模块化全向移动轮组的制作方法

专利2025-04-01  21


本发明属于轮式移动机器人领域,具体涉及一种具备独立悬挂的模块化全向移动轮组。


背景技术:

1、移动机器人在各个领域的广泛应用已成为当今科技发展的一个显著趋势。从工业自动化到服务机器人,从医疗保健到仓储物流,移动机器人的应用场景越来越多样化。在这些应用中,移动机器人的轮组所具备的全向移动性能和模块化设计显得尤为重要。全向移动性能使得移动机器人能够在复杂多变的环境中自如行动,无论是狭窄的走廊、拥挤的仓库,还是充满障碍的工厂车间,全向移动轮组可以让机器人轻松地实现前进、后退、左右移动,甚至是旋转和斜行,这种灵活性不仅提高了机器人的机动性,也增强了其适应各种工作场景的能力。而模块化设计则为移动机器人的定制化和维护提供了便利,不同的应用场景对机器人的要求各不相同,有些需要更大的承载能力,有些则更注重速度和精确度,通过模块化设计,可以根据具体需求选择不同类型的轮组模块,甚至是进行混搭组合,从而实现对机器人性能的定制化调整,同时在维护方面,模块化设计使得对轮组的检修、更换变得简单快捷,极大地提高了机器人的可维护性和可靠性。

2、专利cn101638052b公开了一种独立驱动、转向、悬挂和制动的一体化车轮总成设计,转向电机与万向节相连,通过驱动万向节完成转向动作,该设计结构复杂,车轮整体体积较大,无论前期制造还是后期维修难度均较大,且通过万向节驱动转向的方式机械效率不高,不但导致控制精度较差,而且车轮结构的寿命也较短。专利cn101716954a公开了一种四轮转向四轮驱动线控平台的设计方案,转向电机直接固定在底盘支架上与车轮相连,转向执行机构采用开环控制的舵机,但由于转向扭矩不足且执行精度不高,该设计难以确保平台的机动性和稳定性。专利cn102431586a公开了一种一体化转向和悬架系统,转向电机通过主销轴和套筒传递扭矩,缩短了传动链,提高了传动效率,但是其主轴销以及套筒均使用花键传动,导致制造成本高昂,结构易损,后期维护较为困难。专利cn107856760a公开了一种参数可调的四轮转向通用底盘,底盘尺寸可通过推拉杆实现轮间距的调整,但该平台并未安装悬架系统,同时依靠液压马达完成转向执行,控制精度较低。专利cn106938677b公开了一种四轮转向的轮式农用四驱运输小车,该设计未考虑悬架系统,且转向电机与驱动部分直连,仅通过齿轮啮合传动,结构简陋,传动精度较低,控制精确性难以保证。专利113276939a公开了一种集转向、避震以及驱动等功能于一体的模块化轮式运动单元系统,该设计整体结构简单紧凑,便于快速布置以及维护,但该结构的悬架系统呈半开放的“口”字形,在遇到障碍时驱动轮跳动方向不垂直,容易影响移动机器人的精确控制。


技术实现思路

1、本发明目的在于针对现有技术的不足,提出一种结构简单紧凑、泛用性强、拆卸灵活、模块化程度高,且具备恒定轮距的独立悬挂系统,能够实现精准全向控制的模块化全向移动轮组,为需要精准控制实现灵活移动的机器人提供解决方案。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种模块化全向移动轮组,包括:

3、独立悬挂系统,包括机架连接板和上主体支架,上主体支架上具有嵌套减振弹簧的直线光轴,机架连接板通过直线轴承与直线光轴浮动相连;整体构成滑块,和另一呈垂直设置的滑块通过连杆连接;

4、转向运动部件,包括转向伺服电机以及和其输出端连接的端面行星减速器,端面行星减速器的输出端面作为移动轮的连接面。

5、进一步地,模块化全向移动轮组还包括:

6、驱动运动部件,包括用于和端面行星减速器的输出端面连接的模块化端面连接支架以及和安装有轮毂电机的驱动轮支架;模块化端面连接支架和驱动轮支架固定连接。

7、进一步地,悬挂系统的双滑块结构对称布置于轮组的两侧,运动路径相互垂直,其中竖直设置的滑块运动方向始终与轮子跳动方向平行,通过两滑块之间连杆的传导,水平设置的滑块吸收部分外部激励力,减少轮组竖直方向的震动并保持轮距恒定。

8、进一步地,机架连接板作为移动平台预留多个孔位,与不同类型机器人主体紧固连接。

9、进一步地,驱动运动部件作为模块化全向移动轮组的可替换的下部轮组模块,不同下部轮组模块的连接端口在具备与端面行星减速器输出端面尺寸及安孔位契合的前提下,根据不同的运动功能实现下部轮组模块的快速替换。

10、本发明的优势:集成了转向、驱动和悬挂系统,集成化高、模块化强、结构简单紧凑;轮组整体具备模块化,机架连接板预留的多样孔位,便于整个与各类轮式移动机器人主体相连,并组合出不同功能的轮式移动平台;轮组本体同样具备模块化,根据转向功能和驱动功能划分为上部轮组模块和下部轮组模块,轮组可根据应用场景的需求,自由更换模块以实现功能的转换和便利的维修;独立悬挂系统则通过双滑块机构,在确保结构紧凑的前提下,为轮组提供了恒定轮距的减振方案。



技术特征:

1.一种模块化全向移动轮组,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种模块化全向移动轮组,其特征在于,模块化全向移动轮组还包括:

3.根据权利要求1所述的一种模块化全向移动轮组,其特征在于,悬挂系统的滑块a和滑块b构成的双滑块结构对称布置于轮组的两侧,运动路径相互垂直,其中竖直设置的滑块a运动方向始终与轮子跳动方向平行,通过两滑块之间连杆(9)的传导,水平设置的滑块b吸收部分外部激励力,减少轮组竖直方向的震动并保持轮距恒定。

4.根据权利要求1所述的一种模块化全向移动轮组,其特征在于,机架连接板(1)作为移动平台预留多个孔位,与不同类型机器人主体紧固连接。

5.根据权利要求2所述的一种模块化全向移动轮组,其特征在于,驱动运动部件作为模块化全向移动轮组的可替换的下部轮组模块,不同下部轮组模块的连接端口在具备与端面行星减速器(5)输出端面尺寸及安孔位契合的前提下,根据不同的运动功能实现下部轮组模块的快速替换。


技术总结
本发明公开了一种模块化全向移动轮组,该轮组由转向运动部件、驱动运动部件和独立悬挂系统组成。转向运动部件包括转向伺服电机、行星减速器和主体支撑构件;驱动运动部件包括驱动轮支架和轮毂电机;独立悬挂系统包括机架连接板、减振弹簧、连杆和滑块杆组。本发明所公开的轮组同时具备驱动和转向功能,且整体能够自由与移动机器人主体组合实现机器人的全向移动,同时在模块化设计的基础上创新地加入了恒定轮距的双滑块结构独立悬挂系统,使得该轮组部件运动兼具灵活性和稳定性。

技术研发人员:陈旭雯,梁冬泰,张翔,祖洪飞
受保护的技术使用者:浙江谱麦科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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