[发明专利]主动动力脚轮组件、全向移动平台及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，特别是涉及一种主动动力脚轮组件，含有上述主动动力脚轮组件的全向移动平台，以及上述全向移动平台的控制方法。

背景技术

随着机器人技术的迅速发展，移动机器人已经广泛地应用于机械制造、电商物流、服务、军事等各个领域。基于各个行业的需要，很多场合都要求移动机器人具有运动快速响应能力，运动的灵活性以及在各种狭窄的区域共行进的能力。这就需要有一种具备全向移动能力的平台来帮助移动机器人实现这个功能，因而这个全向移动平台的设计就成为移动机器人设计工作的重点。

为设计全向轮式移动平台，一般可以考虑三种类型的轮子：日常所见的应用于车辆上的普通轮子；目前移动式机器人所广泛采用的麦克纳姆轮；球形轮。然而这三种轮子的形式都有各自的不足之处。普通轮结构简单，但是它比较难以实现移动式机器人需要的全向移动；麦克纳姆轮能实现全向移动，但它的效率较低，并且采用麦克纳母轮的全向移动平台，因每个麦克纳母轮只有一个电机和它相连接，因此只能对一个自由度的运动进行控制，全向移动平台的侧行、转向运动是通过调整各个轮子的转速和转向来实现，因而在全向移动平台侧行、转向等运动时不连续，容易产生打滑以及产生噪音；球形轮可以看成特殊的麦克纳姆轮，同样存在着低效率和运转噪声的缺点，并且普通轮子、麦克纳姆轮以及球形轮在运动时控制不准确，易打滑。

发明内容

基于此，有必要针对滚轮运转效率低、易打滑且噪音大的问题，提供一种能够提高滚轮运转效率、减少打滑现象的主动动力脚轮组件，含有上述主动动力脚轮组件的全向移动平台，以及上述全向移动平台的控制方法。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种主动动力脚轮组件，包括滚轮、轮轴和轮架，所述轮轴穿过所述滚轮安装在所述轮架上，且所述轮轴带动所述滚轮滚动，所述主动动力脚轮组件还包括驱动装置、转向装置和差速装置，所述驱动装置、所述差速装置与所述转向装置分别安装在所述轮架上；

所述驱动装置包括驱动电机和驱动齿轮组，所述驱动电机带动所述驱动齿轮组转动控制所述滚轮滚动；

所述转向装置包括转向电机和转向齿轮组，所述转向电机带动所述转向齿轮组转动控制所述滚轮转向；

所述差速装置包括行星齿轮系，所述行星齿轮系包括第一齿轮、第二齿轮、行星架和辅助齿轮组，所述第一齿轮安装在所述驱动电机的输出轴上，所述第二齿轮安装在所述转向电机的输出轴上，所述行星架的一端与所述驱动齿轮组连接，所述行星架的另一端与所述辅助齿轮组连接，所述第一齿轮、所述第二齿轮分别与所述辅助齿轮组啮合。

在其中一个实施例中，所述辅助齿轮组包括第三齿轮和第四齿轮，所述第三齿轮分别与所述第一齿轮、所述第二齿轮啮合，所述第四齿轮也分别与所述第一齿轮、所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第四齿轮分别安装在所述行星架上。

在其中一个实施例中，所述转向齿轮组包括第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮和第八齿轮，所述第五齿轮通过连接件安装在所述第二齿轮的轮毂上，所述转向电机带动所述第二齿轮与所述第五齿轮同步转动，所述第七齿轮通过所述连接件固定安装在所述轮架上，所述第六齿轮通过所述连接件安装在所述第七齿轮的轮毂上，所述第八齿轮通过所述连接件和第一轴承安装在所述轮架上。

在其中一个实施例中，所述滚轮的竖直直径线与所述第八齿轮的竖直直径线之间存在预设距离。

在其中一个实施例中，所述主动动力脚轮组件还包括第一传动轴和第二传动轴，所述第一传动轴和所述第二传动轴分别通过第一轴承安装到所述轮架上。

在其中一个实施例中，所述驱动齿轮组包括第九齿轮、第十齿轮、第十一齿轮、第十二齿轮、第十三齿轮、第十四齿轮和第十五齿轮，所述第九齿轮套装在所述第一齿轮的轮毂上，所述驱动电机带动所述第一齿轮与所述第五齿轮同步转动，所述第十齿轮通过两个第二轴承安装在所述第八齿轮的内孔中，所述第十一齿轮通过所述连接件安装在所述第十齿轮的轮毂上，所述第十二齿轮安装在所述第一传动轴上，所述第十三齿轮安装在所述第一传动轴上，所述第十二齿轮与所述第十三齿轮同步转动，所述第十四齿轮安装在所述第二传动轴上，所述第十五齿轮安装在所述轮轴上。

在其中一个实施例中，所述第一齿轮、所述第二齿轮、所述第三齿轮、所述第四齿轮、所述第七齿轮、所述第八齿轮、所述第九齿轮、所述第十齿轮、所述第十一齿轮与所述第十二齿轮均为锥齿轮，所述第五齿轮、所述第六齿轮、所述第十三齿轮、所述第十四齿轮与所述第十五齿轮均为圆柱齿轮。

在其中一个实施例中，所述第一轴承为深沟球轴承，所述第二轴承为角接触球轴承。