專利名稱：帶有斜交球式全方位移動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶有移動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，尤其涉及一種帶有斜交球 式全方位移動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。主要用作機(jī)器人的萬向移動(dòng)輪、服務(wù)機(jī)器人以 及與其類似的應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)背景
目前，全方位移動(dòng)機(jī)器人大致分為兩種 一種是采用特殊輪結(jié)構(gòu)，而另 一種是應(yīng)用傳統(tǒng)輪結(jié)構(gòu)。多數(shù)的特殊輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念是在輪子的一個(gè)方 向上具有約束以獲得驅(qū)動(dòng)力，而在另一個(gè)方向上去除約束以實(shí)現(xiàn)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 作為特殊輪的一個(gè)經(jīng)典的設(shè)計(jì)為在一個(gè)傳統(tǒng)輪結(jié)構(gòu)的圓周上安裝一系列的 被動(dòng)輪，這些被動(dòng)滾輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直或傾斜于傳統(tǒng)輪的旋轉(zhuǎn)軸。例如麥克 納姆輪的設(shè)計(jì)，其它特殊輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括正交輪結(jié)構(gòu)和球輪結(jié)構(gòu)。特殊輪 結(jié)構(gòu)的萬向移動(dòng)機(jī)器人具有很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)靈活性和穩(wěn)定性，而且能夠非常精確 地實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤。但是該類萬向移動(dòng)機(jī)器人除了機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜之外，還存在 著越障能力差，承載能力低，被動(dòng)滾輪容易引起車體振動(dòng)等缺點(diǎn)。這種輪子 結(jié)構(gòu)不適用于臟亂的場(chǎng)合，因?yàn)榕K物體很容易攪到被動(dòng)滾輪的旋轉(zhuǎn)軸上，影 響機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。球輪結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)控制較復(fù)雜，應(yīng)用較少?；趥?統(tǒng)輪結(jié)構(gòu)的全方位移動(dòng)機(jī)器人主要采用轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)都具有獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的腳輪結(jié) 構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)雖然承載能力強(qiáng)，同時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)環(huán)境的要求較低，能夠跨越小障 礙物，但運(yùn)動(dòng)靈活性和穩(wěn)定性較差。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有的幾種萬向輪不同程度的存在結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，越障能力差，承載能力低，靈活性和穩(wěn)定性較差等不足，提供了一種帶
有斜交球式全方位移動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，它包括平臺(tái)圓盤(5),三個(gè)萬向移動(dòng) 輪(1)通過移動(dòng)輪軸承架(3)沿圓盤周線相互呈120度分布固定在所述平 臺(tái)圓盤(5)下，三個(gè)移動(dòng)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(jī)(4 )傳動(dòng)連接，三個(gè)直流伺服電機(jī)(4 )通過電機(jī)壓板(6 )固 定在平臺(tái)圓盤(5)上；所述三個(gè)萬向移動(dòng)輪為斜交球式全方位移動(dòng)輪，它由 球輪a ( 8 )和球輪b ( 9 )構(gòu)成。并分別通過被動(dòng)軸a (10 )及^f皮動(dòng)軸b (11) 固定在主動(dòng)軸(7)上，兩被動(dòng)軸在主動(dòng)軸(7)的垂面上呈45°斜交角，構(gòu) 成斜交的兩個(gè)球形分體結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的有益效果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)靈活。依靠斜交的兩個(gè)球形分 體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)與地面的連續(xù)接觸，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輪體的驅(qū)動(dòng)和被動(dòng)運(yùn)動(dòng)?；谠撦?體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了全方位移動(dòng)平臺(tái)。此種輪子結(jié)構(gòu)適于較臟亂的場(chǎng)合，不 易發(fā)生攪輪現(xiàn)象，承載能力強(qiáng)，易于控制，特別適合作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的 萬向輪。
在運(yùn)動(dòng)過程中，球輪a與球輪b交替與地面接觸實(shí)現(xiàn)整個(gè)驅(qū)動(dòng)過程的連 續(xù)性，兩個(gè)被動(dòng)軸在主動(dòng)軸的垂面上呈45度斜交布置實(shí)現(xiàn)了連續(xù)傳動(dòng)。該設(shè) 計(jì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性的同時(shí)增加了主動(dòng)軸和被動(dòng)軸的強(qiáng)度，使萬向輪承載能力 增強(qiáng)。由于構(gòu)成移動(dòng)平臺(tái)的每個(gè)輪均為萬向輪，所以三個(gè)萬向輪就可以驅(qū)動(dòng) 平臺(tái)完成平面的三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)萬向移動(dòng)。增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)的靈活性和穩(wěn) 定性。

