CN108638755A - 可伸缩万向轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩万向轮装置，用于解决现有万向轮功能单一，无法适用于精密设备或智能机器人的问题。可伸缩万向轮装置包括滚轮，驱动所述滚轮滚动的电机；改变所述滚轮行进方向的转向装置和调节所述滚轮伸缩长度的伸缩部。本发明通过滚轮、转向装置和伸缩部的配合具备行进、转向和伸缩的功能；转向装置驱动伸缩部绕轴线转动，且将适用于精密设备和智能机器人移动和工作的需求。

Description

可伸缩万向轮装置

技术领域

本发明属于机械领域，具体涉及一种可伸缩万向轮装置。

背景技术

万向轮是一种广泛应用于器具、物品的移动装置，普通的万向轮只能用作移动物体，其行进方向、行进速度受外力作用，无法量化，且不具备伸缩功能；普通万向轮的这种缺陷给作业和生活都带来了诸多不便。尤其是对于可移动的精密设备或智能机器人而言；普通的万向轮无法满足移动需求。

精密设备或智能机器人在使用过程中通常需要万向轮能合理的调整行进方向并要求万向轮自身具备驱动行进的功能。而且对于尖端的智能机器人，其往往还要求万向轮装置具有伸缩功能，以调整精密设备或智能机器人的水平平整程度或整体高度；现有的万向轮装置完全无法满足上述需求。

如“可伸缩万向脚轮”(CN 2496686Y)，是一种装在物体底部用于行走的可伸缩万向脚轮，该脚轮有一个与桌腿连接的轮体，轮体内装有轮架，轮架内上端装有可上下移动的定位套，其下端装有万向轮，轮架与定位套的结合部装有定位组件，定位套与轮体内顶部之间进行上下调整，使得需要将装有脚轮的物体移动后位置时可将万向轮放下，推动其滚动行走；物体到位后则可将万向轮收起，使得脚轮不能转动而使物体固定。这种装置即能移动物体，又能固定物体。这种万向轮装置的伸缩功能使得万向轮具有在需要固定时通过伸缩而固定不动的效果，但无法进行伸缩以改变万向轮装置的高度，也不具备驱动其行进和转向的作用。

如图5所示，现有的能实现转向功能的万向轮，其滚轮支架的上部连接点与下部的连接点均不处于同一竖直线上，存在偏移(CN201730006142.3；CN201730061064.7；CN201630634703.X等也均为此类型的万向轮)，其目的是提供转向的可能性或更便于转向，但这样的转向方式必然带动智能机器人或精密设备自身的转动，即转向时，万向轮和其上的设备主体是整体转动的，无法实现设备主体不动就能改变主体行进方向的效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种可伸缩万向轮装置，其同时具备万向轮的行进、转向和伸缩功能；且能实现设备主体不动即可改变主体行进方向的效果；适用于精密设备和智能机器人移动和工作的需求。

本发明的技术方案如下：

本发明的可伸缩万向轮装置包括滚轮，驱动所述滚轮滚动的电机；改变所述滚轮行进方向的转向装置和调节所述滚轮伸缩长度的伸缩部。

作为本发明的优选方案，所述的转向装置包括：转向电机；与所述转向电机输出轴相连的传动组件；与所述传动组件配合实现传动的从动组件；所述伸缩部与所述从动组件固定相连，所述伸缩部可在从动组件带动下绕伸缩部轴线转动。

作为本发明的优选方案，所述的伸缩部由固定端和可伸缩端组成；所述固定端与转向装置的从动组件固定相连；所述可伸缩端通过滚轮支架与滚轮固定相连，所述的固定端包括丝杠电机、丝杠；所述的可伸缩端包括滑块和推杆；其中所述的丝杠电动连接丝杠；滑块套设在丝杆上，推杆一端通过滚轮支架与滚轮相连，另一端与滑块固定相连。

