減振且可越障全向移動輪系裝置及工作方法、移動平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有減振功能的可越障輪系裝置，可作為各類爬梯車、越障車、載人載物移動平臺以及其他工業(yè)機器人的行走機構(gòu)，屬于機械設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由多角星形架和單向輪組成的越障移動平臺有很多，其主要為滿足探礦機器人，軍事偵察機器人、載人載物移動平臺，以及其他各類工業(yè)機器人或特種機器人的應(yīng)用需求設(shè)計等。這些多單向輪架都是多角星形架和單向輪的結(jié)合，雖然可以實現(xiàn)輪架公轉(zhuǎn)和單向輪的自轉(zhuǎn)，但是輪架前進方向必須和單向輪方向一致，運動靈活性受到一定的限制。目前也存在一些多角行星架和全向輪組成的移動平臺，此類裝置雖然能實現(xiàn)全向移動并可跨越一定障礙，但是其在跨越障礙的過程中沖擊振動較大，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計中受到特定幾何關(guān)系的約束，行星齒輪受力不均衡且磨損較劇烈，平均無故障時間相對較短。這些輪系在運行可靠性方面需進一步提高，本發(fā)明正是基于上述因素而提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種輪系裝置，其工作方法以及移動平臺，以解決輪系裝置全方位移動的技術(shù)問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種輪系裝置，包括:星形輪架，以及安裝在星形輪架各端的且均勻分布的全向輪組件。
[0005]進一步，為了便于輪系裝置能有效的翻越障礙物，所述星形輪架的中心處設(shè)有動力輸入軸孔，各全向輪組件分別通過相應(yīng)的全向輪中心軸、全向輪安裝軸孔配合安裝；以及一動力輸入軸位于動力輸入軸孔內(nèi)，且通過安裝在星形輪架內(nèi)的齒輪機構(gòu)將動能傳遞給全向輪中心軸，以帶動全向輪組件自轉(zhuǎn)，或當(dāng)全向輪組件受阻無法自轉(zhuǎn)時，帶動星形輪架和各全向輪組件繞動力輸入軸公轉(zhuǎn)。
[0006]進一步，為了能夠減輕越障過程中沖擊震動的全向輪系裝置，以解決可越障輪系裝置運動過程中顛簸的技術(shù)問題，所述全向輪中心軸上套設(shè)有彈簧聯(lián)軸器、空心軸和齒輪軸，其中所述齒輪軸與空心軸通過花鍵連接，所述彈簧聯(lián)軸器位于齒輪軸、空心軸裝配形成的環(huán)形內(nèi)腔中；以及通過所述齒輪軸與齒輪機構(gòu)相連。
[0007]進一步，所述齒輪軸內(nèi)設(shè)有環(huán)形臺階，當(dāng)空心軸頂入齒輪軸后，空心軸的頂入端的端面與環(huán)形臺階的側(cè)面配合以構(gòu)成所述環(huán)形內(nèi)腔;或所述齒輪軸和空心軸內(nèi)均設(shè)有環(huán)形臺階，當(dāng)空心軸頂入齒輪軸時，兩環(huán)形臺階的側(cè)面配合以構(gòu)成所述環(huán)形內(nèi)腔。
[0008]進一步，為了產(chǎn)生更好的減震效果，所述的彈簧聯(lián)軸器包含一個盤簧或多個并聯(lián)的盤簧，當(dāng)多個盤簧并聯(lián)時，多個盤簧均并排地套在全向輪中心軸上，且相鄰盤簧的螺旋方向相反；以及所述的彈簧聯(lián)軸器與全向輪中心軸之間通過過盈配合進行緊固連接。
