一種帶有自動剎車裝置的麥克納姆輪的製作方法

2023-08-06 13:10:01 2

本實用新型涉及一種帶有自動剎車裝置的麥克納姆輪。

背景技術：

麥克納姆輪包括輪轂和從動輥輪，該輪轂的外圓周處均勻開設有3個或3個以上的輪轂齒，每兩個輪轂齒之間裝設有一從動輥輪，該從動輥輪的徑向方向與輪轂外圓周的切線方向成45°角，因而可通過控制輪轂的旋轉速度組合來控制系統的行走方向和速度大小，實現系統的全方位運動。麥克納姆輪可以原地360度轉圈，可以實現前行、橫移、斜行、旋轉及其組合等運動方式，在很多場合得到廣泛的應用，但是，麥克納姆輪由於摩擦係數比較小，效率各方面不是很高，常有打滑。一般的麥克納姆輪的從動輥輪會在行進過程中會發生橫移、斜行，因此，無法精確控制機構的行進方向，並且無法有效剎車，在一些要求精度比較高的場合無法廣泛應用。

技術實現要素：

為了克服現有的麥克納姆輪在行進過程中無法準確控制其行進方向和停止時不能有效剎車的不足，本實用新型提供一種麥克納姆輪，該麥克納姆輪能夠按照系統要求準確控制其行進方向、提高運動效率，並能夠有效的控制機構剎車的帶有自動剎車裝置的麥克納姆輪。

本實用新型所述的一種帶有自動剎車裝置的麥克納姆輪，其特徵在於：包括行進裝置、用於向行進裝置提供驅動力的電機驅動裝置、剎車裝置、用於向剎車裝置提供驅動力的的剎車驅動裝置以及控制器，所述的電機驅動裝置與所述行進裝置連接，所述剎車裝置的剎車片與所述行進裝置配合；所述剎車驅動裝置與所述剎車裝置相連；所述電機驅動裝置的控制端以及所述剎車驅動裝置的控制端分別與所述控制器的控制端相連；

所述行進裝置包括內輪轂、固定封板、從動輥輪、螺紋軸和法蘭盤，所述內輪轂的兩端面分別封裝所述固定封板，所述固定封板通過法蘭盤與電機板固接，所述固定封板外緣周向設有若干小輥安裝葉片；所述從動輥輪通過輥輪軸與不同固定封板上對應的兩個小輥安裝葉片轉動連接；所述螺紋軸貫穿所述內輪轂的中心通孔，並且所述螺紋軸的第一端部通過支撐在所述內輪轂中心通孔的滾動軸承與所述電機驅動裝置的動力輸出軸相連，第二端部通過聯軸器與所述剎車驅動裝置的動力輸出軸相連；

所述電機驅動裝置包括電機板、電機以及減速機，所述電機板設有用於容納行進裝置以及剎車驅動裝置的凹槽，所述電機、所述減速機裝在位於螺紋軸第一端部一側的電機板上，所述電機的輸出軸與所述減速機的輸入軸固接，所述減速機的輸出軸穿過電機板上的第一通孔與所述螺紋軸的第一端部固接；

所述剎車裝置包括導向圓盤、第一導向軸、滑動組件、第二導向軸和剎車片，所述導向圓盤與螺紋軸的第二端部固接，並且所述導向圓盤的內端面裝有至少一根第一導向軸，所述第一導向軸與預裝在螺紋軸上的所述滑動組件滑動連接，所述滑動組件外壁設有光滑曲面，且所述光滑曲面與滑動組件中心軸的距離沿滑動組件內端到外端方向漸增；所述剎車片外表面設有用於與從動輥輪滾動外壁配合的曲面，所述剎車片與所述第二導向軸的上端部螺接；所述第二導向軸下端貫穿內輪轂後與所述滑動組件的光滑曲面滑動接觸；

所述剎車驅動裝置包括伺服電機和伺服電機固定板，所述伺服電機固定板安裝在位於螺紋軸第二端部的電機板上，所述伺服電機安裝在所述伺服電機固定板上，並且所述伺服電機的輸出軸與所述螺紋軸的第二端部固接。

