CN220948283U - 窄型全向驱动装置及移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种窄型全向驱动装置及移动机器人，包括座体、罩体、车轮架、轮体驱动装置和转向驱动装置，罩体可绕一竖直轴线旋转地设置在所述座体上；车轮架可绕一水平轴线旋转地设置在所述罩体内，其两侧分别设有驱动轮和随动轮，其上设有穿出车轮架并与驱动轮传动连接的驱动组件；轮体驱动装置设置在座体上，用于连接驱动组件以驱动驱动轮转动；转向驱动装置设置在座体上，用于驱动罩体转动。本实用新型的一种窄型全向驱动装置，其采用双轮体接触地面，且通过轮体驱动装置驱动两个轮体(驱动轮和随动轮)转动，以及通过转向驱动装置驱动两个轮体(驱动轮和随动轮)转向。

Description

窄型全向驱动装置及移动机器人

技术领域

本实用新型涉及AGV作业辅助设备领域，尤其是指一种窄型全向驱动装置及移动机器人。

背景技术

现有的智能移动机器人是通过安装在底部的驱动轮和从动轮在生产场地内进行移动，其中常见的驱动轮为设置有带动力的单轮体式转向驱动轮，上述转向驱动轮存在以下问题：(1)由于需要提供相应的支承力，因此轮体的宽度大于18厘米，导致上述转向驱动轮无法直接装配至小尺寸的移动机器人上；(2)轮体尺寸大，使得轮体部分区域不能与工作地面进行有效接触，使上述转向驱动轮不适用于路况较恶劣的工作地面；(3)轮体转动时，驱动电机、驱动电机码器随轮体转向，因此转向驱动轮转向回转半径大，需要在车体上预留对应的回转空间，导致转向驱动轮安装位置受限(只适用于安装在尺寸较大的车型)；(4)轮体转动时，轮体与地面之间产生扭曲滑动摩擦，其转向阻力较大，对工作地面和轮体的损耗较大；(5)轮体转动的转向阻力较大，导致驱动装置的功耗增大。

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，提供一种窄型全向驱动装置，其采用双轮体接触地面，且通过轮体驱动装置驱动两个轮体(驱动轮和随动轮)转动，以及通过转向驱动装置驱动两个轮体(驱动轮和随动轮)转向。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

窄型全向驱动装置，包括座体、罩体、车轮架、轮体驱动装置和转向驱动装置，罩体可绕一竖直轴线旋转地设置在所述座体上；车轮架可绕一水平轴线旋转地设置在所述罩体内，其两侧分别设有驱动轮和随动轮，其上设有穿出车轮架并与驱动轮传动连接的驱动组件；轮体驱动装置设置在座体上，用于连接驱动组件以驱动驱动轮转动；转向驱动装置设置在座体上，用于驱动罩体转动。

与现有技术相比，本实用新型的一种窄型全向驱动装置，具有以下有益效果：

(1)本的车轮架上设置有驱动轮和随动轮，其采用双轮体接触地面(随动轮没有动力)，从而确保提供足够的支承力的情况下，通过调整驱动轮和随动轮之间的宽度(两个轮体之间的宽度可小于15厘米)，减少本的占地面积，即可使本被应用到小尺寸的移动机器人上，同时适用于重载荷的车型，另外，由于将单轮体修改为双轮体，设备成本低廉，同时驱动轮和随动轮两个轮体均独立与工作地面进行有效接触，从而使本适用于路况和环境较恶劣的工作地面；

(2)本在车轮架需要转向时，转向驱动装置提供转向动力，再通过驱动轮和随动轮向相反方向转动实现转向，减少轮体与地面之间产生滑动摩擦，减少转向阻力和转向功耗，避免对工作地面和轮体产生较大损耗，有效保护地面和轮体，降低维护成本，实现自动化仓储智能化搬运；

(3)本的轮体驱动装置设置在座体上以传动方式驱动驱动轮转动，体驱动装置不随车轮架移动，从而使本的转向回转半径能设计得更小，无需在车体上预留更多转向空间，解除本的安装位置的限制；

(4)本采驱动轮和随动动轮作为核心部件，简单实现全向转向，简化了本的结构，使本的安装、控制和维护方便。

进一步的，驱动组件包括驱动转轴、驱动齿轮和传动齿轮，所述驱动转轴可转动地设置在车轮架上，所述驱动齿轮位于驱动转轴上部，所述传动齿轮位于车轮架内并相对驱动转轴固定连接，所述轮体驱动装置与所述驱动齿轮传动连接，所述传动齿轮与驱动轮传动连接。

