本發(fā)明屬于移動設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種移動平臺。

技術(shù)背景

全向移動平臺是指能夠沿XY兩方向運(yùn)動，且可實(shí)現(xiàn)原地旋轉(zhuǎn)的平臺，具有轉(zhuǎn)向空間小，XY方向獨(dú)立運(yùn)動的優(yōu)勢，可廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、玩具、機(jī)器人等涉及輪式驅(qū)動的移動平臺?，F(xiàn)有的基于輪胎實(shí)現(xiàn)的全向移動平臺方式包括麥卡納姆輪方式和全向輪方式，兩者的輪胎結(jié)構(gòu)相似，都是由主動的輪轂和輪轂外緣按一定方向均勻分布的多個(gè)被動滾輪組成，當(dāng)然兩者在實(shí)現(xiàn)全向移動時(shí)，輪胎在平臺上的分布不同，分別為平行式安裝和正交式安裝。但是，兩類輪胎具有一定的缺陷，由于組成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性低、成本高，且對于小尺寸的制造難度大，另外由于存在多旋轉(zhuǎn)輪，為防止塵土阻塞旋轉(zhuǎn)，因此對環(huán)境要高。以上缺陷，導(dǎo)致了兩類輪胎在很多環(huán)境下不能得以應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種移動平臺。該移動平臺能夠降低成本、滿足小尺寸要求、降低應(yīng)用環(huán)境要求和結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，并且由于具有越障功能的螺旋輪胎，大大增加可全向移動平臺的應(yīng)用范圍。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種移動平臺，該移動平臺包括平臺底座、車輪、運(yùn)動執(zhí)行單元及運(yùn)動控制單元，其中運(yùn)動控制單元設(shè)置于平臺底座的上方，所述平臺底座的下方通過四個(gè)運(yùn)動執(zhí)行單元安裝有四個(gè)車輪，各運(yùn)動執(zhí)行單元均與運(yùn)動控制單元連接，所述車輪的輪胎胎面包括觸地面和斜面，所述觸地面的兩側(cè)分別設(shè)有向車輪軸線傾斜的斜面，所述觸地面和斜面上均設(shè)有沿同一方向傾斜的斜紋。

所述斜紋由多個(gè)斜槽和多個(gè)斜塊組成，所述斜槽和斜塊間隔交替設(shè)置。所述斜槽和斜塊相互平行，所述斜槽和斜塊與車輪軸線之間的夾角為銳角或鈍角。

所述多個(gè)斜槽沿軸向依次首尾相連，所述多個(gè)斜塊沿軸向依次首尾相對應(yīng)或相連接。所述多個(gè)斜塊沿軸向依次首尾相連接，形成沿軸向延伸的螺紋線。所述螺紋線為單條或多條。所述觸地面與兩側(cè)的斜面形成一個(gè)橢球體結(jié)構(gòu)。

所述移動平臺同側(cè)的兩個(gè)車輪的輪胎胎面上的斜紋旋向相反。所述移動平臺前方兩個(gè)車輪的輪胎胎面上的斜紋旋向相反。

所述運(yùn)動執(zhí)行單元包括電機(jī)、減速器及輪轂連接法蘭，其中電機(jī)安裝在平臺底座的下方、并輸出軸與減速器，所述減速器的輸出軸上通過輪轂連接法蘭安裝有一個(gè)車輪，所述電機(jī)與運(yùn)動控制單元電連接。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：

1.本發(fā)明能夠降低成本、滿足小尺寸要求、降低應(yīng)用環(huán)境要求和結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，并且由于具有越障功能的螺旋輪胎，大大增加可全向移動平臺的應(yīng)用范圍。

2.本發(fā)明的車輪采用橢球式的結(jié)構(gòu)，使得移動平臺能夠跨越一定尺寸的障礙物，增加了移動平臺的適用范圍。

3.本發(fā)明具有全向移動功能，能夠在狹小的區(qū)域靈活行走；原地轉(zhuǎn)向使得轉(zhuǎn)彎半徑最小，因此能夠進(jìn)行狹小區(qū)域的探索，或者在地震中進(jìn)行生命探測和救援。

