专利名称：多排式全向轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人移动领域，尤其涉及一种多排式全向轮。
背景技术：
目前全向轮大多采用在一个大的主动轮周围均匀分布若干小轮的结构方式，主动轮由电机驱动，小轮可以自由滚动，使机器人在主动轮垂直方向侧滑时受到的是滚动摩擦，減少了摩擦阻力，起到良好的滚动效果。全向轮一般由2个内外轮毂组成，并成一定的角度错开，通过不同轮毂上的小轮轮流与地面接触来保持主动轮转动的平稳性，但通常相邻小
轮之间的角度间隙较大，影响了主动轮滚动的平稳性。
发明内容
本发明的目的在于克服目前全向轮相邻小轮之间的角度间隙过大，滚动连续性较差的问题。所设计的全向轮支承部分采用内外交错成22. 5度角的内外两层或两层以上互补轮毂结构，每层轮毂周围均匀分布有8个从动轮轮，减小相邻从动轮之间的角度间隙，内外轮毂支架设计成拔插式结构，可实现全向轮的多排安装，从而提供较大的承载能力和良好的轮地接触连续性，提高全向轮的转动平稳性。本发明解决技术问题所采取的技术方案如下
本发明包括外轮毂支架，内轮毂支架，支撑轴，纺锤体从动轮，紧固盖板。本发明所述的外轮毂支架与内轮毂支架的轮毂中心位置均有阶梯凸台结构，内轮毂支架的前端凸台能够伸入到外轮毂支架的后端凸台，形成装配和定位关系。外轮毂支架和内轮毂支架在支架圆周上均匀分布4个圆柱凸台结构，圆柱凸台位置互补，外轮毂支架与内轮毂支架通过这4个圆柱凸台结构直接配合联接，并用螺栓固定，安装后外轮毂支架与内轮毂支架呈22. 5°角。外轮毂支架与内轮毂支架的边缘处均开有U型槽，用于安装支撑轴，U型槽内部和轮毂支架末梢均开有螺孔，分别用来固定支撑轴和紧固盖板。本发明所述内轮毂支架和外轮毂支架上都有四个圆孔，在不降低结构强度的情况下节省材料，减小重量，并且轮毂支架材料可由高强度塑料代替铝合金，节约成本。本发明所述的支撑轴两端呈扁平状，并开有螺孔，可两两首尾相接，8根支撑轴相互连接形成正八边形轴链结构，相邻支撑轴之间的夹角为135度，支撑轴与支撑轴的连接处通过Ml. 6螺钉固定在轮毂支架的U型槽内，由支撑轴组成的正八边形轴链结构可分担支撑轴所受压力，提高整体的结构强度。本发明所述的紧固盖板呈扇形，并带有倒钩结构，倒钩处与轮毂支架的末梢端相连接，紧固盖板窄端开有通孔，通过M3螺钉固定在轮毂支架上，紧固盖板能够压住支撑轴，防止支撑轴从U型槽内掉落。本发明所述的纺锤体小轮由滑动轴承，轴承套，纺锤体外圈组成，支撑轴与滑动轴承连接，滑动轴承连接轴承套，轴承套与纺锤体外圈相连，纺锤体外圈和轴承套采用橡胶硫化一体结构，纺锤体外圈两侧分别与滑动轴承的挡边接触，保证其不会产生轴向位移，纺锤体外圈采用耐磨橡胶材料。与现有技术相比，本发明的有益效果
(I)内外轮毂支架通过轮毂中心处和圆周上的凸台结构直接配合联接，并通过轮毂的模块化设计实现多排轮的快速安装，而非局限于两排轮毂的安装，扩大了全向轮的承载范围。( 2 )内外轮毂支架采用开槽设计，正八边形轴链镶嵌在轮毂的U型槽内，通过带有倒钩的紧固盖板固定，从动轮拆卸方便，便于维护。(3)8个支撑轴首尾用螺钉连接形成正八边形轴链，并固定在内外轮毂支架的U型槽内，结构更加稳固。当单个从动轮着地时，相邻两个支撑轴会起到分担力的作用。(4)每个轮毂均分布有8个小轮，减小了相邻从动轮的角度间隙，加强了从动轮与地面接触的连续性，从而提高全向轮的运动平稳性。
