一種全向式移動輪模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全向式移動輪模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]近10年來，我國機(jī)器人事業(yè)不斷發(fā)展，機(jī)器人的運(yùn)用領(lǐng)域和適用范圍正不斷擴(kuò)展。其中移動機(jī)器人更是隨著家庭生活水平和社會服務(wù)水平的提高受到越來越廣泛的歡迎。隨著移動機(jī)器人的運(yùn)用領(lǐng)域的不斷拓展，移動機(jī)器人對移動的快速性和靈活性都提出了更高的要求。在這種要求下，全向式移動輪得到了越來越廣泛的重視。全向式移動輪具有平面運(yùn)動的全部自由度，包括前后、左右以及原地自轉(zhuǎn)，一般可以在任何角度任何速度下進(jìn)行移動。全向式移動輪的快速性和靈活性優(yōu)于其他的輪式方式，并且能夠在家庭或者其他狹窄的空間內(nèi)自由移動，因此其使用的領(lǐng)域更加寬泛。目前的全向式移動輪實(shí)現(xiàn)有以下幾種方式:麥克納姆輪、Omn1-direct1nal輪、正交輪。
[0003]麥克納姆輪的輪緣上斜向分布著許多小滾子，故輪子可以橫向滑移。小滾子的母線很特殊，當(dāng)輪子繞著固定的輪心軸轉(zhuǎn)動時，各個小滾子的包絡(luò)線為圓柱面，所以該輪能夠連續(xù)地向前滾動有4個這種新型輪子進(jìn)行組合，可以更靈活方便的實(shí)現(xiàn)全方位移動功能。但是滾子與地面的接觸面積小，不能適用復(fù)雜的地面情況。
[0004]Omn1-direct1nal輪和正交輪有著相似的設(shè)計理念，這兩種全向輪都具有垂直于軸線的小滾子用來側(cè)向移動，不同的是Omn1-direct1nal輪的小滾子是被動式的，而正交輪的小滾子卻有電機(jī)驅(qū)動。但是電機(jī)較多，耗能比較大。
[0005]上述全向式移動輪的缺點(diǎn)是:均通過特殊的輪子結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)其二維運(yùn)動，通過多個全向式移動輪驅(qū)動力的合力來控制所構(gòu)成的移動平臺的運(yùn)動方向，對運(yùn)動控制技術(shù)的要求較高；對地面平整性要求較高，大多限于室內(nèi)地面使用；單個輪子設(shè)計復(fù)雜，成本比較尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型提出一種全向式移動輪模塊，集成了轉(zhuǎn)向和移動功能，使全向式移動輪成為一個單獨(dú)的模塊，適應(yīng)室外普通地面，提高了全向式移動輪的地面適應(yīng)性，操控簡單，安裝在機(jī)器人上后，可增加機(jī)器人的靈活度。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種全向式移動輪模塊，包括安裝主板、舵機(jī)、花鍵軸、U型板和輪轂電機(jī)；舵機(jī)和花鍵軸安裝在安裝主板上；花鍵軸的一端固定有花鍵軸齒輪，另一端固定有U型板；舵機(jī)輸出軸上的舵機(jī)齒輪與花鍵軸齒輪相嚙合；輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)動軸的左右兩端固定在U型板的兩個枝杈端部；花鍵軸的中心軸線垂直于輪轂電機(jī)軸轉(zhuǎn)動軸的中心軸線。
[0008]較佳地，還包括控制板和輪轂電機(jī)的驅(qū)動器；控制板用于通過通訊接口接收外部控制輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)向和運(yùn)動的指令；舵機(jī)與控制板連接，按照控制板發(fā)送的指令控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動角度；輪轂電機(jī)與驅(qū)動器連接，驅(qū)動器與控制板連接，驅(qū)動器按照控制板發(fā)送的指令控制輪轂電機(jī)前后運(yùn)動。
[0009]較佳地，所述舵機(jī)齒輪通過與舵機(jī)輸出軸的過盈配合實(shí)現(xiàn)周向定位，通過舵機(jī)上的凸臺實(shí)現(xiàn)軸向定位。