兩塊所述固定封板外緣的小輥安裝葉片錯位設置，並且兩兩小輥安裝葉片所述從動輥輪通過輥輪軸安裝在不同固定封板上對應的兩個小輥安裝葉片之間，所述的從動輥輪布滿整個內輪轂表面，並且從動輥輪的傾斜趨勢一致，輥輪軸的中心軸與內輪轂中心軸夾角為45°。

所述滑動組件分為位於外側的滑動部以及位於內側的圓臺部，其中圓臺的大直徑端與所述滑動部連接；所述滑動部為帶中心孔的圓柱，所述滑動部的側壁設有卡入第一導向滑槽並供其滑動的滑槽。

所述內輪轂為帶中心通孔的圓柱體，且內輪轂的兩側端面均帶有凸臺，所述內輪轂的外圓柱面上均勻分布著多個用於貫穿第二導向軸的異形凹孔，異形凹孔分為外側的圓孔段和內側的方孔段。

所述剎車片與所述第二導向軸之間設有緩衝裝置，所述緩衝裝置包括彈簧和兩片聯軸鐵片，所述聯軸鐵片分別安裝在彈簧的兩端部，其中一端部的聯軸鐵片與第二導向軸安裝部固接，另一端部的聯軸鐵片與剎車片固接，保證整個彈簧套在第二導向軸的上部；所述第二導向軸的中部設有與異形凹孔匹配的方形凸起，並且彈簧的末端的聯軸鐵片安裝在方形凸起處。

所述滑動組件與螺紋軸之間、所述伺服電機與螺紋軸之間均通過聯軸器相連。

如圖1所示，麥克納姆輪由電機和伺服電機共同驅動工作，當電機工作且伺服電機不工作時，麥克納姆輪在電機的驅動下根據系統要求前後左右運動，這一工作狀態與一般的麥克納姆輪功能一樣；當電機不工作且伺服電機工作時，即在系統要求機構停止運動時，電機關閉停止運動，但由於從動輥輪的因素，一般的麥克納姆輪不能立即停止運動，此時，伺服電機工作，促使剎車片緊急碰觸從動輥輪，從動輥輪停止轉動，從而達到精確剎車的作用；當電機和伺服電機同時工作時，電機通過減速器驅動內輪轂運動，伺服電機阻止從動輥輪運動，阻止麥克納姆輪橫移、斜移，從而準確控制其行進方向、提高運動效率。

在圖2中，從動輥輪通過輥輪軸與固定封板滑動連接，從動輥輪的徑向方向與輪轂外圓周的切線方向成45°角。

在圖3的實施例中，當電機不工作且伺服電機工作時，即在系統要求機構停止運動時，電機關閉停止運動，伺服電機開始工作，導向圓盤在伺服電機的驅動下，開始沿著第一導向軸的方向向內部移動，當導向圓盤接觸滑動組件並繼續移動時，滑動組件另一端碰觸第二導向軸的一端，並促使第二導向軸向外部移動，與第二導向軸另一端過盈配合的剎車片開始接觸從動輥輪，當伺服電機驅動力足夠大時，經過上述一系列過程，剎車片緊急碰觸從動輥輪，從而達到精確剎車的作用。

在圖4、圖5中，內輪轂的形狀為圓柱形，兩側均帶有凸臺，其中一側凸臺上均勻分布著4個圓孔，圓柱的兩個上下面均勻分布著與固定封板相連接的螺紋孔，中部為通孔，圓柱面上均勻分布著12個異形凹孔，凹孔的頭部形狀為圓柱形，底部為正方形。

在圖6中，滑動組件的形狀分上部是圓臺，下部是圓柱，圓柱上對稱分布兩個U型槽，滑動組件的中部為螺紋通孔。

在圖7中，螺紋軸一端通過滾動軸承與減速器連接，螺紋軸另一端通過聯軸器與伺服電機連接，滑動組件通過聯軸器與螺紋軸連接，第二導向軸一端與滑動組件滑動接觸，第二導向軸均勻分布於內輪轂上。