图I是全向轮结构示意 图2是全向轮装配半剖视 图3是外轮毂支架示意 图4是正八边形轴链示意 图5是紧固盖板不意 图6是纺锤体从动轮剖视 图7是三排全向轮示意 图中1.外轮毂支架，2.内轮毂支架，3.支撑轴，4.纺锤体从动轮，5.紧固盖板，6.M3螺钉，7. Ml. 6螺钉，8.滑动轴承，9.轴承套，10.纺锤体外圏。
具体实施例方式以下结合附图进ー步说明本发明。參照图I、图2所示，本发明的全向轮由外轮毂支架1，内轮毂支架2，支撑轴3，纺锤体从动轮4，紧固盖板5，M3螺钉6，Ml. 6螺钉7组成。外轮毂支架1，内轮毂支架2成22. 5度角错开，通过轮毂中心的凸台和在圆周上均匀分布的4个圆柱凸台直接配合联接，再用螺栓(共4个)穿过圆柱凸台孔进行固定。支撑轴3安装在轮毂支架的U型槽内，纺锤体从动轮4安装在支撑轴3上，可绕支撑轴3自由转动。全向轮径向转动时纺锤体从动轮交替着地，轴向移动时纺锤体从动轮横向滚动，始终保持与地面为滚动摩擦。參照图3所示，外轮毂支架I (内轮毂支架2的结构与外轮毂支架I相同，圆周上均布的4个凸台孔位互补，呈22. 5度角错开)在轮毂中心位置有阶梯凸台结构，内轮毂支架2的前端凸台能够伸入到外轮毂支架I的后端凸台，形成装配和定位关系。外轮毂支架I在支架圆周上均匀分布4个圆柱凸台结构，圆柱凸台位置互补，外轮毂支架I与内轮毂支架2通过这4个圆柱凸台结构直接配合联接，并用螺栓固定。这样的轮毂的模块化设计可以实现多排轮的快速安装，而非局限于两排轮毂的安装。安装后外轮毂支架I与内轮毂支架2呈22. 5度角错开。外轮毂支架I边缘处开有U型槽，用于安装正八边形轴链结构，U型槽内部和轮毂支架末梢均开有螺孔，用来固定轴链。轮毂支架开有四个圆孔，在不降低结构强度的情况下可节省材料，减小重量，并且轮毂支架材料可由高强度塑料代替铝合金，节约成本。參照图4所示，支撑轴3两端呈扁平状，并开有螺孔，可两两首尾相接，8根支撑轴3相互连接形成正八边形轴链结构，相邻支撑轴3之间的夹角为135度，支撑轴与支撑轴的连接处通过Ml. 6螺钉7固定在轮毂支架的U型槽内，由支撑轴组成的正八边形轴链结构可分担支撑轴所受压力，提高整体的结构强度。当单个从动轮着地时，相邻两个支撑轴可以起到分担力的作用。參照图5所示，紧固盖板5呈扇形，并带有倒钩结构，倒钩处与轮毂支架的末梢端相连接，紧固盖板5窄端开有通孔，通过M3螺钉6固定在轮毂支架上，紧固盖板5能够压住支撑轴3，防止支撑轴3从U型槽内掉落。·參照图6，纺锤体从动轮4由滑动轴承8，轴承套9和纺锤体外圈10组成。纺锤体外圈10和轴承套9采用橡胶硫化一体结构，滑动轴承8连接轴承套9，轴承套9与纺锤体外圈10相连，纺锤体外圈10两层分别与滑动轴承8的挡边接触，保证其不会产生轴向位移。纺锤体外圈10采用耐磨橡胶材料，和轴承套9 一起进行硫化エ艺，形成一体结构。每个轮毂均分布有8个小轮，减小了相邻从动轮的角度间隙，加强了从动轮与地面接触的连续性，从而提高全向轮的运动平稳性。參考图7，在实施例中，该全向轮结构也可以适用于三排轮结构，扩大全向轮的承载范围。