[0009]進一步，為了實現(xiàn)全向輪組件的全方位移動，所述全向輪組件包括:全向輪，該全向輪包括:星形滾輪架、滾輪、滾輪軸;其中所述滾輪的滾輪面呈圓弧面，以適于全向輪在自轉(zhuǎn)時滾動；以及所述星形滾輪架包括三個均勻分布的Y型架，各滾輪分別通過滾輪軸安裝于各Υ型架的相鄰短臂之間，以適于全向輪組件作橫向移動時轉(zhuǎn)動。
[0010]進一步，為了解決齒輪軸受力不均衡且磨損較大的問題，一全向輪組件包括至少兩個全向輪，各全向輪同軸安裝且繞全向輪中心軸錯開一定角度，以使各全向輪的外緣構(gòu)成一完整的圓。
[0011]又一方面，本發(fā)明還提供了一種移動平臺，其包括:平臺，以及至少四個所述的輪系裝置;所述平臺為矩形，則各輪系裝置對角線設(shè)置;或所述平臺為圓形，則各輪系裝置沿平臺的外緣均勻設(shè)置。
[0012]第三方面，本發(fā)明還提供了一種輪系裝置的工作方法。
[0013]所述輪系裝置包括:星形輪架，以及安裝在星形輪架各端的且均勻分布的全向輪組件；以及所述工作方法包括:所述全向輪組件適于自轉(zhuǎn)或繞星形輪架的中心處的動力輸入軸孔公轉(zhuǎn)。
[0014]進一步，所述全向輪組件包括:全向輪，該全向輪包括:星形滾輪架、滾輪、滾輪軸；其中所述滾輪的滾輪面呈圓弧面，以適于全向輪在自轉(zhuǎn)時滾動；以及所述星形滾輪架包括三個均勻分布的Υ型架，各滾輪分別通過滾輪軸安裝于各Υ型架的相鄰短臂之間，以適于全向輪組件作橫向移動時轉(zhuǎn)動。
[0015]所述輪系裝置的移動方式包括:平動、爬梯、越障，其中平動時，星形輪架不轉(zhuǎn)動，通過位于地面的第一、第三全向輪自轉(zhuǎn)，或在第一、第三全向輪自轉(zhuǎn)的同時伴隨著這兩個全向輪上的相應(yīng)滾輪橫向滾動;爬梯或越障時，各全向輪繞動力輸入軸孔公轉(zhuǎn)，即
[0016]當(dāng)?shù)谝蝗蜉喌纸_階，使第一全向輪自轉(zhuǎn)受阻，星形輪架向前翻滾，帶動各全向輪公轉(zhuǎn)，即第二全向輪翻至上一臺階，且在第二全向輪碰撞至臺階面時，通過彈簧聯(lián)軸器減輕沖擊震動，然后第二全向輪代替第一全向輪繼續(xù)行進；
[0017]當(dāng)前全向輪抵近障礙物，使第一全向輪自轉(zhuǎn)受阻，星形輪架向前翻滾，帶動各全向輪公轉(zhuǎn)，即第二全向輪翻越障礙物，且在第二全向輪碰撞至障礙物前面的地面時，通過彈簧聯(lián)軸器減輕沖擊震動，然后使第二全向輪代替第一全向輪繼續(xù)行進。
[0018]本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的輪系裝置結(jié)構(gòu)簡單，功能多樣，雙動力、四動力或更多動力源時均可使爬梯車轉(zhuǎn)彎半徑為零，且省去了差速器;該輪系裝置還解決重載時越障輪系轉(zhuǎn)向或原地轉(zhuǎn)向時摩擦力過大的問題的同時，能夠通過齒輪軸孔內(nèi)的阻尼系統(tǒng)解決越障過程中星形輪架翻轉(zhuǎn)時沖擊振動較大的問題，這為構(gòu)建一種緊湊且集成度高的多功能、高性能移動平臺提供了必要的技術(shù)手段。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0020]圖1是本發(fā)明實施例中的輪系裝置的主視圖；
[0021]圖2是本發(fā)明中全向輪結(jié)構(gòu)中盤簧全部位于齒輪軸內(nèi)部時的減振機構(gòu)裝配示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明中全向輪結(jié)構(gòu)中盤簧跨越齒輪軸與空心軸時的減振機構(gòu)的裝配示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明中齒輪軸與空心軸通過花鍵鏈接的示意圖；