本實用新型的有益效果是：該麥克納姆輪能夠按照系統要求準確控制其行進方向、提高運動效率，並能夠有效的控制機構剎車。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體機構示意圖。

圖2是從動輥輪轂的結構示意圖。

圖3是剎車裝置結構示意圖。

圖4是內輪轂結構示意圖。

圖5是內輪轂結構半剖面圖。

圖6是滑動組件結構示意圖。

圖7是麥克納姆輪部分結構剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本實用新型

參照附圖：

實施例1本實用新型所述的一種帶有自動剎車裝置的麥克納姆輪，其特徵在於：包括行進裝置1、用於向行進裝置提供驅動力的電機驅動裝置2、剎車裝置3、用於向剎車裝置提供驅動力的的剎車驅動裝置4以及控制器，所述的電機驅動裝置2與所述行進裝置1連接，所述剎車裝置3的剎車片與所述行進裝置1配合；所述剎車驅動裝置4與所述剎車裝置3相連；所述電機驅動裝置2的控制端以及所述剎車驅動裝置4的控制端分別與所述控制器的控制端相連；

所述行進裝置1包括內輪轂11、固定封板12、從動輥輪13、螺紋軸14和法蘭盤15，所述內輪轂11的兩端面分別封裝所述固定封板12，所述固定封板12與電機板21之間通過法蘭盤15螺栓連接；所述固定封板12外緣周向設有若干小輥安裝葉片121；所述從動輥輪13通過輥輪軸131與不同固定封板12上對應的兩個小輥安裝葉片121轉動連接；所述螺紋軸14貫穿所述內輪轂11的中心通孔，並且所述螺紋軸14的第一端部通過支撐在所述內輪轂11中心通孔的滾動軸承111與所述電機驅動裝置2的動力輸出軸相連(減速機的輸出軸即為所述電機驅動裝置的動力輸出軸)，第二端部通過聯軸器與所述剎車驅動裝置的動力輸出軸相連(所述剎車驅動裝置的動力輸出軸即為伺服電機的輸出端)；

所述電機驅動裝置2包括電機板21、電機22以及減速機23，所述電機板21設有用於容納行進裝置以及剎車驅動裝置的凹槽，所述電機22、所述減速機23通過螺栓與在位於螺紋軸14第一端部一側的電機板21固接，所述電機22的輸出軸與所述減速機23的輸入軸固接，所述減速機23的輸出軸穿過電機板21上的第一通孔與所述螺紋軸14的第一端部固接；

所述剎車裝置3包括導向圓盤31、第一導向軸32、滑動組件33、第二導向軸34和剎車片35，所述導向圓盤31通過軸座與螺紋軸14的第二端部固接，並且所述導向圓盤31的內端面對稱裝有兩根沿導向圓盤31軸向設置的第一導向軸32，所述導向圓盤與所述第一導向軸過盈配合；所述第一導向軸32與預裝在螺紋軸14上的所述滑動組件33滑動連接，所述滑動組件33外壁設有光滑曲面，且所述光滑曲面與滑動組件中心軸的距離沿滑動組件內端到外端方向漸增；所述剎車片35外表面設有用於與從動輥輪13滾動外壁配合的曲面，所述剎車片35與所述第二導向軸34的上端部螺接(是起到緩衝的作用)；所述第二導向軸34下端貫穿內輪轂11後與所述滑動組件33的光滑曲面滑動接觸，且所述剎車片與從動輥輪之間的間隙深度介於所述光滑曲面與滑動組件中心軸的最大距離與最短距離之間；

所述剎車驅動裝置4包括伺服電機41和伺服電機固定板42，所述伺服電機固定板42安裝在位於螺紋軸14第二端部的電機板21上，所述伺服電機41通過螺栓與所述伺服電機固定板42固接，並且所述伺服電機41的輸出軸與所述螺紋軸14的第二端部固接。

兩塊所述固定封板12外緣的小輥安裝葉片121錯位設置，並且兩兩小輥安裝葉片121所述從動輥輪通過輥輪軸131安裝在不同固定封板12上對應的兩個小輥安裝葉片121之間，所述的從動輥輪13布滿整個內輪轂11表面，並且從動輥輪13的傾斜趨勢一致，輥輪軸131的中心軸與內輪轂11中心軸夾角為45°。