权利要求
1.多排式全向轮，包括外轮毂支架(1)，内轮毂支架(2)，支撑轴(3)，纺锤体从动轮(4)和紧固盖板(5)，其特征在于外轮毂支架(I)与内轮毂支架(2)成22. 5度角错开，两者通过轮毂中心凸台直接配合联接，外轮毂支架(I)和内轮毂支架(2)的U型槽内安装支撑轴(3)，支撑轴(3)两两连接形成正八边形轴链，轴链连接处通过紧固盖板(5)固定，每根支撑轴(3)上安装纺锤体从动轮(4)。
2.根据权利要求I所述的多排式全向轮，其特征在于外轮毂支架(I)与内轮毂支架(2)的边缘处均开有U型槽，用于安装支撑轴(3)，U型槽内部和内轮毂支架(2)、外轮毂支架(I)末梢均开有螺孔，分别用来固定支撑轴(3)和紧固盖板(5);外轮毂支架(I)和内轮毂支架(2)在轮毂中心位置有凸台结构，内轮毂支架(2)的前端凸台能够伸入到外轮毂支架(I)的后端凸台，形成装配和定位关系；外轮毂支架(I)和内轮毂支架(2)在支架圆周上均匀分布四个圆柱凸台结构，外轮毂支架(I)与内轮毂支架(2)通过这四个圆柱凸台结构直接配合联接，并用螺栓固定。
3.根据权利要求I所述的多排式全向轮，其特征在于所述的外轮毂支架(I)与内轮毂支架(2)上开有四个圆孔。
4.根据权利要求I所述的多排式全向轮，其特征在于所述的支撑轴(3)两端呈扁平状，并开有螺孔，可两两首尾相接，八根支撑轴(3)相互连接形成正八边形轴链结构，相邻支撑轴之间的夹角为135度，支撑轴(3)与支撑轴(3)的连接处通过Ml. 6螺钉(7)固定在内轮毂支架(2)、外轮毂支架(I)的U型槽内。
5.根据权利要求I所述的多排式全向轮，其特征在于所述的紧固盖板(5)呈扇形，并带有倒钩结构，倒钩处与轮毂支架的末梢端相连接，紧固盖板(5)窄端开有通孔，通过M3螺钉(6)固定在内轮毂支架(2)、外轮毂支架(I)上。
6.根据权利要求I所述的多排式全向轮，其特征在于所述的纺锤体从动轮(4)由滑动轴承(8)，轴承套(9)，纺锤体外圈(10)组成，滑动轴承(8)内侧与支撑轴(3)连接，滑动轴承(8 )外侧连接轴承套(9 )，轴承套(9 )与纺锤体外圈(10 )相连，纺锤体外圈(10 )和轴承套(9)采用橡胶硫化一体结构，纺锤体外圈(10)两侧分别与滑动轴承(8)的挡边接触。
全文摘要
本发明公开了一种多排式全向轮，包括轮毂和从动轮。该轮毂采用内外两排或两排以上且交替错开22.5度角排列结构，确保全向轮至少有一个及以上小轮与地面接触。外轮毂支架、内轮毂支架通过轮毂中心直接配合联接。轮毂的U型槽内安装支撑轴，支撑轴两两连接，形成正八边形轴链，每根支撑轴上安装纺锤体从动轮，轴链连接处通过带有倒钩的盖板固定。从动轮采用轴承套和纺锤体外圈橡胶硫化的一体结构，保证了全向轮运动的精度。本发明在内轮毂和外轮毂上设计有拔插式结构，可实现多排并列安装，有效提高全向轮的承载能力。本发明克服了目前全向轮相邻小轮间隙过大的问题，提高主动轮的传动平稳性，保证机器人在运行时的振动精度。
文档编号B60B19/12GK102700358SQ201210202378
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者傅丹丹, 周建军, 明瑞松, 陈骏 申请人:杭州电子科技大学