[發明專利]一種萬向履帶輪組及其運動方法

有效

• 申請號: 202110707408.2
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113479017B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 施琦;王炬成;容學蘋;李秀;馬曉平;趙世發;陳建新;馬永鑫;孔慧敏
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B60B19/00
• 分類號: B60B19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發明公開了一種萬向履帶輪組，包括支撐機構、旋轉機構，所述支撐機構，由支撐架與電機組一、電機組二構成，提供相應的支撐和旋轉驅動力；所述旋轉履帶機構由外固定件與環繞陣列在外固定件支撐處的橡膠履帶構成，所述橡膠履帶內圈設有與小齒輪嚙合的凹槽、外圈設置有契合絲桿螺紋的凹槽。此外本發明還提供了一種運動方法，使得應用該輪組的設備達到全向移動的效果，本發明結構簡單輕便，可拓展性強，拆卸維修快捷，具有良好的經濟應用價值。

技術領域

本發明涉及輪組技術領域，尤其是涉及一種萬向履帶輪組及其運動方法。

背景技術

移動機器人在環境中無約束的運動需要一個能夠實現全向移動和旋轉的機器人移動平臺。現有機器人移動平臺大多采用底盤與全向輪組合的結構，以實現移動機器的任意方向的平移和旋轉。

全向輪的優勢在于可以原地轉向和橫向移動，能夠實現機器人移動平臺在狹小空間內的靈活運動。具體到全向輪的結構，常見的主要為兩種，一種為Mecanum輪：其輪緣上斜向分布著許多小滾子，當輪子繞著固定的輪心軸轉動時，各個小滾子的包絡線為圓柱面，所以該輪能夠連續地向前滾動；同時由于小滾子的作用，輪子可以橫向滑移；通過多個輪子(常見的為四個)驅動力的矢量合成，實現移動平臺的原地轉向和橫向移動。另一種為Omni輪，其輪緣上橫向分布著許多小滾子，當輪子繞著固定的輪心軸轉動時，各個小滾子的包絡線也為圓柱面，所以該輪能夠連續地向前滾動；同時由于小滾子的作用，可以實現橫向的被動運動；通過多個輪子(常見的為三個或四個)驅動力的矢量合成，實現移動平臺的原地轉向和橫向移動。

以上兩種全向輪的優勢是結構緊湊，但是由于輪上有多個滾子，在輪子滾動時，滾子會依次與地面接觸，由于滾子與地面的接觸面不是連續的，每次滾子接觸地面時會發生振動。而為了減少振動，以上兩種全向輪結構在使用時往往會盡量增加滾子數量，由于每個滾子需要一對軸承，多個滾子會導致組裝復雜，成本較高。因此導致傳統全向輪組裝復雜，成本較高。

CN201810354508.X軸該發明為一種全向履帶車，包括車身以及分別通過連接軸與所述車身連接的三個履帶，且三個所述連接軸的軸線互成120度角，所述連接軸與所述履帶垂直連接；所述履帶包括主動輪、通過鏈條與所述主動輪連接的從動輪、連接在主動輪與從動輪之間且與所述鏈條相互滑動的中間架，所述中間架與所述連接軸連接，所述中間架的兩端分別連接有固定架和固輪架。該發明提供一種新的全向履帶車，通過車身與全向輪的配合可實現全方向移動從而減少了對履帶的磨損；履帶的轉向采用差速轉向，通過控制履帶的轉向從而改變全向輪的轉向；該裝置可以通過3個履帶之間的配合實現履帶車不同方向的移動以及車身的旋轉。但是該發明的搭配方式有限，實現全向的組合少，不能夠滿足特定場地運動要求。

CN202010078563.8雙動力四驅五全向輪重載球形機器人，該發明主要包括球殼、機架、行走驅動、轉向驅動、彈簧、支撐及四個驅動全向輪和底盤等部件。球殼內的部件偏心質量及彈簧預壓力共同作用于球殼內表面，所提供的摩擦力使偏心質量偏離球心，從而產生偏心力矩使球殼滾動。四個全向輪兩個一組按正交位支撐在底盤下方，可提供大的承載能力，其中前后兩全向輪由一個行走電機驅動，左右兩全向輪由一個轉向電機驅動，位于頂部的支撐全向輪可以防止底盤傾覆。但是該發明抓地力不強，容易失穩、電機空轉容易造成損失。

CN201610016995.X軸一體化全向輪及其控制方法，該發明為一種一體化全向輪，該全向輪包括全向輪、變速器和無刷EC盤式電機，無刷EC盤式電機及其變速器安放在全向輪內部，無刷EC盤式電機連接變速器，變速器的輸出端的齒輪作為太陽齒輪與全向輪內部行星齒輪嚙合，帶動全向輪運動。其在全向輪內部固定了無刷EC盤式電機，提高了無刷EC盤式電機的工作效率。但是這種萬向輪容易發生側滑，不易操作。