一种具有差动轮系的AGV的制作方法

本实用新型属于AGV技术领域，具体涉及一种具有差动轮系的AGV。

背景技术：

目前在一些电商仓储领域，开始使用一种特殊运行方式的AGV运载小车，使AGV转弯时，货物相对地面不转动；其优点就是装载货物的货架(通常是正方形)不会相对地面转动，因此无需为AGV在货架之间预留通行时的自身摆动所占用的额外空间，进而使整个运行场地的布局更加紧凑高效。此外，AGV旋转时无需带动货物(重物)旋转，减低了能耗。

然而，目前普遍的实现方式是额外增加电机，对货物托盘进行旋转控制，使其与AGV相对地面的转动相抵消，来实现货物相对地面不转动。此类方法的不足在于电机成本以及所占空间，并且货物托盘的伺服控制在实际上需要不断往复地微小调整转动，依然需要消耗电能。但是，对于蓄电池供电的AGV而言，低功耗、长时间运行是行业发展方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用机械原理克服货物转动惯量的具有差动轮系的AGV。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有差动轮系的AGV，包括车体、车轮、齿轮传动机构、差速传动机构、承载台；所述车轮设有两个，并对称地设置于车体的两侧，所述两个车轮分别通过传动轴与车体连接；所述齿轮传动机构包括第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构，所述第一齿轮传动机构的输入齿轮与一条传动轴或该传动轴的车轮连接，第二齿轮传动机构的输入齿轮与另一条传动轴或该传动轴的车轮连接；第一齿轮传动机构的输出齿轮和第二齿轮传动机构的输出齿轮分别与差速传动机构的两个输入端相连；所述承载台与差速传动结构的输出端固定连接并随差速传动结构的输出端转动；所述AGV运行时，所述差速传动机构根据两个车轮的转速差控制所述承载台的转动幅度。

与现有技术相比，本实用新型的具有差动轮系的AGV采用了差速传动结构控制承载台，可通过控制两个车轮的转速差控制承载台的转动幅度；实现车体拐弯转动时，保证承载台相对地面不转动，无需外加承载台转动电机克服货物负载的转动惯量，节省AGV行驶占用空间，可提高仓库的货物摆放密度，成本低、方便、可靠。

优选的，所述第一齿轮传动机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第二齿轮动机构包括第三齿轮和第四齿轮，所述第二齿轮和第一齿轮通过转动轴纵向连接，并且同步旋转，所述第四齿轮和第三齿轮通过转动轴纵向连接，并且同步旋转；所述第一齿轮和第三齿轮分别与对应的输入齿轮连接，所述第二齿轮和第四齿轮分别与对应的输出齿轮连接；通过该设置，采用多级齿轮传动，提高齿轮工作效率、可靠性，延长齿轮的使用寿命。

优选的，所述第一齿轮、第三齿轮和所述两个输入齿轮均为锥齿轮；所述第一齿轮和第三齿轮横向设置，分别与对应的输入齿轮成直角啮合；通过该设置，采用锥齿轮改变齿轮传动方向，提高齿轮承载能力，使传动更平稳、平顺。

优选的，所述齿轮传动机构与差速传动机构设置在所述承载台下侧，所述第一齿轮传动机构与第二齿轮传动机构分别设置在所述差速传动机构两侧，所述第一齿轮传动机构的第一齿轮与第二齿轮设置在所述差速传动机构的下侧，所述第二齿轮传动机构的第四齿轮和第三齿轮分别设置在所述差速传动机构的上侧与下侧。

优选的，所述车体设有与齿轮传动机构对应的第一安装柱和第二安装柱，所述第一齿轮传动机构的第一齿轮和第二齿轮通过转动轴套设在第一安装柱上，所述第二齿轮传动机构的第三齿轮和第四齿轮通过转动轴套设在第二安装柱上，通过这样设置，传动齿轮套设在安装柱上，使本实用新型的整体结构更合理、紧凑。

