[发明专利]一种用于电动轮椅的全向移动装置

说明书

技术领域

本发明涉及服务机器人领域，具体来说，是一种用于电动轮椅的全向移动装置

背景技术

国际机器人联合会(IFR)对服务机器人初步定义：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。

随着社会文明的发展进步，保障和提高老年人以及残障人士等弱势群体的生活质量，已经越来越受到社会各界人士的普遍关注。大量研究表明，有效增强老年人以及残障人士的行动能力，不仅使得他们的日常生活变得方便，而且对他们的心理健康、自我评价、精神状态也有着深远的影响。

对于自理能力较差的老年人及残障人士，电动轮椅作为服务机器人中的一种，已经普遍应用到了老年人及残障人士的日常生活中。传统意义上的电动轮椅回转半径大，不适于室内狭小的空间运行，而安装有三个或四个麦克纳姆轮(Mecanum wheel)的电动轮椅，与传统意义上的电动轮椅相比，具有室内运行打滑严重、可控性较差、有噪音的缺点，不适合老年人和残障人士使用。因此，研制一款用于的全向移动轮椅势在必行。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于电动轮椅的全向移动装置，包括驱动底盘、回转机构、支撑底盘，回转机构上、下两端分别连接与支撑底盘与驱动底盘。

所述驱动底盘包括驱动平台、驱动电机A、驱动电机B、驱动齿轮A、驱动齿轮B、传动齿轮A、传动齿轮B、驱动轴A、驱动轴B、主动轮A、主动轮B。其中，驱动平台上表面两相对侧边处分别装有驱动电机A和驱动电机B，驱动电机A与驱动电机B的输出轴分别与驱动齿轮A、驱动齿轮B相连，驱动齿轮A、驱动齿轮B分别与传动齿轮A、传动齿轮B啮合，驱动轴A、驱动轴B的一端分别与传动齿轮A、传动齿轮B相连，另一端分别与主动轮A、主动轮B相连。

所述支撑底盘包括支撑平台和脚轮换挡机构。其中，在支撑平台的下表面上均匀布置有脚轮换挡机构。所述脚轮换挡机构包括脚轮、脚轮支座、脚轮支撑杆、六角轴、驱动齿轮、传动齿轮、舵机。脚轮支座固定连接在支撑底盘的下表面上，脚轮支撑杆为空心圆柱结构，脚轮支撑杆一端与脚轮支座相连。脚轮上连接有圆柱形直杆，直杆一端穿入到脚轮支撑杆中，并通过减震弹簧与脚轮支座相连，使直杆与脚轮支撑杆间相互配合形成圆柱副。脚轮支座的侧面上安装有舵机，舵机的输出轴与驱动齿轮相连，驱动齿轮与传动齿轮啮合，传动齿轮通过六角轴与脚轮支撑杆相连；所述脚轮为方向锁定脚轮。

所述回转机构包括支撑机构与扭矩传递机构。支撑机构包括上支撑法兰、下支撑法兰、回转环轴承；上支撑法兰和下支撑法兰之间通过回转环轴承固连；扭矩传递机构位于支撑机构内部，包括回转轴支座、回转轴、轴承盖、止推轴承、牙嵌式电磁离合器、离合器安装盘；所述回转轴外侧由下至上依次套接有回转轴支座、止推轴承、牙嵌式电磁离合器、轴承盖；所述回转轴支座与回转轴键连接，止推轴承外侧与轴承盖配合；所述牙电磁离合器与离合器安装盘固连；其中，上支撑法兰、轴承盖均与支撑底盘下表面相连，位于支撑底盘下表面中心处；下支撑法兰、轴承盖均与驱动底盘上表面相连，且位于驱动底盘上表面中心处。

通过上述结构的全乡移动装置可以实现直线运动、曲线运动以及侧移运动。

本发明的优点在于：

(1)本发明全向移动装置，可实现全向运动，可在室内灵活移动，同时克服了麦克纳姆三轮或四轮方案造成的室内运行打滑严重、可控性较差、有噪音的缺点，是一种适合于老年人和残障人士使用的服务机器人；

(1)本发明全向移动装置通过在支撑底盘上安装四个具有全锁定和中心锁定功能的脚轮以及驱动底盘上安装两个主动轮，且驱动底盘中心安装回转轴，回转轴通过电磁离合器来控制其状态，从而使轮椅具备无回转半径下实现全方向运动的功能；

(2)本发明全向移动装置采用六轮结构，不仅增强了负载能力的稳定性，而且增强了全向移动装置的负载能力；

(3)本发明全向移动装置仅采用2个驱动电机，实现了全向运动，使用传统电动轮椅控制器即能实现本轮椅的控制，不需要加入复杂的协调控制算法，从而提高了产品的可靠性，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明全向移动装置结构爆炸图；

图2为本发明全向移动装置中驱动底盘的结构示意图；

图3为本发明全向移动装置中支撑平台的结构示意图；

图4为脚轮换挡机构的结构示意图；

图5为脚轮与脚轮支撑杆间的连接关系示意图；

图6为本发明全向移动装置中回转机构的结构示意图；