作为本发明的优选方案，所述的滚轮中心位于所述的伸缩部轴线上

作为本发明的优选方案，所述的推杆有多根，所述的推杆呈圆周均匀分布。

作为本发明的优选方案，所述驱动滚轮滚动的电机为轮毂电机。轮毂电机位于滚轮轮毂内。

作为本发明的优选方案，所述驱动滚轮滚动的电机设有锁死装置。

作为本发明的优选方案，所述转向电机设有锁死装置。

作为本发明的优选方案，所述丝杠电机设有锁死装置。

所述驱动滚轮滚动的电机、转向电机、丝杠电机的锁死装置可以采用现有技术中能使得电机锁死(不转动)的任意技术，如锁死装置可以为断电保持制动器，此制动器一般采用24V供电,利用电磁原理,给其输入24V电压则制动器打开,电机可自由转动,断电时自动闭合抱死电机；也可以采用弹簧销装置，利用弹簧和销的配合达到电机锁死的目的；或电机采用步进电机，从而达到准确定位的目的。

作为本发明的优选方案，所述的传动组件和从动组件为相互啮合的齿轮组件。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明同时具备万向轮的行进、转向和伸缩功能；将精密设备或智能机器人通过固定装置与本发明装置固定的转向电机的机架相连；即可实现设备的行进、转向和伸缩功能。

万向轮的行进、转向和伸缩均由电机控制，电机的输出量可以由编码器量化，以便进行精确控制。

本发明的万向轮转向时，整个伸缩部随万向轮一起转动；伸缩部与万向轮相互之间仅具有伸缩关系，而不具有相对转动关系；且转向装置与伸缩部固定端的之间不发生竖直方向的位移；即当万向轮装置安装在精密设备或智能机器人时，相对于精密设备或智能机器人而言，转向电机、丝杠电极、丝杠的位置均是固定不变的，改变的仅仅想滑块、推杆和滚轮的高度位置；因精密设备或智能机器人的控制端一般位于精密设备或智能机器人本体上，该设计使得精密设备或智能机器人对万向轮装置之间的电路布线变为可能，易于实现控制端对万向轮装置的控制和获得反馈信号。

附图说明

图1为本发明可伸缩万向轮装置的外形图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的剖视图；

图4为本发明的伸缩部结构示意图；

图5为传统的万向轮示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，为本发明的一个具体实施例中可伸缩万向轮装置的外形图；可

伸缩万向轮装置包括：滚轮1，驱动所述滚轮滚动的电机和改变所述滚轮行

进方向的转向装置和调节所述滚轮伸缩长度的伸缩部3。

滚轮1作为可伸缩万向轮装置实现行进的主要部件，其与伸缩部3相连，由伸缩部3控制其伸缩长度；伸缩部3和滚轮1组成的整体由转向装置控制进行转向；转向装置的驱动机构为转向电机2。

本发明的万向轮转向时，整个伸缩部随万向轮一起转动；伸缩部与万向轮相互之间仅具有伸缩关系，而不具有相对转动关系；且转向装置与伸缩部固定端的之间不发生竖直方向的位移，该设计利于精密设备或智能机器人与万向轮装置之间的电路布线，易于实现控制端对万向轮装置的控制和获得反馈信号。

如图2和3所示，在本发明的一个具体实施例中，所述的可伸缩万向轮装置还具体包括传动组件4，从动组件5，滚轮支架6，机架7。

传动组件4与转向电机2输出轴相连；从动组件5与所述传动组件4配合实现传动；所述伸缩部3与所述从动组件5固定相连，所述伸缩部可在从动组件带动下绕伸缩部轴线转动。滚轮支架6与滚轮1相连。滚轮支架6与伸缩部3相连。转向电机2安装在所述的机架7上。机架7用于固定连接需要移动的设备。

如图4所示，在本发明的一个具体实施例中，所述的伸缩部由固定端和可伸缩端组成；所述固定端与转向装置的从动组件固定相连；所述可伸缩端通过滚轮支架与滚轮固定相连。所述的固定端包括丝杠电机31、丝杠32；所述的可伸缩端包括滑块33和推杆34；其中所述的丝杠电动连接丝杠；滑块套设在丝杆上，推杆一端通过滚轮支架与滚轮相连，另一端与滑块固定相连。

当丝杠电机31转动时，丝杠32随之旋转，滑块33内设有螺纹，与丝杠32的螺纹配合连接，随丝杠32的转动，滑块33在丝杠上上下移动(移动方向取决于丝杠的旋转方向)；滑块33通过推杆34与滚轮支架6相连。滑块33、推杆34、滚轮支架6和滚轮1组成的单元相对于丝杠可上下运动，即实现了本发明万向轮装置的伸缩功能。

