮子水平排列的宽度。若使用具有同样越障能力的一个轮子来替代多个轮子，当该轮子绕万向轴的轴线N转动时，一个轮子占用的水平空间为D，D的水平宽度约等于多个轮子水平排列的宽度的2倍。可见，采用本实用新型实施例提供的多个轮子的万向轮，可在很大程度上减少万向轮在转动时占用的水平空间。

一种实施例中，在靠近地面的一侧，如图2所示，存在与多个轮子同时相切的平面L。由于在靠近地面的一侧，多个轮子的切线在同一平面L上，从而使得在多个轮子中，沿多个轮子的排列方向，轮子的高度均匀地增加，进而保证了万向轮在跨越障碍物与沟槽时的平稳性。

一种实施例中，多个轮子中轴线最低的轮子的直径最大。

由于在平稳的地面运行时，多个轮子中只有轴线最低的轮子触地，而在一般情况下，触地的轮子受力最大，因此，本实用新型实施例中，通过使多个轮子中轴线最低的轮子的直径最大，来有效提高万向轮的使用寿命。

一种实施例中，多个轮子包括两个双排轮和一个单排轮，单排轮位于两个双排轮之间，且对于每一双排轮，单排轮嵌在该双排轮的两个轮子之间。

如图3所示，多个轮子可采用两个双排轮加一个单排轮的结构，单排轮位于两个双排轮中间，双排轮两个轮子间的间隙大于单排轮的厚度，以使单排轮的两侧分别可嵌入双排轮的两个轮子之间，从而减少了万向轮的体积。另外，本实用新型实施例中，使用双排轮可提高万向轮的承重能力，延长万向轮的使用寿命。

一种实施例中，上述万向轮还可以包括第一轴承3，第一轴承3套在万向轴1外，且第一轴承3的轴承盖与轮架2的一端固定连接，第一轴承3的轴承盖可绕万向轴1的轴线转动，以使轮架2可围绕万向轴1的轴线转动。

如图2所示，第一轴承3套在万向轴1外，轴承端盖包裹住第一轴承3且与轮架2的一端固定连接，其中，轴承端盖可通过第一轴承3绕万向轴1的轴线转动，进而带动与轴承端盖固定的轮架2绕万向轴1的轴线转动，使用一个轴承可在维持万向轮正常工作的同时降低加工成本及加工难度。

一种实施例中，上述万向轮还可以包括第二轴承4，第二轴承4包括上轴承41和下轴承42，上轴承41和下轴承42套在万向轴1外，且与万向轴1固定连接。轮架2上开设有通孔9，轮架2通过通孔9套在万向轴1外并置于上轴承41和下轴承42之间。

如图1所示，还可采用第二轴承4，第二轴承4包括上轴承41及下轴承42，上轴承41和下轴承42与万向轴1固定连接，并且将轮架2的一端置于上轴承41和下轴承42之间，上轴承41和下轴承42可围绕万向轴1的轴线转动，从而带动轮架2绕万向轴1的轴线转动。上轴承41和下轴承42可通过焊接、螺纹连接等方式与万向轴1固定连接。采用第二轴承4，将轮架的一端置于上轴承41及下轴承42之间，有效地防止轮架沿万向轴1轴线方向发生位移，提高了万向轮的稳定性。

一种实施例中，上述万向轮还可以包括底盘固定板5，底盘固定板5与万向轴1远离轮架2的一端固定连接，底盘固定板5用于与底板的固定连接。

底盘固定板5可通过焊接、螺纹连接的方式与万向轴1固定连接。万向轮通过底盘固定板5与机器人等设备的底板连接。

一个示例中，在底盘固定板5上开设通孔，使螺栓穿过该通孔与底盘连接。此时，万向轮可拆卸的固定安装在底盘上，便于万向轮的拆卸和更换。

另一种实施例中，为减少加工成本，可直接将万向轴1与设备底板连接的一端做成螺纹结构，直接通过螺纹结构与设备底板螺纹连接。

本实用新型实施例还提供了一种底盘，如图6所示，该底盘包括任一上述的万向轮、与万向轮连接的底板10和与底板10连接的主动轮11。

其中，主动轮为底盘运动提供动力。

本实用新型实施例还提供了一种设备，该设备包括上述底盘，设备可以为机器人一类的机械设备。

对底盘及设备部分的描述相对简单，具体可参考对万向轮的描述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种万向轮，其特征在于，所述万向轮包括：万向轴(1)、轮架(2)和多个轮子；

轮架(2)的一端与所述万向轴(1)连接，所述轮架(2)可围绕所述万向轴(1)的轴线转动；

所述多个轮子与轮架(2)的另一端连接，所述多个轮子分别可围绕自身的轴线转动，所述多个轮子的轴线与地面平行且所述多个轮子的轴线与所述万向轴(1)的轴线垂直；

所述多个轮子中相邻的两个轮子的半径和大于该两个轮子的轴线间的距离，且所述多个轮子中相邻的两个轮子的轴线间的距离分别大于该两个轮子的半径，并且，所述多个轮子的排列方向与所述万向轴(1)的轴线方向不平行，所述多个轮子的轴线与地面间的距离沿所述多个轮子的排列方向递增或递减。

2.根据权利要求1所述的万向轮，其特征在于，沿所述多个轮子的排列方向，所述多个轮子中位于两端的两个轮子的轴线分别位于所述万向轴(1)的轴线的两侧。

3.根据权利要求1所述的万向轮，其特征在于，在靠近地面的一侧，存在与所述多个轮子同时相切的平面。

4.根据权利要求1所述的万向轮，其特征在于，所述多个轮子中轴线与地面间的距离最小的轮子的直径最大。

5.根据权利要求1所述的万向轮，其特征在于，所述多个轮子包括两个双排轮和一个单排轮，所述单排轮位于所述两个双排轮之间，且对于每一双排轮，所述单排轮嵌在该双排轮的两个轮子之间。

6.根据权利要求1-5任一所述的万向轮，其特征在于，所述万向轮还包括第一轴承(3)；

所述第一轴承(3)套在所述万向轴(1)外，且所述第一轴承(3)的轴承盖与所述轮架(2)的一端的固定连接，所述第一轴承(3)的轴承盖可绕所述万向轴(1)的轴线转动，以使所述轮架(2)可围绕所述万向轴(1)的轴线转动。

7.根据权利要求1-5任一所述的万向轮，其特征在于，所述万向轮还包括第二轴承(4)；

所述第二轴承(4)包括上轴承(41)和下轴承(42)；所述上轴承(41)和下轴承(42)套在所述万向轴(1)外，且与所述万向轴(1)固定连接；

所述轮架(2)上开设有通孔(9)；所述轮架(2)通过所述通孔(9)套在所述万向轴(1)外并置于所述上轴承(41)和下轴承(42)之间。

8.根据权利要求1-5任一所述的万向轮，其特征在于，所述万向轮还包括底盘固定板(5)，所述底盘固定板(5)的一侧与所述万向轴(1)远离所述轮架(2)的一端固定连接，所述底盘固定板(5)用于与底板的固定连接。

9.一种底盘，其特征在于，所述底盘包括权利要求1至8任一项所述的万向轮、与所述万向轮连接的底板和与所述底板连接的主动轮。

10.一种设备，其特征在于，所述设备包括权利要求9所述的底盘。

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