CN102874337A - 全方位移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全方位移动平台，包含：移动平台、至少两个双轮主动轮组和若干个从动轮；所述双轮主动轮组，用于改变全方位移动平台的移动方向和旋转方向；所述从动轮，用于支持所述全方位移动平台；所述双轮主动轮组和所述从动轮通过固定轴与所述移动平台垂直相连接。与现有技术相比，本发明的全方位移动平台的轮子由普通轮胎构成，承载能力强，结构简单，质量轻，移动灵活，控制精度高，成本低。该全方位移动平台可以根据不同的使用要求，改变自身结构，形成诸如轮椅、推车等产品。

Description

全方位移动平台

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种全方位移动平台。

背景技术

近年来，随着计算机科学和人工智能的发展，机器人技术突飞猛进。移动平台是机器人运动的基础，根据移动特性可以分为非全方位和全方位移动平台两种。全方位移动平台可以在平面上实现前后、左右和绕自身旋转三个自由度的运动，它非常适合工作在空间狭小、对移动性能要求高的场合。

国内外很多研究机构和厂家开展了全方位移动平台的研究工作，在轮子的设计方面做了大量工作，目前已经问世的产品主要有：Swedish轮、球轮、连续切换轮、正交轮等。虽然这些产品可以实现全方位移动，但有着如下缺点：

1.使用特殊的轮子成本高；

2.Swedish轮、球轮、连续切换轮、正交轮等轮子由于采用了特殊的转向机构，载重量有限，难以实际使用；

3.上述轮子在转向过程中，由于滚子和地面接触不连续，容易产生振动和打滑，尤其在地面不平或者有斜坡时，全方位移动效果和控制精度难以保证。

发明内容

鉴于现有产品中存在的技术问题，本发明提出了一种全方位移动平台，它可以根据用户要求，通过驱动电机正反转控制双轮主动轮组旋转，从而实现平台的全方位移动。

该全方位移动平台包括：移动平台、至少两个双轮主动轮组和若干个从动轮；所述双轮主动轮组，用于改变全方位移动平台的移动方向和旋转方向；所述从动轮，用于支持所述全方位移动平台；所述双轮主动轮组和所述从动轮通过固定轴与所述移动平台垂直相连接。每个所述双轮主动轮组包括至少两个驱动电机和至少两个轮子，两个所述驱动电机分别独立驱动两个所述轮子顺时针或逆时针旋转。每个所述双轮主动轮组还包括锥齿轮，每个所述驱动电机通过所述锥齿轮驱动所述轮子顺时针或逆时针旋转。每个所述双轮主动轮组还包括同步齿型带，每个所述驱动电机通过所述同步齿型带驱动所述轮子顺时针或逆时针旋转。所述驱动电机位于所述双轮主动轮组内侧。所述两个双轮主动轮组绕与移动平台垂直的固定轴沿水平方向旋转360度，绕与移动平台垂直的固定轴沿水平方向左右摆动各20至50度。所述双轮主动轮组的旋转角度通过码盘测得。所述旋转角度经过控制单元处理后控制驱动电机的旋转方向和旋转角度。所述从动轮的数量是根据需求进行匹配。所述双轮主动轮组通过回转运动时产生的转矩带动所述移动平台进行平移或者回转运动。

本发明与现有技术相比，本发明使用普通轮子实现全方位移动功能，在满足使用效果的同时，降低成本。该全方位移动平台采用普通轮胎，因此承载能力强，成本低廉，而且结构简单，控制精度高，可以适用于不同场合的使用要求，有利于大面积推广。

附图说明

图1为本发明的全方位移动平台从动轮、双轮主动轮组的整体结构示意图；

图2为本发明的双轮主动轮组通过同步齿型带驱动的实施例示意图；

图3为本发明的双轮主动轮组通过锥齿轮驱动的实施例示意图；

图4为本发明的与轮椅相结合的实施例后向示意图；

图5为本发明的与轮椅相结合的实施例侧向示意图；

图6为本发明的与叉车相结合的实施例示意图。

具体实施方式

本发明的方案设计思想是采用普通轮子实现移动平台的全方位移动功能。该全方位移动平台由移动平台、至少两个双轮主动轮组和若干个个从动轮构成，双轮主动轮组用于改变全方位移动平台的移动方向和旋转方向，从动轮用于支持所述全方位移动平台；双轮主动轮组和从动轮通过固定轴与移动平台垂直相连接。其中，从动轮的数目可以根据实际使用要求进行调整。

下面通过几个具体实施例详细说明全方位移动平台的结构。

实施例一

本实施例一以2个双轮主动轮组、2个从动轮为例进行说明。

如图1中所示，该全方位移动平台包括：2个双轮主动轮组101、2个从动轮102和移动平台103。全方位移动平台通过2个双轮主动轮组101回转运动时产生的转矩带动移动平台进行平移或者回转运动，全方位移动平台的回转角度如图1中θ角度所示。

为了使全方位移动平台使用范围广泛，两个双轮主动轮组可以与若干个从动轮共同构成不同的全方位移动平台。本发明不仅限于两个双轮主动轮组、两个从动轮的情况，还包括若干个双轮主动轮组、若干个从动轮的情况。