为了使得装置运行的可靠性，所述的推杆有多根，所述的推杆呈圆周均匀分布。所述的推杆也可紧密排列成圆柱环或直接为圆柱环。

所述驱动滚轮滚动的电机优选为轮毂电机。轮毂电机位于滚轮轮毂内。轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都整合一起到轮毂内。轮毂的中心轴与滚轮支架6相连，实现滚轮支架6与滚轮1的连接。由于轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还是四驱形式，它都可以比较轻松地实现，除了结构更为简单之外，采用轮毂电机驱动的车辆可以获得更好的空间利用率，同时传动效率也要高出不少。

所述驱动滚轮滚动的电机、转向电机、丝杠电机还可以设有锁死装置，锁死装置可以采用现有技术中能使得电机锁死(不转动)的任意技术，如锁死装置可以为断电保持制动器，此制动器一般采用24V供电,利用电磁原理,给其输入24V电压则制动器打开,电机可自由转动,断电时自动闭合抱死电机；也可以采用弹簧销装置，利用弹簧和销的配合达到电机锁死的目的；或电机采用步进电机，从而达到准确定位的目的。

在本发明的一个具体实施方式中，所述的传动组件和从动组件为相互啮合的齿轮组件。传动组件和从动组件用于实现转动，可以为其他具备类似功能的装置或结构。

如图5为所示，传统万向轮装置结构示意图；本发明的万向轮装置与其的不同之处在于，本发明所述的滚轮中心位于所述的伸缩部轴线上。本发明所述的万向轮装置，在需要转向时，由转向电机进行驱动，通过传动装置使伸缩部整体发生旋转，旋转动作绕伸缩部轴线进行，由于滚轮中心位于伸缩部轴线上(延长线上)，且伸缩部整体与滚轮通过支架刚性连接，因此当伸缩部旋转时，滚轮也进行旋转。且旋转过程中，整个万向轮装置并不发生移动；这样位于其上的设备主体就是静止的。传统的精密仪器或智能机器人在转向时需要整体移动，转向后通过需要重新定位；且当设备主体上带有高精密仪器时，转向动作往往引入不必要的仪器误差，本发明即可解决此问题。需要注意的是，若在转向时，需要让设备主体一起运动，本发明也是可以实现的，通过锁死一个万向轮装置作为设备主体旋转的支点，其它万向轮装置调整行进方向后，即可实现类似与现有万向轮装置的行进轨迹。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，其仅用以解释本发明，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可伸缩万向轮装置，其特征在于包括：

滚轮；

驱动所述滚轮滚动的电机；

改变所述滚轮行进方向的转向装置；和

调节所述滚轮伸缩长度的伸缩部。

2.根据权利要求1所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：

所述的转向装置包括：

转向电机；

与所述转向电机输出轴相连的传动组件；

与所述传动组件配合实现传动的从动组件；所述伸缩部与所述从动组件固定相连，所述伸缩部可在从动组件带动下绕伸缩部轴线转动。

3.根据权利要求2所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：

所述的滚轮中心位于所述的伸缩部轴线上。

4.根据权利要求1-3任一条所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：

所述的伸缩部由固定端和可伸缩端组成；

所述固定端与转向装置的从动组件固定相连；

所述可伸缩端通过滚轮支架与滚轮固定相连；

可伸缩端可相对固定端沿伸缩部轴线方向运动。

5.根据权利要求4所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：

所述的固定端包括丝杠电机、丝杠；所述的可伸缩端包括滑块和推杆；

其中所述的丝杠电机连接丝杠；滑块套设在丝杆上，推杆一端通过滚轮支架与滚轮中心相连，另一端与滑块固定相连。

6.根据权利要求5所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：所述的推杆有多根，所述的推杆呈圆周均匀分布。

7.根据权利要求1所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：

所述驱动滚轮滚动的电机为轮毂电机。

8.根据权利要求2所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：

所述转向电机设有锁死装置。

9.根据权利要求5所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：所述丝杠电机设有锁死装置。

10.根据权利要求2所述的可伸缩万向轮装置，其特征在于：所述的传动组件和从动组件为相互啮合的齿轮组件。