一种自动导引运输车及其驱动转向机构的制作方法

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种自动导引运输车及其驱动转向机构。

背景技术：

自动导引运输车(简称agv)是一种装备有电磁、光学等自动导引装置，能够沿规定导引路线行驶，具有安全保护以及各种移动装载功能的运输车，属轮式移动机器人范畴。为适应移动空间小、转向空间小的工作环境，其驱动机构与转向机构一般总成为一体式结构，转向方式一般分为独立偏转轮式、差速驱动式以及麦克纳姆轮式等，且均可实现agv的全方位转向功能，但独立偏转轮式与麦克纳姆轮式机构负载能力相对于差速驱动式略显不足。而现有差速转向式驱动机构一方面结构较为复杂，体积仍然较大，在牵引、搬运过程中仍然不能适应较低的现场工作环境；另一方面只能在平整光滑路面或有极小障碍的路面行驶，使车身不稳定，当机构在不平整路面作业时，驱动轮底面附着力降低，甚至影响小车行驶精度，存在运输安全隐患。现有驱动转向机构多采用差速转向方式，但一般装置体积较大、高度较高，且较难适应不平整路面。

技术实现要素：

为了解决现有驱动转向机构存在的结构复杂、体积较大，在牵引、运输过程中不能适应较低矮现场工作环境的问题，本发明提供了一种新型的驱动转向机构与一种包括该驱动转向机构的自动导引运输车。

本发明提供的技术方案具体如下：

一种驱动转向机构，应用于自动导引运输车，包括避震组件、旋转承重组件和底盘组件，其中，

所述避震组件包括叠放布置并且可相对上下移动的上安装板和下安装板，所述下安装板设有中心孔，所述上安装板和所述下安装板之间设有转角反馈装置、多个避震弹簧以及用于限制所述上安装板和所述下安装板之间最大间距的限位柱；

所述旋转承重组件包括贯穿所述中心孔的并且同轴转动配合的旋转轴和旋转轴固定座，所述旋转轴的上端同轴固接有转向同步轮且下端与所述底盘组件固接，所述旋转轴固定座与所述下安装板固接。

优选地，在上述驱动转向机构中，所述底盘组件包括用于支撑两端驱动轮的倾斜转轴以及与所述倾斜转轴交叉连接的中轴，所述中轴的两端分别连接有一个旋转轴固定板，两个所述旋转轴固定板均通过所述中轴相对所述倾斜转轴可转动。

优选地，在上述驱动转向机构中，两个所述旋转轴固定板的下端固接于回转固定板。

优选地，在上述驱动转向机构中，所述限位柱的下端固定于所述下安装板，所述上安装板通过限位孔与所述限位柱滑动配合，所述限位柱的上端设有位于所述上安装板上方的限位凸缘。

优选地，在上述驱动转向机构中，所述上安装板与所述下安装板之间还设有定位导向柱，所述避震弹簧套设在所述定位导向柱外周。

优选地，在上述驱动转向机构中，所述中心孔两侧对称布置有多个所述避震弹簧。

优选地，在上述驱动转向机构中，所述上安装板设有位于所述中心孔上方的可供所述转向同步轮贯穿的上中心孔。

优选地，在上述驱动转向机构中，所述上中心孔与所述转向同步轮之间设有安装间隙。

优选地，在上述驱动转向机构中，所述转角反馈装置包括固定于所述下安装板上的行星轮安装座以及转动连接于所述行星轮安装座上的第一行星轮，所述第一行星轮通过上同步带与所述转向同步轮传动连接，所述第一行星轮的轮径与所述转向同步轮的轮径相等。

本发明提供的驱动转向机构，包括避震组件、旋转承重组件和底盘组件，其中，避震组件包括叠放布置并且可相对上下移动的上安装板和下安装板，下安装板设有中心孔，上安装板和下安装板之间设有转角反馈装置、多个避震弹簧以及用于限制上安装板和下安装板之间最大间距的限位柱；旋转承重组件包括贯穿中心孔的并且同轴转动配合的旋转轴和旋转轴固定座，旋转轴的上端同轴固接有转向同步轮且下端与底盘组件固接，旋转轴固定座与下安装板固接。

