CN110304173A - 一种多地形万向移动平台 - Google Patents

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蒲子涵
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Abstract

一种多地形万向移动平台，涉及一种移动平台，本发明为解决现有的运输工具很难在环境不好、不够不坦的路面上进行载重运输的问题，本发明包括所述该移动平台包括前部框架、后部框架、四个动力单元、四个转向机构和多个快速连接机构，所述前部框架通过快速连接机构与后部框架可拆卸连接，四个动力单元呈矩形布置，两个动力单元位于前部框架的两侧，每个动力单元通过与其相对应的转向机构与前部框架连接，另外两个动力单元位于后部框架的两侧，每个动力单元通过与其相对应的转向机构与后部框架连接。本发明实现了全向移动的运输，增加工厂自动化程度，提高生产、运输及多任务的效率。

Description

一种多地形万向移动平台
技术领域
本发明涉及一种移动平台，具体涉及一种多地形万向移动平台。
背景技术
目前工厂内的货物运输采用人工运输或采用机器人来完成循环项目工作，人工运输效率较低且劳运强底大；采用机器人运输，如果需要机器人在不同场地之间进行灵活移动，当下应用较为普遍的合向底盘是麦克纳姆底盘，然而麦克纳姆轮对地面的要求较高，它更适合室内的平坦的环氧地面进行运输作业，且麦克纳姆轮易磨损、易打滑且载重能力差等诸多问题导致其很难在环境不太好的路面上进行载重使用。而目前工厂自动化程度提高的同时也意味着在不同厂房之间的矩距离自动运输的需求日渐增加，很多工厂就是普通的水泥地面、或者是一块一块的地砖地面，如果需要厂外进行运输，还要在并不平稳的沥青地面进行运输，针对以上问题，急需一种既能较为灵活移动的移动平台作为运输载体，又可以同时适应厂内及厂外较为恶劣的路面环境的移动平台。
发明内容
本发明为解决现有的运输工具很难在环境不好、不够不坦的路面上进行载重运输的问题，进而提供一种多地形万向移动平台。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
一种多地形万向移动平台，所述该移动平台包括前部框架、后部框架、四个动力单元、四个转向机构和多个快速连接机构，
所述前部框架通过快速连接机构与后部框架可拆卸连接，四个动力单元呈矩形布置，两个动力单元位于前部框架的两侧，每个动力单元通过与其相对应的转向机构与前部框架连接，另外两个动力单元位于后部框架的两侧，每个动力单元通过与其相对应的转向机构与后部框架连接。
进一步地，所述每个动力单元包括上支架、下支架、转轴、两个避震器、交叉滚子轴承、安装座和轮毂电机，
所述上支架通过交叉滚子轴承与转向机构连接，上支架的左端通过转轴与下支架的上端连接，下支架的两个架体上各设有安装座，上支架的右端分别通过两个避震器与安装座连接，轮毂电机位于下支架的两个架体之间并通过连接轴与两个下支架的下端连接。
进一步地，所述每个转向机构包括主动齿轮、从动齿轮、法兰盘、转向电机和电机安装座，
电机安装座与前部框架连接或后部框架连接，转向电机安装在电机安装座上，转向电机的输出轴与主动齿轮连接，从动齿轮套装在交叉滚子轴承上，且从动齿轮与主动齿轮啮合，法兰盘安装在主动齿轮上。
进一步地，所述快速连接机构包括连接梁、两个插槽和两个快拆销，
所述两个插槽分别安装在相邻两个框架的侧板内壁上，连接梁穿插在两个插槽内，连接梁的两端均设有插孔，插槽设有与插孔配合的圆孔，快拆销依次穿过圆孔和连接梁上的插孔进行定位。
进一步地，所述快拆销的材质为不锈钢，快拆销的直径为8mm。
进一步地，所述该移动平台还包括中部框架和两个全向轮组件，所述中部框架位于前部框架和后部框架之间，中部框架通过快速连接机构分别与前部框架和后部框架可拆卸连接，两个全向轮组件与中部框件连接，且两个全向轮组件相对安装在中部框架的左、右两侧。
进一步地，所述每个全向轮组件包括全向轮、中部避震器、两个中部转轴座和中部支撑梁和转轴，两个中部转轴座沿中部框架的下底板的宽度方向并排设置，转轴穿插在两个中部转轴座内，中部支撑梁的一端与转轴的一端连接，中部支撑梁的另一端与中部避震器的一端连接，中部避震器的另一端与中部框架的侧板外壁连接，全向轮通过法兰盘与中部支撑梁的中部连接。
进一步地，所述前部框架、中部框架和后部框架均为等腰梯形。
本发明的有益效果是：
1、轮毂电机的每个轮毂都可独立驱动，可以独立控制每个轮子的朝向，每个轮胎可以自由旋转，从而实现机器的前进、平移、自转等动作，实现了全向移动；
2、在实现全向移动的同时，规避了麦克纳姆轮对地面要求高、易磨损、易打滑载重极限小的问题；
3、本发明的前、中、后三个模块通过快速连接机构可以快速组合，根据需要运输体积的不同可以加装不同的任务模块，以实现不同功能间的快速转换；
4、具有一定的室外越野能力，设计了避震***，减小机器在行进过程中的颠簸，可以胜任工厂内部或外部不平坦路面；
