[實用新型]檢測全向球輪動力特性的裝置

有效

• 申請號: 201921926589.2
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN210665025U
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 黃用華;高振宇;莊未;張瑞欣;章坤;黃美發;鐘艷如;唐榮江;鐘永全
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 黃瑋

本實用新型公開了一種檢測全向球輪動力特性的裝置，包括三個斜向支撐在球形機器人外球殼下部的動力特性檢測機構，外球殼通過全向輪機構驅動全向旋轉，三個動力特性檢測機構的軸線向上延長交匯于外球殼的球心且三個動力特性檢測機構的軸線兩兩正交，各動力特性檢測機構包括同軸安裝于軸向伸縮組件上的六維力傳感器，六維力傳感器上同軸安裝有可充氣的氣囊體，軸向伸縮組件安裝于支撐塊上，支撐塊通過徑向滑動副安裝于支撐臺上并鎖緊在支撐位置，于支撐位置，軸向伸縮組件通過六維力傳感器將充氣后的氣囊體緊密接觸于外球殼上；各六維力傳感器測出其全力信息，建立起其與外球殼球心坐標系的聯系，引入旋轉變換矩陣后進行簡化計算。

技術領域

本實用新型涉及運動部件特性檢測，具體為一種檢測全向球輪動力特性的裝置。

背景技術

四輪汽車是人們日常生活廣泛使用的交通工具，常見的汽車車輪往往只能繞與車輪平面垂直的轉軸回轉，因此通常不能實現橫移，這容易限制汽車停車入庫和快速避險等的靈活性。全向輪球形機器人具有體積小巧、輕便靈活等特點，是一種可以全方位自由行走的滾動機器人機構，可以為汽車車輪設計提供思路。

申請號為201621419401.1為《球形機器人外球運動測試裝置》的實用新型專利公開了一種通過增量式光電編碼器等測控部件對外球殼的運動參數進行測量，從而檢測出球形機器人外球的運動參數(轉動方向、轉動角度和轉動速度)。該裝置有助于檢測球形機器人的運動參數，通過檢測的數據反饋出受控系統的狀態進而調整控制參數，更好的控制外球的運動。

然而，該實用新型專利只能檢測球形機器人外球的運動學參數，而對球形機器人外球提供力和力矩等動力學參數卻無法測量。從目前的技術設備看，缺乏相關的動力學特性檢測，尚且沒有專門的測試裝置可以完成上述工作，這在一定程度上限制了全向球輪研究的發展。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提出了一種建立并驗證球形機器人外球殼動力學特性與驅動機構之間關系的檢測全向球輪動力特性的裝置。

能夠解決上述技術問題的檢測全向球輪動力特性的裝置，其技術方案包括三個斜向支撐在球形機器人外球殼下部的動力特性檢測機構，所述外球殼通過全向輪機構驅動全向旋轉，三個動力特性檢測機構的軸線向上延長交匯于外球殼的球心且三個動力特性檢測機構的軸線兩兩正交，所不同的是各動力特性檢測機構包括同軸安裝于軸向伸縮組件上的六維力傳感器，所述六維力傳感器上同軸安裝有可充氣的氣囊體，所述軸向伸縮組件安裝于支撐塊上，所述支撐塊通過徑向滑動副安裝于支撐臺上并鎖緊在支撐位置，于支撐位置，所述軸向伸縮組件通過六維力傳感器將充氣后的氣囊體緊密接觸于外球殼上。

所述軸向伸縮組件的一種結構包括U型架和設于U型架內的絲桿，所述U型架通過軸向滑動副安裝于底板上，所述底板安裝于支撐塊上，所述六維力傳感器安裝于U型架的上端，U型架內的上部設有固裝于底板的絲桿座板，U型架內的下部設有與架體連接的螺母座，所述絲桿的上端安裝于絲桿座板上，絲桿的桿體旋合于螺母座，U型架下端外的支撐塊上設有步進電機，所述步進電機的轉軸通過聯軸器連接絲桿的下端。

進一步，所述外球殼通過球形籠架安裝于汽車底盤的底部，所述全向輪機構設于外球殼內部的內球殼上。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型檢測全向球輪動力特性的裝置通過建立空間直角坐標系以及力學特性的簡化計算，可方便測量球形機器人外球殼的動力學參數。

2、本實用新型解決了球形機器人外球殼不方便直接測量其動力學特性的問題，可以為不同尺寸大小的球形機器人外球殼的全力信息提供檢測參數，從而更好的調試球形機器人，提高實際工作中球形機器人運行的適用范圍和靈敏度。

附圖說明

圖1為本實用新型一種實施方式的軸測圖。

圖2為圖1實施方式中摘除外球殼后的結構示意圖。