本发明通过在避震组件上开设中心孔，可以使旋转承重组件充分利用避震组件的空间，从而使避震组件的上下安装板之间的结构更加紧凑，同时将转角反馈装置和避震弹簧等设置在上下安装板之间，进一步缩小了机构整体体积，降低了机构整体高度。可见，本发明在不影响行驶、运输的情况下，降低了驱动转向机构的结构复杂性，缩小了机构体积，在牵引和运输过程中能够适应较低矮的现场工作环境。

本发明还提供了一种包括上述驱动转向机构的自动导引运输车。该自动导引运输车产生的有益效果的推导过程与上述驱动转向机构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中的驱动转向机构的总装结构示意图；

图2为本发明具体实施例中的驱动转向机构越障示意图；

图3为本发明具体实施例中的底盘组件结构示意图；

图4为本发明具体实施例中的转角反馈装置结构示意图。

图1至图4中：

11-上安装板、12-限位柱、13-下安装板、14-定位导向柱、15-上中心孔、16-避震弹簧、21-转向同步轮、22-旋转轴、23-旋转轴固定座、31-驱动轮、32-链条、33-驱动电机、34-旋转轴固定板、35-中轴、36-电机减速器、37-电机固定板、38-倾斜转轴、39-回转固定板、310-小链轮、311-链轮压盖、312-驱动轮压盖、313-大链轮、41-上同步带、42-码盘、43-行星轮安装座、44-安装座中心孔、45-第一行星轮、46-码盘同步轮、47-下同步带、48-第二行星轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图4，图1为本发明具体实施例中的驱动转向机构的总装结构示意图，图2为本发明具体实施例中的驱动转向机构越障示意图，图3为本发明具体实施例中的底盘组件结构示意图，图4为本发明具体实施例中的转角反馈装置结构示意图。

在一种具体实施例方案中，本发明提供了一种应用于自动导引运输车的驱动转向机构，该机构主要包括避震组件、旋转承重组件和底盘组件三个部分，其中，避震组件包括叠放布置并且可相对上下移动的上安装板11和下安装板13，下安装板13设有中心孔，上安装板11和下安装板13之间设有转角反馈装置、多个避震弹簧16以及用于限制上安装板11和下安装板13之间最大间距的限位柱12；旋转承重组件包括贯穿中心孔的并且同轴转动配合的旋转轴22和旋转轴固定座23，旋转轴22的上端同轴固接有转向同步轮21且下端与底盘组件固接，旋转轴固定座23与下安装板13固接。

避震组件具体包括上安装板11、限位柱12、下安装板13、避震弹簧16和转角反馈装置。上安装板11和下安装板13可以通过避震弹簧16相对上下弹性移动，优选地，中心孔两侧对称布置有多个避震弹簧16，如图1所示，如此设置，可以使上下安装板之间的载荷分布更加均匀，避免车身发生摇晃。优选地，上安装板11与下安装板13之间还设有定位导向柱14，避震弹簧16套设在定位导向柱14外周，如图1和图2所示，如此设置，可以保证避震弹簧16稳定地安装在预设位置，避免其发生移动。另外，限位柱12的作用是限制上下安装板之间的最大间距，避免两者间距过大而拉坏避震弹簧16或者上安装板11脱离下安装板13，限位柱12不仅提高了避震组件的整体安全性，而且还可以通过设计限位柱12的高度来限制上安装板11与下安装板13之间的最大距离，如此，便可以使避震组件的体积更加紧凑。需要说明的是，限位柱12的结构形式可以有多种，优选地，本方案中的限位柱12的下端固定于下安装板13上，上安装板11通过限位孔与限位柱12滑动配合，即，上安全板11可以沿限位柱12上下滑动，限位柱12的上端设有位于上安装板11上方的限位凸缘，如图2所示，该限位凸缘外径大于上安装板11的限位孔的孔径，从而使上安全板11不能脱离限位柱12。当然，本领域技术人员还可以将限位柱12带有凸缘或限位块的一端连接到下安装板13下方，并将限位柱12另一端固定在上安装板11上，本文不再赘述。

下安装板13开设的中心孔用于装配旋转承重组件，旋转轴固定座23可穿过该中心孔并与下安装板13固定连接，从而使旋转承重组件通过旋转轴固定座23与下安装板13固接。旋转轴固定座23内部嵌套有旋转轴22，且旋转轴22与旋转轴固定座23同轴转动配合，当机构需要转向时，在驱动电机33的动力作用下，旋转轴22在旋转轴固定座23内部旋转，转向同步轮21与旋转轴22上端固接并随旋转轴22一同旋转。旋转轴22与底盘组件固接，以实现底盘组件的转向功能。

