CN111120804A

CN111120804A - 万向移动平台

Info

Publication number: CN111120804A
Application number: CN202010047820.1A
Authority: CN
Inventors: 林晓甄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-16
Filing date: 2020-01-16
Publication date: 2020-05-08

Abstract

本专利提供一种万向移动平台，其能够相互垂直的两个方向上任意移动。它具有支架，支架上设置有，第一、二环形柔性构件分别绕过带动其转动的第一、二驱动机构中的第一、二驱动轮，多个平行排列的移动组件包括第三环形柔性构件、机架、输入轮、输出轮、传动变向机构；各机架固定在第一环形柔性构件上，各输入轮均与第二环形柔性构件的外表面啮合；第一、二驱动机构动作，带动第一、二环形柔性构件运动；如果各输入轮相对于第二环形柔性构件运动，则各输入轮通过传动变向机构带动各输出轮转动，各输出轮带动第三环形柔性构件运动在第三环形柔性构件环形面内运动；第三环形柔性构件环形面与第一环形柔性构件环形面垂直。

Description

万向移动平台

技术领域

本专利涉及移动平台，具体地说，一种能够在X、Y向任意移动的万向移动平台。

背景技术

常规的平面平台只能向一个方向移动，例如跑步机，其跑步上的皮带只能向一个方向移动，无法实现多个方向移动。万向轮之类的传动装置，其驱动部位是凸起的点，不是平面，不能适用于需要平面移动的场合。类外一些则使用被动滑动，不能满足需要主动驱动的移动。

发明内容

本专利的目的是提供一种万向移动平台，其能够相互垂直的两个方向上任意移动。

本专利所述的万向移动平台，具有支架，支架上设置有用于带动第一驱动轮转动的第一驱动机构和用于带动第二驱动轮转动的第二驱动机构，第一环形柔性构件绕过带动其转动的第一驱动轮，第二环形柔性构件绕过带动其转动的第二驱动轮，

它还包括多个平行排列的移动组件，移动组件包括第三环形柔性构件、机架、输入轮、输出轮、将动力从输入轮传递到输出轮的传动变向机构；传动变向机构设置在机架上；

各机架固定在第一环形柔性构件上，各输入轮均与第二环形柔性构件的外表面啮合；

第一驱动机构动作，通过第一驱动轮带动第一环形柔性构件及各移动组件在第一环形柔性构件环形面内运动；

第二驱动机构动作，通过第二驱动轮带动第二环形柔性构件在平行于第一环形柔性构件环形面的面内运动；

如果各输入轮相对于第二环形柔性构件运动，则各输入轮通过传动变向机构带动各输出轮转动，各输出轮带动第三环形柔性构件运动在第三环形柔性构件环形面内运动；

第三环形柔性构件环形面与第一环形柔性构件环形面垂直。

本专利的有益效果：第一驱动机构动作，通过第一驱动轮带动第一环形柔性构件及各移动组件在第一环形柔性构件环形面内运动，当然，作为移动组件中的一个组成部分的第三环形柔性构件就在第一环形柔性构件环形面内运动；同时，作为移动组件中的一个组成部分的输入轮也随着移动组件一起在第一环形柔性构件环形面内运动（即平移），但是，输入轮不一定绕输入轮的轴线转动。输入轮是否转动取决于输入轮相对于第二环形柔性构件的平移速度和方向。第二环形柔性构件在平行于第一环形柔性构件环形面的面内运动（即平移）速度和方向是由第二驱动机构控制的。第二驱动机构不动作，第二驱动轮不转动，第二环形柔性构件不平移。第二驱动机构动作时通过第二驱动轮驱动第二环形柔性构件在平行于第一环形柔性构件环形面的面内运动（平移）。

如果第二环形柔性构件在第二驱动机构的带动下与输入轮平移的速度和方向相同，则输入轮不转动，输出轮也不会转动，第三环形柔性构件也就不会相对于机架移动。如果第二环形柔性构件在第二驱动机构的带动下与输入轮平移的速度不同或者方向不同，则输入轮转动，输出轮即转动，输出轮就驱动第三环形柔性构件相对于机架在第三环形柔性构件环形面内运动。

因此，当第一驱动机构动作，第二驱动机构不动作时，由于输入轮随着移动组件一起在第一环形柔性构件环形面内运动（即平移），但第二环形柔性构件不动，所以，输入轮就绕输入轮的轴线转动，输出轮就转动，驱动第三环形柔性构件相对于机架在第三环形柔性构件环形面内运动，也就是说，第三环形柔性构件既随移动组件一起在第一环形柔性构件环形面内运动的同时，第三环形柔性构件也在第三环形柔性构件环形面内运动。因第三环形柔性构件环形面与第一环形柔性构件环形面垂直，故第三环形柔性构件即在相垂直的方向同时运动。

