一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤，包括底盤支架，兩個位于底盤支架前端兩側(cè)的前輪，位于底盤支架后端兩側(cè)的后驅(qū)動輪機構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)；輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)包括氣缸、輔助全向輪、輔輪伺服電機、回轉(zhuǎn)支架和拉伸彈簧、軸承座，輔輪伺服電機位于在回轉(zhuǎn)支架上，輔助全向輪連接在輔輪伺服電機的輸出軸上，輔輪伺服電機的輸出軸前端通過軸承座與回轉(zhuǎn)支架連接，回轉(zhuǎn)支架分別與氣缸輸出端和底盤支架鉸接，拉伸彈簧位于底盤支架和回轉(zhuǎn)支架之間；兩個前輪分別連接有一個前輪伺服電機，兩個前輪伺服電機分別安裝于底盤支架上，每個前輪伺服電機的輸出軸均穿過一個前輪，并且前輪伺服電機的輸出軸前端通過軸承座與底盤支架連接。
【專利說明】一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種底盤機構(gòu)，尤其適用于行走機器人的底盤機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國際國內(nèi)機器人大賽層出不窮，要在比賽中獲得好成績、實現(xiàn)比賽所要求的任務(wù)，需要參賽機器人運行準(zhǔn)確可靠、速度快、可以克服各種障礙。同時，具備一定的場地定位能力。本發(fā)明針對2012年亞太機器人電視大賽中手動機器人的任務(wù)，在任務(wù)中手動機器人需要在自重不超過50kg的前提下，乘載60kg的操作手完成取幣、放幣、與機器人對接等多項任務(wù)。
[0003]常規(guī)意義上的四輪底盤，一般都是后輪驅(qū)動，具有操作性好的特點。但是，在機器人重負(fù)載的情況下，要實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)彎，底盤很容易偏離預(yù)定的行走軌跡而出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是為了實現(xiàn)機器人在場地上快速穩(wěn)定的運動和定位，提供一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤。
[0005]本實用新型一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤，包括底盤支架，兩個位于底盤支架前端兩側(cè)的前輪，位于底盤支架后端兩側(cè)的后驅(qū)動輪機構(gòu)，還包括:
[0006]輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)包括氣缸、輔助全向輪、輔輪伺服電機、回轉(zhuǎn)支架和拉伸彈簧、軸承座，輔輪伺服電機位于在回轉(zhuǎn)支架上，輔助全向輪連接在輔輪伺服電機的輸出軸上，輔輪伺服電機的輸出軸前端通過軸承座與回轉(zhuǎn)支架連接，回轉(zhuǎn)支架分別與氣缸輸出端和底盤支架鉸接，拉伸彈簧位于底盤支架和回轉(zhuǎn)支架之間；
[0007]兩個前輪分別連接有一個前輪伺服電機，兩個前輪伺服電機分別安裝于底盤支架上，每個前輪伺服電機的輸出軸均穿過一個前輪，并且每個前輪伺服電機的輸出軸前端通過軸承座與底盤支架連接。
[0008]后驅(qū)動輪機構(gòu)包括兩個差速輪、兩個后輪伺服電機和兩個碼盤，兩個差速輪分別連接有一個后輪伺服電機，兩個后輪伺服電機分別安裝于底盤支架上，每個差速輪外側(cè)安
裝有碼盤。
[0009]本實用新型一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤還可以包括:
[0010]1、輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)中的輔助全向輪垂直于底盤支架的軸線分布于兩個前輪之間。
[0011]2、兩個前輪與底盤支架的中心線成45度角對稱分布。
[0012]3、后驅(qū)動輪機構(gòu)兩差速輪相對于底盤支架的中心線對稱。
[0013]本實用新型的有益效果:
[0014]常規(guī)意義上的四輪底盤要實現(xiàn)快速轉(zhuǎn)彎，底盤很容易偏離預(yù)定的行走軌跡而出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。本發(fā)明針對這一情況，設(shè)計出一套四輪驅(qū)動底盤，并設(shè)計了一套輔助轉(zhuǎn)彎的全向輪裝置。前驅(qū)動輪與后驅(qū)動輪在底盤支架上的布局是實現(xiàn)機器人行走快速、穩(wěn)定、制動性能好的技術(shù)關(guān)鍵；輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)的安裝位置及氣缸提供的輸出力大小是實現(xiàn)機器人穩(wěn)定、快速連續(xù)轉(zhuǎn)彎的技術(shù)關(guān)鍵。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤的整體布局圖。
[0016]圖2是一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤的側(cè)視圖。
[0017]圖3是一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤的俯視圖。
[0018]圖4是一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤的快速行走模式圖。
[0019]圖5是一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤的快速轉(zhuǎn)彎模式圖。
【具體實施方式】
[0020]下面對本實用新型的具體結(jié)構(gòu)進行說明:
