PL240289B1

PL240289B1 - Driving system of a mobile robot

Info

Publication number: PL240289B1
Application number: PL430146A
Authority: PL
Inventors: Waldemar Małopolski
Original assignee: Politechnika Krakowska Im Tadeusza Kosciuszki
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2022-03-14
Also published as: PL430146A1

Description

PL 240 289 B1PL 240 289 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest kołowy układ jezdny robota mobilnego wykorzystywanego do zadań transportowych, w szczególności po powierzchniach płaskich oraz wzdłuż prowadnic.The subject of the invention is a wheeled chassis of a mobile robot used for transport tasks, in particular on flat surfaces and along guides.

Znany jest z patentu PL206407 układ jezdny gąsienicowy, zwłaszcza robota mobilnego, wyposażony w gąsienicę jezdną oraz w połączoną z nią kinematycznie gąsienicę najazdową. Ponadto układ jezdny zaopatrzony jest w koła jezdne i napędowe gąsienicy jezdnej. Koła jezdne gąsienicy jezdnej osadzone są na wahaczach, które osadzone są w gniazdach zamocowanych do korpusu pojazdu. Wahacze zaopatrzone są w rozciąganą sprężynę zamocowaną z jednej strony do wahacza, a z drugiej do zaczepu zamocowanego do korpusu. Ponadto układ jezdny jest wyposażony w koła podporowe gąsienicy jezdnej umieszczone poniżej jej górnego odcinka.There is known from the patent PL206407 a crawler track system, especially a mobile robot, equipped with a track track and an overrun track kinematically connected to it. Moreover, the running gear is equipped with running and driving wheels of the running track. The running wheels of the running track are mounted on rockers, which are embedded in sockets attached to the vehicle body. The rocker arms are equipped with an extended spring attached to the rocker arm on one side and to the hitch attached to the body on the other. Moreover, the running gear is equipped with supporting wheels of the running track below its upper section.

Z kolei z patentu PL216239 znany jest robot mobilny o kołach jezdnych pneumatycznych charakteryzujący się tym, że zawiera piastę pneumatyczną o dwóch wyprowadzeniach stałym oraz ruchomym, przy czym do wyprowadzenia stałego piasty doprowadzony jest przewód elastyczny ciśnieniowy, łączący kanał przepływowy piasty z kołem pneumatycznym, zaś do wyprowadzenia ruchomego piasty doprowadzona jest jedna końcówka przewodu ciśnieniowego sztywnego wygiętego w pałąk, którego główne wyoblenie umieszczone jest nad kołem pneumatycznym. Druga końcówka przewodu ciśnieniowego sztywnego doprowadzona jest do przyłączki pneumatycznej, która jest zamocowana do podstawy robota, przy czym przyłączka pneumatyczna jest połączona przewodem elastycznym z zaworowym układem sterowania.On the other hand, patent PL216239 discloses a mobile robot with pneumatic wheels, characterized by the fact that it includes a pneumatic hub with two fixed and movable outlets, while a pressure hose is led to the outlet of the fixed hub, connecting the hub flow channel with the pneumatic wheel, and to the outlet of the fixed hub. to the outlet of the movable hub, one end of a rigid pressure conduit bent into a bow is led, the main convexity of which is located above the pneumatic wheel. The other end of the rigid pressure conduit is brought to a pneumatic connector which is attached to the robot's base, the pneumatic connector being connected by a flexible conduit to the valve control system.

