一種全向式移動(dòng)輪模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全向式移動(dòng)輪模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]近10年來(lái)，我國(guó)機(jī)器人事業(yè)不斷發(fā)展，機(jī)器人的運(yùn)用領(lǐng)域和適用范圍正不斷擴(kuò)展。其中移動(dòng)機(jī)器人更是隨著家庭生活水平和社會(huì)服務(wù)水平的提高受到越來(lái)越廣泛的歡迎。隨著移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)用領(lǐng)域的不斷拓展，移動(dòng)機(jī)器人對(duì)移動(dòng)的快速性和靈活性都提出了更高的要求。在這種要求下，全向式移動(dòng)輪得到了越來(lái)越廣泛的重視。全向式移動(dòng)輪具有平面運(yùn)動(dòng)的全部自由度，包括前后、左右以及原地自轉(zhuǎn)，一般可以在任何角度任何速度下進(jìn)行移動(dòng)。全向式移動(dòng)輪的快速性和靈活性優(yōu)于其他的輪式方式，并且能夠在家庭或者其他狹窄的空間內(nèi)自由移動(dòng)，因此其使用的領(lǐng)域更加寬泛。目前的全向式移動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)有以下幾種方式:麥克納姆輪、Omn1-direct1nal輪、正交輪。
[0003]麥克納姆輪的輪緣上斜向分布著許多小滾子，故輪子可以橫向滑移。小滾子的母線很特殊，當(dāng)輪子繞著固定的輪心軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各個(gè)小滾子的包絡(luò)線為圓柱面，所以該輪能夠連續(xù)地向前滾動(dòng)有4個(gè)這種新型輪子進(jìn)行組合，可以更靈活方便的實(shí)現(xiàn)全方位移動(dòng)功能。但是滾子與地面的接觸面積小，不能適用復(fù)雜的地面情況。
[0004]Omn1-direct1nal輪和正交輪有著相似的設(shè)計(jì)理念，這兩種全向輪都具有垂直于軸線的小滾子用來(lái)側(cè)向移動(dòng)，不同的是Omn1-direct1nal輪的小滾子是被動(dòng)式的，而正交輪的小滾子卻有電機(jī)驅(qū)動(dòng)。但是電機(jī)較多，耗能比較大。
[0005]上述全向式移動(dòng)輪的缺點(diǎn)是:均通過(guò)特殊的輪子結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)其二維運(yùn)動(dòng)，通過(guò)多個(gè)全向式移動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力的合力來(lái)控制所構(gòu)成的移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的要求較高；對(duì)地面平整性要求較高，大多限于室內(nèi)地面使用；單個(gè)輪子設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本比較尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種全向式移動(dòng)輪模塊，集成了轉(zhuǎn)向和移動(dòng)功能，使全向式移動(dòng)輪成為一個(gè)單獨(dú)的模塊，適應(yīng)室外普通地面，提高了全向式移動(dòng)輪的地面適應(yīng)性，操控簡(jiǎn)單，安裝在機(jī)器人上后，可增加機(jī)器人的靈活度。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種全向式移動(dòng)輪模塊，包括安裝主板、舵機(jī)、花鍵軸、U型板和輪轂電機(jī)；舵機(jī)和花鍵軸安裝在安裝主板上；花鍵軸的一端固定有花鍵軸齒輪，另一端固定有U型板；舵機(jī)輸出軸上的舵機(jī)齒輪與花鍵軸齒輪相嚙合；輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的左右兩端固定在U型板的兩個(gè)枝杈端部；花鍵軸的中心軸線垂直于輪轂電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中心軸線。
[0008]較佳地，還包括控制板和輪轂電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器；控制板用于通過(guò)通訊接口接收外部控制輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)向和運(yùn)動(dòng)的指令；舵機(jī)與控制板連接，按照控制板發(fā)送的指令控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度；輪轂電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器連接，驅(qū)動(dòng)器與控制板連接，驅(qū)動(dòng)器按照控制板發(fā)送的指令控制輪轂電機(jī)前后運(yùn)動(dòng)。
