轮组驱动装置、车轮转向系统及运输机器人的制作方法

本发明涉及运输机器人技术领域，特别是涉及一种轮组驱动装置、车轮转向系统及运输机器人。

背景技术：

自动导引运输车(agv：automatedguidedvehicle是一种装备有电磁或光学等自动导引装置的运输车，它能够沿规定的导引路径行驶，以搬运物料，得到了广泛应用。然而，agv的转向性能较差，如无法在复杂路况下正常行走，从而无法满足实际的需要。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种轮组驱动装置、车轮转向系统及运输机器人。该轮组驱动装置利用一个驱动轮组即可实现转向；该车轮转向系统能够保障两个驱动轮组进行驱动转向时的转向同步性；该运输机器人包含前述的轮组驱动装置，转向性能和路况适应性均得到提升。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种轮组驱动装置，包括驱动安装座；第一驱动器和第二驱动器，第一驱动器和第二驱动器分别设于驱动安装座的相对两侧，第一驱动器用于驱动第一车轮转动，第二驱动器用于驱动第二车轮转动，以形成一个驱动轮组；及控制器，第一驱动器和第二驱动器均与控制器电性连接，控制器用于对第一驱动器和第二驱动器进行差速控制。

上述轮组驱动装置，第一驱动器独立驱动第一车轮，第二驱动器独立驱动第二车轮，第一车轮和第二车轮形成一组车轮，控制器控制驱动轮组进行差速驱动，即可实现一组车轮的转向，转向操作简单。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，驱动安装座设有第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽和第二安装槽分别设于驱动安装座的相对两侧，第一驱动器设于第一安装槽，第二驱动器设于第二安装槽。

在其中一个实施例中，第一安装槽和第二安装槽相通、并形成安装通腔，第一驱动器和第二驱动器在安装通腔内呈间距设置、并形成第一走线腔，第一走线腔用于对第一驱动器的驱动线路和第二驱动器的驱动线路进行走线。

另一方面，还提供了一种车轮转向系统，包括如上述任一个技术方案所述的轮组驱动装置，轮组驱动装置设有两个、并分别为第一轮组驱动装置和第二轮组驱动装置，第一轮组驱动装置的驱动安装座为第一驱动安装座，第二轮组驱动装置的驱动安装座为第二驱动安装座；及转向同步装置，转向同步装置包括第一转轴、第二转轴、第一同步轮、第二同步轮和同步带，第一转轴的一端设于第一驱动安装座，第二转轴的一端设于第二驱动安装座，第一同步轮设于第一转轴的另一端，第二同步轮设于第二转轴的另一端，同步带绕设于第一同步轮和第二同步轮。

上述车轮转向系统，当第一轮组驱动装置和第二轮组驱动装置的驱动转向角度不一致时，两者之间的不一致通过第一同步轮和第二同步轮的作用进行传导校正，从而使两者的转向角度保持一致，提升转向可靠性和转向精准性。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，车轮转向系统还包括第一减震装置和第二减震装置，第一减震装置设于第一轮组驱动装置，第二减震装置设于第二轮组驱动装置。

在其中一个实施例中，第一减震装置包括减震座和缓冲件，减震座设有伸缩腔，第一转轴能够沿伸缩腔的长度方向伸缩移动，第一同步轮设于减震座；伸缩腔的腔壁设有第一传动部，第一转轴设有第二传动部，第二传动部与第一传动部传动配合、使第一转轴能够带动减震座转动。

在其中一个实施例中，第一轮组驱动装置还包括转轴安装座和同步轴，转轴安装座设于第一驱动安装座，第一转轴的一端设于转轴安装座，同步轴设于减震座，第一同步轮设于同步轴。

在其中一个实施例中，第一驱动安装座的相对两端分别设有第一安装槽和第二安装槽，第一安装槽和第二安装槽相通、并形成安装通腔，第一驱动器和第二驱动器在安装通腔内呈间距设置、并形成第一走线腔；转轴安装座设有第二走线腔，第一转轴设有第三走线腔，伸缩腔为通腔，同步轴设有第四走线腔，第一走线腔、第二走线腔、第三走线腔、伸缩腔和第四走线腔相通。