Natomiast z polskiego opisu zgłoszeniowego nr P.392251 znany jest układ jezdny podwozia o dużej zwrotności, do pojazdu kołowego, zwłaszcza samochodu lub robota mobilnego. Układ jezdny podwozia pojazdu o dużej zwrotności, którego podwozie wyposażone jest w cztery koła jezdne, dwa kierowane połączone z podwoziem i układem kierowniczym za pomocą zwrotnic i dwa niekierowane, połączone z podwoziem za pośrednictwem elementów prowadzących, charakteryzuje się tym, że dwa współosiowe koła niekierowane mają osie obrotu położone w osi prostopadłej do kierunku jazdy pojazdu na wprost, zaś dwa koła kierowane znajdują się w osi zgodnej z kierunkiem jazdy na wprost, przy czym jedno koło kierowane znajduje się przed osią prostopadłą do kierunku jazdy, zaś drugie koło kierowane znajduje się za osią. Koła kierowane i połączone są z układem kierowniczym tak, aby dokonywały obrotu wokół osi zwrotnic w przeciwnych do siebie kierunkach.On the other hand, from the Polish application description no. P.392251, a highly maneuverable undercarriage is known for a wheeled vehicle, especially a car or a mobile robot. The running gear of a highly maneuverable vehicle, the undercarriage of which is equipped with four road wheels, two steered wheels connected to the chassis and the steering by switches, and two non-steered wheels connected to the undercarriage by means of guiding elements, characterized by the fact that two coaxial non-steered wheels have the axis of rotation in the axis perpendicular to the direction of travel of the vehicle straight ahead, and two steered wheels are in the axis in the direction of travel straight ahead, with one steered wheel in front of the axis perpendicular to the direction of travel and the other steered wheel behind the axle . The steered wheels are connected to the steering system so as to turn about the steering knuckle axis in opposite directions.

Celem wynalazku jest układ jezdnego robota mobilnego pozwalającego na poruszanie się zarówno po powierzchniach płaskich jak i wzdłuż prowadnic (szyn) w głąb wielopoziomowego regału magazynowego.The object of the invention is a mobile robot traveling system that allows it to move both on flat surfaces and along guides (rails) into a multi-level storage rack.

Układ jezdny robota mobilnego według wynalazku zawierający podłogę i przytwierdzone do niej dwa zespoły napędowe, zawierające silnik z reduktorem (przekładnią) i koła napędowe oraz wyposażony w obrotowe koła wleczone, charakteryzuje się tym, że koła napędowe umieszczone są symetrycznie w połowie długości podłogi robota. Natomiast każdy z zespołów napędowych składa się z silnika połączonego z reduktorem, z którego wychodzi wał napędowy, na którym osadzone są dwa koła napędowe, przy czym średnica koła umieszczonego bliżej reduktora jest większa niż koła umieszczonego dalej od reduktora. Nadto układ jezdny jest wyposażony w cztery rolki prowadzące z kołnierzami usytuowane w narożach podłogi robota, współliniowo z mniejszymi kołami napędowymi.The traveling system of a mobile robot according to the invention, comprising a floor and two driving units fixed thereto, including a motor with a reducer (gear) and driving wheels and equipped with swivel trailing wheels, is characterized in that the driving wheels are arranged symmetrically in the middle of the robot's floor length. On the other hand, each of the drive units consists of a motor connected to the reducer, from which the driving shaft exits, on which two driving wheels are mounted, the diameter of the wheel located closer to the reducer being larger than the wheel located further away from the reducer. In addition, the running gear is equipped with four flanged guide rollers located at the corners of the robot floor, aligned with the smaller driving wheels.

Każdy zespół napędowy ma układ zawieszenia złożony z dwóch równoległych wałków prowadzących, na których osadzony jest za pośrednictwem liniowych łożysk oraz stężających je blach mocujących silnik i reduktor z wałem napędowym oraz kołami napędowymi. Przy czym końce wałków prowadzących są osadzone w uchwytach górnych i dolnych przytwierdzonych do korpusu zespołu napędowego, który z kolei przymocowany jest do podłogi robota. Natomiast na każdym z wałków prowadzących osadzona jest śrubowa sprężyna umieszczona między uchwytem górnym a łożyskiem liniowymi. Ponadto do podłogi przytwierdzone są obrotowe koła wleczone.Each drive unit has a suspension system composed of two parallel guide shafts, on which it is mounted via linear bearings and bracing plates fixing the engine and reducer with the drive shaft and drive wheels. The ends of the guide rollers are embedded in upper and lower holders attached to the body of the drive unit, which in turn is attached to the floor of the robot. On each of the guide shafts, on the other hand, a helical spring is mounted between the upper handle and the linear bearing. In addition, trailing swivel wheels are attached to the floor.

Korzystnie, gdy zespoły napędowe znajdują się wewnątrz przytwierdzonej do podłogi robota obudowy mającej podcięcia w narożach.Preferably, the drive means are located inside a casing secured to the floor of the robot with undercuts at the corners.