当第一驱动机构不动作，第二驱动机构动作时，第一驱动轮不动，第一环形柔性构件及各移动组件不会在第一环形柔性构件环形面内运动，第三环形柔性构件不在第一环形柔性构件环形面内运动，输入轮也不在第一环形柔性构件环形面内运动。但是，由于第二驱动机构通过第二驱动轮驱动第二环形柔性构件平移，所以与第二环形柔性构件啮合的输入轮就绕输入轮轴线转动，输出轮也就驱动第三环形柔性构件在第三环形柔性构件环形面内运动。

当第一驱动机构动作，第二驱动机构也动作时，由于输入轮随着移动组件一起在第一环形柔性构件环形面内运动（即平移），同时第二驱动机构通过第二驱动轮驱动第二环形柔性构件平在行于第一环形柔性构件环形面的面内运动（平移）。如果通过第二驱动机构控制第二环形柔性构件平移速度和方向与输入轮平移速度和方向均相同，则输入轮不会转动，第三环形柔性构件就不会在第三环形柔性构件环形面内运动，也就是说，此时，第三环形柔性构件只在第一环形柔性构件环形面内运动（平移）。如果通过第二驱动机构控制第二环形柔性构件平移速度或方向与输入轮平移速度或方向不同，则输入轮就会转动，第三环形柔性构件就会同时在第一环形柔性构件环形面内和第三环形柔性构件环形面内运动。

作为对上述的万向移动平台的进一步改进，输入轮和第二环形柔性构件分别是相啮合的输入齿轮和第二齿形带，输入齿轮通过锥齿轮传动变向机构将动力传递到输出轮。通过锥齿轮传动变向机构很方便地实现了运动方向的改变，使得轴线互相垂直的输入轮和输出轮之间动力得到传递，并且实现了转变了动力方向。

作为对上述的万向移动平台的进一步改进，移动组件还包括转动设置在机架上至少一个导向轮，第三环形柔性构件环绕导向轮。这种结构，方便输入轮与第二环形柔性构件的啮合。

作为对上述的万向移动平台的进一步改进，第一驱动轮固定在第一驱动轮轴上，第一驱动轮轴转动设置在支架上，第一驱动轮轴与包括第一驱动电机在内的第一驱动机构中的第一驱动电机输出轴连接。优选，第二驱动轮在周向空套在第一驱动轮轴上，并与过渡轮在轴向相连；过渡轮与包括第二驱动电机在内的第二驱动机构中的第二驱动电机输出轴连接。该结构简单小巧，同时以方便控制和调节转速的电机（第一驱动电机、第二驱动电机）作为驱动机构，控制第三环形柔性构件在相垂直的运动上的方向、速度更加容易。

作为对上述的万向移动平台的进一步改进，第二驱动轮设置在第二驱动轮轴上，第二驱动轮轴转动设置在支架上，第二驱动轮轴与包括第二驱动电机在内的第二驱动机构中的第二驱动电机输出轴连接，第二驱动电机动作，通过第二驱动轮轴带动第二驱动轮转动。这是第二驱动机构与第一驱动机构是相互独立的机构。

作为对上述的万向移动平台的进一步改进，第一驱动轮及带动第一驱动轮转动的第一驱动机构均有多个，或者，第二驱动轮及带动第二驱动轮转动的第二驱动机构均有多个。

附图说明

图1是实施例1的万向移动平台的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是图2中的第一驱动轮、移动组件等仰视图；

图4是实施例1的万向移动平台的立体图（删除第二驱动轮、第二齿形带、皮带等）；

图5是实施例1的移动组件的立体图（删除皮带、第三导向轮等）；

图6是输入轮（输入齿轮）、第一锥齿轮、第二锥齿轮、输出轮轴、输出轮、输入轮轴等的结构图；

图7是输入轮（输入齿轮）、第一导向轮、输出轮等的结构图；

图8是实施例2的实施例1的万向移动平台的俯视图；

图9是图8是A-A剖视图；

图10是图8的B-B剖视图。

图中，

第一驱动轮1、第一驱动轮轴2、第一齿轮3、第一驱动电机4、第一齿形带5、第一被驱动轮6、从动轴7、

第二驱动轮11、第二驱动轮轴12、第二齿轮13、第二驱动电机14、第二齿形带15、第二被驱动轮16、过渡轮18、

移动组件30、皮带（第三环形柔性构件）31、皮带的外侧表面311、机架32、输入轮（输入齿轮）33、第一锥齿轮34、第二锥齿轮35、输出轮轴36、输出轮37、输入轮轴38、

第一导向轮41、第二导向轮42、第三导向轮43、支架100。

具体实施方式

实施例1（第二驱动轮空套在第一驱动轮轴上万向移动平台）

参见图1、2所示的万向移动平台，两个第一驱动轮1固定在第一驱动轮轴2上，第一驱动轮轴2转动设置在支架100上。第一驱动轮轴的端部固定第一齿轮3，第一齿轮3与第一驱动电机4输出轴上的齿轮啮合。