在其中一个实施例中，还包括以下至少一项：

转向同步装置还包括转向感应器，转向感应器与控制器电性连接，转向感应器设于第一同步轮、并用于检测第一同步轮的转动角度；

转轴安装座的一端设有第一抵压部，减震座的一端设有第二抵压部，缓冲件为减震弹簧，减震弹簧的两端分别抵压第一抵压部和第二抵压部；

伸缩腔的腔壁设有第一限位部，第一转轴设有第二限位部，第二限位部与第一限位部限位配合；

第一轮组驱动装置还包括至少一个支撑轴承，支撑轴承的外环固设于车架，支撑轴承的内环套设于减震座的外周；

减震座的外周还设有限位卡环和用于安装限位卡环的限位卡槽，限位卡环用于对支撑轴承进行限位。

另外，还提供了一种运输机器人，包括车架；第一车轮和第二车轮；及如上述任一个技术方案所述的轮组驱动装置，轮组驱动装置设有至少一个、并设于车架，第一车轮与第一驱动器传动连接，第二车轮与第二驱动器传动连接。

上述运输机器人，采用前述的轮组驱动装置，转向性能和路况适应性得到改善。

附图说明

图1为实施例中轮组驱动装置的整体结构截面图；

图2为实施例中车轮转向系统的整体结构截面图；

图3为图1实施例中第一驱动安装座、第一驱动器和第二驱动器的装配图；

图4为图3实施例中第一驱动安装座、第一驱动器和第二驱动器的爆炸图；

图5为图1实施例中第一转轴的整体结构示意图；

图6为实施例中运输机器人的结构示意图；

图7为图6实施例中运输机器人的侧视图；

图8为图6实施例中运输机器人的仰视图。

附图标注说明：

10、轮组驱动装置，101、第一轮组驱动装置，102、第二轮组驱动装置，110、第一驱动器，120、第二驱动器，130、第一驱动安装座，131、第一安装槽，132、第二安装槽，133、第一走线腔，140、转轴安装座，141、第二走线腔，142、第一抵压部，150、同步轴，151、第四走线腔，160、支撑轴承，210、第一同步轮，220、第二同步轮，230、同步带，240、第一转轴，241、第三走线腔，242、第二限位部，243、第二传动部，250、第二转轴，310、减震座，311、伸缩腔，312、第二抵压部，313、限位卡环，314、第一限位部，320、缓冲件，410、车架，421、第一车轮，422、第二车轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

需要说明的是，文中所称元件与另一个元件“固定”时，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1，一种轮组驱动装置10，包括驱动安装座；第一驱动器110和第二驱动器120，第一驱动器110和第二驱动器120分别设于驱动安装座的相对两侧，第一驱动器110用于驱动第一车轮421转动，第二驱动器120用于驱动第二车轮422转动，以形成一个驱动轮组；及控制器，第一驱动器110和第二驱动器120均与控制器电性连接，控制器用于对第一驱动器110和第二驱动器120进行差速控制。

本实施例中的轮组驱动装置10，第一驱动器110独立驱动第一车轮421，第二驱动器120独立驱动第二车轮422，第一车轮421和第二车轮422形成一组车轮，控制器控制驱动轮组进行差速驱动，即可实现一组车轮的转向，转向操作简单。

第一车轮421和第二车轮422形成一组车轮，可以看成一个整体的驱动轮，该驱动轮中，具有独立的第一驱动器110和第二驱动器120，第一驱动器110独立驱动第一车轮421转动，第二驱动器120独立驱动第二车轮422转动，控制器通过发出控制信号给第一驱动器110和第二驱动器120，从而使第一驱动器110对第一车轮421的驱动转速和第二驱动器120对第二车轮422的驱动转速存在差异，也即进行差速控制，这时，由于第一车轮421的转速和第二车轮422的转速存在差异，从而使整个的驱动轮产生自转，也即，该轮组驱动装置10驱动该驱动轮实现了转动，并且可实现该驱动轮的整体360°全向转动。

进一步的，差速控制包括同向转动的差速控制，也包括正反方向的转动差速控制。

第一驱动器110可以是电机驱动器，第一驱动器110驱动第一车轮421的轮毂，从而实现对第一车轮421的驱动转动；第二驱动器120可同理设置。

控制器可以是任意能够实现对第一驱动器110和第二驱动器120进行控制的器件，如cpu或plc控制板等。控制器可以是设置在驱动安装座上，也可以根据实际结构布置在车架410上或控制箱内或属于车体或机器人的中央控制系统的一部分，不再赘述。