在机构运行过程中，由于车身重量压迫驱动转向机构，驱动轮31紧贴地面，此时，避震弹簧16受到压缩并为驱动轮31提供附着力；当遇到路面障碍时，避震弹簧16将起到避震作用。

本发明通过在避震组件上开设中心孔，可以使旋转承重组件充分利用避震组件的空间，从而使避震组件的上下安装板之间的结构更加紧凑，同时将转角反馈装置和避震弹簧16等设置在上下安装板之间，进一步缩小了机构整体体积，降低了机构整体高度。可见，本发明在不影响行驶、运输的情况下，降低了驱动转向机构的结构复杂性，缩小了机构体积，在牵引和运输过程中能够适应较低矮的现场工作环境。

请参照图3，本方案中的底盘组件包括：驱动轮31、链条32、驱动电机33、旋转轴固定板34、中轴35、电机减速器36、电机固定板37、倾斜转轴38、回转固定板39、大链轮313、小链轮310、链轮压盖311和驱动轮压盖312等。倾斜转轴38位于底盘组件的中心位置，由倾斜转轴38的中心至两端方向上均分别依次安装有电机固定板37、大链轮313和驱动轮31，其中，驱动轮31与倾斜转轴38同轴配合并可围绕倾斜转轴38的轴线旋转，驱动轮31是直接与地面接触的部件。电机固定板37的一端与倾斜转轴38固接，另一端与电机减速器36连接，电机减速器36连接驱动电机33的输出轴，电机减速器36的输出转轴与小链轮310连接，小链轮310通过链条32与大链轮313传动连接，在驱动电机33的驱动下可实现机构的行走和差速转向等功能，小链轮310的链轮直径小于大链轮313的链轮直径，因此可实现减速增扭的传动效果。驱动轮压盖312分别安装在倾斜转轴38轴端位置，对驱动轮31起到轴向限位作用；链轮压盖311分别安装在电机减速器36转轴端部，对小链轮310起到轴向限位作用。

需要说明的是，中轴35与倾斜转轴38交叉连接，中轴35的两端分别连接有一个旋转轴固定板34，两个旋转轴固定板34均通过上述中轴35相对倾斜转轴38可转动。中轴35与倾斜转轴38交叉连接，可以进一步降低底盘组件的高度，使整体结构更加紧凑。具体的，本具体实施例方案中的中轴35与倾斜转轴38垂直交叉固定连接，倾斜转轴38的中心设置有一个与自身轴线垂直相交的装配孔，中轴35就与该装配孔过盈配合在一起，由图3可见，中轴35依次穿过第一块旋转轴固定板34、倾斜转轴38和第二块旋转轴固定板34，其中，倾斜转轴38的中心位置与中轴35固接，中轴35为圆轴或曲轴等结构，因此，本领域技术人员还可以根据不同需求来布置中轴35与倾斜转轴38之间的交叉角度，并不一定是垂直关系。中轴35的两端分别与两个旋转轴固定板34通过轴承旋转连接。两个旋转轴固定板34通过连接板等部件与旋转轴22固接，从而使旋转承重组件与底盘组件连接在一起，实现底盘组件的转向功能。

请参见图2和图3，当一侧的驱动轮31遇到障碍时，由于机构两侧底面存在高度差，除了避震弹簧16的避震作用外，有障碍的一侧驱动轮31将绕中轴35旋转并抬高，从而更加容易地越过障碍，尤其是通过凹坑时，陷入凹坑的驱动轮31在倾斜转轴38的辅助作用下，所产生的高度差将得到有效补偿。由于消除了地面高度差，驱动轮31一侧悬空的现象将不再出现，解决了越障过程中车身不稳定、存在运输安全隐患的问题，降低了不平整路面对机构造成的应力集中现象的影响。

优选地，两个旋转轴固定板34的下端均固定连接于回转固定板39，由图3可知，旋转轴固定板34布置于倾斜转轴38的前后两侧，且其上端与旋转轴22固接，下端与回转固定板39固接，三者相互固接，从而进一步增强了稳固作用。

