[发明专利]双轮式驱动模块和轮式运输机器人

说明书

本申请提供一种双轮式驱动模块和轮式运输机器人，涉及运输机器人技术领域，包括导向环和行走转向机构。行走转向机构包括支撑框架和两组一体化精密驱动单元，支撑框架与导向环配合，支撑框架与导向环绕预设轴线可摆动地配合，二者绕中心线可转动地配合。每个一体化精密驱动单元均包括无框电机和摆线行星精密减速器，无框电机与摆线行星精密减速器共用一个壳体和一个输入曲柄轴，壳体与支撑框架连接，摆线行星精密减速器上设置有车轮。该驱动模块具有结构紧凑、驱动力大、转向灵活和易实现全方位驱动的优点，改善了现有方案中由于差速执行不准确造成的转向卡滞或过载报警的技术问题，尤其适合潜伏式驱动的移动机器人的驱动方案。

技术领域

本发明涉及运输机器人技术领域，具体而言，涉及一种双轮式驱动模块和轮式运输机器人。

背景技术

现代的智能工厂、物流运输、搬运设备对轮式运输机器人要求体积小、搬运能力强，且具有原地转向、全方位驱动等功能。轮式运输机器人的驱动方式包括单轮驱动、差速驱动、双轮驱动和多轮驱动等。现有的驱动方式中至少需要一个主动轮和若干转向轮或从动轮配合以实现运输机器人的驱动。其中，两个独立驱动轮组成的驱动单元通过差速控制可实现原地转向，而通过多个双轮的驱动单元驱动的运输机器人可以十分方便的实现全方位驱动的功能，并且驱动能力强。

专利201910361572.5运输车及运输车的驱动模块提出了一种将两个电机独立驱动的驱动轮设置在回转轴承内圈空间的双轮驱动单元。专利CN210027667U运输车及运输车的驱动模块提出了一种两电机独立驱动驱动轮的结构，也采用回转轴承进行转向，但回转轴承布置在容纳孔内部。上述两个专利均以解决运输车负载行进过程中不稳定的问题，从而提高运输车的稳定性为目的，在实施过程中仍存在其他一些问题：

1)采用内外圈结构完整的回转轴承作为集成方案的驱动单元结构复杂、体积大；2)现有电机与减速器装置直联的方案，结构不够紧凑，驱动单元中电机体积占比太大；3)由于方案中的减速装置单级速比小、传动精度不高，现有的驱动单元输出力矩小，且两轮的差速控制误差太大，转向时容易因驱动掣肘而产生卡滞，甚至引发过载报警。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双轮式驱动模块和轮式运输机器人，用以改善轮式运输机器人对其驱动装置小体积、大搬运能力、原地转向方便和全方位驱动的要求。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种双轮式驱动模块，包括：

导向环和行走转向机构；所述导向环设有安装通孔，所述行走转向机构包括支撑框架和两组一体化精密驱动单元，所述支撑框架安装于所述安装通孔内，所述支撑框架与所述导向环绕预设轴线可摆动地配合，以及二者绕所述安装通孔的中心线可转动地配合，所述预设轴线与所述中心线具有夹角；

每个所述一体化精密驱动单元均包括无框电机和摆线行星精密减速器，所述无框电机与摆线行星精密减速器共用一个壳体和一个输入曲柄轴，所述壳体与所述支撑框架连接，所述摆线行星精密减速器上设置有车轮。

在可选的实施方式中，独立控制的所述两组一体化精密驱动单元分别驱动精密齿轮副进而驱动两个车轮；每组所述一体化精密驱动单元均采用精密减速器、电机和角度编码器一体化集成的方案，所述精密驱动单元通过角度编码器提升驱动电机的控制精度，通过所述精密减速器实现驱动单元的精确输出转角；每组所述精密齿轮副包括高精度直齿圆柱渐开线齿轮，且所述精密齿轮副的高速级齿轮由两片相位偏移的齿轮构成齿轮副啮合间隙消除机构，以提升齿轮副的运动输出精度。

在可选的实施方式中，所述摆线行星精密减速器包括输入端盘、输出端盘、摆线轮、针齿组件、柱销组件、输入曲柄轴、角接触球轴承、深沟球轴承和圆柱滚子；所述针齿组件与摆线轮构成滚动摆线针齿啮合副，所述柱销组件与摆线轮、输入端盘、输出端盘构成销轴式输出机构，输入曲柄轴沿轴向穿过摆线轮，同时输入曲柄轴与摆线轮通过满装圆柱滚子转动配合。