[发明专利]一种全向轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种全向轮，可应用于全向移动机构，实现全向移动机构以任意位姿在二维平面内移动。

背景技术

全向移动机构是一种在仓储搬运、教学科研中广为应用的移动平台，作为其组成部件的全向轮采用多个方位独立驱动，通过全向轮转速和转向的组合，实现移动平台以任意位姿(直行、横行、斜行、旋转以及各种连续曲线)在二维平面内移动。现有全向轮分为两种，一种是麦克纳姆轮(Mecanum轮)，由轮毂和若干辊子构成，一般轮毂的设计轴线和辊子的设计轴线成45°，辊子外轮廓的设计轴线和车轮的理论圆周重合，可自由旋转。但这种全向轮有以下几种缺点：①结构相对复杂，设计加工比较困难；②适用于比较平坦的地面，对起伏地面的适应能力差；③由于辊子弹性体厚度不均匀、辊子与地面接触面积非均匀变化等因素，滚动过程中容易导致全向移动机构上下振动；④辊子与地面接触处存在相对滑动，使控制精度变差。另外一种是瑞士轮，如图1所示，包括从动轮1、轮毂2和端盖3。该轮毂2的外圆周处均匀开设有3个或3个以上的轮毂齿，每两个轮毂齿之间装设有一从动轮1，从动轮1的径向方向与轮毂2外圆周的切线方向垂直。这种全向轮动力转化效率高，运动速度快，并且与地面接触连续，可实现平滑的全向运动。但是缺点为从动轮1在地面滚动过程中吸附的一些灰尘和杂物，会在轮毂2和从动轮1的接触点积累，容易造成从动轮1堵转，导致全向运动失效。此外，瑞士轮的轮毂2和端盖3相对固定，无法更换从动轮1。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的全向轮，解决现有全向轮运动控制精度差，从动轮存在堵转以及从动轮拆装不便捷的缺点。

本发明的技术方案是：一种全向轮，包括若干个从动轮1、一个轮毂2、两个端盖3，其特征在于，每个从动轮1包括一个支撑轴11，一个支撑套12，一个橡胶套13，两个衬套14和两个轴承15；支撑轴11依次穿过一个衬套14、一个轴承15、支撑套12、另一个轴承15和另一个衬套14；橡胶套13包住支撑套12；两个轴承15卡在支撑套12两端，使支撑套12不能相对支撑轴11在径向和轴向上产生位移；每个轴承15的外圈相对支撑轴11可转动，内圈与支撑轴11的表面紧密接触。每个衬套14的一侧卡进轮毂2中，另一侧卡住轴承15的内圈。

进一步地，还包括若干个螺钉4，螺钉4将两个端盖3固定在轮毂2上。

进一步地，端盖3包括若干个单独的固定齿31。每个固定齿31将支撑轴11的一端固定在轮毂2上。

本发明的有益效果为：

本发明在从动轮1内装入两个轴承15和两个衬套14，一方面衬套14会阻止从动轮1转动时杂物卷入支撑套12和轮毂2中的间隙，从而防止杂物造成堵转，保证从动轮1正常转动；另外一方面衬套14卡死轴承15的内圈，轴承15卡在支撑套12两端，防止从动轮1沿支撑轴11轴向和径向发生位移，进而大幅提高全向轮1运动控制精度。从动轮1中装入的两个轴承15，一方面保证从动轮1的有效转动，另一方面，即使杂物卷入衬套14和轴承15之间，轴承15的外圈也可正常转动，进而保证从动轮1的正常转动。

此外，本发明采用螺钉4将端盖3和轮毂2固定在一起的方式，使得从动轮1便于拆卸和更换。特别是采用固定齿31的固定方式，尤其便于每一个从动轮1的拆装。

此外，本发明在使用时，始终保持有橡胶套13与地面接触，因此减小了全向轮运动过程中的震动。

附图说明

图1是现有的瑞士轮的结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式的立体示意图和三维爆炸图；

图3为本发明一具体实施方式中从动轮的三维正视图和爆炸图；

图4为图2a中沿从动轮支撑轴轴线的剖视图及局部放大图；

图5为本发明一具体实施方式的轮毂及端盖的装配示意图；

图6为本发明其他的具体实施方式。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一实施方式进行详细说明。

图1是现有的瑞士轮的结构示意图。如图1所示，现有的瑞士轮包括从动轮1，轮毂2和端盖3。其中轮毂2和端盖3之间通过铆钉将从动轮1固定在轮毂2上。图1中瑞士轮的铆钉无法拆卸，因此从动轮1不便于更换。