[发明专利]一种万向履带轮组及其运动方法

说明书

本发明公开了一种万向履带轮组，包括支撑机构、旋转机构，所述支撑机构，由支撑架与电机组一、电机组二构成，提供相应的支撑和旋转驱动力；所述旋转履带机构由外固定件与环绕阵列在外固定件支撑处的橡胶履带构成，所述橡胶履带内圈设有与小齿轮啮合的凹槽、外圈设置有契合丝杆螺纹的凹槽。此外本发明还提供了一种运动方法，使得应用该轮组的设备达到全向移动的效果，本发明结构简单轻便，可拓展性强，拆卸维修快捷，具有良好的经济应用价值。

技术领域

本发明涉及轮组技术领域，尤其是涉及一种万向履带轮组及其运动方法。

背景技术

移动机器人在环境中无约束的运动需要一个能够实现全向移动和旋转的机器人移动平台。现有机器人移动平台大多采用底盘与全向轮组合的结构，以实现移动机器的任意方向的平移和旋转。

全向轮的优势在于可以原地转向和横向移动，能够实现机器人移动平台在狭小空间内的灵活运动。具体到全向轮的结构，常见的主要为两种，一种为Mecanum轮：其轮缘上斜向分布着许多小滚子，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动；同时由于小滚子的作用，轮子可以横向滑移；通过多个轮子(常见的为四个)驱动力的矢量合成，实现移动平台的原地转向和横向移动。另一种为Omni轮，其轮缘上横向分布着许多小滚子，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线也为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动；同时由于小滚子的作用，可以实现横向的被动运动；通过多个轮子(常见的为三个或四个)驱动力的矢量合成，实现移动平台的原地转向和横向移动。

以上两种全向轮的优势是结构紧凑，但是由于轮上有多个滚子，在轮子滚动时，滚子会依次与地面接触，由于滚子与地面的接触面不是连续的，每次滚子接触地面时会发生振动。而为了减少振动，以上两种全向轮结构在使用时往往会尽量增加滚子数量，由于每个滚子需要一对轴承，多个滚子会导致组装复杂，成本较高。因此导致传统全向轮组装复杂，成本较高。

CN201810354508.X轴该发明为一种全向履带车，包括车身以及分别通过连接轴与所述车身连接的三个履带，且三个所述连接轴的轴线互成120度角，所述连接轴与所述履带垂直连接；所述履带包括主动轮、通过链条与所述主动轮连接的从动轮、连接在主动轮与从动轮之间且与所述链条相互滑动的中间架，所述中间架与所述连接轴连接，所述中间架的两端分别连接有固定架和固轮架。该发明提供一种新的全向履带车，通过车身与全向轮的配合可实现全方向移动从而减少了对履带的磨损；履带的转向采用差速转向，通过控制履带的转向从而改变全向轮的转向；该装置可以通过3个履带之间的配合实现履带车不同方向的移动以及车身的旋转。但是该发明的搭配方式有限，实现全向的组合少，不能够满足特定场地运动要求。

CN202010078563.8双动力四驱五全向轮重载球形机器人，该发明主要包括球壳、机架、行走驱动、转向驱动、弹簧、支撑及四个驱动全向轮和底盘等部件。球壳内的部件偏心质量及弹簧预压力共同作用于球壳内表面，所提供的摩擦力使偏心质量偏离球心，从而产生偏心力矩使球壳滚动。四个全向轮两个一组按正交位支撑在底盘下方，可提供大的承载能力，其中前后两全向轮由一个行走电机驱动，左右两全向轮由一个转向电机驱动，位于顶部的支撑全向轮可以防止底盘倾覆。但是该发明抓地力不强，容易失稳、电机空转容易造成损失。

CN201610016995.X轴一体化全向轮及其控制方法，该发明为一种一体化全向轮，该全向轮包括全向轮、变速器和无刷EC盘式电机，无刷EC盘式电机及其变速器安放在全向轮内部，无刷EC盘式电机连接变速器，变速器的输出端的齿轮作为太阳齿轮与全向轮内部行星齿轮啮合，带动全向轮运动。其在全向轮内部固定了无刷EC盘式电机，提高了无刷EC盘式电机的工作效率。但是这种万向轮容易发生侧滑，不易操作。