每个双轮主动轮组由至少两个轮子、至少两个驱动电机、至少两个传递机构(锥齿轮或者同步齿形带)、固定轴(与移动平台水平的固定轴或垂直的固定轴)、码盘，以及支持轮子的轴承和外壳所组成。

两个驱动电机分别独立驱动两个轮子。

传递机构至少有两种：锥齿轮、或同步齿形带，下面分别以实施例一和实施二分别进行举例说明双轮主动轮组的结构。

实施例二

在实施例二中，每个所述驱动电机通过同步齿型带驱动所述轮子顺时针或逆时针旋转。

图2为双轮主动轮组通过同步齿型带驱动的实施例示意图。

如图2所示，每个双轮主动轮组具有两个独立的轮子201，并由两个驱动电机202通过同步齿形带203分别独立驱动，以实现每个双轮主动轮组的运动；每个双轮主动轮组可以绕与移动平台204垂直的固定轴205沿水平方向旋转360度，双轮主动轮组的旋转角度通过固定在与移动平台204垂直的固定轴205上的码盘206测得，经过控制单元处理后控制驱动电机202的旋转方向和旋转角度，从而实现移动平台204的全方位移动。双轮主动轮组可以绕与移动平台204水平的固定轴207左右摆动各20-50度，从而保证全方位移动平台204的每个双轮主动轮组在起伏路面上同时着地。每个轮子201在驱动电机202带动下顺时针或逆时针旋转，使每个双轮主动轮组产生平移或者回转运动，从而实现移动平台204的全方位移动。驱动电机202位于双轮主动轮组内侧。

实施例三

在实施例三中，每个所述驱动电机通过锥齿轮驱动所述轮子顺时针或逆时针旋转。

图3为双轮主动轮组通过锥齿轮带驱动的实施例示意图。

如图3所示，为了满足不同的使用要求，每个双轮主动轮组的驱动电机301可以通过锥齿轮302方式驱动轮子303顺时针或逆时针旋转。本实施例与实施例二不同的是传递机构由同步齿形带变为锥齿轮302，其它组成部分的结构与工作原理与实施例二基本相同，不再赘述。

实施例四

在本实施例中，该全方位移动平台可以与轮椅相结合。

该全方位移动平台与轮椅相结合的实施例后向示意图如图4所示，该全方位移动平台与轮椅相结合的实施例侧向示意图如图5所示。双轮主动轮组根据控制单元的控制信号，进行顺时针或逆时针旋转，从而使轮椅产生向前向后的平移运动，或者原地回转运动。

实施例五

在本实施例中，该全方位移动平台可以与叉车相结合。

该全方位移动平台与叉车相结合的实施例示意图如图6所示。双轮主动轮组根据控制单元的控制信号，进行顺时针或逆时针旋转，从而使叉车产生向前向后的平移运动，或者原地回转运动。

以上内容仅为本发明的实施例，其目的并非用于对本发明所提出的***及方法的限制，本发明的保护范围以权利要求为准。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对其进行的关于形式和细节的种种显而易见的修改或变化均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全方位移动平台，其特征在于，包括：移动平台、至少两个双轮主动轮组和若干个从动轮；所述双轮主动轮组，用于改变全方位移动平台的移动方向和旋转方向；所述从动轮，用于支持所述全方位移动平台；所述双轮主动轮组和所述从动轮通过固定轴与所述移动平台垂直相连接。

2.如权利要求1所述的全方位移动平台，其特征在于，每个所述双轮主动轮组包括至少两个驱动电机和至少两个轮子，两个所述驱动电机分别独立驱动两个所述轮子顺时针或逆时针旋转。

3.如权利要求2所述的全方位移动平台，其特征在于，每个所述双轮主动轮组还包括锥齿轮，每个所述驱动电机通过所述锥齿轮驱动所述轮子顺时针或逆时针旋转。

4.如权利要求2所述的全方位移动平台，其特征在于，每个所述双轮主动轮组还包括同步齿型带，每个所述驱动电机通过所述同步齿型带驱动所述轮子顺时针或逆时针旋转。

5.如权利要求2所述的全方位移动平台，其特征在于，所述驱动电机位于所述双轮主动轮组内侧。

6.如权利要求1所述的全方位移动平台，其特征在于，所述两个双轮主动轮组绕与移动平台垂直的固定轴沿水平方向旋转360度，绕与移动平台垂直的固定轴沿水平方向左右摆动各20至50度。

7.如权利要求6所述的全方位移动平台，其特征在于，所述双轮主动轮组的旋转角度通过码盘测得。

8.如权利要求7所述的全方位移动平台，其特征在于，所述旋转角度经过控制单元处理后控制驱动电机的旋转方向和旋转角度。

9.如权利要求1所述的全方位移动平台，其特征在于，所述从动轮的数量是根据需求进行匹配。

10.如权利要求1所述的全方位移动平台，其特征在于，所述双轮主动轮组通过回转运动时产生的转矩带动所述移动平台进行平移或者回转运动。

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