[0021]結(jié)合附圖1?5，一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤由底盤支架、前驅(qū)動輪機構(gòu)、后驅(qū)動輪機構(gòu)、輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)四部分組成。底盤支架I材料為方鋁管，各方管鋁之間采用焊接方式連接，鏈接可靠且簡潔；前驅(qū)動輪機構(gòu)包括伺服電機2、全向輪3，伺服電機2固定在底盤支架I上，全向輪3通過鍵連接在伺服電機2輸出軸10上；后驅(qū)動輪機構(gòu)包括伺服電機
4、差速輪5和碼盤檢測裝置，伺服電機4固定在底盤支架I上，差速輪5通過法蘭連接在伺服電機4輸出軸11上，碼盤安裝在差速輪5外側(cè)。輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)包括氣缸6、全向輪7、伺服電機8、回轉(zhuǎn)支架9和拉伸彈簧12，伺服電機8安裝在回轉(zhuǎn)支架9上，全向輪7安裝在回轉(zhuǎn)支架9上，氣缸6輸出端鉸接在回轉(zhuǎn)支架9 一端，回轉(zhuǎn)支架9另一端安裝在底盤支架I上，拉伸彈簧12固定在底盤支架I和回轉(zhuǎn)支架9之間。輔助輪工作時與地面接觸，為底盤轉(zhuǎn)向力矩，實現(xiàn)底盤高速轉(zhuǎn)彎，輔助輪不工作時抬離地面，因此輔助輪的工作狀態(tài)由拉伸彈簧與氣缸的相互配合控制。底盤輪系的整體布局為:后驅(qū)動輪機構(gòu)兩差速輪相對于中心線對稱分布，前驅(qū)動輪機構(gòu)兩全向輪與中心線成45度角對稱分布，輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)中的全向輪垂直于軸線分布于前驅(qū)動輪機構(gòu)的兩個全向輪之間。
[0022]底盤支架裝配關(guān)系:底盤支架I各桿的具體位置布局見附圖1，材料為方鋁管，各方管鋁之間采用焊接方式連接。
[0023]前驅(qū)動輪機構(gòu)裝配關(guān)系:伺服電機2通過電機座13固定在底盤支架I上，全向輪3通過鍵連接在伺服電機2輸出軸10上，軸的另一端通過軸承座14定位在底盤支架上。
[0024]后驅(qū)動輪機構(gòu)裝配關(guān)系:伺服電機4通過電機座固定在底盤支架I上，差速輪5通過法蘭連接在伺服電機4輸出軸11上，軸的另一端通過軸承座定位在底盤支架上，碼盤安裝在差速輪5外側(cè)并通過工業(yè)滑軌固定在底盤支架上。
[0025]輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)裝配關(guān)系:伺服電機8通過電機座安裝在回轉(zhuǎn)支架9上，全向輪7通過法蘭連接在伺服電機8輸出軸上，輸出軸的另一端通過軸承座定位在回轉(zhuǎn)支架9上，氣缸6輸出端鉸接在回轉(zhuǎn)支架9 一端，回轉(zhuǎn)支架9另一端鉸接在底盤支架I上，拉伸彈簧12固定在底盤支架I和回轉(zhuǎn)支架9之間。
[0026]工作過程:結(jié)合全向輪的差速底盤，兩個差速輪為閉環(huán)控制，三個全向輪為開環(huán)控制。這種差速底盤有兩種工作模式:第一種為快速行走模式，如圖4所示。此時，氣缸6為非工作狀態(tài)，拉伸彈簧12拉著回轉(zhuǎn)支架9通過回轉(zhuǎn)軸15轉(zhuǎn)動，使全向輪7抬離地面，這樣后兩差速輪5和前兩全向輪著地，實現(xiàn)底盤快速行走。第二種為快速轉(zhuǎn)彎模式，如圖5所示。此時，氣缸6為工作狀態(tài)，氣缸將推力通過活塞桿尾部支座16使回轉(zhuǎn)支架9繞著回轉(zhuǎn)軸15轉(zhuǎn)動，這樣全向輪7與地面相接觸，五輪同時驅(qū)動，實現(xiàn)底盤快速轉(zhuǎn)彎。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤,包括底盤支架,兩個位于底盤支架前端兩側(cè)的前輪，位于底盤支架后端兩側(cè)的后驅(qū)動輪機構(gòu)，其特征在于，還包括: 輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)包括氣缸、輔助全向輪、輔輪伺服電機、回轉(zhuǎn)支架和拉伸彈簧、軸承座，輔輪伺服電機位于在回轉(zhuǎn)支架上，輔助全向輪連接在輔輪伺服電機的輸出軸上，輔輪伺服電機的輸出軸前端通過軸承座與回轉(zhuǎn)支架連接，回轉(zhuǎn)支架分別與氣缸輸出端和底盤支架鉸接，拉伸彈簧位于底盤支架和回轉(zhuǎn)支架之間； 兩個前輪分別連接有一個前輪伺服電機，兩個前輪伺服電機分別安裝于底盤支架上，每個前輪伺服電機的輸出軸穿過其對應(yīng)的前輪，并且每個前輪伺服電機的輸出軸前端通過軸承座與底盤支架連接。 后驅(qū)動輪機構(gòu)包括兩個差速輪、兩個后輪伺服電機和兩個碼盤，兩個差速輪分別連接有一個后輪伺服電機，兩個后輪伺服電機分別安裝于底盤支架上，每個差速輪外側(cè)安裝有碼盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤，其特征在于:所述的輔助轉(zhuǎn)彎機構(gòu)中的輔助全向輪垂直于底盤支架的軸線、分布于兩個前輪之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤，其特征在于:所述的兩個前輪與底盤支架的中心線成45度角對稱分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤，其特征在于:所述的后驅(qū)動輪機構(gòu)兩差速輪相對于底盤支架的中心線對稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種結(jié)合全向輪的差速輪系底盤，其特征在于:所述的后驅(qū)動輪機構(gòu)兩差速輪相對于底盤支架的中心線對稱。
【文檔編號】B62D9/00GK203637974SQ201320797203
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】陳東良, 周英輝, 孟凡森 申請人:哈爾濱工程大學(xué)