上述驱动组件的设置具有转换传递方向、传递扭矩大、传递精准等特点，从而提高驱动轮的使用性能。

进一步的，所述罩体上设有转向齿轮，所述转向驱动装置与所述转向齿轮传动连接。

进一步的，所述座体上设有第一联动齿轮和第二联动齿轮，所述轮体驱动装置通过第一联动齿轮与驱动组件传动连接，所述转向驱动装置通过第二联动齿轮与罩体传动连接。

所述轮体驱动装置和所述转向驱动装置分别通过第一联动齿轮和第二联动齿轮向外传递输出力，相比于使用皮带实现传动连接，其扭矩大，损耗低，响应效率高。

进一步的，驱动齿轮和转向齿轮上下同轴心设置在座体上方或下方；或者，驱动齿轮和转向齿轮上下同轴心设置，且分别设置在座体上方和下方。

驱动齿轮和转向齿轮可采用同时设置在座体上方或下方，也可以分别设置在座体上下两侧，从而便于生产人员根据针对不同结构的座体采用不同的零部件布局，提高本设计的灵活性。

进一步的，轮体驱动装置、转向驱动装置设置在所述座体一端，所述罩体相对轮体驱动装置、转向驱动装置设置在座体另一端；或者，轮体驱动装置、转向驱动装置设置分别设置在所述座体两端，所述罩体设置在所述座体中部。

由于AGV的车型多种多样，不同种类的AGV的形状不相同，轮体驱动装置、转向驱动装置可设置在座体同一端，或者分别设置在座体两端，从而使生产人员根据实际需要对轮体驱动装置、转向驱动装置进行装配。

进一步的，驱动轮和随动轮之间的轮宽不大于18cm。

进一步的，所述座体上设有若干连接座，使用固紧件可将连接座与车体进行固定连接；或者，所述车轮架上设有穿出车轮架的连接轴，使用固紧件可将连接轴与车体进行固定连接。

由于AGV的车型多种多样，不同种类的AGV底部的形状不相同，所述座体可通过其上部的连接座以连接AGV车体，或者，所述座体可通过其上部的连接轴以连接AGV车体，提供多种连接方式供生产人员选择。

本实用新型的另一个目的是提供一种应用上述窄型全向驱动装置的移动机器人，包括车体，所述车体上设置有若干窄型全向驱动装置和从动轮。

与现有技术相比，本实用新型的移动机器人，其上设置有窄型全向驱动装置，该窄型全向驱动装置适用于在多种不同复杂地形上使用，且可进行多角度转向调节，实现移动机器人的全向驱动，从而使本实用新型的移动机器人能在地形复杂的生产场地上多角度移动以完成相关作业，提高生产效率。

本实用新型的另一个目的是提供一种上述窄型全向驱动装置的工作方法，包括以下步骤：轮体驱动装置驱动驱动轮工作使座体向前移动，车轮架移动带动随动轮随动，使窄型全向驱动装置向前移动；

或者，轮体驱动装置驱动驱动轮工作使座体向后移动，车轮架移动带动随动轮随动，使窄型全向驱动装置向后移动；

或者，轮体驱动装置驱动驱动轮转动，且转向驱动装置驱动罩体向对应方向旋转，车轮架旋转带动随动轮随动，使窄型全向驱动装置转向；

或者，转向驱动装置驱动罩体旋转，车轮架旋转带动驱动轮、随动轮随动，使窄型全向驱动装置转向。

与现有技术相比，本实用新型的窄型全向驱动装置的工作方法，在需要直线前后移动的场景，其仅需要轮体驱动装置驱动驱动轮转动，然后使随动轮协调运作，从而使应用上述窄型全向驱动装置的机器人能在复杂地形上执行沿着直线移动的动作；在需要原地旋转、横向移动和沿着曲线移动的场景，利用转向驱动装置驱动罩体旋转，同时利用轮体驱动装置驱动驱动轮转动，以及随动轮跟随罩体旋转而转动，从而使应用上述窄型全向驱动装置的机器人完成原地旋转、横向移动和沿着曲线移动等动作，有效提高应用上述全向驱动机构的机器人在复杂地形上的移动速度。