第二驱动轮11在周向空套在第一驱动轮轴2上，并与过渡轮18在轴向一体相连。过渡轮18与第二驱动电机14输出轴上的齿轮啮合。第一驱动电机4和第二驱动电机14的机座均固定在支架100上。

两个第一齿形带5分别绕过带动其转动的第一驱动轮1和第一被驱动轮6，第一驱动轮1和第一被驱动轮6是与第一齿形带5内表面相啮合的外齿轮。

第二齿形带15内外表面均有带齿，并绕过带动其转动的第二驱动轮11和第二被驱动轮16，第二驱动轮11和第二被驱动轮16是与第二齿形带15内表面相啮合的外齿轮。

从动轴7固定在支架100上，第一被驱动轮6、第二被驱动轮16空套在从动轴7上。移动组件30包括皮带（第三环形柔性构件）31、机架32、输入轮（输入齿轮）33、输入轮轴38、第一锥齿轮34、两个第二锥齿轮35、输出轮轴36、两个输出轮37、第一导向轮41、第二导向轮42、第三导向轮43。

第三环形柔性构件（皮带）31环形面与第一环形柔性构件（第一齿形带）5环形面垂直，第二环形柔性构件（第二齿形带）15环形面内与在第一环形柔性构件（第一齿形带）5环形面平行。以第一驱动轮1轴线和第一被驱动轮6轴线所在平面内与第一驱动轮1轴线垂直的方向作为X向，与第一驱动轮1轴线平行的方向作为Y向，第三环形柔性构件即在相垂直的X向、Y向同时运动。

多个环绕第一齿形带5平行排列的移动组件30中，各移动组件中各机架32朝向第一齿形带5的内侧两端与两个第一齿形带5固定相连。输入轮轴38通过轴承座转动设置在机架32上，其两端固定输入轮（输入齿轮）33和第一锥齿轮34，与第一锥齿轮34啮合的两个第二锥齿轮35固定在输出轮轴36上，输出轮轴36通过轴承座转动设置在机架32上，两个输出轮37设置在输出轮轴36上。皮带31环绕两个转动设置在机架两端的第一导向轮41、第二导向轮42。输出轮37靠近第一导向轮41，第三导向轮43靠近第二导向轮42。

输入轮33、输出轮37及输入轮轴38、第一锥齿轮34、两个第二锥齿轮35、输出轮轴36等构成的锥齿轮传动机构位于31外周朝向第二齿形带15的一侧。输出轮37、第三导向轮43从皮带31外周对皮带31向远离第二齿形带15（或者第一齿形带5）的方向压紧。

第一导向轮41、第二导向轮42之间的皮带31远离第二齿形带15（或者第一齿形带5）的外侧表面311形成一个移动面。

各输入轮33均为外齿轮，以与第二齿形带15的外表面啮合。

第一驱动电机4动作，通过第一驱动轮1带动第一齿形带5及各移动组件包括皮带31沿X向移动；

第二驱动电机14动作，通过第二驱动轮11带动第二齿形带15沿X向移动；

如果各输入轮33相对于第二齿形带15平移，则各输入轮转动，并通过锥齿轮传动变向机构带动各输出轮转动，各输出轮带动皮带31沿Y向移动。

工作原理：

A：平台的上平面（皮带31的外侧表面311）沿着X方向移动，Y向不动：

当第一驱动电机4驱动第一驱动轮1转动，第一齿形带5带动着移动组件移动，使平台的上平面向X方向移动；同时，第二驱动电机14驱动第二驱动轮11同样按照相同的方向使第二齿形带15，以与第一齿形带5相同的线速度移动，此时，移动组件中的输入轮33平移速度、方向因与第二齿形带15的平移速度、方向相同所以处于不转动状态，因此，移动组件上的皮带31处于不转动状态，所以平台上平面仅向X方向移动；

B：平台的上平面沿着Y方向移动，X向不动：

当第一驱动电机4不动，第一驱动轮1静止，第一齿形带5不动；同时，第二驱动电机14驱动第二驱动轮11使第二齿形带15向X方向移动，此时，与第二齿形带15啮合的移动组件中的输入轮转动，带动移动组件上的皮带31，使其上平面向Y方向移动；

C：任意角度移动：通过控制两个驱动电机即第一驱动电机4和第二驱动电机14的相对速度，从而控制第一驱动轮1和第二驱动轮11的相对速度，可实现平台上平面向任意方向移动，控制两个驱动电机的绝对速度，则可控制平台平面的移动速度。