[0009]較佳地，所述舵機(jī)齒輪通過(guò)與舵機(jī)輸出軸的過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向定位，通過(guò)舵機(jī)上的凸臺(tái)實(shí)現(xiàn)軸向定位。
[0010]較佳地，花鍵軸齒輪與花鍵軸之間通過(guò)定位銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)軸向定位，通過(guò)齒輪鍵實(shí)現(xiàn)周向定位。
[0011]較佳地，在U型板與花鍵軸連接的對(duì)應(yīng)部位，U型板固定有銅嵌套，花鍵軸帶有花鍵，花鍵軸嵌入銅嵌套內(nèi)部從而實(shí)現(xiàn)U型板與花鍵軸之間在水平方向無(wú)相對(duì)位移。
[0012]較佳地，在下軸承內(nèi)圈至U型板表面之間的花鍵軸上貼合安裝有套筒，花鍵軸的下端通過(guò)螺母限位，使花鍵軸與U型板之間在垂直方向無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0013]較佳地，還包括上軸承和下軸承，上軸承和下軸承對(duì)稱安裝在花鍵軸的一個(gè)軸肩處，用于保證花鍵軸繞中心軸線旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性；其中，上軸承通過(guò)安裝主板的下部定位其軸承外圈，通過(guò)花鍵軸的軸肩定位其軸承內(nèi)圈；下軸承通過(guò)花鍵軸的軸肩定位其軸承內(nèi)圈，通過(guò)軸承蓋定位其軸承外圈。
[0014]較佳地，還包括軸承架，軸承架固定在安裝主板上，軸承架下部設(shè)置有一個(gè)軸承蓋，上軸承和下軸承放置在軸承架內(nèi)，用于保護(hù)上軸承和下軸承。
[0015]較佳地，還包括:主板蓋板，固定在安裝主板的正上方，作為與外部設(shè)備連接的連接部；主板側(cè)板，固定在安裝主板和主板蓋板上，用于保護(hù)安裝主板上安裝的組件。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明將全向式移動(dòng)輪構(gòu)成模塊化，集成了轉(zhuǎn)向和移動(dòng)的功能，提高了全向式移動(dòng)輪的地面適應(yīng)性；本發(fā)明無(wú)需通過(guò)復(fù)雜的程序?qū)崿F(xiàn)多個(gè)全向式移動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力的合力來(lái)控制所構(gòu)成的移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向的目的，控制相對(duì)簡(jiǎn)單；本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，成本比較低。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明全向式移動(dòng)輪模塊主視圖。
[0018]圖2是圖1的左視圖。
[0019]圖3是圖1中部位I的放大圖。
[0020]圖4是圖1中部位II的放大圖。
[0021]圖5是本發(fā)明中舵機(jī)控制邏輯部分全剖視圖。
[0022]圖6是本發(fā)明輪轂電機(jī)安裝示意圖。
[0023]附圖中序號(hào)說(shuō)明:
[0024]1:安裝主板，2:主板蓋板，3:主板側(cè)板，4:花鍵軸，5:花鍵軸齒輪，6:定位銷(xiāo)，7:齒輪鍵，8:上軸承，9:軸承架，10:下軸承，11:軸承蓋，12:輪轂電機(jī)夾緊板，13:輪轂電機(jī)，14:U型板定位螺母，15:彈性墊片，16:U型板，17:銅嵌套，18:套筒，19:舵機(jī)，20:舵機(jī)齒輪，21:控制盒。
【具體實(shí)施方式】
[0025]容易理解，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神的情況下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以想象出本發(fā)明一種全向式移動(dòng)輪模塊的多種實(shí)施方式。因此，以下【具體實(shí)施方式】和附圖僅是對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說(shuō)明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制或限定。
[0026]結(jié)合圖1和圖2，本實(shí)施例是一個(gè)完整的全向式移動(dòng)輪模塊，其中安裝主板I作為整個(gè)模塊的機(jī)架，用來(lái)安裝和固定其他部件；主板蓋板2用螺釘固定在安裝主板I的正上方，作為一個(gè)蓋板，也作為可以連接機(jī)器人部分的連接部；主板側(cè)板3用螺釘固定在安裝主板I和主板蓋板2上，前后各一塊，主要是防止安裝主板I內(nèi)部安裝的部件與外界發(fā)生不必要的觸碰，以防險(xiǎn)的發(fā)生。
[0027]本實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)輸出有兩個(gè)部分，第一個(gè)是舵機(jī)19，第二個(gè)是輪轂電機(jī)13 ;舵機(jī)19控制著整個(gè)