请参照图1和图4，转角反馈装置安装在下安装板13上，主要包括：上同步带41、码盘42、行星轮安装座43、安装座中心孔44、第一行星轮45、码盘同步轮46、下同步带47、第二行星轮48等，第一行星轮45的轮径大于第二行星轮48的轮径，行星轮安装座43固定于下安装板13上，第一行星轮45通过安装座中心孔44与行星轮安装座43铰接，并通过上同步带41与旋转承重组件的转向同步轮21传动连接，且第一行星轮45的轮径与转向同步轮21的轮径相等。第二行星轮48位于第一行星轮45的正下方并且与第一行星轮45同轴固接，第二行星轮48通过下同步带47与码盘同步轮46带传动，第二行星轮48的轮径与码盘同步轮46的轮径相等，码盘同步轮46与码盘42同轴连接并固定在行星轮安装座43上，如此设置，转轴22的转速与第一行星轮45、第二行星轮48以及码盘同步轮46的转速均相等，转轴22的转角就可以通过转角反馈装置进行1:1传递，码盘42可使用单圈编码器。当驱动轮31差速旋转时，底盘组件通过旋转轴22带动转向同步轮21转动，最终将转动角度通过转角反馈装置准确传递至码盘42中，最终产生的电信号输入控制器中，以实时纠正机构在运行过程中产生的偏差。

优选地，本方案在上安装板11上开设有位于中心孔上方的可供转向同步轮21贯穿的上中心孔15，如图1所示，旋转承重组件的旋转轴22连通转向同步轮21伸出于下安装板13的中心孔上方，当上安装板11与下安装板13相互靠近时，上下安装板之间的间距变小，即，用于容纳旋转轴22和转向同步轮21的空间也变小，此时，利用上安装板11的上中心孔15，就可以使转向同步轮21充分利用上安装板11的厚度方向的空间，从而使得上安装板11和下安装板13可以进一步靠近。

为了进一步提高上下安装板之间的安装空间，本方案还在上安装板11上开设有用于容纳转角反馈装置的布置孔，该布置孔与上述的上安装孔15相通并形成一个类似于数字“8”形状的孔，也可以设计为长圆孔形式。转角反馈装置的第一行星轮45设置于行星轮安装座43上并且可贯穿上安装板11的布置孔，第一行星轮45的高度与转向同步轮21高度一致并且两者通过上同步带41传动连接，如此设置，转角反馈装置和旋转承重组件与下安装板13的相对位置则保持不变，只有上安装板11可相对下安装板13上下移动。本方案通过在上安装板11上开设上中心孔15和布置孔，提高了上下安装板之间的空间利用率，从而使得避震组件结构更加紧凑。另外，第一行星轮45的中心与转向同步轮21的中心的连线优选设计为与上安装板11的长边平行，即，与驱动轮31前后直行方向平行，如此布置，可以使驱动转向装置整体保持对称，从而提高稳定性。

优选地，上中心孔15与转向同步轮21之间设有安装间隙，如此布置，可以方便该驱动转向装置在装配过程中，操作人员手动将转向同步轮21安装到旋转轴22上，或者将旋转轴22安装于旋转轴固定座23中。

与现有技术相比较，本方案具有以下有益效果：

1、本发明所设计的驱动转向机构，在装配有避震弹簧、中轴和旋转轴等零部件的基础上，既拥有一定越障能力、较高底面附着力的前提下，使整体结构更加简化，降低了中轴高度，上下安装板之间的结构更加紧凑，同时，转角反馈装置沉降在安装板内部，进一步缩小了机构整体体积，降低了机构整体高度；

2、本发明所设计的驱动转向机构，中轴和避震弹簧部件在保留了原有越障能力和避震效果的前提下为agv整车运行提供了充足、有效的底面附着力和运行稳定性，保证了agv的正常行驶，同时大大降低了不平整路面对机构产生的应力集中现象的影响；

3、本发明所设计的驱动转向机构，转角反馈装置通过多同步带机构在1:1转速比下将转轮偏转角度准确传递至单圈编码器，代替了传统的多圈编码器或磁编码器，在保证转角反馈功能的前提下降低了成本；

4、本发明不仅可以单独用于agv小车驱动转向，也可以多组配合使用，同时，在各类物流仓储搬运小车中均可使用，具有很高的适用。

本发明还提供了一种包括上述驱动转向机构的自动导引运输车。该自动导引运输车产生的有益效果的推导过程与上述驱动转向机构带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。