帶有斜交球式全方位移動輪的運動平臺的製作方法

2023-09-23 11:54:55

專利名稱：帶有斜交球式全方位移動輪的運動平臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種帶有移動輪的運動平臺，尤其涉及一種帶有斜交球 式全方位移動輪的運動平臺。主要用作機器人的萬向移動輪、服務機器人以 及與其類似的應用領域。
技術背景
目前，全方位移動機器人大致分為兩種 一種是採用特殊輪結構，而另 一種是應用傳統輪結構。多數的特殊輪結構的設計理念是在輪子的一個方 向上具有約束以獲得驅動力，而在另一個方向上去除約束以實現被動運動。 作為特殊輪的一個經典的設計為在一個傳統輪結構的圓周上安裝一系列的 被動輪，這些被動滾輪的旋轉軸垂直或傾斜於傳統輪的旋轉軸。例如麥克 納姆輪的設計，其它特殊輪結構的設計包括正交輪結構和球輪結構。特殊輪 結構的萬向移動機器人具有很強的運動靈活性和穩定性，而且能夠非常精確 地實現軌跡跟蹤。但是該類萬向移動機器人除了機構比較複雜之外，還存在 著越障能力差，承載能力低，被動滾輪容易引起車體振動等缺點。這種輪子 結構不適用於髒亂的場合，因為髒物體很容易攪到被動滾輪的旋轉軸上，影 響機器人的運動。球輪結構驅動機構及運動控制較複雜，應用較少。基於傳 統輪結構的全方位移動機器人主要採用轉向和旋轉都具有獨立驅動的腳輪結 構，這種機構雖然承載能力強，同時對運動環境的要求較低，能夠跨越小障 礙物，但運動靈活性和穩定性較差。
發明內容
為了解決上述現有的幾種萬向輪不同程度的存在結構比較複雜，越障能力差，承載能力低，靈活性和穩定性較差等不足，提供了一種帶
有斜交球式全方位移動輪的運動平臺，它包括平臺圓盤(5),三個萬向移動 輪(1)通過移動輪軸承架(3)沿圓盤周線相互呈120度分布固定在所述平 臺圓盤(5)下，三個移動輪(1)通過同步帶及同步帶輪(2)，分別與各自的 直流祠服電機(4 )傳動連接，三個直流伺服電機(4 )通過電機壓板(6 )固 定在平臺圓盤(5)上；所述三個萬向移動輪為斜交球式全方位移動輪，它由 球輪a ( 8 )和球輪b ( 9 )構成。並分別通過被動軸a (10 )及^f皮動軸b (11) 固定在主動軸(7)上，兩被動軸在主動軸(7)的垂面上呈45°斜交角，構 成斜交的兩個球形分體結構。
本實用新型的有益效果結構簡單，運動靈活。依靠斜交的兩個球形分 體結構實現與地面的連續接觸，同時實現輪體的驅動和被動運動。基於該輪 體結構特點，設計了全方位移動平臺。此種輪子結構適於較髒亂的場合，不 易發生攪輪現象，承載能力強，易於控制，特別適合作為機器人運動平臺的 萬向輪。
在運動過程中，球輪a與球輪b交替與地面接觸實現整個驅動過程的連 續性，兩個被動軸在主動軸的垂面上呈45度斜交布置實現了連續傳動。該設 計實現運動連續性的同時增加了主動軸和被動軸的強度，使萬向輪承載能力 增強。由於構成移動平臺的每個輪均為萬向輪，所以三個萬向輪就可以驅動 平臺完成平面的三個自由度運動來實現萬向移動。增強了運動的靈活性和穩 定性。

