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

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,全方位移動技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注，并且越來越多的場合需要靈活的運輸設(shè)備,比如工廠中的自動運輸車,機場中的行李運送車,殘疾人自動輪椅等都需要較靈活的運輸設(shè)備。全方位移動是指在平面上實現(xiàn)前后、左右和繞自身旋轉(zhuǎn)三個自由度的運動,日常生活中的汽車由于不具有繞自身旋轉(zhuǎn)這個自由度,因此不是全方位移動,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題，1、力學(xué)性能差,傳統(tǒng)全方位輪的缺點是靠自身輪子與底面間產(chǎn)生的摩擦力強行移動,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，移動平臺在移動時震動比較大，噪音大，這都會造成不利的影響。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,主要是因為被動輪的直徑過小,在很小的障礙上被動方可能被卡住,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,移動平臺在完成一個動作時需要各個輪體之間相互配合，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)的全方位移動平臺，但是每個驅(qū)動輪都需要一個轉(zhuǎn)角電機來控制轉(zhuǎn)向，電機數(shù)目多，使得控制更加復(fù)雜，難以保證準(zhǔn)確度，動作一致性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有全方位移動平臺中存在的平臺運動精度不高、反應(yīng)速度不夠迅速、運動穩(wěn)定性差、越障性能差、結(jié)構(gòu)不合理等問題，本發(fā)明提供了一種依靠轉(zhuǎn)向機構(gòu)即可實現(xiàn)一個步進電機帶動四個驅(qū)動輪同步轉(zhuǎn)向的新型全方位移動平臺。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種可實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動平臺，包括移動平臺框架、轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、驅(qū)動輪。轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置位于移動平臺框架內(nèi)部，轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括螺旋齒輪傳動系、錐齒輪傳動系、齒輪齒條傳動系、導(dǎo)軌滑塊等，每個驅(qū)動輪都自帶伺服電機，轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置利用一個步進電機通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)傳遞動力使驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動輪帶動平臺移動，二者相互配合實現(xiàn)移動平臺的全方位移動。

上述可實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動平臺，移動平臺框架由型材通過梯形螺栓、角件連接而成，平臺框架分為兩層，上層用來載重，下層用來安裝轉(zhuǎn)向機構(gòu)。

上述可實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動平臺，轉(zhuǎn)向機構(gòu)驅(qū)動裝置包括步進電機、電機支撐板、減速器，驅(qū)動裝置安裝在移動平臺框架下層。

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

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

本發(fā)明公開一種可實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動平臺，采用輪式結(jié)構(gòu),移動平臺具有四個驅(qū)動輪，當(dāng)轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置中的步進電機轉(zhuǎn)動時，帶動減速器進行轉(zhuǎn)動，減速器的輸出軸通過聯(lián)軸器與一根交錯軸連接，交錯軸上安裝有主動螺紋齒輪，主動螺紋齒輪與從動螺紋齒輪配合傳動，從動螺紋齒輪與錐齒輪傳動裝置中的主動錐齒輪安裝在同一根軸上，從而步進電機通過螺紋齒輪將動力均勻傳遞到移動平臺兩端的主動錐齒輪上，主動錐齒輪帶動從動錐齒輪轉(zhuǎn)動，從動錐齒輪與齒輪齒條傳動組件中的主動直齒輪連接在同一根軸上，從而主動錐齒輪帶動主動直齒輪進行轉(zhuǎn)動，主動直齒輪帶動齒條在直線滑軌上進行滑動，齒條帶動兩個從動直齒輪進行轉(zhuǎn)動，齒輪齒條傳動組件中從動直齒輪為免鍵直齒輪，通過襯套與轉(zhuǎn)向軸連接在一起，因此主動直齒輪帶動轉(zhuǎn)向軸進行轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)向軸連接著移動平臺的驅(qū)動輪，從而通過三級傳動實現(xiàn)一個步進電機帶動移動平臺的四個驅(qū)動輪同步轉(zhuǎn)動起來。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過一個步進電機即可帶動移動平臺的四個驅(qū)動輪同步轉(zhuǎn)動起來，控制簡單，動作一致，有效地消除了目前輪式全方位移動平臺轉(zhuǎn)角電機數(shù)目多、控制難度大、動作不精準(zhǔn)等缺點，將轉(zhuǎn)動傳動裝置安裝在平臺內(nèi)部，最大限度地利用了移動平臺的空間，且轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置的高度可調(diào)，用于空間狹小的場合有較大優(yōu)勢，移動平臺轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置采用螺紋齒輪、錐齒輪、齒輪齒條配合傳動，使移動平臺具備了傳動效率高、傳動平穩(wěn)、機構(gòu)緊湊、制造簡單、定位精確等優(yōu)勢。驅(qū)動輪內(nèi)置伺服電機驅(qū)動，可實現(xiàn)高速高精度運動控制，運動精度高，反應(yīng)迅速。采用輪式結(jié)構(gòu)，平臺運動更加平穩(wěn),負載能力強。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明移動平臺框架結(jié)構(gòu)示意圖；