圖1本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2本實(shí)用新型的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖圖3是圖1的背面結(jié)構(gòu)示意圖 圖4和圖5是斜交球式全方位移動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖 圖6是圖4的右視結(jié)構(gòu)示意圖 圖7是圖4的左視結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參看圖l-圖7，帶有斜交球式全方位移動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，它包括平臺(tái)圓 盤5,三個(gè)斜交球式全方位移動(dòng)輪1通過移動(dòng)輪軸承架6沿圓盤周線相互呈 120度分布固定在所述平臺(tái)圓盤5下，三個(gè)移動(dòng)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(jī)4傳動(dòng)連接，三個(gè)直流伺服電機(jī)4通過電機(jī)壓板6 固定在平臺(tái)圓盤5上；所述斜交球式全方位移動(dòng)輪l,由球輪a8和球輪b9構(gòu) 成。分別通過被動(dòng)軸a10及被動(dòng)軸bll固定在主動(dòng)軸1上，兩被動(dòng)軸在主動(dòng) 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(gè)半球構(gòu)成，分 別通過被動(dòng)軸a10及被動(dòng)軸bll連接成球體，并固定在主動(dòng)軸1上。
工作原理三個(gè)斜交球式全方位移動(dòng)輪1呈120度布置通過軸承架73連 接到平臺(tái)園盤5下面，斜交球式全方位移動(dòng)輪8通過三個(gè)直流伺服電機(jī)4帶 動(dòng)同步帶2來驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)輪8運(yùn)動(dòng)。三個(gè)電機(jī)4用電機(jī)壓板6固定在平臺(tái) 園盤上面。主動(dòng)軸7在旋轉(zhuǎn)過程中實(shí)現(xiàn)垂直紙面的驅(qū)動(dòng)作用，而另一方向的 運(yùn)動(dòng)，即沿主動(dòng)軸軸線方向的運(yùn)動(dòng)由球輪a繞凈皮動(dòng)軸a的自由旋轉(zhuǎn)或者球輪b 繞被動(dòng)軸b的自由旋轉(zhuǎn)卸載掉。在運(yùn)動(dòng)過程中，球輪a與球輪b交替與地面 接觸實(shí)現(xiàn)整個(gè)驅(qū)動(dòng)過程的連續(xù)性，兩個(gè)被動(dòng)軸在主動(dòng)軸7的垂面上呈45度斜 交布置實(shí)現(xiàn)了連續(xù)傳動(dòng)。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)連續(xù)性的同時(shí)增加了主動(dòng)軸和被動(dòng) 軸的強(qiáng)度，使萬向輪的承載能力明顯增加。由于構(gòu)成移動(dòng)平臺(tái)的每個(gè)輪均為萬向輪，所以三個(gè)萬向輪就可以驅(qū)動(dòng)平臺(tái)完成平面的三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn) 萬向移動(dòng)。
本實(shí)用新型可以應(yīng)用到家庭清掃機(jī)器人的移動(dòng)底盤上，也可以應(yīng)用到全 方位輪椅上，可以應(yīng)用到自動(dòng)化裝配線上的裝配和運(yùn)輸設(shè)備上。
權(quán)利要求1、帶有斜交球式全方位移動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，它包括平臺(tái)圓盤(5)，三個(gè)萬向移動(dòng)輪(1)通過移動(dòng)輪軸承架(3)沿圓盤周線相互呈120度分布固定在所述平臺(tái)圓盤(5)下，三個(gè)移動(dòng)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(jī)(4)傳動(dòng)連接，三個(gè)直流伺服電機(jī)(4)通過電機(jī)壓板(6)固定在平臺(tái)圓盤(5)上；其特征在于所述三個(gè)萬向移動(dòng)輪為斜交球式全方位移動(dòng)輪，它由球輪a(8)和球輪b(9)構(gòu)成；并分別通過被動(dòng)軸a(10)及被動(dòng)軸b(11)固定在主動(dòng)軸(7)上，兩被動(dòng)軸在主動(dòng)軸(7)的垂面上呈45°斜交角，構(gòu)成斜交的兩個(gè)球形分體結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述帶有斜交球式全方位移動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征 在于所述球輪a (8)和球輪b (9)均由兩個(gè)去除球冠和球體的一部分的球 體構(gòu)成，分別通過^皮動(dòng)軸a (10)及被動(dòng)軸b (11)連接成球體的部分結(jié)構(gòu)， 并固定在主動(dòng)軸(7)上；兩個(gè)球輪的球體部分共同構(gòu)成了整個(gè)球體輪結(jié)構(gòu)， 在主動(dòng)軸(7)的垂面投影上形成了一個(gè)完整的圓形投影。
專利摘要帶有斜交球式全方位移動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，為解決現(xiàn)有萬向輪存在的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，越障和承載能力低，靈活和穩(wěn)定性較差等不足而提供的，其三個(gè)萬向移動(dòng)輪通過軸承架沿圓盤周線相互呈120度分布固定在平臺(tái)圓盤下，三個(gè)移動(dòng)輪通過同步帶及同步帶輪，分別與各自直流伺服電機(jī)傳動(dòng)連接，伺服電機(jī)通過壓板固定在平臺(tái)圓盤上；移動(dòng)輪由球輪a和球輪b構(gòu)成。并分別通過被動(dòng)軸a及被動(dòng)軸b固定在主動(dòng)軸上，兩被動(dòng)軸在主動(dòng)軸的垂面上呈45°斜交角，構(gòu)成斜交的兩個(gè)球形分體結(jié)構(gòu)。有益效果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)靈活。依靠斜交兩球形分體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)與地面連續(xù)接觸，實(shí)現(xiàn)輪體驅(qū)動(dòng)和被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。該結(jié)構(gòu)適于較臟亂的場(chǎng)合，不易發(fā)生攪輪現(xiàn)象，承載能力強(qiáng)，易于控制，適合作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的萬向輪。
文檔編號(hào)B60B33/08GK201257874SQ200820013448
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者葉長(zhǎng)龍, 麗 回, 馬書根 申請(qǐng)人:沈陽航空工業(yè)學(xué)院