优选的，所述差速传动机构包括两个纵向锥齿轮和两横向锥齿轮，所述两个横向锥齿轮竖向相对设置，所述两个纵向锥齿轮横向相对设置在两个横向锥齿轮之间，两个纵向锥齿轮和两横向锥齿轮啮合组成行星齿轮机构；所述两个横向锥齿轮为所述差速传动机构的两个输入端，所述第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构的输入齿轮分别与下侧的横向锥齿轮和上侧的横向锥齿轮连接，并与对应横向锥齿轮同步旋转，所述两个纵向锥齿轮通过齿轮连接轴可旋转连接，齿轮连接轴中部设有向上延伸的承载台连接轴，所述承载台连接轴穿过其中上侧的横向锥齿轮与所述承载台固定连接，采用这种结构，所述两个横向锥齿轮可作为输入端，并通过所述两个横向锥齿轮相反方向旋转，控制所述两个横向锥齿轮的连接轴中心自身旋转，进而控制所述承载台旋转角度；实现两个输入端通过差速转动控制承载台的旋转方向。

优选的，所述车体在所述差速传动机构对应位置下侧设有第三安装柱，所述第一齿轮传动机构的输出齿轮和其对应连接的下侧横向锥齿轮通过转动轴连接并套设在所述第三安装柱上，所述第二齿轮传动机构的输出齿轮和上侧的横向锥齿轮通过转动轴连接。

优选的，所述第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构的两个输入齿轮与对应第一齿轮传动机构和第二齿轮传动机构的两个输出齿轮的传动比分别为i₁和i₂，且i₁＝i₂，所述两个车轮的间距为D，所述车轮的半径大小为R，i₁和i₂满足i₁＝i₂＝D/2R，通过这样设置，设置传动比满足相应条件，使所述承载台相对所述车体的旋转幅度与车体相对地面的旋转幅度等大相反，保证所述承载台相对地面不旋转。

优选的，还包括随动轮，所述随动轮设置有四个，分别对称设置在所述车体前后的两侧；通过外加四个随动轮，提高所述车体的平衡性，使车体运行时更畅顺。

附图说明

图1为本实用新型的具有差动轮系的AGV的爆炸图；

图2为本实用新型的具有差动轮系的AGV的示意图I；

图3为本实用新型的具有差动轮系的AGV的示意图II；

图4为本实用新型的具有差动轮系的AGV的齿轮传动简图；

图5为本实用新型的具有差动轮系的AGV运动原理说明图。

具体实施方式

以下结合附图说明本实用新型的技术方案进行详细说明：

参见图1至4，本实用新型的具有差动轮系的AGV，包括车体1、车轮11、齿轮传动机构2、差速传动机构3、承载台4；所述车轮11设有两个，并对称地设置于车体1的两侧，所述两个车轮11分别通过传动轴与车体1连接；所述齿轮传动机构2包括第一齿轮传动机构21和第二齿轮传动机构22，所述第一齿轮传动机构的输入齿轮211与一条传动轴的车轮11连接，第二齿轮传动机构的输入齿轮221与另一条传动轴的车轮11连接；第一齿轮传动机构的输出齿轮214和第二齿轮传动机构的输出齿轮224分别与差速传动机构3的两个输入端相连；所述承载台4与差速传动结构3的输出端连接并随差速传动结构3的输出端转动；所述AGV运行时，所述差速传动机构3根据两个车轮11的转速差控制所述承载台4的转动幅度。

与现有技术相比，本实用新型的具有差动轮系的AGV采用了差速传动结构3控制承载台4，可通过控制两个车轮11的转速差控制承载台4的转动幅度；实现车体拐弯转动时，保证承载台4相对地面不转动，无需外加承载台转动电机克服货物负载的转动惯量，节省AGV行驶占用空间，可提高仓库的货物摆放密度，成本低、方便、可靠。

