[發明專利]采用電感角位移測量反饋的輪邊驅動全向輪

無效

• 申請號: 201010593956.9
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102069678A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 王興松;吳繼平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B60B33/00
• 分類號: B60B33/00;G01D5/14;G01B7/30
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 李海濤

技術領域

本發明涉及一種全向輪，尤其涉及一種采用電感角位移測量反饋的輪邊驅動全向輪。

背景技術

近年來，隨著移動機器人學和相關技術的發展，使得移動機器人在很多行業的應用逐漸深入和拓寬。在平面上移動的物體可以實現前后、左右和自轉3?個自由度的運動稱為全方位移動機器人。其不僅可以在任意方向上移動，并且保持本體姿態不變.，也可以像普通車輛那樣改變機體方位。目前全向移動已經被應用在各個領域。工業方向主要是為全方位的工業品傳輸系統和工廠的全方位叉車，工作環境較為理想。實驗室運用全向運動，主要是完成環境探索，機器人導航定位等方面的研究。全向輪的獨特性能賦予了它巨大的科學研究價值和商業價值，應用最為廣泛的全方位移動機構有兩種：全輪偏轉式全方位移動機構(全向輪)和麥卡納姆輪。全方位輪是在普通的四輪基礎上，增加一套偏轉裝置，使車輪可以全方位旋轉。因此，結構簡單可靠，還可以模擬普通四輪機構的運行狀態，而麥卡納姆輪是在車輪的輪轂外緣按一定傾斜方向均勻分布多個被動的輥子，它操作靈活，反應迅速，但是對加工設計提出很高的要求

?然而，全向輪與麥卡納姆輪相比，全向輪為實現全向運動而改變輪子的角度，這個角度測量是一個難題，用目前現有的角度傳感器總是不能有很高的性價比，有的傳感器安裝空間過大，妨礙了真個系統的運作，有的傳感器精度不夠，使得真個系統部能實現預定的運動，有的傳感器價格太高，為了角度夠準確就必須大幅度提高整個系統的成本，這些影響了全向輪的普及。

發明內容

本發明要解決的技術問題是全向輪現有轉向機構結構復雜、角位移測量不準確或是為了保證角位移測量的準確度付出成本過高。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種采用電感角位移測量反饋的輪邊驅動全向輪，包括輪軸、套接在輪軸上的輪子、與輪軸連接的換向機構、與換向機構連接的舵向電機、位于輪子一側并與換向機構連接的電感角位移傳感器。所述的電感角位移傳感器包括外殼、貫穿外殼兩端的傳感器轉軸、位于外殼內的線圈及骨架和磁芯；磁芯與傳感器轉軸連接，線圈及骨架套接在傳感器轉軸上，線圈及骨架包括兩個主線圈和兩個次線圈，磁芯輪廓由兩條對稱的阿基米德螺旋線組成，旋轉時其伸入線圈的長度會隨之改變，且長度變化的大小與轉角成正比；所述驅動電機的輸出軸與輪子的軸線重合，并與輪軸連接，驅動輪子旋轉；所述舵向電機垂直于輪子軸線，舵向電機通過換向機構與輪軸連接，并驅動輪子變向。

本發明中，電感角位移傳感器利用差動變壓器原理設計，當換向轉軸轉動時，換向轉軸的轉動會帶動傳感器轉軸轉動；磁芯銷連接在傳感器轉軸上，當輪子的姿態有改變，磁芯也會有相應的姿態改變；磁芯的姿態改變會進一步改變磁芯伸入次線圈的長度，此時，次線圈的輸出電壓就會改變，根據兩個次線圈的電壓差來確定輪子當前的姿態，可以控制輪子的姿態。與現有技術相比，本結構的電感角位移傳感器具有數字量傳感器(如編碼器)的精度，同時其輸出的信號又是模擬量，從而實現任意位置的控制。

作為本發明的一種改進方案，所述傳感器轉軸一端還設有同步帶輪，所述換向機構包括一根換向轉軸和兩個角接觸球軸承，換向轉軸的下端也設有同步帶輪，兩同步帶輪通過同步帶連接，把同步帶輪加工在轉軸上，使得產品結構更加緊湊，且減小了傳動部件引入的誤差。

本發明的優點是：建構簡單緊湊、測量精度高，且可實現對輪子全方位控制。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明換向機構的結構示意圖；

圖3是本發明電感角位移傳感器的結構示意圖；

圖4是本發明電感角位移傳感器的磁芯輪廓示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。