[实用新型]差动式全方位轮

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种差动式全方位轮，主要用作机器人的万向移动轮、服务机器人以及与其类似的应用领域。

背景技术：

目前，全方位轮大致分为两种：一种是采用特殊轮结构，而另一种是应用传统轮结构。多数的特殊轮结构的设计理念是：在轮子的一个方向上具有约束以获得驱动力，而在另一个方向上去除约束以实现被动运动。作为特殊轮的一个经典的设计为：在一个传统轮结构的圆周上安装一系列的被动轮，这些被动滚轮的旋转轴垂直或倾斜于传统轮的旋转轴。例如：麦克纳姆轮的设计，其它特殊轮结构的设计包括正交轮结构和球轮结构。特殊轮结构的万向移动机器人具有很强的运动灵活性和稳定性，而且能够非常精确地实现轨迹跟踪。但是该类万向移动机器人除了机构比较复杂之外，还存在着越障能力差，承载能力低，被动滚轮容易引起车体振动等缺点。球轮结构驱动机构及运动控制较复杂，应用较少。基于传统轮结构的全方位移动机器人主要采用转向和旋转都具有独立驱动的脚轮结构，这种机构虽然承载能力强，同时对运动环境的要求较低，能够跨越小障碍物，但运动灵活性和稳定性较差。

实用新型内容：

为了解决上述现有的几种万向轮不同程度的存在 结构比较复杂，越障能力差，承载能力低，灵活性和稳定性较差等不足，提供了一种差动式全方位轮。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种全方位移动轮，由具有相同结构的球轮a和球轮b构成，球轮a和球轮b分别通过被动轴a及被动轴b连接成球体，并固定在主动轴上。球轮a由四个带有球冠的锥齿轮组成封闭的结构。

本实用新型的有益效果：结构简单，运动灵活。依靠斜交的两个球形分体结构实现与地面的连续接触，承载能力强，易于控制，特别适合作为机器人运动平台的万向轮。

在运动过程中，球轮a与球轮b交替与地面接触实现整个驱动过程的连续性。该设计实现运动连续性的同时增加了主动轴和被动轴的强度，使万向轮承载能力增强。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1的右视图。

图3是图2剖面示意图。

图4是锥齿轮的结构示意图。

具体实施方式：

如图1-图4所示，一种全方位移动轮，由具有相同结构的球轮a2和球轮b3构成，球轮a2和球轮b3分别通过被动轴a5及被动轴b4连接成球体，并固定在主动轴1上。球轮a2由四个带有球冠的锥齿轮组成封闭的结构。每个锥齿轮之间的夹角为45°，八个锥齿轮 正好围成360°的球面。

工作原理：主动轴在旋转过程中实现垂直纸面的驱动作用，而另一方向的运动，即沿主动轴轴线方向的运动由球轮a绕被动轴a的自由旋转或者球轮b绕被动轴b的自由旋转卸载掉。在运动过程中，球轮a与球轮b交替与地面接触实现整个驱动过程的连续性。该设计实现运动连续性的同时增加了主动轴和被动轴的强度，使万向轮的承载能力明显增加。由于构成移动平台的每个轮均为万向轮，所以三个万向轮就可以驱动平台完成平面的三个自由度运动来实现万向移动。

可以应用到家庭清扫机器人的移动底盘上，也可以应用到全方位轮椅上，可以应用到自动化装配线上的装配和运输设备上。