本發(fā)明涉及智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,全方位移動(dòng)技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注，并且越來(lái)越多的場(chǎng)合需要靈活的運(yùn)輸設(shè)備,比如工廠中的自動(dòng)運(yùn)輸車,機(jī)場(chǎng)中的行李運(yùn)送車,殘疾人自動(dòng)輪椅等都需要較靈活的運(yùn)輸設(shè)備。全方位移動(dòng)是指在平面上實(shí)現(xiàn)前后、左右和繞自身旋轉(zhuǎn)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),日常生活中的汽車由于不具有繞自身旋轉(zhuǎn)這個(gè)自由度,因此不是全方位移動(dòng),汽車側(cè)方位停車就比較麻煩。

傳統(tǒng)全方位輪大致為以下幾種牛眼輪、連續(xù)切換輪、偏心輪、球形輪和麥克納姆輪等全方位輪,大部分都是使用輪體的全方位輪。但是以上全方位輪存在以下一些問(wèn)題，1、力學(xué)性能差,傳統(tǒng)全方位輪的缺點(diǎn)是靠自身輪子與底面間產(chǎn)生的摩擦力強(qiáng)行移動(dòng),輪體的輪軸容易發(fā)生失效,從而導(dǎo)致應(yīng)用受限,承載能力差。而且麥克納姆輪由于自身結(jié)構(gòu)的原因，移動(dòng)平臺(tái)在移動(dòng)時(shí)震動(dòng)比較大，噪音大，這都會(huì)造成不利的影響。2、在越障性能上,傳統(tǒng)全方位輪的輪體的越障能力一直受限制,主要是因?yàn)楸粍?dòng)輪的直徑過(guò)小,在很小的障礙上被動(dòng)方可能被卡住,比如麥克納姆輪,其采用的是輪體結(jié)構(gòu),麥克納姆輪在重載方面和被動(dòng)方向越障能力都較差,這些是傳統(tǒng)全方位輪的瓶頸,也限制全方位輪在一些特殊用途方向的發(fā)展。3、傳統(tǒng)全方位輪控制較復(fù)雜,主要原因是輪體受力分立,移動(dòng)平臺(tái)在完成一個(gè)動(dòng)作時(shí)需要各個(gè)輪體之間相互配合，造成控制算法比較復(fù)雜且穩(wěn)定性較差。雖然部分科研院所已經(jīng)研制出輪式結(jié)構(gòu)的全方位移動(dòng)平臺(tái)，但是每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都需要一個(gè)轉(zhuǎn)角電機(jī)來(lái)控制轉(zhuǎn)向，電機(jī)數(shù)目多，使得控制更加復(fù)雜，難以保證準(zhǔn)確度，動(dòng)作一致性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有全方位移動(dòng)平臺(tái)中存在的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度不高、反應(yīng)速度不夠迅速、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性差、越障性能差、結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種依靠轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同步轉(zhuǎn)向的新型全方位移動(dòng)平臺(tái)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動(dòng)平臺(tái)，包括移動(dòng)平臺(tái)框架、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)輪。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置位于移動(dòng)平臺(tái)框架內(nèi)部，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)包括螺旋齒輪傳動(dòng)系、錐齒輪傳動(dòng)系、齒輪齒條傳動(dòng)系、導(dǎo)軌滑塊等，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都自帶伺服電機(jī)，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置利用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力使驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)，二者相互配合實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)的全方位移動(dòng)。

上述可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動(dòng)平臺(tái)，移動(dòng)平臺(tái)框架由型材通過(guò)梯形螺栓、角件連接而成，平臺(tái)框架分為兩層，上層用來(lái)載重，下層用來(lái)安裝轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

上述可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動(dòng)平臺(tái)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)支撐板、減速器，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在移動(dòng)平臺(tái)框架下層。

上述可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動(dòng)平臺(tái)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由螺旋齒輪傳動(dòng)系、錐齒輪傳動(dòng)系、齒輪齒條傳動(dòng)系、滑軌組件、轉(zhuǎn)向軸組成，最大可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪的0°至90°轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋齒輪傳動(dòng)系包括主動(dòng)螺旋齒輪、從動(dòng)螺旋齒輪、空間交錯(cuò)軸，交錯(cuò)軸一共包含有兩根軸，異面垂直安裝，兩個(gè)螺旋齒輪分別安裝在兩根交錯(cuò)軸上。錐齒輪傳動(dòng)系包括主動(dòng)錐齒輪、從動(dòng)錐齒輪、直交軸，錐齒輪安裝在兩根直交軸上，配合傳動(dòng)，移動(dòng)平臺(tái)共含有兩組錐齒輪傳動(dòng)組件，分別安裝在移動(dòng)平臺(tái)前后兩側(cè)，齒輪齒條傳動(dòng)組件包括主動(dòng)直齒輪、從動(dòng)直齒輪、齒條、齒條支撐板，移動(dòng)平臺(tái)共含有兩組齒輪齒條傳動(dòng)組件，分別安裝在移動(dòng)平臺(tái)前后兩側(cè)，滑軌組件包括直線導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支板、支撐架。

