[發明專利]一種全向輪

在審

• 申請號: 201510875659.6
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105415969A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 任君凱;謝成鋼
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: B60B19/12
• 分類號: B60B19/12
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術領域

本發明涉及一種全向輪，可應用于全向移動機構，實現全向移動機構以任意位姿在二維平面內移動。

背景技術

全向移動機構是一種在倉儲搬運、教學科研中廣為應用的移動平臺，作為其組成部件的全向輪采用多個方位獨立驅動，通過全向輪轉速和轉向的組合，實現移動平臺以任意位姿(直行、橫行、斜行、旋轉以及各種連續曲線)在二維平面內移動。現有全向輪分為兩種，一種是麥克納姆輪(Mecanum輪)，由輪轂和若干輥子構成，一般輪轂的設計軸線和輥子的設計軸線成45°，輥子外輪廓的設計軸線和車輪的理論圓周重合，可自由旋轉。但這種全向輪有以下幾種缺點：①結構相對復雜，設計加工比較困難；②適用于比較平坦的地面，對起伏地面的適應能力差；③由于輥子彈性體厚度不均勻、輥子與地面接觸面積非均勻變化等因素，滾動過程中容易導致全向移動機構上下振動；④輥子與地面接觸處存在相對滑動，使控制精度變差。另外一種是瑞士輪，如圖1所示，包括從動輪1、輪轂2和端蓋3。該輪轂2的外圓周處均勻開設有3個或3個以上的輪轂齒，每兩個輪轂齒之間裝設有一從動輪1，從動輪1的徑向方向與輪轂2外圓周的切線方向垂直。這種全向輪動力轉化效率高，運動速度快，并且與地面接觸連續，可實現平滑的全向運動。但是缺點為從動輪1在地面滾動過程中吸附的一些灰塵和雜物，會在輪轂2和從動輪1的接觸點積累，容易造成從動輪1堵轉，導致全向運動失效。此外，瑞士輪的輪轂2和端蓋3相對固定，無法更換從動輪1。

發明內容

本發明的目的是提供一種新的全向輪，解決現有全向輪運動控制精度差，從動輪存在堵轉以及從動輪拆裝不便捷的缺點。

本發明的技術方案是：一種全向輪，包括若干個從動輪1、一個輪轂2、兩個端蓋3，其特征在于，每個從動輪1包括一個支撐軸11，一個支撐套12，一個橡膠套13，兩個襯套14和兩個軸承15；支撐軸11依次穿過一個襯套14、一個軸承15、支撐套12、另一個軸承15和另一個襯套14；橡膠套13包住支撐套12；兩個軸承15卡在支撐套12兩端，使支撐套12不能相對支撐軸11在徑向和軸向上產生位移；每個軸承15的外圈相對支撐軸11可轉動，內圈與支撐軸11的表面緊密接觸。每個襯套14的一側卡進輪轂2中，另一側卡住軸承15的內圈。

進一步地，還包括若干個螺釘4，螺釘4將兩個端蓋3固定在輪轂2上。

進一步地，端蓋3包括若干個單獨的固定齒31。每個固定齒31將支撐軸11的一端固定在輪轂2上。

本發明的有益效果為：

本發明在從動輪1內裝入兩個軸承15和兩個襯套14，一方面襯套14會阻止從動輪1轉動時雜物卷入支撐套12和輪轂2中的間隙，從而防止雜物造成堵轉，保證從動輪1正常轉動；另外一方面襯套14卡死軸承15的內圈，軸承15卡在支撐套12兩端，防止從動輪1沿支撐軸11軸向和徑向發生位移，進而大幅提高全向輪1運動控制精度。從動輪1中裝入的兩個軸承15，一方面保證從動輪1的有效轉動，另一方面，即使雜物卷入襯套14和軸承15之間，軸承15的外圈也可正常轉動，進而保證從動輪1的正常轉動。

此外，本發明采用螺釘4將端蓋3和輪轂2固定在一起的方式，使得從動輪1便于拆卸和更換。特別是采用固定齒31的固定方式，尤其便于每一個從動輪1的拆裝。

此外，本發明在使用時，始終保持有橡膠套13與地面接觸，因此減小了全向輪運動過程中的震動。

附圖說明

圖1是現有的瑞士輪的結構示意圖；

圖2為本發明一具體實施方式的立體示意圖和三維爆炸圖；

圖3為本發明一具體實施方式中從動輪的三維正視圖和爆炸圖；

圖4為圖2a中沿從動輪支撐軸軸線的剖視圖及局部放大圖；

圖5為本發明一具體實施方式的輪轂及端蓋的裝配示意圖；

圖6為本發明其他的具體實施方式。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一實施方式進行詳細說明。

圖1是現有的瑞士輪的結構示意圖。如圖1所示，現有的瑞士輪包括從動輪1，輪轂2和端蓋3。其中輪轂2和端蓋3之間通過鉚釘將從動輪1固定在輪轂2上。圖1中瑞士輪的鉚釘無法拆卸，因此從動輪1不便于更換。