5、代替人工运输，大大减少人力使用，增加工厂自动化程度，提高生产、运输及多任务的效率。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2为图1的右侧图；图3为图1的轴侧图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述该移动平台包括前部框架1、后部框架3、四个动力单元、四个转向机构和多个快速连接机构，
所述前部框架1通过快速连接机构与后部框架2可拆卸连接，四个动力单元呈矩形布置，两个动力单元位于前部框架1的两侧，每个动力单元通过与其相对应的转向机构与前部框架1连接，另外两个动力单元位于后部框架3的两侧，每个动力单元通过与其相对应的转向机构与后部框架3连接。
动力单元使用5寸的无刷轮毂电机作为动力，该电机额定电压为24V峰值，功率350W，堵转扭矩为6.4N.m，堵转电路15A，由参数我们可知作为验证机的动力较为合适。
具体实施方式二：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述每个动力单元包括上支架4、下支架5、转轴6、两个避震器7、交叉滚子轴承8、安装座9和轮毂电机10，
所述上支架4通过交叉滚子轴承8与转向机构固定连接，上支架4的左端通过转轴6与下支架5的上端连接，下支架5的两个架体上各设有安装座9，上支架4的右端分别通过两个避震器7与安装座9连接，轮毂电机10位于下支架的两个架体之间并通过连接轴10-1与两个下支架5的下端固定连接。
轮毂电机即在车轮内装有电机，将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，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。在动力单元中我们将一套双避震器的纵臂式悬架***与轮毂电机整合到一起，实现了转向和避震功能的结合。该避震器的行程为30mm，劲度系数4N/mm，假设平台自重25kg，负载80kg时，避震器的压缩量约为20mm，可验证原型模块的设计合理性。
另外动力单元与整体框架间使用交叉滚子轴承用于负载地面的法向力，该轴承相比与一般的滚针轴承有更好的轴向力、径向力的负载能力，使本平台整体更加稳定、可靠。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述每个转向机构包括主动齿轮11、从动齿轮12、法兰盘13、转向电机14和电机安装座15，
电机安装座15与整体框架连接，转向电机14安装在电机安装座15上，转向电机14的输出轴与主动齿轮12连接，从动齿轮11套装在交叉滚子轴承8上，且从动齿轮11与主动齿轮12啮合，法兰盘13安装在主动齿轮12上。
转向电机14驱动主动齿轮11转动，主动齿轮11与从动齿轮啮合，通过从动齿轮带动驱动轮的旋转，以实现朝向的调整；转向机构通过转向电机14和动力单元互相配合，该转向电机堵转扭矩为11N.m，转速为84rpm，齿轮传动部分设计了1.5M，传动比为110：80的单级齿轮组，在保证机器各个动力单元的独立运动能力的同时，也能实时调整每个驱动轮的朝向，可保证快速而准确的实现动力单元方向的调整，从而实现机器的流畅的前进、平移、自转等动作，实现了平面上的全向移动。其它组成以连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述快速连接机构包括连接梁13、两个插槽14和两个快拆销15，
所述两个插槽14分别安装在相邻两个框架的侧板上，连接梁13穿插在两个插槽14内，连接梁13的两端均设有插孔，插槽14设有与插孔配合的圆孔14-1，快拆销15依次穿过圆孔14-1和连接梁上13的插孔进行定位。
插槽14的内部使用粉末冶金含油铜套来替代滚动轴承，在有效提高径向的负载能力的同时，也能让中部连接梁在***时更加顺畅，不会有较为明显的卡顿。
插槽14的两侧板体的主体材料我们使用了6061-T6铝合金，其屈服强度为240MPa，考虑到该设计的主要受力方向，并经过有限元分析，验证其强度不存在问题，并留出约50％的强度冗余，保证整体结构强度的问题可靠。快速连接机构通过快拆销进行不同模块间的连接快拆销材质为SUS304不锈钢，直径为8mm，用于这种使用场景其强度绰绰有余，并且由于是快拆销进行连接，故拆卸与中部受力梁的更换都十分便捷、快捷。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述快拆销15的材质为SUS304不锈钢，快拆销15的直径为8mm。如此设置，使快拆销具有高的耐蚀性，在低温、室温及高温下均有较高的塑性和韧性。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述该移动平台还包括中部框架2和两个全向轮组件，所述中部框架位于前部框架1和后部框架3之间，中部框架2通过快速连接机构分别与前部框架1和后部框架3可拆卸连接，两个全向轮组件与中部框件2连接，且两个全向轮组件相对安装在中部框架2的左、右两侧。
前部框架和后部框架拼装组合，载重一般为20-60kg左右，前部框架、一个中部框架和后部框架拼装组合，载重一般为60-100kg，每增加一个中部框架，载重极限增加40kg左右。通过增加中部模块数量可以提高载重能力，极限上下约为200-220kg左右。中部框架数量可随需求变更，最少为0个，中部模块数量越多，可运载的体积越大。考虑实用性一般中部框架的数量不超过四个。