附图说明

图1是实施例一的示意图；

图2是实施例一的俯视图；

图3是实施例一的剖视图(转向驱动装置方向剖开)；

图4是实施例一的剖视图(轮体驱动装置方向剖开)；

图5是实施例一的剖视图(连接轴方向剖开)；

图6是实施例一的示意图；

图7是实施例二的俯视图；

图8是实施例二的剖视图(转向驱动装置方向剖开)；

图9是实施例二的剖视图(连接轴方向剖开)；

图10是本实用新型向前方直线移动的示意图；

图11是本实用新型向后方直线移动的示意图；

图12是本实用新型向侧部移动移动的示意图；

图13是本实用新型向侧部移动且驱动轮相对座体旋转90度的示意图；

图14是本实用新型原地旋转的第一种工作状态示意图；

图15是本实用新型原地旋转的第二种工作状态示意图。

标号说明：

座体1，转向齿轮2，罩体3，转轴4，车轮架5，驱动轮6，驱动组件7，驱动转轴8，齿轮部9，驱动齿轮10，传动齿轮11，轮体驱动装置12，转向驱动装置13，第一联动齿轮14，第二联动齿轮15，连接座16，连接轴17，第一变速转变轴装置18，第二变速转变轴装置19，推力球调节轴承20，随动轮21。

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的实施方式：

实施例一

参见图1至图6，本实施例的窄型全向驱动装置，包括座体1、罩体3、车轮架5、轮体驱动装置12和转向驱动装置13，罩体3可绕一竖直轴线旋转地设置在所述座体1上；车轮架5可绕一水平轴线旋转地设置在所述罩体3内，其两侧分别设有驱动轮6和随动轮21，其上设有穿出车轮架5并与驱动轮6传动连接的驱动组件7；轮体驱动装置12设置在座体1上，用于连接驱动组件7以驱动驱动轮6转动；转向驱动装置13设置在座体1上，用于驱动罩体3转动。

所述车轮架5两端分别通过转轴4与所述罩体3连接，从而形成摆动结构。

参见图2至图6，驱动组件7包括驱动转轴8、驱动齿轮10和传动齿轮11，所述驱动转轴8可转动地设置在车轮架5上，所述驱动齿轮10位于驱动转轴8上部，所述传动齿轮11位于车轮架5内并相对驱动转轴8固定连接，所述轮体驱动装置12与所述驱动齿轮10传动连接，所述传动齿轮11与驱动轮6传动连接。

参见图2至图6，驱动轮6位于车轮架5内设有齿轮部9，传动齿轮11与齿轮部9啮合。

上述驱动组件7的设置具有转换传递方向、传递扭矩大、传递精准等特点，从而提高驱动轮6的使用性能。

参见图2至图6，所述罩体3上设有转向齿轮2，所述转向驱动装置13与所述转向齿轮2传动连接。

具体的，转向齿轮2套设在驱动组件7外侧。

参见图1至图6，所述座体1上设有第一联动齿轮14和第二联动齿轮15，所述轮体驱动装置12通过第一联动齿轮14与驱动组件7传动连接，所述转向驱动装置13通过第二联动齿轮15与罩体3传动连接。

所述轮体驱动装置12和所述转向驱动装置13分别通过第一联动齿轮14和第二联动齿轮15向外传递输出力，相比于使用皮带实现传动连接，其扭矩大，损耗低，响应效率高。

具体的，轮体驱动装置12通过第一变速转变轴装置18与第一联动齿轮14联动，转向驱动装置13通过第二变速转变轴装置19与第二联动齿轮15联动。

参见图1至图6，驱动齿轮10和转向齿轮2上下同轴心设置在座体1上方。

驱动齿轮10和转向齿轮2可采用同时设置在座体1上方，从而便于生产人员根据针对不同结构的座体1采用不同的零部件布局，提高本设计的灵活性。

轮体驱动装置12、转向驱动装置13设置在所述座体1一端，所述罩体3相对轮体驱动装置12、转向驱动装置13设置在座体1另一端。

由于AGV的车型多种多样，不同种类的AGV的形状不相同，轮体驱动装置12、转向驱动装置13可设置在座体1同一端，从而使生产人员根据实际需要对轮体驱动装置12、转向驱动装置13进行装配。

驱动轮6和随动轮21之间的轮宽不大于18cm。

参见图2至图6，所述车轮架5上设有穿出车轮架5的连接轴17，使用固紧件可将连接轴17与车体进行固定连接。

参见图2至图6，所述座体1可通过其上部的连接轴17以连接AGV车体，提供多种连接方式供生产人员选择。

参见图2至图6，所述连接轴17底部和所述车轮架5之间通过推力球调节轴承20连接。

由于推力球调节轴承20是球面调节轴承，在地面不平整时，车轮架5会产生摆动，但是由于连接轴17是空套的，车轮架5都会绕着连接轴17摆动。

图中部分转轴和轴承未标注出，其用于使本实施例中的零部件可相对滑动或旋转。

与现有技术相比，本实用新型的一种窄型全向驱动装置，具有以下有益效果：

(1)本的车轮架5上设置有驱动轮6和随动轮21，其采用双轮体接触地面(随动轮21没有动力)，从而确保提供足够的支承力的情况下，通过调整驱动轮6和随动轮21之间的宽度(两个轮体之间的宽度可小于15厘米)，减少本的占地面积，即可使本被应用到小尺寸的移动机器人上，同时适用于重载荷的车型，另外，由于将单轮体修改为双轮体，设备成本低廉，同时驱动轮6和随动轮21两个轮体均独立与工作地面进行有效接触，从而使本适用于路况和环境较恶劣的工作地面；