参见图1至4，作为优选方案，所述第一齿轮传动机构21包括第一齿轮212和第二齿轮213，所述第二齿轮动机构22包括第三齿轮222和第四齿轮223，所述第二齿轮213和第一齿轮212通过转动轴纵向连接，第二齿轮213和第一齿轮212分别与转动轴的两端固定连接，并且同步旋转，所述第四齿轮223和第三齿轮222通过转动轴纵向连接，所述第四齿轮223和第三齿轮222分别与转动轴的两端固定连接，并且同步旋转；所述第一齿轮212和第三齿轮222分别与对应的输入齿轮连接，所述第二齿轮213和第四齿轮223分别与对应的输出齿轮连接；通过这样设置，采用多级齿轮传动，提高齿轮工作效率、可靠性，延长齿轮的使用寿命。

参见图1至4，作为优选方案，所述第一齿轮212、第三齿轮222和所述两个输入齿轮均为锥齿轮；所述第一齿轮212和第三齿轮222横向设置，分别与对应的输入齿轮成直角啮合；通过这样设置，采用锥齿轮改变齿轮传动方向，提高齿轮承载能力，使传动更平稳、平顺。

参见图1和图2，所述齿轮传动机构2与差速传动机构3设置在所述承载台4下侧，所述第一齿轮传动机构21与第二齿轮传动机构22分别设置在所述差速传动机构3两侧，所述第一齿轮传动机构21的第一齿轮212与第二齿轮213设置在所述差速传动机构3的下侧，所述第二齿轮传动机构22的第四齿轮223和第三齿轮222分别设置在所述差速传动机构的上侧与下侧。

参见图1和图2，所述车体1设有与齿轮传动机构2对应的第一安装柱121和第二安装柱122，所述第一齿轮传动机构21的第一齿轮212和第二齿轮213通过转动轴套设在第一安装柱121上，第一齿轮212和第二齿轮213分别与转动轴的两端固定连接，所述第二齿轮传动机构22的第三齿轮222和第四齿轮223通过转动轴套设在第二安装柱122上，所述第三齿轮222和第四齿轮223分别与转动轴的两端固定连接，通过这样设置，传动齿轮套设在安装柱上，使本实用新型的整体结构更合理、紧凑。

参见图1至3，作为优选方案，所述差速传动机构3包括两个纵向锥齿轮32和两横向锥齿轮31，所述两个横向锥齿轮31竖向相对设置，所述两个纵向锥齿轮32横向相对设置在两个横向锥齿轮31之间，两个纵向锥齿轮32和两横向锥齿轮31啮合组成行星齿轮机构；所述两个横向锥齿轮31为所述差速传动机构3的两个输入端，所述第一齿轮传动机构21和第二齿轮传动机构22的输入齿轮分别与下侧的横向锥齿轮31和上侧的横向锥齿轮31连接，并与对应横向锥齿轮31同步旋转，所述两个纵向锥齿轮32通过齿轮连接轴可旋转连接，齿轮连接轴中部设有向上延伸的承载台连接轴41，所述承载台连接轴41穿过其中上侧的横向锥齿轮31与所述承载台4固定连接，采用这种结构，所述两个横向锥齿轮31作为输入端，并通过所述两个横向锥齿轮31相反方向旋转，控制所述两个横向锥齿轮31的连接轴中心自身旋转，进而控制所述承载台旋转角度；实现两个输入端通过差速转动控制承载台4的旋转方向。

参见图1和图2，作为优选方案，所述车体1在所述差速传动机构3对应位置下侧设有第三安装柱123，所述第一齿轮传动机构的输出齿轮214和其对应连接的下侧横向锥齿轮31通过与转动轴两端固定连接并套设在所述第三安装柱123上，所述第二齿轮传动机构的输出齿轮224和上侧的横向锥齿轮31分别与转动轴两端固定连接。

参见图1至3，所述车体1位于所述承载台4下侧设有安装柱固定板12，所述第一安装柱121和第二安装柱122的上端与所述安装柱固定板12固定连接，所述安装柱固定板中部设有一过孔120，所述承载台连接轴41穿过所述上侧横向锥齿轮31、第二齿轮传动机构的输出齿轮224以及安装柱固定板过孔120与所述承载台4固定连接。