所述滑動組件33分為位於外側的滑動部331以及位於內側的圓臺332，其中圓臺332的大直徑端與所述滑動部331連接；所述滑動部331為帶中心孔的圓柱，所述滑動部331的側壁設有卡入第一導向軸32並供其滑動的滑槽333。

所述內輪轂11為帶中心通孔的圓柱體，且內輪轂11的兩側端面均帶有凸臺，所述內輪轂11的外圓柱面上均勻分布著12個用於貫穿第二導向軸的異形凹孔112，異形凹孔112分為外側的圓孔段和內側的方孔段。

所述剎車片35與所述第二導向軸34之間設有緩衝裝置，所述緩衝裝置36包括彈簧361和兩片聯軸鐵片362，所述聯軸鐵片362分別安裝在彈簧361的兩端部，其中一端部的聯軸鐵片362與第二導向軸34安裝部固接，另一端部的聯軸鐵片362與剎車片35固接，保證整個彈簧361套在第二導向軸34的上部；所述第二導向軸34的中部設有與異形凹孔匹配的方形凸起，並且彈簧361的末端的聯軸鐵片362安裝在方形凸起處。

所述滑動組件33與螺紋軸14之間、所述伺服電機41與螺紋軸14的第二端部之間均通過聯軸器411相連。

如圖1所示，麥克納姆輪由電機22和伺服電機41共同驅動工作，當電機22工作且伺服電機41不工作時，麥克納姆輪在電機22的驅動下根據系統要求前後左右運動，這一工作狀態與一般的麥克納姆輪功能一樣；當電機22不工作且伺服電機工作41時，即在系統要求機構停止運動時，電機22關閉停止運動，但由於從動輥輪13的因素，一般的麥克納姆輪不能立即停止運動，此時，伺服電機工作，促使剎車片緊急碰觸從動輥輪13，從動輥輪13停止轉動，從而達到精確剎車的作用；當電機22和伺服電機41同時工作時，電機22通過減速器23驅動內輪轂11運動，伺服電機41阻止從動輥輪13運動，阻止麥克納姆輪橫移、斜移，從而準確控制其行進方向、提高運動效率。

在圖2中，從動輥輪13通過輥輪軸131與固定封板12滑動連接，從動輥輪13的徑向方向與輪轂外圓周的切線方向成45°角。

在圖3的實施例中，當電機22不工作且伺服電機工作41時，即在系統要求機構停止運動時，電機22關閉停止運動，伺服電機41開始工作，導向圓盤31在伺服電機41的驅動下，開始沿著第一導向軸32的方向向內部移動，當導向圓盤31接觸滑動組件33並繼續移動時，滑動組件33另一端碰觸第二導向軸34的一端，並促使第二導向軸34向外部移動，與第二導向軸34另一端過盈配合的剎車片35開始接觸從動輥輪13，當伺服電機41驅動力足夠大時，經過上述一系列過程，剎車片35緊急碰觸從動輥輪13，從而達到精確剎車的作用。

在圖4、圖5中，內輪轂11的形狀為圓柱形，兩側均帶有凸臺，其中一側凸臺上均勻分布著4個圓孔，圓柱的兩個上下面均勻分布著與固定封板12相連接的螺紋孔，中部為通孔，圓柱面上均勻分布著12個異形凹孔，凹孔的頭部形狀為圓柱形，底部為正方形。

在圖6中，滑動組件33的形狀分上部是圓臺，下部是圓柱，圓柱上對稱分布兩個U型槽，滑動組件的中部為螺紋通孔。

在圖7中，螺紋軸14一端通過滾動軸承111與減速器23連接，螺紋軸14另一端通過聯軸器411與伺服電機41連接，滑動組件33通過聯軸器331與螺紋軸14連接，第二導向軸34一端與滑動組件33滑動接觸，第二導向軸34均勻分布於內輪轂11上。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的列舉，本實用新型的保護範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護範圍也包括本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。