(2)本在车轮架5需要转向时，转向驱动装置13提供转向动力，再通过驱动轮6和随动轮21向相反方向转动实现转向，减少轮体与地面之间产生滑动摩擦，减少转向阻力和转向功耗，避免对工作地面和轮体产生较大损耗，有效保护地面和轮体，降低维护成本，实现自动化仓储智能化搬运；

(3)本的轮体驱动装置12设置在座体1上以传动方式驱动驱动轮6转动，体驱动装置不随车轮架5移动，从而使本的转向回转半径能设计得更小，无需在车体上预留更多转向空间，解除本的安装位置的限制；

(4)本采驱动轮6和随动动轮作为核心部件，简单实现全向转向，简化了本的结构，使本的安装、控制和维护方便。

实施例二

参见图7至图9，本实施例提供另一种窄型全向驱动装置，本实施例的窄型全向驱动装置与实施例一的窄型全向驱动装置的区别在于：

本实施例的窄型全向驱动装置的轮体驱动装置12、转向驱动装置13设置分别设置在所述座体1两端，所述罩体3设置在所述座体1中部。

由于AGV的车型多种多样，不同种类的AGV的形状不相同，轮体驱动装置12、转向驱动装置13分别设置在座体1两端，从而使生产人员根据实际需要对轮体驱动装置12、转向驱动装置13进行装配。

另外，本实施例的窄型全向驱动装置的驱动齿轮10和转向齿轮2上下同轴心设置，且分别设置在座体1上方和下方。

驱动齿轮10和转向齿轮2可采用分别设置在座体1上下两侧，从而便于生产人员根据针对不同结构的座体1采用不同的零部件布局，提高本设计的灵活性。

所述座体1上设有若干连接座16，使用固紧件可将连接座16与车体进行固定连接。

由于AGV的车型多种多样，不同种类的AGV底部的形状不相同，所述座体1可通过其上部的连接座16以连接AGV车体。

实施例三

本实用新型的另一个目的是提供一种应用上述窄型全向驱动装置的移动机器人，包括车体，所述车体上设置有若干窄型全向驱动装置和从动轮。

与现有技术相比，本实用新型的移动机器人，其上设置有窄型全向驱动装置，该窄型全向驱动装置适用于在多种不同复杂地形上使用，且可进行多角度转向调节，实现移动机器人的全向驱动，从而使本实用新型的移动机器人能在地形复杂的生产场地上多角度移动以完成相关作业，提高生产效率。

实施例四

本实用新型的另一个目的是提供一种上述窄型全向驱动装置的工作方法.

(1)参见图10，本实用新型的移动机器人向前方直线移动时，包括以下步骤：

轮体驱动装置驱动驱动轮工作使座体(座体上的参考点A以速度v1)向前移动，车轮架移动带动随动轮随动，使窄型全向驱动装置向前移动。

(2)参见图11，本实用新型的移动机器人向后方直线移动时，包括以下步骤：

轮体驱动装置驱动驱动轮工作使座体(参考点A以速度v1)向后移动，车轮架移动带动随动轮随动，使窄型全向驱动装置向后移动；

(3)参见图12，本实用新型的移动机器人向侧部移动时，包括以下步骤：

轮体驱动装置驱动驱动轮转动(参考点A以速度v1向前移动)，且转向驱动装置驱动罩体向对应方向旋转，车轮架旋转带动随动轮随动，使窄型全向驱动装置转向。

具体的，若移动机器人向左侧前方移动，则转向驱动装置驱动罩体逆时针旋转(俯视角度)，即向齿轮上的参考点B以速度v2逆时针旋转；若移动机器人向右侧前方移动，则转向驱动装置驱动罩体顺时针旋转(俯视角度)，即向齿轮上的参考点B以速度v2顺时针旋转。