上述可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動(dòng)平臺(tái)，驅(qū)動(dòng)輪包括輪腿、伺服電機(jī)、減速器、輪體。輪腿主要由鋼板、長(zhǎng)方體鋼塊通過(guò)螺栓連接而成，其內(nèi)部為空腔，伺服電機(jī)安裝在輪腿內(nèi)部，減速器安裝在伺服電機(jī)上，輪體由鋼鐵輪轂與實(shí)心橡膠組成，安裝在減速器的輸出軸上。

本發(fā)明公開一種可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動(dòng)平臺(tái)，采用輪式結(jié)構(gòu),移動(dòng)平臺(tái)具有四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，當(dāng)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置中的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)減速器進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，減速器的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與一根交錯(cuò)軸連接，交錯(cuò)軸上安裝有主動(dòng)螺紋齒輪，主動(dòng)螺紋齒輪與從動(dòng)螺紋齒輪配合傳動(dòng)，從動(dòng)螺紋齒輪與錐齒輪傳動(dòng)裝置中的主動(dòng)錐齒輪安裝在同一根軸上，從而步進(jìn)電機(jī)通過(guò)螺紋齒輪將動(dòng)力均勻傳遞到移動(dòng)平臺(tái)兩端的主動(dòng)錐齒輪上，主動(dòng)錐齒輪帶動(dòng)從動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)錐齒輪與齒輪齒條傳動(dòng)組件中的主動(dòng)直齒輪連接在同一根軸上，從而主動(dòng)錐齒輪帶動(dòng)主動(dòng)直齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)直齒輪帶動(dòng)齒條在直線滑軌上進(jìn)行滑動(dòng)，齒條帶動(dòng)兩個(gè)從動(dòng)直齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)組件中從動(dòng)直齒輪為免鍵直齒輪，通過(guò)襯套與轉(zhuǎn)向軸連接在一起，因此主動(dòng)直齒輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向軸連接著移動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)輪，從而通過(guò)三級(jí)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)的四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過(guò)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)即可帶動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)的四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，控制簡(jiǎn)單，動(dòng)作一致，有效地消除了目前輪式全方位移動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)角電機(jī)數(shù)目多、控制難度大、動(dòng)作不精準(zhǔn)等缺點(diǎn)，將轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)裝置安裝在平臺(tái)內(nèi)部，最大限度地利用了移動(dòng)平臺(tái)的空間，且轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的高度可調(diào)，用于空間狹小的場(chǎng)合有較大優(yōu)勢(shì)，移動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置采用螺紋齒輪、錐齒輪、齒輪齒條配合傳動(dòng)，使移動(dòng)平臺(tái)具備了傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、機(jī)構(gòu)緊湊、制造簡(jiǎn)單、定位精確等優(yōu)勢(shì)。驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)置伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)高速高精度運(yùn)動(dòng)控制，運(yùn)動(dòng)精度高，反應(yīng)迅速。采用輪式結(jié)構(gòu)，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn),負(fù)載能力強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明移動(dòng)平臺(tái)框架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明動(dòng)力傳遞及轉(zhuǎn)向移動(dòng)示意圖。

圖中1.移動(dòng)平臺(tái)框架，11.型材，12.上層框架，13.下層框架，2.轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置，21.步進(jìn)電機(jī)，22.電機(jī)支撐板，23.減速器，3.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，31.螺旋齒輪傳動(dòng)系，32.錐齒輪傳動(dòng)系，33.齒輪齒條傳動(dòng)系，34.滑軌組件，35.轉(zhuǎn)向軸組件，4.驅(qū)動(dòng)輪，41.輪腿，42.伺服電機(jī)，43.減速器，44.輪體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本說(shuō)明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小，數(shù)量等，均僅用以配合說(shuō)明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