参见图1至4，作为优选方案，所述第一齿轮传动机构21和第二齿轮传动机构22的两个输入齿轮与对应第一齿轮传动机构21和第二齿轮传动机构22的两个输出齿轮的传动比分别为i₁和i₂，且i₁＝i₂，所述两个车轮11的间距为D，所述车轮11的半径大小为R，i₁和i₂满足通过这样设置，设置传动比满足相应条件，使所述承载台4相对所述车体1的旋转幅度与车体1相对地面的旋转幅度等大相反，保证所述承载台4相对地面不旋转。

以下提供本实施方式中，具体公式的推算过程：

参见图4和图5；设左右两车轮的半径均为R，左右两车轮间距为D，齿轮1，2，2′，3，3′，4，4′，5，5′，6，6′，7的齿数分别为z₁，z₂，z_2′，z₃，z_3′，z₄，z_4′，z₅，z_5′，z₆，z_6′，z₇，转角大小分别为θ₁，θ₂，θ_2′，θ₃，θ_3′，θ₄，θ_4′，θ₅，θ_5′，θ₆，θ_6′，θ₇；AGV行走时车身的水平旋转角度为α，转弯内侧的车轮行走转弯半径为R₁，自身旋转角度为α₁；外侧车轮的行走转弯半径为R₂，自身旋转角度为α₂，从而有：

内侧车轮前进的路程s₁＝R₁α，往前转动的角度α₁＝s₁/R；

外侧车轮前进的路程s₂＝R₂α，往前转动的角度α₂＝s₂/R；

齿轮1和齿轮3的传动比：θ_3′＝θ₃，θ₁＝α₁，从而齿轮3'的旋转角度大小

同理，齿轮7和齿轮5'的传动比为：θ₅＝θ_5′，θ₇＝α₂，故齿轮5的旋转角度大小

AGV承载台相对车体的旋转角为水平锥齿轮3'和水平锥齿轮5转角之差的一半，设为β，故：

为使AGV的承载盘相对地面不转动，应使AGV承载台相对车身的旋转角度与AGV车身相对地面的旋转角度等大反向，即β＝-α，应有因AGV实际行驶时R1可为任意值，那么为保持等式成立，应使

综上，应使i₁₃＝i_75'＝i，且则有β＝-α，即AGV承载台相对车身的旋转角度与车身相对地面的旋转角度等大反向，AGV承载台相对于地面不旋转。

参见图1至3，作为优选方案，还包括随动轮5，所述随动轮5设置有四个，分别对称设置在所述车体1前后的两侧；通过外加四个随动轮5，提高所述车体1的平衡性，使车体运行时更畅顺。

参见图1至3，作为优选方案，所述车体1包括两个平行对称设置的支梁13，所述支梁13中部设有一横梁14，所述第三安装柱123下端安装在所述横梁14中部，所述第一安装柱121和第二安装柱122对称设置在所述第三安装柱123两侧，所述横梁12末端设有向外延伸穿过所述支梁的传动轴，所述车轮1和输入齿轮221(211)安装在所述传动轴上，所述两个支梁13的末端设有随动轮安装座51，所述随动轮5安装在所述随动轮安装座51上；通过这样设置，使本实用新型的整体结构更紧凑、合理。

本实用新型的具有差动轮系的AGV直行时，左右两车轮11向车前方以相同转速旋转，使得上侧锥齿轮31和下侧锥齿轮31一相同转速反向旋转，使得行星齿轮结构中的齿轮连接轴带着承载台4保持稳定，不旋转；当所述AGV转弯时，上侧锥齿轮31与下侧锥齿轮31产生转速差，使得行星齿轮结构中的齿轮连接轴受到差动控制，以特定角速度带动承载台4相对AGV车体旋转，并且AGV相对地面的转速与承载台4相对AGV车体的转速相等且反向，从而实现了承载台相对地面不旋转的功能。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。