实施例2（第二驱动机构与第一驱动机构相互独立的万向移动平台）

参见图8-10（并参考图4-7）所示的万向移动平台，其与实施例1的主要不同在于：

本实施例2中，第二驱动轮11固定在第二驱动轮轴12上（实施例1中，第二驱动轮11在周向空套在第一驱动轮轴2上，并与过渡轮18在轴向一体相连，过渡轮18与第二驱动电机14输出轴上的齿轮啮合），第二驱动轮轴12转动设置在支架100上，第二驱动轮轴的端部固定第二齿轮13（实施例1中，无本实施例2中的第二驱动轮轴12和第二齿轮13），第二齿轮13与第二驱动电机14输出轴上的齿轮啮合。

本实施例2中，无实施例1中的从动轴7，第一被驱动轮6直接空套在第二驱动轮轴12上或者通过轴承转动设置在第二驱动轮轴12上，第二被驱动轮16直接空套在第一驱动轮轴2上或者通过轴承转动设置在第一驱动轮轴2上（实施例1中，第一被驱动轮6、第二被驱动轮16均空套在从动轴7上）。

其它结构与实施例1类同，不再描述。

移动组件的数量，不影响本发明的权利要求保护范围；

环形柔性构件（第一环形柔性构件、第二环形柔性构件、第三环形柔性构件）的结构形式，不影响本发明的权利要求保护范围；

所述的传动变向机构，是指任何能够产生传动轴线从平行轴传动变为非平行传动的装置，具体结构不影响本发明的权利要求保护范围；

所述的驱动轮（第一驱动轮、第二驱动轮），可以是各种皮带轮、链轮等能够与环形柔性构件组成传动机构的圆形构件，其具体形式不影响本发明的权利要求保护范围；

所述的驱动轮的数量，不影响本发明的权利要求保护范围；

所述的驱动电机，X、Y方向至少各有一个，也可以是相同功能的多个，具体数量不影响本发明的权利要求保护范围；

每个移动组件中，至少包括一个传动变向机构，也可以是一个以上，其具体数量不影响本发明的权利要求保护范围；

各个驱动电机与驱动轮之间的连接形式，以及电机的形式等，都不影响本发明的权利要求保护范围；

与环形柔性构件相配合的被驱动轮、导向轮等的数量，不影响本发明的权利要求保护范围；

被驱动轮、导向轮等滚轮数量、结构形式、安装位置等不影响本发明的权利要求保护范围；

所述的X、Y方向，是为便于说明结构和原理所假设的方向，其与具体移动方向的对应关系和名称，不影响本发明的权利要求保护范围；

用于支撑第一齿形带5和第二齿形带15的辅助结构，不影响本发明的权利要求保护范围；

所述的移动组件以外的支架形式、连接结构等不影响本发明的权利要求保护范围；

本专利的结构，可用于制作万向跑步机、万向物体运送平台等，既可以单独使用，也可以是多个组合使用，其用途不影响本发明的权利要求保护范围。

Claims

1.万向移动平台，具有支架，支架上设置有用于带动第一驱动轮转动的第一驱动机构和用于带动第二驱动轮转动的第二驱动机构，第一环形柔性构件绕过带动其转动的第一驱动轮，第二环形柔性构件绕过带动其转动的第二驱动轮，其特征是：

各移动组件的机架固定在第一环形柔性构件上，各输入轮均与第二环形柔性构件的外表面啮合；

第三环形柔性构件环形面与第一环形柔性构件环形面垂直。

2.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征是：输入轮和第二环形柔性构件分别是相啮合的输入齿轮和第二齿形带，输入齿轮通过锥齿轮传动变向机构将动力传递到输出轮。

3.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征是：移动组件还包括转动设置在机架上至少一个导向轮，第三环形柔性构件环绕导向轮。

4.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征是：第一驱动轮设置在第一驱动轮轴上，第一驱动轮轴转动设置在支架上，第一驱动轮轴与包括第一驱动电机在内的第一驱动机构中的第一驱动电机输出轴连接，第一驱动电机动作，通过第一驱动轮轴带动第一驱动轮转动。

5.如权利要求4所述的万向移动平台，其特征是：第二驱动轮在周向空套在第一驱动轮轴上，并与过渡轮在轴向相连；过渡轮与包括第二驱动电机在内的第二驱动机构中的第二驱动电机输出轴连接。

6.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征是：第二驱动轮设置在第二驱动轮轴上，第二驱动轮轴转动设置在支架上，第二驱动轮轴与包括第二驱动电机在内的第二驱动机构中的第二驱动电机输出轴连接，第二驱动电机动作，通过第二驱动轮轴带动第二驱动轮转动。

7.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征是：第一驱动轮及带动第一驱动轮转动的第一驱动机构均有多个。

8.如权利要求1所述的万向移动平台，其特征是：第二驱动轮及带动第二驱动轮转动的第二驱动机构均有多个。