[0010]較佳地，花鍵軸齒輪與花鍵軸之間通過定位銷實(shí)現(xiàn)軸向定位，通過齒輪鍵實(shí)現(xiàn)周向定位。
[0011]較佳地，在U型板與花鍵軸連接的對應(yīng)部位，U型板固定有銅嵌套，花鍵軸帶有花鍵，花鍵軸嵌入銅嵌套內(nèi)部從而實(shí)現(xiàn)U型板與花鍵軸之間在水平方向無相對位移。
[0012]較佳地，在下軸承內(nèi)圈至U型板表面之間的花鍵軸上貼合安裝有套筒，花鍵軸的下端通過螺母限位，使花鍵軸與U型板之間在垂直方向無相對運(yùn)動。
[0013]較佳地，還包括上軸承和下軸承，上軸承和下軸承對稱安裝在花鍵軸的一個軸肩處，用于保證花鍵軸繞中心軸線旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性；其中，上軸承通過安裝主板的下部定位其軸承外圈，通過花鍵軸的軸肩定位其軸承內(nèi)圈；下軸承通過花鍵軸的軸肩定位其軸承內(nèi)圈，通過軸承蓋定位其軸承外圈。
[0014]較佳地，還包括軸承架，軸承架固定在安裝主板上，軸承架下部設(shè)置有一個軸承蓋，上軸承和下軸承放置在軸承架內(nèi)，用于保護(hù)上軸承和下軸承。
[0015]較佳地，還包括:主板蓋板，固定在安裝主板的正上方，作為與外部設(shè)備連接的連接部；主板側(cè)板，固定在安裝主板和主板蓋板上，用于保護(hù)安裝主板上安裝的組件。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型將全向式移動輪構(gòu)成模塊化，集成了轉(zhuǎn)向和移動的功能，提高了全向式移動輪的地面適應(yīng)性；本實(shí)用新型無需通過復(fù)雜的程序?qū)崿F(xiàn)多個全向式移動輪驅(qū)動力的合力來控制所構(gòu)成的移動平臺的運(yùn)動方向的目的，控制相對簡單；本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)比較簡單，成本比較低。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型全向式移動輪模塊主視圖。
[0018]圖2是圖1的左視圖。
[0019]圖3是圖1中部位I的放大圖。
[0020]圖4是圖1中部位II的放大圖。
[0021]圖5是本實(shí)用新型中舵機(jī)控制邏輯部分全剖視圖。
[0022]圖6是本實(shí)用新型輪轂電機(jī)安裝示意圖。
[0023]附圖中序號說明:
[0024]1:安裝主板，2:主板蓋板，3:主板側(cè)板，4:花鍵軸，5:花鍵軸齒輪，6:定位銷，7:齒輪鍵，8:上軸承，9:軸承架，10:下軸承，11:軸承蓋，12:輪轂電機(jī)夾緊板，13:輪轂電機(jī)，14:U型板定位螺母，15:彈性墊片，16:U型板，17:銅嵌套，18:套筒，19:舵機(jī)，20:舵機(jī)齒輪，21:控制盒。
【具體實(shí)施方式】
[0025]容易理解，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在不變更本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以想象出本實(shí)用新型一種全向式移動輪模塊的多種實(shí)施方式。因此，以下【具體實(shí)施方式】和附圖僅是對本實(shí)用新型的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的全部或者視為對本實(shí)用新型技術(shù)方案的限制或限定。
[0026]結(jié)合圖1和圖2，本實(shí)施例是一個完整的全向式移動輪模塊，其中安裝主板I作為整個模塊的機(jī)架，用來安裝和固定其他部件；主板蓋板2用螺釘固定在安裝主板I的正上方，作為一個蓋板，也作為可以連接機(jī)器人部分的連接部；主板側(cè)板3用螺釘固定在安裝主板I和主板蓋板2上，前后各一塊，主要是防止安裝主板I內(nèi)部安裝的部件與外界發(fā)生不必要的觸碰，以防險的發(fā)生。
[0027]本實(shí)施例的運(yùn)動輸出有兩個部分，第一個是舵機(jī)19，第二個是輪轂電