圖1本實用新型的結構示意圖 圖2本實用新型的側面結構示意圖圖3是圖1的背面結構示意圖 圖4和圖5是斜交球式全方位移動輪結構示意圖 圖6是圖4的右視結構示意圖 圖7是圖4的左視結構示意圖具體實施方式
參看圖l-圖7，帶有斜交球式全方位移動輪的運動平臺，它包括平臺圓 盤5,三個斜交球式全方位移動輪1通過移動輪軸承架6沿圓盤周線相互呈 120度分布固定在所述平臺圓盤5下，三個移動輪1通過同步帶及同步帶輪2， 分別與各自的直流伺服電機4傳動連接，三個直流伺服電機4通過電機壓板6 固定在平臺圓盤5上；所述斜交球式全方位移動輪l,由球輪a8和球輪b9構 成。分別通過被動軸a10及被動軸bll固定在主動軸1上，兩被動軸在主動 軸7的垂面上呈45。斜交角。
所述球4侖a2和球輪b3均去除部分球冠和部分球體的兩個半球構成，分 別通過被動軸a10及被動軸bll連接成球體，並固定在主動軸1上。
工作原理三個斜交球式全方位移動輪1呈120度布置通過軸承架73連 接到平臺園盤5下面，斜交球式全方位移動輪8通過三個直流伺服電機4帶 動同步帶2來驅動實現移動輪8運動。三個電機4用電機壓板6固定在平臺 園盤上面。主動軸7在旋轉過程中實現垂直紙面的驅動作用，而另一方向的 運動，即沿主動軸軸線方向的運動由球輪a繞淨皮動軸a的自由旋轉或者球輪b 繞被動軸b的自由旋轉卸載掉。在運動過程中，球輪a與球輪b交替與地面 接觸實現整個驅動過程的連續性，兩個被動軸在主動軸7的垂面上呈45度斜 交布置實現了連續傳動。該設計實現運動連續性的同時增加了主動軸和被動 軸的強度，使萬向輪的承載能力明顯增加。由於構成移動平臺的每個輪均為萬向輪，所以三個萬向輪就可以驅動平臺完成平面的三個自由度運動來實現 萬向移動。
本實用新型可以應用到家庭清掃機器人的移動底盤上，也可以應用到全 方位輪椅上，可以應用到自動化裝配線上的裝配和運輸設備上。
權利要求1、帶有斜交球式全方位移動輪的運動平臺，它包括平臺圓盤(5)，三個萬向移動輪(1)通過移動輪軸承架(3)沿圓盤周線相互呈120度分布固定在所述平臺圓盤(5)下，三個移動輪(1)通過同步帶及同步帶輪(2)，分別與各自的直流伺服電機(4)傳動連接，三個直流伺服電機(4)通過電機壓板(6)固定在平臺圓盤(5)上；其特徵在於所述三個萬向移動輪為斜交球式全方位移動輪，它由球輪a(8)和球輪b(9)構成；並分別通過被動軸a(10)及被動軸b(11)固定在主動軸(7)上，兩被動軸在主動軸(7)的垂面上呈45°斜交角，構成斜交的兩個球形分體結構。
2、 根據權利要求l所述帶有斜交球式全方位移動輪的運動平臺，其特徵 在於所述球輪a (8)和球輪b (9)均由兩個去除球冠和球體的一部分的球 體構成，分別通過^皮動軸a (10)及被動軸b (11)連接成球體的部分結構， 並固定在主動軸(7)上；兩個球輪的球體部分共同構成了整個球體輪結構， 在主動軸(7)的垂面投影上形成了一個完整的圓形投影。
專利摘要帶有斜交球式全方位移動輪的運動平臺，為解決現有萬向輪存在的結構較複雜，越障和承載能力低，靈活和穩定性較差等不足而提供的，其三個萬向移動輪通過軸承架沿圓盤周線相互呈120度分布固定在平臺圓盤下，三個移動輪通過同步帶及同步帶輪，分別與各自直流伺服電機傳動連接，伺服電機通過壓板固定在平臺圓盤上；移動輪由球輪a和球輪b構成。並分別通過被動軸a及被動軸b固定在主動軸上，兩被動軸在主動軸的垂面上呈45°斜交角，構成斜交的兩個球形分體結構。有益效果結構簡單，運動靈活。依靠斜交兩球形分體結構實現與地面連續接觸，實現輪體驅動和被動運動。該結構適於較髒亂的場合，不易發生攪輪現象，承載能力強，易於控制，適合作為機器人運動平臺的萬向輪。
文檔編號B60B33/08GK201257874SQ200820013448
公開日2009年6月17日 申請日期2008年6月13日 優先權日2008年6月13日
發明者葉長龍, 麗 回, 馬書根 申請人:瀋陽航空工業學院