其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述每个全向轮组件包括全向轮19、中部避震器20、两个中部转轴座21和中部支撑梁22和转轴23，两个中部转轴座21沿中部框架2的下底板2-1的宽度方向并排设置，转轴20穿插在两个中部转轴座21内，中部支撑梁19的一端与转轴的一端连接，中部支撑梁19的另一端与中部避震器17的一端连接，中部避震器17的另一端与中部框架2的侧板外壁连接，全向轮16通过法兰盘与中部支撑梁19的中部连接。全向轮16为Omni全向轮，可以实现360°运动。运输时移动更方便、灵活。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述前部框架1、中部框架2和后部框架3均为等腰梯形。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
工作原理：
本发明可以利用电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，从放置货物、自动运送、卸载，实现工厂的自动化运输。使用时必须有前、后框架，中部框架数量可随需求变更，最少为0个，最多没有上限，中部模块数量越多，可运载的体积越大。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多地形万向移动平台，其特征在于：所述该移动平台包括前部框架(1)、后部框架(3)、四个动力单元、四个转向机构和多个快速连接机构，
所述前部框架(1)通过快速连接机构与后部框架(2)可拆卸连接，四个动力单元呈矩形布置，两个动力单元位于前部框架(1)的两侧，每个动力单元通过与其相对应的转向机构与前部框架(1)连接，另外两个动力单元位于后部框架(3)的两侧，每个动力单元通过与其相对应的转向机构与后部框架(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种多地形万向移动平台，其特征在于：所述每个动力单元包括上支架(4)、下支架(5)、转轴(6)、两个避震器(7)、交叉滚子轴承(8)、安装座(9)和轮毂电机(10)，
所述上支架(4)通过交叉滚子轴承(8)与转向机构连接，上支架(4)的左端通过转轴(6)与下支架(5)的上端连接，下支架(5)的两个架体上各设有安装座(9)，上支架(4)的右端分别通过两个避震器(7)与安装座(9)连接，轮毂电机(10)位于下支架的两个架体之间并通过连接轴(10-1)与两个下支架(5)的下端连接。
3.根据权利要求2所述的一种多地形万向移动平台，其特征在于：所述每个转向机构包括主动齿轮(11)、从动齿轮(12)、法兰盘(13)、转向电机(14)和电机安装座(15)，
电机安装座(15)与前部框架(1)连接或后部框架(2)连接，转向电机(14)安装在电机安装座(15)上，转向电机(14)的输出轴与主动齿轮(12)连接，从动齿轮(11)套装在交叉滚子轴承(8)上，且从动齿轮(11)与主动齿轮(12)啮合，法兰盘(13)安装在主动齿轮(12)上。
4.根据权利要求1所述的一种多地形万向移动平台，其特征在于：所述快速连接机构包括连接梁(16)、两个插槽(17)和两个快拆销(18)，
所述两个插槽(17)分别安装在相邻两个框架的侧板内壁上，连接梁(16)穿插在两个插槽(17)内，连接梁(16)的两端均设有插孔，插槽(17)设有与插孔配合的圆孔(17-1)，快拆销(18)依次穿过圆孔(17-1)和连接梁(16)上的插孔进行定位。
5.根据权利要求1所述的一种多地形万向移动平台，其特征在于：所述快拆销(18)的材质为不锈钢，快拆销(18)的直径为8mm。
6.根据权利要求1所述的一种多地形万向移动平台，其特征在于：所述该移动平台还包括中部框架(2)和两个全向轮组件，所述中部框架位于前部框架(1)和后部框架(3)之间，中部框架(2)通过快速连接机构分别与前部框架(1)和后部框架(3)可拆卸连接，两个全向轮组件与中部框件(2)连接，且两个全向轮组件相对安装在中部框架(2)的左、右两侧。
7.根据权利要求2所述的一种多地形万向移动平台，其特征在于：所述每个全向轮组件包括全向轮(19)、中部避震器(20)、两个中部转轴座(21)和中部支撑梁(22)和转轴(23)，两个中部转轴座(21)沿中部框架(2)的下底板(2-1)的宽度方向并排设置，转轴(20)穿插在两个中部转轴座(21)内，中部支撑梁(19)的一端与转轴的一端连接，中部支撑梁(19)的另一端与中部避震器(17)的一端连接，中部避震器(17)的另一端与中部框架(2)的侧板外壁连接，全向轮(16)通过法兰盘与中部支撑梁(19)的中部连接。
8.根据权利要求1所述的一种多地形万向移动平台，其特征在于：所述前部框架(1)、中部框架(2)和后部框架(3)均为等腰梯形。
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