一種基於麥克納姆輪的物流機器人車身結構的製作方法

2023-04-27 04:09:56

本發明涉及物流機械設備技術領域，尤其涉及一種基於麥克納姆輪的物流機器人車身結構。

背景技術：

隨著機器人技術的不斷發展，AGV( Automated Guided Vehicle) 在製造業自動化領域和自動化倉儲物流系統中得到了廣泛的應用。其中全方位移動AGV 由於能夠實現前後、左右和自轉 3 個自由度的運動及其複合運動而受到越來越廣泛的關注。

與傳統AGV相比，全方位移動AGV可以沿任意方向平動，以任意半徑旋轉，因此非常適合工作在空間狹窄有限、對機動性要求高的場合。全方位移動 AGV 有多種形式，其中基於麥克納姆輪的全方位移動 AGV 由於每個輪不需要轉向裝置，並以其卓越的全方位移動性能而成為一個研究的熱點。

基於麥克納姆輪運動平臺的主要優點在於：

1）可沿縱向、橫向及任意角度的斜向平動；

2）轉彎半徑為零，即可繞平臺中心原地任意角度轉向；

3）在運動過程中任何時候均無需改變輪子的轉向，簡化了機械結構設計。

目前市面上的普通AGV通常採用充氣橡膠輪和舵輪，前者在受壓時充氣輪胎能彈性變形，可以保證多個輪子在地面行走時不打滑，後者只能在平整路面行駛。以上兩種結構不能有效的接觸地面從而產生打滑，而麥克納姆輪是通過4個輪子的合力控制運動的方向及速度，一旦有一個輪子脫離地面打滑，就會導致整個力的合成方向和大小，小車運動就會失控。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提出一種基於麥克納姆輪的物流機器人車身結構，該車身結構能萬向行駛且具有超強路面適應能力。

本發明採用的技術方案是，設計一種基於麥克納姆輪的物流機器人車身結構，包括：車架、固定在車架頂面的置放平臺、安裝在車架底面的四個驅動輪組件。車架由水平固定支架和垂直固定在水平固定支架底面的兩個豎直固定支架構成，兩個豎直固定支架位於水平固定支架底面的中線上。

驅動輪組件包括：一端鉸接在豎直固定支架上的對頂單縱臂、鉸接在對頂單縱臂另一端上的麥克納姆輪、設於對頂單縱臂一側的驅動電機、傾斜連接在對頂單縱臂與水平固定支架之間的減震器。四個驅動輪組件內的對頂單縱臂相互平行，同一豎直固定支架上對稱鉸接有兩個對頂單縱臂，且該兩個對頂單縱臂在同一豎直平面內上下擺動。

其中，減震器的頂端鉸接有固定在水平固定支架底面的上安裝座，減震器的底端鉸接有固定在對頂單縱臂上的下安裝座。

豎直固定支架由橫板和固定在橫板一端的縱板構成，縱板與橫板相互垂直，橫板的兩面上設有與縱板平行的鉸接耳。對頂單縱臂上遠離麥克納姆輪的一端設有鉸接座，對頂單縱臂通過一橫穿縱板、鉸接座及鉸接耳的銷軸鉸接在豎直固定支架上。

優選的，兩個豎直固定支架內的橫板連接為一體。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、利用麥克納姆輪的特性，可實現沿縱向、橫向及任意角度的斜向平動，可原地任意角度轉向，無轉彎半徑；

2、無轉向裝置，大大簡化了系統的機械結構；

3、將前後輪鉸接在同一豎直固定支架的兩面上，構成獨創的縱向連杆連接設計，充分利用了小車的內部結構，結構非常精簡；

4、四個輪子採用獨立懸掛設計，保證各個輪子都與地面充分接觸，避免了現有AGV常見的打滑現象。

附圖說明

下面結合實施例和附圖對本發明進行詳細說明，其中：

圖1是本發明的立體示意圖；

圖2是本發明的橫向示意圖；

圖3是本發明的拆分示意圖；

圖4是本發明中驅動輪組件的結構示意圖；

圖5是本發明中車架的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1、2所示，本發明提出的物流機器人車身結構，包括：車架1、固定在車架1頂面的置放平臺2、安裝在車架1底面的四個驅動輪組件3。

如圖3、4所示，驅動輪組件3包括：對頂單縱臂31、麥克納姆輪32、驅動電機33及減震器34，麥克納姆輪32鉸接對頂單縱臂31的一端，對頂單縱臂31的另一端鉸接在車架1上，驅動電機33設於對頂單縱臂31的內側上，驅動電機33的輸出軸穿過對頂單縱臂31的側壁與麥克納姆輪32傳動連接，以驅使麥克納姆輪32正轉或反轉，減震器34傾斜支撐在對頂單縱臂31與車架1之間，減震器34的上下兩端分別鉸接有上安裝座35和下安裝座36，上安裝座35通過螺絲固定在車架1的底面，下安裝座36通過螺絲固定在對頂單縱臂31的頂面。

如圖5所示，車架1由水平固定支架11和兩個豎直固定支架12構成，置放平臺2固定在水平固定支架1的頂面，減震器的上安裝座35固定在水平固定支架11的底面。為了便於表述，水平固定支架11的底面呈長方形，以長方形的長邊方向為縱向、短邊方向為橫向，兩個豎直固定支架12垂直固定在水平固定支架11的底面，且該兩個豎直固定支架12位於水平固定支架11底面的橫向中線上。

如圖1至3所示，四個驅動輪組件3內的對頂單縱臂31均縱向設置，同一豎直固定支架12上對稱鉸接有兩個對頂單縱臂31，並且該兩個對頂單縱臂31在同一豎直平面內上下擺動。使用時依靠各麥克納姆輪32的方向和速度，產生一個合力矢量從而保證車身在最終的合力矢量的方向上能自由地移動，而不用改變輪子自身的方向，結構緊湊、運動靈活。各驅動輪組件3內均單獨設置對頂縱向臂31和減震器34，這種獨立懸掛設計結構，使得每個輪子在行駛中與地面充分接觸，具有超強的路面適應能力，避免打滑現象。

如圖4、5所示，對頂單縱臂31與豎直固定支架12鉸接的具體結構是，豎直固定支架12由橫向設置的橫板121和縱向設置的縱板122構成，縱板122固定在橫板121的外端，兩個豎直固定支架內的橫板121連接為一體，以增加車身的結構強度。橫板121上縱向相對的兩面均設有鉸接耳123，該鉸接耳123與縱板122平行，鉸接耳123和縱板122上設有位置對齊的鉸接孔。對頂單縱臂31上遠離麥克納姆輪32的一端設有鉸接座37，鉸接座37上設有橫向設置的通孔，對頂單縱臂31通過一橫穿縱板122、鉸接座37及鉸接耳123的銷軸鉸接在豎直固定支架12上。同一側的兩個驅動輪組件3鉸接在橫板121的縱向相對面上，形成獨創的縱向連接結構，充分利用了小車的內部空間及結構，使用的機械部件少，且行駛更穩定可靠。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。