[實用新型]一種新型差分舵輪輪系結構及其全向移動底盤

有效

• 申請號: 202222701726.0
• 申請日: 2022-10-13
• 公開（公告）號: CN218172388U
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 高昂;林曉宇;李子川;密云祥;李紹陽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D63/04;B60K7/00
• 代理公司: 深圳市遠航專利商標事務所(普通合伙) 44276
• 代理人: 褚治保;張朝陽

本實用新型涉及全向移動底盤技術領域，具體為一種新型差分舵輪輪系結構及其全向移動底盤，其中，新型差分舵輪輪系結構包括外殼、舵電機、輪電機、第一回轉組件、第二回轉組件、支撐座和輪胎，在外殼內頂部并排設置有舵電機、輪電機，舵電機和輪電機的輸出軸均垂直與地面設置，在外殼組件中部安裝有第一回轉組件和第二回轉組件，第二回轉組件設置于第一回轉組件內，支撐座和輪胎設置于外殼內底部，舵電機通過第一回轉組件傳動連接支撐座，輪電機通過第二回轉組件傳動連接輪胎。本申請中所新開發的差分舵輪式全向移動底盤具有良好的跑動性能，且具有突破性，其通過錐齒輪實現的無繞線舵輪系設計可以為AGV小車的底盤結構設計提供了新的思路。綜上，具有較為廣闊的市場前景。

技術領域

本實用新型涉及全向移動底盤技術領域，具體為一種新型差分舵輪輪系結構及其全向移動底盤。

背景技術

全向移動底盤相當于一臺輪式機器人的腿與腳，其性能完全決定了機器人的運動能力。全向移動平臺首先要能夠實現全方位的移動，以保證機器人的靈活性；其次要根據不同情況對最高速度、最大加減速度、跑動精度等參數進行選擇。在機器人自動取發球比賽中，賽道的路徑為兩個長直道加一個彎道，且要進行多次取球流程，需要頻繁地進行加減速運動，因此加減速度就成了比最高速度更為重要的一個跑動參數。因此需要根據比賽的需求對全向移動平臺進行選型以及設計。

基于三輪獨立全向移動平臺的自動機器人的全向移動底盤，目前此類研究很少，市面上較為常見的底盤也有著諸多不足之處，如質量體積較大、價格昂貴、參數調整較為單一、一致性不好等。常規的全向移動地方分為有以下幾類：

(1)豎直舵輪輪系

此種舵輪輪系通常采用舵電機外置，輪電機上置的布置模式，這種布置的好處是整體結構十分緊湊，便于整體封裝。但缺點是結構復雜，在豎直方向上占用空間較大，而且所需的加工件較多，加工成本高且對加工精度的要求較高。目前ROBOCON賽事中使用舵輪的學校采用的多為此種設計思路。

(2)行星減速舵輪輪系

行星減速舵輪輪系的設計思路為將輪電機內置于輪胎內，成為輪胎電機，需要的減速比則通過電機連接小模數的行星減速齒輪組來實現。舵電機則可根據實際需要設計為內置或外置。這種設計的好處是極大壓縮了豎直方向上的空間，而且為輪電機提供了更大的減速比，可使輪系動力更為充足。但這種設計整體輪系會較寬，而且輪徑較大導致配套加工件尺寸均較大，最終輪系質量會較重。

(3)差分式舵輪輪系

上述兩種輪系的設計方案所共同存在的一個重大缺陷就是輪系繞線情況嚴重，由于舵電機的布置方式，其相當于始終在繞著輪系中心做旋轉運動，這會導致電機的三相線在轉動多圈后發生明顯的纏繞現象。若不及時處理，甚至可能會卡死輪子的轉動情況。這不僅為輪系的可靠性帶來了極大的影響，而且會影響到控制方案的構建，若采用上述兩種輪系則必須控制輪系不能朝同向轉動過多圈數。

因此，為了解決這一問題，本申請開發了一種全新的差分式舵輪輪系，其不僅可以兼容上述兩種輪系的優點，同時可以解決傳統舵輪輪系最大的繞線問題。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術的舵輪輪系結構復雜、占用空間大、較難處理繞線問題，提供一種新型差分舵輪輪系結構及其全向移動底盤。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種新型差分舵輪輪系結構，包括底部中空的外殼、舵電機、輪電機、第一回轉組件、第二回轉組件、支撐座和導輪組，在所述外殼內頂部并排設置有舵電機和輪電機，所述舵電機和所述輪電機的輸出軸均垂直于地面設置，在所述外殼內頂部安裝有第一回轉組件和第二回轉組件，所述第二回轉組件設置于第一回轉組件內，所述支撐座安裝于所述第一回轉組件底部，所述導輪組安裝于支撐座內，所述第二回轉組件通過齒輪傳動組傳動連接導輪組，所述舵電機驅動第一回轉組件回轉，所述輪電機驅動第二回轉組件回轉。