其中v1≠0，v2≠0，v1≠v2。

(4)参见图13，本实用新型的移动机器人向侧部移动时，且使驱动轮相对座体旋转90度，包括以下步骤：

轮体驱动装置驱动驱动轮转动(参考点A以速度v1向前移动)，且转向驱动装置驱动罩体向对应方向旋转，车轮架旋转带动随动轮随动，使窄型全向驱动装置转向。

具体的，若移动机器人向左侧前方移动，则转向驱动装置驱动罩体逆时针旋转(俯视角度)，即向齿轮上的参考点B以速度v3逆时针旋转；若移动机器人向右侧前方移动，则转向驱动装置驱动罩体顺时针旋转(俯视角度)，即向齿轮上的参考点B以速度v3顺时针旋转。

其中v1≠0，v3≠0，v1≠v3。

(5)本实用新型的移动机器人的窄型全向驱动装置原地旋转(为后续移动机器人进行横向移动作准备)，使驱动轮相对座体旋转90度，包括以下步骤：

第一种方式：参见图14，转向驱动装置驱动罩体旋转(参考点B以速度v4旋转)，车轮架旋转带动驱动轮、随动轮随动，使窄型全向驱动装置转向。

第二种方式：参见图15，轮体驱动装置驱动驱动轮转动(驱动轮以速度v6转动)，且转向驱动装置驱动罩体向对应方向旋转(参考点B以速度v5旋转)，车轮架旋转带动随动轮随动，使窄型全向驱动装置转向。

其中v4≠0，v5≠0，v6≠0，v6≠v4，v6≠v5。

与现有技术相比，本实用新型的窄型全向驱动装置的工作方法，在需要直线前后移动的场景，其仅需要轮体驱动装置驱动驱动轮转动，然后使随动轮协调运作，从而使应用上述窄型全向驱动装置的机器人能在复杂地形上执行沿着直线移动的动作；在需要原地旋转、横向移动和沿着曲线移动的场景，利用转向驱动装置驱动罩体旋转，同时利用轮体驱动装置驱动驱动轮转动，以及随动轮跟随罩体旋转而转动，从而使应用上述窄型全向驱动装置的机器人完成原地旋转、横向移动和沿着曲线移动等动作，有效提高应用上述全向驱动机构的机器人在复杂地形上的移动速度。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (9)

1.窄型全向驱动装置，其特征在于，包括：

座体；

罩体，可绕一竖直轴线旋转地设置在所述座体上；

车轮架，可绕一水平轴线旋转地设置在所述罩体内，其两侧分别设有驱动轮和随动轮，其上设有穿出车轮架并与驱动轮传动连接的驱动组件；

轮体驱动装置，设置在座体上，用于连接驱动组件以驱动驱动轮转动；

转向驱动装置，设置在座体上，用于驱动罩体转动。

2.根据权利要求1所述的窄型全向驱动装置，其特征在于，驱动组件包括驱动转轴、驱动齿轮和传动齿轮，所述驱动转轴可转动地设置在车轮架上，所述驱动齿轮位于驱动转轴上部，所述传动齿轮位于车轮架内并相对驱动转轴固定连接，所述轮体驱动装置与所述驱动齿轮传动连接，所述传动齿轮与驱动轮传动连接。

3.根据权利要求2所述的窄型全向驱动装置，其特征在于，所述罩体上设有转向齿轮，所述转向驱动装置与所述转向齿轮传动连接。

4.根据权利要求3所述的窄型全向驱动装置，其特征在于，驱动齿轮和转向齿轮上下同轴心设置在座体上方或下方；

或者，驱动齿轮和转向齿轮上下同轴心设置，且分别设置在座体上方和下方。

5.根据权利要求1至4任一项所述的窄型全向驱动装置，其特征在于，所述座体上设有第一联动齿轮和第二联动齿轮，所述轮体驱动装置通过第一联动齿轮与驱动组件传动连接，所述转向驱动装置通过第二联动齿轮与罩体传动连接。

6.根据权利要求1所述的窄型全向驱动装置，其特征在于，轮体驱动装置、转向驱动装置设置在所述座体一端，所述罩体相对轮体驱动装置、转向驱动装置设置在座体另一端；

或者，轮体驱动装置、转向驱动装置设置分别设置在所述座体两端，所述罩体设置在所述座体中部。

7.根据权利要求1所述的窄型全向驱动装置，其特征在于，驱动轮和随动轮之间的轮宽不大于18cm。

8.根据权利要求1所述的窄型全向驱动装置，其特征在于，所述座体上设有若干连接座，使用固紧件可将连接座与车体进行固定连接；

或者，所述车轮架上设有穿出车轮架的连接轴，使用固紧件可将连接轴与车体进行固定连接。

9.移动机器人，包括车体，所述车体上设置有若干驱动机构和从动轮，其特征在于，所述驱动机构为权利要求1至8任一项所述的窄型全向驱动装置。