Vynález se týká pohonu mobilního zařízení, zejména inovativního řešení mobilního robota pro všestranný horizontální pohyb, schopného překonávat i relativně velké nerovnosti a překážky.

Dosavadní stav techniky

Použití mobilních robotů v řadě případů naráží na omezenou schopnost vysoké manévrovatelnosti a schopnosti překonávání nerovností a překážek při svém pohybu. Existuje velká řada různých pohonů od kol přes pásy až po různé pohybové mechanizmy. Běžná kola neumožňují všesměrovou manévrovatelnost. Rovněž u pásových pohonů není možné dosáhnout všesměrové manévrovatelnosti. U různých pohybových mechanizmů se obvykle jedná o složitá zařízení náročná na koordinaci pohybu a jejich nevýhodou je obvykle i nižší rychlost pohybu a nižší plynulost pohybu. Rovněž jsou známy pohony, využívající koule, jako je tomu např. v EP 1 942 046, které ale neumožňuje jednoduché řízení všemi směry pomocí jedné kladky.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny pohonem mobilního zařízení podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že obsahuje alespoň jednu hnanou plovoucí kouli, ke které jsou v osách x a y umístěny alespoň dvě globoidní kladky a v ose z, alespoň jedna globoidní kladka, přičemž globoidní kladky jsou otočné okolo své osy a zároveň jsou otočné okolo osy kolmé na osu kladky, a dále jsou kladky opatřeny na obou svých koncích alespoň třemi kladičkami, jejichž osa je mimoběžná s osou kladky, přičemž úhel mimoběžných os je 90°. Nejméně jedna kladka je opatřena rotačním pohonem.

Pohon mobilního zařízení je s výhodou umístěn na platformě opatřené dalšími dvěma nebo třemi plovoucími koulemi. Všechny plovoucí koule jsou ve výhodném provedení opatřeny samostatnými pohony. Plovoucí koule jsou s výhodou poháněny ve dvou vzájemně kolmých směrech.

Globoidní kladky jsou ve výhodném provedení uloženy v otočných vidlicích v otočných uzlech A, B, C. ’

Podstatou řešení je použití všesměrových kol s příslušnými pohony. Všesměrová kola jsou tvořena koulemi, které se mohou odvalovat libovolným směrem. Koule jsou obklopeny v jednotlivých osách přímými rotačními pohony a opěrnými kladkami. Vzájemnou vazbu pohonů aktuálně uvedených v činnost je dán výsledný směr pohybu rotující koule. Tím je dosaženo všestranného pohybu koule, včetně reverzace. Tyto koule pak tvoří všesměrová kola, nesoucí platformu mobilního robota. Tato platforma může být osazena třemi nebo čtyřmi všesměrovými koly.

Objasnění výkresů

Pohon mobilního zařízení podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsán s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno všesměrové kolo v axonometrickém pohledu a na obr. 2 je znázorněno zabudované všesměrové kolo do skeletu v bokorysu v řezu.

- 1 CZ 306664 B6

Příklady uskutečnění vynálezu

Příkladný pohon mobilního zařízení obsahuje alespoň jednu hnanou plovoucí kouli 2, ke které jsou v osách x a y umístěny vždy dvě globoidní kladky 3 a v ose z, jedna globoidní kladka 3. Globoidní kladky 3 jsou otočné okolo své osy a zároveň jsou otočné okolo osy kolmé na osu kladky 3, a dále jsou kladky popatřeny na obou svých koncích šestnácti kladičkami 6, jejichž osa je mimoběžná s osou kladky 3, přičemž úhel mimoběžných os je 90°, a jedna kladka 3 je opatřena rotačním pohonem.

Pohon mobilního zařízení je umístěn na platformě opatřené dalšími třemi plovoucími koulemi 2, přičemž všechny plovoucí koule 2 jsou opatřeny samostatnými pohony. Globoidní kladky 3 jsou uloženy v otočných vidlicích 4 v_otočných uzlech A, B, C.

V rámu 1 je umístěna koule 2 tvořící všesměrové kolo. Tato koule 2 se opírá o soustavu globoidních kladek 3, umístěných v osách x, y, z. Kladky se otáčí kolem své osy, dále jsou otočné ve svém uchycení vidlice 4 krámu 1 - místo 5 (C) (otočné uzly Al, A2, Bl, B2, C). Otočné uzly Al, A2 jsou součástí osy x, Bl, B2 součásti osy y, C součásti osy z. Tělesa globoidních kladek 3 unášejí soustavu radiálně umístěných kladiček 6. Tyto kladičky 6 se opírají o kouli 2. Kladičky 5 se pak otáčejí při pojezdu po kouli ve směru osy globoidní kladky 3. Při rotaci globoidní kladky 3 tyto kladičky 6 svým třením roztáčejí kouli 2. Koule 2 je tak plovoucím způsobem uložena na kladičkách 6. Toto řešení umožňuje všesměrový pohyb koule 2. Předpokladem vynuceného pohybu je osazení minimálně jedné globoidní kladky 3 v ose x, v ose y nebo v ose z, rotačním pohonem. Protilehlé globoidní kladky 3 mohou být pro dosažení většího přenosového výkonu také osazeny pohony. Obecně však slouží jako opěrné kladky 3. Globoidní kladka 3 C slouží jako primární pohon všesměrové koule 2 a jako kladka 3 opěrná.

Vytvoření pohybu ve směru osy x:

Rotací globoidní kladky 3 AI, případně 3 A2 nebo obou, se stykem kladiček 6 s koulí 2_se bude koule 2 třecí silou roztáčet a udělovat pohyb ve směru osy x. Globoidní kladky 3 Bl, 3 B2 budou rotovat ve svých otočných uzlech Bl, B2. Globoidní kladka 3 C bude nehybná, budou se otáčet kladičky 6 vlivem otáčení koule 2.

Vytvoření pohybu ve směru osy y:

Obdobná činnost, jako v předchozím případě. Pohon bude realizován přes kladky 3 Bl, resp. 3 B2, rotace globoidních kladek 3_A1, 3 A2 ve svých otočných uzlech Al, A2. Globoidní kladka 3 C bude rotovat kolem své osy.

Vytvoření libovolného pohybu v rovině xy :

Vychází z vazby obvodových rychlostí hnacích globoidních kladek 3 A, 3 B a aktuálně 3 C.

Na obr. 3 jsou pak zobrazena možná umístění všesměrových kol na platformu mobilního robota. Platforma může být tuhá, ale také poddajná pro tlumení silových rázů nebo dokonalý styk s pojezdovým povrchem v případě čtyřkolového podvozku.

Průmyslová využitelnost

Pohon mobilního zařízení, podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění zejména ve všech aplikacích mobilních robotů, kde je požadována vysoká manévrovatelnost a zdolávání relativně členitého terénu ve všech směrech pohybu.