[0024]圖5是本發(fā)明實施例中多個盤簧并聯(lián)時的減震機構(gòu)的裝配示意圖；
[0025]圖6本發(fā)明實施例中輪系裝置的軸測圖；
[0026]圖7是本發(fā)明實施例中盤簧的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8a、圖8b分別是本發(fā)明實施例中由四個輪系構(gòu)成的移動平臺的示意圖；
[0028]圖9a、圖％、圖9c、圖9d分別是輪系裝置的爬梯運動示意圖。
[0029]圖中:
[0030]星形輪架1、動力輸入軸101，
[0031]全向輪組件2、全向輪中心軸201、彈簧聯(lián)軸器202、空心軸203、齒輪軸204、花鍵205、環(huán)形內(nèi)腔206、齒輪軸處的環(huán)形臺階207、空心軸處的環(huán)形臺階208、全向輪210、星形滾輪架211、滾輪212、Y型架213、短臂213a，
[0032]平臺3，
[0033]第一全向輪401、第二全向輪402、第三全向輪403。
【具體實施方式】
[0034]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0035]實施例1
[0036]如圖1至圖7所示，本實施例1提供了一種輪系裝置，包括:星形輪架1，以及安裝在星形輪架1各端的且均勻分布的全向輪組件2。
[0037]其中，所述星形輪架1可以采用多角星結(jié)構(gòu)，例如三角星形輪架1。實施例中均以三角星形輪架1進行說明。
[0038]所述三角星形輪架1適于帶動全向輪組件2公轉(zhuǎn)，以及全向輪自轉(zhuǎn)、全向輪上的滾輪的橫向滾動。
[0039]具體的，所述星形輪架1的中心處設(shè)有動力輸入軸101孔，各全向輪組件2分別通過相應(yīng)的全向輪中心軸201、全向輪安裝軸孔配合安裝；以及一動力輸入軸101位于動力輸入軸101孔內(nèi)，且通過安裝在星形輪架1內(nèi)的齒輪機構(gòu)將動能傳遞給全向輪中心軸201，以帶動全向輪組件2自轉(zhuǎn)，或當(dāng)全向輪組件2受阻無法自轉(zhuǎn)時，帶動各全向輪組件2繞動力輸入軸101公轉(zhuǎn)。其中，所述齒輪機構(gòu)屬于已知技術(shù)，可以通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)；以及自轉(zhuǎn)為全向輪組件2自行轉(zhuǎn)動，如圖1中方向F2所示;公轉(zhuǎn)為全向輪組件2由星形輪架1帶動繞動力輸入軸101孔轉(zhuǎn)動，如圖1中方向F1所示。
[0040]優(yōu)選的，所述全向輪中心軸201上套設(shè)有彈簧聯(lián)軸器202、空心軸203和齒輪軸204，其中所述齒輪軸204與空心軸203通過花鍵205連接，所述彈簧聯(lián)軸器202位于齒輪軸204、空心軸裝配形成的環(huán)形內(nèi)腔206中；以及通過所述齒輪軸204與齒輪機構(gòu)相連。所述彈簧聯(lián)軸器202作為減振機構(gòu)，其不僅可以傳遞扭矩，還能夠在軸的徑向減緩沖擊振動，此盤簧結(jié)構(gòu)的平面示意圖如圖7所示。通過選擇合適的盤簧勁度系數(shù)，可使得星形架在翻越障礙或爬階梯時的時候既能夠保持良好的傳動效果，又能夠降低沖擊震動，增加齒輪壽命并增加運動的平順性。
[0041 ]作為環(huán)形內(nèi)腔206的兩種實施方式，所述齒輪軸204內(nèi)設(shè)有環(huán)形臺階，當(dāng)空心軸203頂入齒輪軸204后，空心軸的頂入端的端面與環(huán)形臺