Połączenie wału napędowego z łożyskami liniowymi pozwala na podnoszenie i opuszczanie wału napędowego, na którym osadzona jest para kół napędowych, na skutek ruchu łożysk liniowych po wałkach prowadzących. Docisk dużego koła napędowego do podłoża lub małego koła napędowego do szyny jest realizowany przez sprężyny śrubowe osadzone na wałkach prowadzących. Średnica mniejszego koła napędowego jest tak dobrana, aby podczas styku większego koła napędowego z podłożem,The connection of the drive shaft with linear bearings allows the drive shaft, on which the pair of drive wheels is mounted, to be raised and lowered as a result of the movement of linear bearings on the guide shafts. The pressure of the large driving wheel to the ground or the small driving wheel to the rail is realized by helical springs mounted on guide shafts. The diameter of the smaller drive wheel is selected so that during the contact of the larger drive wheel with the ground,

Claims

The cylindrical surface of the smaller drive wheel was higher than the guide (clearance) and also below the cylindrical surface of the guide rollers.

The traveling system of the mobile robot is shown in the embodiments in the drawing, in which Fig. 1 shows the drive unit in an overall view, and Fig. 2 shows the drive unit in a general view from the side opposite to the view in Fig. 1, and Fig. 3 shows a general view of the drive unit placed in the body, Fig. 4 shows an overall view of the mobile robot traveling system from the robot floor side, and Fig. 5 shows an overall view of the mobile robot in a position to move on guides (rails).

The traveling system of the mobile robot according to the invention consists, in the exemplary embodiment, of a floor 1 to which the body 2 of each of the driving units is attached. Each of the drive units consists of a motor 3 connected to the reducer 4, from which the drive shaft 5 exits, on which is mounted the larger drive wheel 6 and the smaller drive wheel 7, with the larger drive wheel located closer to the reducer 4. Each drive unit has a suspension system consisting of two parallel guide shafts 8 and 9, on which is mounted by means of linear bearings 10 and 11 and fixing plates 12 and 13, the motor 3 and reducer 4 with the drive shaft 5 and drive wheels 6 and 7. The ends are the guide rollers 8 and 9 are mounted in upper holders 14 and lower holders 15 attached to the body 2 of the drive unit, which in turn is attached to the floor 1 of the robot. On the guide shafts 8 and 9, on the other hand, helical springs 20 are mounted between the upper handles 14 and the linear bearings 10 and 11. In addition, the robot's floor 1 is equipped with swivel drag wheels 16. Additionally, in the corners of the floor 1 there are four guide rollers 17 with flanges. The body 2 of each of the driving units is located inside a casing 18 secured to the floor 1 of the robot having undercuts 19 at the corners.

Patent claims

The traveling system of a mobile robot according to the invention, comprising a floor and two driving units fixed to it, including a motor with a reducer (gear) and driving wheels, and equipped with trailing swivel wheels, characterized in that the driving wheels (6) and (7) are arranged symmetrically halfway along the floor (1) of the robot, and each of the drive units consists of a motor (3) connected to a reducer (4), from which a drive shaft (5) comes out, on which two driving wheels (6) and (7) are mounted ), the diameter of the wheel located closer to the reducer (4) is larger than the wheel located further from the reducer (4), and in the corners of the floor (1) there are four guide rollers (17) with flanges aligned with the smaller driving wheels (7) Moreover, each drive unit has a suspension system composed of two parallel guide shafts (8) and (9), on which it is mounted by means of linear bearings (10) and (11) and fixing plates (12) and (13) , sil the drive shaft (3) and reducer (4) with the drive shaft (5) and drive wheels (6) and (7), the ends of the guide shafts (8) and (9) being seated in the upper holders (14) and lower holders ( 15) attached to the body (2) of the drive unit, which in turn is attached to the floor (1) of the robot, moreover, trailing swivel wheels (16) are attached to the floor (1) of the robot, while on each of the guide shafts (8) and ( 9), a helical spring (20) is mounted between the upper handle (14) and the linear bearing (10) and (11).

2. Moreover, the drive means are preferably located inside a casing (18) secured to the robot floor (1) having undercuts (19) at the corners.