4.本發(fā)明螺旋式的輪胎設(shè)計(jì)，增大了輪胎與地面的附著力，使得移動平臺能夠在光滑地面上可靠行駛。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中輪胎的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明兩個(gè)輪胎產(chǎn)生平移的原理示意圖；

圖4為本發(fā)明的越障原理示意圖；

圖5為本發(fā)明向前移動的原理示意圖；

圖6為本發(fā)明向后移動的原理示意圖；

圖7為本發(fā)明向左移動的原理示意圖；

圖8為本發(fā)明向右移動的原理示意圖；

圖9為本發(fā)明順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的原理示意圖；

圖10為本發(fā)明逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的原理示意圖。

其中：1為平臺底座，2為車輪，201為車輪I，202為車輪II，203為車輪III，204為車輪IV，3為運(yùn)動執(zhí)行單元，4為運(yùn)動控制單元，5為電機(jī)，6為減速器，7為輪轂連接法蘭，8為斜槽，9為斜塊，10為車輪軸線，F(xiàn)為推力，F(xiàn)₁為車輪I產(chǎn)生的推力，F(xiàn)₂為車輪II產(chǎn)生的推力，F(xiàn)₃為車輪III產(chǎn)生的推力，F(xiàn)₄為車輪IV產(chǎn)生的推力，F(xiàn)_合為合力，M為觸地面，N為斜面，A為地面，B障礙物。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括平臺底座1、車輪2、運(yùn)動執(zhí)行單元3及運(yùn)動控制單元4，其中運(yùn)動控制單元4設(shè)置于平臺底座1的上方，所述平臺底座1的下方通過四個(gè)運(yùn)動執(zhí)行單元3安裝有四個(gè)車輪2，各運(yùn)動執(zhí)行單元3均與運(yùn)動控制單元4連接。所述車輪2的輪胎胎面包括觸地面M和斜面N，所述觸地面M的兩側(cè)分別設(shè)有向車輪軸線10傾斜的斜面N，所述觸地面M為圓柱面，所述觸地面M兩側(cè)的斜面N為半橢球面結(jié)構(gòu)。所述觸地面M和斜面N上(即橢球體的外表面)均設(shè)有沿同一方向傾斜的斜紋。

所述運(yùn)動執(zhí)行單元3包括電機(jī)5、減速器6及輪轂連接法蘭7，其中電機(jī)5安裝在平臺底座1的下方、并輸出軸與減速器6，所述減速器6的輸出軸上通過輪轂連接法蘭7安裝有一個(gè)車輪2，所述電機(jī)5與運(yùn)動控制單元4電連接。 所述運(yùn)動驅(qū)動單元4負(fù)責(zé)對平臺運(yùn)動的控制，平臺底座1可為任意形式，用于承載安裝于平臺上方的載荷。

所述車輪2輪胎胎面上的斜紋由多個(gè)斜槽8和多個(gè)斜塊9組成，所述斜槽8和斜塊9間隔交替設(shè)置，并相互平行，所述斜槽8和斜塊9與車輪軸線10之間的夾角為銳角或鈍角。

所述多個(gè)斜槽8沿軸向依次首尾相連，所述多個(gè)斜塊9沿軸向依次首尾相對應(yīng)或相連接，當(dāng)所述多個(gè)斜塊9沿軸向依次首尾相連接時(shí)，形成沿軸向延伸的螺紋線，所述螺紋線為單條或多條。所述車輪2轉(zhuǎn)動時(shí)，與地面產(chǎn)生摩擦，為車輪2提供與車輪軸線10具有一定夾角的推力F，該推力F不與車輪軸線10垂直。

如圖2、圖4所示，在實(shí)際運(yùn)行中，本發(fā)明的輪胎端部距離平整的地面A有一定距離h，如果障礙物B的尺寸小于或接近h，則車輪能夠輕松越過障礙物。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，車輪的端部先與障礙物B接觸，然后依靠螺旋爬升越過障礙物B，從而實(shí)現(xiàn)越障功能。