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

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

圖5為本發(fā)明驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明動力傳遞及轉(zhuǎn)向移動示意圖。

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

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本說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)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(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，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

【實施例】

一種可實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)向的全方位移動平臺，包括移動平臺框架1、轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2、轉(zhuǎn)向機構(gòu)3、驅(qū)動輪4，轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2位于移動平臺框架1內(nèi)部，轉(zhuǎn)向機構(gòu)3包括螺旋齒輪傳動系31、錐齒輪傳動系32、齒輪齒條傳動系33、導(dǎo)軌滑塊34，轉(zhuǎn)向軸組件35等，每個驅(qū)動輪4都自帶伺服電機42，轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2利用一個步進電機21通過轉(zhuǎn)向機構(gòu)3傳遞動力使驅(qū)動輪4旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動輪4帶動平臺移動，二者相互配合實現(xiàn)移動平臺的全方位移動，全方位移動平臺采用輪式結(jié)構(gòu),具有四個驅(qū)動輪4，其實現(xiàn)全方位轉(zhuǎn)向運動的過程為，轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2的步進電機21轉(zhuǎn)動，帶動減速器23轉(zhuǎn)動，減速器23的輸出軸通過聯(lián)軸器與一根交錯軸連接，交錯軸上安裝有主動螺旋齒輪，主動螺旋齒輪與從動螺旋齒輪配合傳動，從動螺旋齒輪與錐齒輪傳動系32的主動錐齒輪安裝在同一根軸上，從而步進電機21通過螺旋齒輪系31將動力均勻傳遞到移動平臺兩端的主動錐齒輪上，主動錐齒輪帶動從動錐齒輪轉(zhuǎn)動，從動錐齒輪與齒輪齒齒條傳動組件33中的主動直齒輪連接在同一根軸上，從而主動錐齒輪帶動主動直齒輪進行轉(zhuǎn)動，主動直齒輪帶動齒條在直線滑軌34上進行滑動，齒條帶動兩個從動直齒輪進行轉(zhuǎn)動，齒輪齒條傳動組件33中從動直齒輪為免鍵直齒輪，通過襯套與轉(zhuǎn)向軸35連接在一起，因此主動直齒輪可以帶動轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向軸35與移動平臺的驅(qū)動輪4相連接，可以實現(xiàn)驅(qū)動輪4在0到90°范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)，同時驅(qū)動輪4由伺服電機42驅(qū)動運轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置2與驅(qū)動輪伺服電機42的配合控制下，整個移動平臺可以實現(xiàn)任意方向全方位移動，從整體來看，全方位移動平臺通過采用三級傳動達到了一個步進電機21帶動四個驅(qū)動輪4同步轉(zhuǎn)向的目的，實現(xiàn)了移動平臺全方位無死角的自由移動。

本實施例中，上述移動平臺框架1由型材通過梯形螺栓、角件連接而成，平臺框架1分為兩層，上層用來載重，下層用來安裝轉(zhuǎn)向機構(gòu)3。

本實施例中，上述轉(zhuǎn)向機構(gòu)驅(qū)動裝置2包括步進電機21、電機支撐板22、減速器23，驅(qū)動裝置2安裝在移動平臺框架1下層。

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

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