[实用新型]一体化锥齿换向麦克纳姆轮

说明书

技术领域

本实用新型属车辆工程领域，是一种车轮，具体的说是一种全方位移动车轮。同时，也属于机器人与自动化领域，涉及全方位平面移动机器人技术。

背景技术

麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)是一种全方位移动车轮，1973年由瑞士人BengtLion发明，所以也叫LionWheel，而他工作于Mecanum AB公司。该轮的特点是在传统车轮的基础上，在轮缘上再沿与轴线成45°方向安装若干可以自由旋转的小滚子，这样在车轮滚动时，小滚子就会产生测向运动。通过麦克纳姆轮的组合使用和控制，可以使车体产生运动平面内的任意方向移动和转动。

1975年，Lion获得美国专利(专利号3,746,112，直接稳定自驱动车，“Directionally Stable Self Propelled Vehicle”)，1980年美国海军买得该专利并进行军事应用开发，1996年该专利失效后，美国及世界众多大学、研究机构和公司进行应用开发和再发明，应用领域涉及全方位移动的叉车、搬运车、轮椅、弹药运输车、移动机器人等。

采用全方位移动技术后，可以显著提高搬运效率和灵活性、减小货物存储空间20％～30％、尤其对于狭小空间移动物体，具有不可取代的作用。目前，成功的应用例子有美国AirTrix公司的Sidewinder全方位移动叉车、COBRA全方位移动升降机、MP2全方位搬运拖车、全方位弹药转载机；卡内基梅隆大学的全方位机器人、美国Ominx公司的全方位移动轮椅、喷气发动机全方位移动托架等产品。包括我国在内的世界众多大学也开展了麦克纳姆轮的应用和控制研究，但是多集中在移动机器人方面的应用研究，形成产品的很少。

目前涉及麦克纳姆全方位移动机构的专利有：

1、瑞士Lion的美国专利“直接稳定自驱动车”(U.S.Pat.No.3746112，，“Directionally Stable Self Propelled Vehicle”)，首先发明了麦可纳姆轮。

2、美国AirTrix公司的美国专利“低振动全方位轮”(U.S.Pat.No.6340065，和6547340，“Low Vibration Omni-Directional Wheel”)，美国专利“低振动全方位轮设计方法”(U.S.Pat.No.6394203，“Method for designing low-vibrationOmni-Directional Wheels”)，美国专利“地面搬运设备用全方位自驱动车”(U.S.Pat.No.5701966，“Omni-Directional self-propelled vehicle for ground handling ofequipment”)在Lion的基础上，针对载荷作用下，因麦可纳姆轮滚子与地面接触面积变化而导致弹性变形不均匀，引起的车体上下振动，发明了低噪声全方位轮及其设计方法，并将该技术运用于地面搬运车设计。

3、美国专利“全方位武器装填车”(US Pat.No.6668950，“Omni-directionalmunitions handling vehicle”)，美国专利“飞机维护装置和维护方法”(US Pat.No.6477730，“Aircraft maintenance apparatus and method of maintaining aircraft”)，正在申请的美国专利“先进武器装填者”(US Pat.App.No.EP20050472003，“Advanced weapons loader”)，都是将麦可纳姆轮运用于各类移动搬运装备的发明。

4、国内全方位车轮相关的专利有：

哈工大阎国荣；张海兵的“一种全方位轮”(01209535.4)、上海交大冷春涛；曹其新；王美龄；刘伟豪，的“全方位轮”(200610024277.3)和国防科学技术大学海丹；刘玉鹏；郑志强；柳林；季秀才；刘斐的“全向轮”(200520052595.1)，都是对垂直小滚子全向轮的一种变化，不是麦克纳姆轮。

另外，国内外也有一些关于麦可纳姆轮运动控制的文章，如：

1.Dickerson，S.L.；Lapin，B.D.(1991).Control of an omni-directional robotic vehiclewith Mecanum wheels.In：National Telesystems Conference Proceedings，pp.323-328，March 26-27，1991，Atlanta，USA.