[发明专利]新型全向轮结构

说明书

技术领域

本发明属于移动机器人技术领域，涉及一种新型全向轮结构。

背景技术

随着机器人技术的发展，以全方位移动平台为代表的轮式移动机器人得到了越来越广泛的应用而，全方位移动平台是以全向轮为驱动部件的底盘移动机构。全向轮是平台实现全方位运动的关键部件，其基本原理是驱动轮可以通过轮子边缘上的若干滚子在轮子轴线方向（或呈一定的角度）上做自由滚动，以实现驱动轮在前进和平移两个自由度上运动的功能。

目前，全向轮结构主要分两种。一种为双排互补结构甚至多排机构，通过将2个或2个以上的全向轮并排组合，并以一定的角度错开，以实现周边小轮与地面接触的连续性。这种全向轮结构运行稳定，始终有一个小轮与地面接触，承载能力也较强，但轮子宽度较大，会占用较大的安装空间。另一种全向轮为单排结构，大轮外侧边缘有许多小轮，这种轮子的宽度尺寸较小，但小轮之间的间隙比较大，轮子滚动时的振动比较明显。

发明内容

本发明是针对上述全向轮结构中存在的不足，设计了一种既具有较好的轮地接触连续性，又是单排轮结构，占用空间较小的全向轮结构。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

该全向轮结构主要包括左侧盖板，轮毂，右侧盖板，支承座和从动轮。

所述的左侧盖板为带有挡边的内凹形结构，挡边边缘均匀分布16个通孔，用于使用螺钉连接左侧盖板与轮毂，中间均匀分布4个通孔，用于螺栓连接左侧盖板，轮毂和右侧盖板。

所述的轮毂为带有一侧挡边的内凹形结构，凹形结构与左侧盖板的凹形结构贴合，挡边边缘均匀分布16个通孔，用于螺钉连接左侧盖板和支承座，轮毂中间均匀分布4个通孔，用于螺栓连接左侧盖板，轮毂和右侧盖板。

所述的右侧盖板为圆形平板结构，边缘均匀分布16个通孔，用于使用螺钉连接右侧盖板与支承座，右侧盖板中间均匀分布4个通孔，用于螺栓连接左侧盖板，轮毂和右侧盖板。

所述的支承座与轮毂是分离的，支承座底面与轮毂的圆柱面贴合，支承座两侧开有对称的螺孔，安装时只需将支承座一端与轮毂的挡边紧靠，用内六角螺钉将左侧盖板，右侧盖板，轮毂和支承座连接在一起，从动轮安装在两支承座之间。

所述的支承座底部前端凸台面与底部后端凹口面贴合，将支承座安装于轮毂上时可互相咬合，有效增强支承座与轮毂的安装可靠度。

所述的支承座的上部端面与中部端面之间的夹角α为157.5°，其夹角由全向轮从动轮的数量所决定。从动轮在安装时，其碗状滚子的前端部分嵌入到碗状滚子的后端，采用首尾相接的结构，减小了相邻从动轮碗状滚子之间的间隙，提高了从动轮与地面接触的连续性。

所述的从动轮，主要包括支撑轴、支撑轴承、轴承挡圈、工字型轮芯、碗状滚子，轴用弹性挡圈。支撑轴连接相邻两支承座，一端用轴肩固定，另一端用轴用弹性挡圈固定，支撑轴两端安装支撑轴承，支撑轴承与工字型轮芯连接，支撑轴承通过轴承挡圈进行轴向紧固。碗状滚子与工字型轮芯采用橡胶硫化一体结构，工字形轮芯一方面可以增大轮芯与滚子橡胶层的接触表面积，提高结合强度，另一方面可以防止橡胶层与轮芯轴向的滑移。

所述的从动轮碗状滚子基于赫兹接触理论，通过分析与地面接触的变形情况，采用抛物线对其廓形曲线修形，抛物线参数方程为                                               ，抛物线参数由滚子材料的弹性模量以及全向轮载荷决定，修形后的廓形曲线可使得滚子表面各点与地面接触时的变形更为均匀，降低了全向轮运动时的颠簸。

本发明解决了一般全向轮滚子间隙过大，滚动过程中振动明显的问题，提高了全方位移动平台的运动平稳性。

附图说明

图1 全向轮结构示意图；

图2 全向轮装配示意图；

图3 支承座结构图；

图4 支承座装配示意图；

图5 从动轮内部结构图；

图6 碗状滚子结构图；

图中：1.左侧盖板； 2.轮毂 ；3.支承座； 4.从动轮； 5.右侧盖板； 6.螺钉；7.螺栓；8.弹性垫片；9.薄螺母；10.支撑轴；11.619-6支撑轴承；12.工字型轮芯；13.碗状滚子；14.619-5支撑轴承；15.轴用弹性挡圈；16.轴承挡圈。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。