[实用新型]一种新型差分舵轮轮系结构及其全向移动底盘

说明书

本实用新型涉及全向移动底盘技术领域，具体为一种新型差分舵轮轮系结构及其全向移动底盘，其中，新型差分舵轮轮系结构包括外壳、舵电机、轮电机、第一回转组件、第二回转组件、支撑座和轮胎，在外壳内顶部并排设置有舵电机、轮电机，舵电机和轮电机的输出轴均垂直与地面设置，在外壳组件中部安装有第一回转组件和第二回转组件，第二回转组件设置于第一回转组件内，支撑座和轮胎设置于外壳内底部，舵电机通过第一回转组件传动连接支撑座，轮电机通过第二回转组件传动连接轮胎。本申请中所新开发的差分舵轮式全向移动底盘具有良好的跑动性能，且具有突破性，其通过锥齿轮实现的无绕线舵轮系设计可以为AGV小车的底盘结构设计提供了新的思路。综上，具有较为广阔的市场前景。

技术领域

本实用新型涉及全向移动底盘技术领域，具体为一种新型差分舵轮轮系结构及其全向移动底盘。

背景技术

全向移动底盘相当于一台轮式机器人的腿与脚，其性能完全决定了机器人的运动能力。全向移动平台首先要能够实现全方位的移动，以保证机器人的灵活性；其次要根据不同情况对最高速度、最大加减速度、跑动精度等参数进行选择。在机器人自动取发球比赛中，赛道的路径为两个长直道加一个弯道，且要进行多次取球流程，需要频繁地进行加减速运动，因此加减速度就成了比最高速度更为重要的一个跑动参数。因此需要根据比赛的需求对全向移动平台进行选型以及设计。

基于三轮独立全向移动平台的自动机器人的全向移动底盘，目前此类研究很少，市面上较为常见的底盘也有着诸多不足之处，如质量体积较大、价格昂贵、参数调整较为单一、一致性不好等。常规的全向移动地方分为有以下几类：

(1)竖直舵轮轮系

此种舵轮轮系通常采用舵电机外置，轮电机上置的布置模式，这种布置的好处是整体结构十分紧凑，便于整体封装。但缺点是结构复杂，在竖直方向上占用空间较大，而且所需的加工件较多，加工成本高且对加工精度的要求较高。目前ROBOCON赛事中使用舵轮的学校采用的多为此种设计思路。

(2)行星减速舵轮轮系

行星减速舵轮轮系的设计思路为将轮电机内置于轮胎内，成为轮胎电机，需要的减速比则通过电机连接小模数的行星减速齿轮组来实现。舵电机则可根据实际需要设计为内置或外置。这种设计的好处是极大压缩了竖直方向上的空间，而且为轮电机提供了更大的减速比，可使轮系动力更为充足。但这种设计整体轮系会较宽，而且轮径较大导致配套加工件尺寸均较大，最终轮系质量会较重。

(3)差分式舵轮轮系

上述两种轮系的设计方案所共同存在的一个重大缺陷就是轮系绕线情况严重，由于舵电机的布置方式，其相当于始终在绕着轮系中心做旋转运动，这会导致电机的三相线在转动多圈后发生明显的缠绕现象。若不及时处理，甚至可能会卡死轮子的转动情况。这不仅为轮系的可靠性带来了极大的影响，而且会影响到控制方案的构建，若采用上述两种轮系则必须控制轮系不能朝同向转动过多圈数。

因此，为了解决这一问题，本申请开发了一种全新的差分式舵轮轮系，其不仅可以兼容上述两种轮系的优点，同时可以解决传统舵轮轮系最大的绕线问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术的舵轮轮系结构复杂、占用空间大、较难处理绕线问题，提供一种新型差分舵轮轮系结构及其全向移动底盘。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种新型差分舵轮轮系结构，包括底部中空的外壳、舵电机、轮电机、第一回转组件、第二回转组件、支撑座和导轮组，在所述外壳内顶部并排设置有舵电机和轮电机，所述舵电机和所述轮电机的输出轴均垂直于地面设置，在所述外壳内顶部安装有第一回转组件和第二回转组件，所述第二回转组件设置于第一回转组件内，所述支撑座安装于所述第一回转组件底部，所述导轮组安装于支撑座内，所述第二回转组件通过齿轮传动组传动连接导轮组，所述舵电机驱动第一回转组件回转，所述轮电机驱动第二回转组件回转。