所述移動平臺合理安裝四個(gè)車輪2，具體為：所述移動平臺同側(cè)的兩個(gè)車輪2的輪胎胎面上的螺紋線旋向相反，所述移動平臺前方兩個(gè)車輪2的輪胎胎面上的螺紋線旋向相反，后方兩個(gè)車輪2的輪胎胎面上的螺紋線旋向相反。

如圖3所示，平行安裝于平臺底座1同側(cè)的兩車輪2(即兩個(gè)車輪的軸線平行)，兩車輪2輪胎上的螺旋線旋向相反。當(dāng)兩車輪2分別向不同方向旋轉(zhuǎn)，使兩車輪分別產(chǎn)生既不平行也不垂直于車輪軸線10方向的推力。兩車輪2的轉(zhuǎn)速相同，曲線對稱相反，產(chǎn)生兩大小相等的推力F，且兩推力F的合力F_合沿兩推力F的中分角方向(輪胎軸線方向)，從而使平臺左、右移動。

所述車輪2的輪胎一方面能夠作為像普通輪胎一樣提供向前的運(yùn)動，另一方面，通過合理的控制和安裝能夠提供朝向于側(cè)向的運(yùn)動，能夠?qū)崿F(xiàn)平臺的全方位移動。另外，通過設(shè)計(jì)輪胎的包絡(luò)形狀，使得該設(shè)計(jì)的輪胎能夠具有越障能力。

本發(fā)明的工作原理是：

本發(fā)明通過合理安裝四個(gè)車輪2，其中兩個(gè)車輪2輪胎胎面上的螺紋線為左旋，另外兩個(gè)車輪2輪胎胎面上的螺紋線為右旋，通過分別控制四個(gè)車輪2的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)移動平臺的前后移動、左右移動、原地旋轉(zhuǎn)和具有移動曲率半徑的旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的具體工作過程是：

如圖5所示的配置方法，其中車輪I201、車輪III203是右旋，車輪II202、車輪IV204是左旋。當(dāng)四個(gè)螺旋輪胎同時(shí)向前轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)速相等的時(shí)候，其各個(gè)輪胎的受力簡圖如圖上所標(biāo)示，根據(jù)力的合成原理，合力方向向前，這個(gè)時(shí)候移動平臺將向前運(yùn)動。不改變螺旋輪胎的配置方式，只改變其各自的轉(zhuǎn)向，便能實(shí)現(xiàn)不同形式的運(yùn)動。具體來說，當(dāng)四個(gè)螺旋輪胎同時(shí)向后轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)速相等的時(shí)候，根據(jù)力的合成原理，合力方向向后，這個(gè)時(shí)候移動平臺將向后運(yùn)動，如圖6所示；當(dāng)車輪I201、車輪III203同時(shí)向后轉(zhuǎn)動，車輪 II202、車輪IV204同時(shí)向前轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)速相等的時(shí)候，根據(jù)力的合成原理，合力方向向左，這個(gè)時(shí)候移動平臺將向左運(yùn)動，如圖7所示；當(dāng)車輪I201、車輪III203同時(shí)向前轉(zhuǎn)動，車輪II202、車輪IV204同時(shí)向后轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)速相等的時(shí)候，根據(jù)力的合成原理，合力方向向右，這個(gè)時(shí)候移動平臺將向右運(yùn)動，如圖8所示；當(dāng)車輪I201、車輪IV204同時(shí)向前轉(zhuǎn)動，車輪II202、車輪III203同時(shí)向后轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)速相等的時(shí)候，根據(jù)力的合成原理，將產(chǎn)生一個(gè)順時(shí)針方向的力偶矩T，這個(gè)力偶矩將驅(qū)使移動平臺順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如圖9所示；當(dāng)車輪I201、車輪IV204同時(shí)向后轉(zhuǎn)動，車輪II202、車輪III203同時(shí)向前轉(zhuǎn)動，而且轉(zhuǎn)速相等的時(shí)候，根據(jù)力的合成原理，將產(chǎn)生一個(gè)逆時(shí)針方向的力偶矩T，這個(gè)力偶矩將驅(qū)使移動平臺逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如圖10所示。