【實(shí)施例】

一種可實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動(dòng)平臺(tái)，包括移動(dòng)平臺(tái)框架1、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3、驅(qū)動(dòng)輪4，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2位于移動(dòng)平臺(tái)框架1內(nèi)部，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3包括螺旋齒輪傳動(dòng)系31、錐齒輪傳動(dòng)系32、齒輪齒條傳動(dòng)系33、導(dǎo)軌滑塊34，轉(zhuǎn)向軸組件35等，每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪4都自帶伺服電機(jī)42，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2利用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)21通過(guò)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3傳遞動(dòng)力使驅(qū)動(dòng)輪4旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)輪4帶動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)，二者相互配合實(shí)現(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)的全方位移動(dòng)，全方位移動(dòng)平臺(tái)采用輪式結(jié)構(gòu),具有四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪4，其實(shí)現(xiàn)全方位轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程為，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2的步進(jìn)電機(jī)21轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)減速器23轉(zhuǎn)動(dòng)，減速器23的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與一根交錯(cuò)軸連接，交錯(cuò)軸上安裝有主動(dòng)螺旋齒輪，主動(dòng)螺旋齒輪與從動(dòng)螺旋齒輪配合傳動(dòng)，從動(dòng)螺旋齒輪與錐齒輪傳動(dòng)系32的主動(dòng)錐齒輪安裝在同一根軸上，從而步進(jìn)電機(jī)21通過(guò)螺旋齒輪系31將動(dòng)力均勻傳遞到移動(dòng)平臺(tái)兩端的主動(dòng)錐齒輪上，主動(dòng)錐齒輪帶動(dòng)從動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)錐齒輪與齒輪齒齒條傳動(dòng)組件33中的主動(dòng)直齒輪連接在同一根軸上，從而主動(dòng)錐齒輪帶動(dòng)主動(dòng)直齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)直齒輪帶動(dòng)齒條在直線滑軌34上進(jìn)行滑動(dòng)，齒條帶動(dòng)兩個(gè)從動(dòng)直齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)組件33中從動(dòng)直齒輪為免鍵直齒輪，通過(guò)襯套與轉(zhuǎn)向軸35連接在一起，因此主動(dòng)直齒輪可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向軸35與移動(dòng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)輪4相連接，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪4在0到90°范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)輪4由伺服電機(jī)42驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置2與驅(qū)動(dòng)輪伺服電機(jī)42的配合控制下，整個(gè)移動(dòng)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)任意方向全方位移動(dòng)，從整體來(lái)看，全方位移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)采用三級(jí)傳動(dòng)達(dá)到了一個(gè)步進(jìn)電機(jī)21帶動(dòng)四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪4同步轉(zhuǎn)向的目的，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)平臺(tái)全方位無(wú)死角的自由移動(dòng)。

本實(shí)施例中，上述移動(dòng)平臺(tái)框架1由型材通過(guò)梯形螺栓、角件連接而成，平臺(tái)框架1分為兩層，上層用來(lái)載重，下層用來(lái)安裝轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3。

本實(shí)施例中，上述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置2包括步進(jìn)電機(jī)21、電機(jī)支撐板22、減速器23，驅(qū)動(dòng)裝置2安裝在移動(dòng)平臺(tái)框架1下層。

本實(shí)施例中，上述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)3由螺旋齒輪傳動(dòng)系31、錐齒輪傳動(dòng)系32、齒輪齒條傳動(dòng)系33、滑軌組件34、轉(zhuǎn)向軸35組成，最大可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪4的0°至90°轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋齒輪傳動(dòng)系31包括主動(dòng)螺旋齒輪、從動(dòng)螺旋齒輪、空間交錯(cuò)軸，交錯(cuò)軸一共包含有兩根軸，異面垂直安裝，兩個(gè)螺旋齒輪分別安裝在兩根交錯(cuò)軸上。錐齒輪傳動(dòng)系32包括主動(dòng)錐齒輪、從動(dòng)錐齒輪、直交軸，錐齒輪安裝在兩根直交軸上，配合傳動(dòng)，移動(dòng)平臺(tái)共含有兩組錐齒輪傳動(dòng)組件，分別安裝在移動(dòng)平臺(tái)前后兩側(cè)，齒輪齒條傳動(dòng)組件33包括主動(dòng)直齒輪、從動(dòng)直齒輪、齒條、齒條支撐板，移動(dòng)平臺(tái)共含有兩組齒輪齒條傳動(dòng)組件，分別安裝在移動(dòng)平臺(tái)前后兩側(cè)，滑軌組件34包括直線導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支板、支撐架。

本實(shí)施例中，上述驅(qū)動(dòng)輪4包括驅(qū)動(dòng)輪包括輪腿41、伺服電機(jī)42、減速器43、輪體44。輪腿41主要由鋼板、長(zhǎng)方體鋼塊通過(guò)螺栓連接而成，其內(nèi)部為空腔，伺服電機(jī)42安裝在輪腿內(nèi)部，減速器43安裝在伺服電機(jī)上，輪體44由鋼鐵輪轂與實(shí)心橡膠組成，安裝在減速器的輸出軸上。