当然，需要说明的是；第一驱动器110、第二驱动器120和控制器的工作均需供电装置，该供电装置可以是设置在车架410上的蓄电池如锂电池，也可以是外接的电源系统，不再赘述

请参照图3和图4，驱动安装座设有第一安装槽131和第二安装槽132，第一安装槽131和第二安装槽132分别设于驱动安装座的相对两侧，第一驱动器110设于第一安装槽131，第二驱动器120设于第二安装槽132。

图3和图4中，第一安装槽131和第二安装槽132均为圆柱形槽，便于圆形驱动器件的安装，当驱动器为其他外形结构时，可对应设置，不再赘述。

请参照图3和图4，第一安装槽131和第二安装槽132相通、并形成安装通腔，第一驱动器110和第二驱动器120在安装通腔内呈间距设置、并形成第一走线腔133，第一走线腔133用于对第一驱动器110的驱动线路和第二驱动器120的驱动线路进行走线。

图3和图4中，第一安装槽131和第二安装槽132均贯通设置，且两者的槽径相同，这样设置便于加工制造，相当于第一安装槽131和第二安装槽132可一体冲孔完成。

图3中，第一驱动器110的右端和第二驱动器120的左端之间存在间隔，从而该间隔形成了第一走线腔133，使第一驱动器110的驱动线路、第二驱动器120的驱动线路及控制器的控制线路均可通过第一走线腔133进行走线设置，避免转向造成的电线缠绕问题。

当然，在具体实施时，由于涉及到第一车轮421和第一驱动器110之间的装配，以及第二车轮422和第二驱动器120之间的装配，可根据需要设置配套组件，以满足实际需要，这里不再赘述。

请参照图2、图6和图7，一种车轮转向系统，包括如上述任一个实施例所述的轮组驱动装置10，轮组驱动装置10设有两个、并分别为第一轮组驱动装置101和第二轮组驱动装置102，第一轮组驱动装置101的驱动安装座为第一驱动安装座130，第二轮组驱动装置102的驱动安装座为第二驱动安装座；及转向同步装置，转向同步装置包括第一转轴240、第二转轴250、第一同步轮210、第二同步轮220和同步带230，第一转轴240的一端设于第一驱动安装座130，第二转轴250的一端设于第二驱动安装座，第一同步轮210设于第一转轴240的另一端，第二同步轮220设于第二转轴250的另一端，同步带230绕设于第一同步轮210和第二同步轮220。

该车轮转向系统，当第一轮组驱动装置101和第二轮组驱动装置102的驱动转向角度不一致时，两者之间的不一致通过第一同步轮210和第二同步轮220的作用进行传导校正，从而使两者的转向角度保持一致，提升转向可靠性和转向精准性。

第一转轴240设在第一驱动安装座130上，当第一轮组驱动装置101作出第一角度的转向时，第一驱动安装座130带动第一转轴240同步作第一角度的转动，第一转轴240带动第一同步轮210作第一角度的转动；第二转轴250设在第二驱动安装座上，当第二轮组驱动装置102作出第二角度的转向时，第二驱动安装座带动第二转轴250同步作第二角度的转动，第二转轴250带动第二同步轮220作第二角度的转动；此时，若由于打滑或驱动控制精度或传动过程等原因导致第一角度和第二角度不一致时，则同步带230与第一同步轮210和第二同步轮220的配合则对这种不一致的问题进行校正，保证第一轮组驱动装置101的转向角度与第二轮组驱动装置102的转向角度相同，也即保持第一角度和第二角度始终一致，从而保证两者的转向一致性，达到转向可靠性和转向精准性的提升。

需要说明的是，第一同步轮210由第一转轴240的转动作为驱动源被动驱动，第二同步轮220由第二转轴250的转动作为驱动源被动驱动，两者的差速及不一致由同步带230的传动配合予以消灭，因此达到了保证转向一致的技术效果。而第一同步轮210、第二同步轮220和同步带230可采用任意现有的能够满足使用要求的规格尺寸，这里不再赘述。

在一个实施例中，车轮转向系统还包括第一减震装置和第二减震装置，第一减震装置设于第一轮组驱动装置101，第二减震装置设于第二轮组驱动装置102。

第一减震装置和第二减震装置保障行驶过程中及转向过程中的运动平稳性。

请参照图1，第一减震装置包括减震座310和缓冲件320，减震座310设有伸缩腔311，第一转轴240能够沿伸缩腔311的长度方向伸缩移动，第一同步轮210设于减震座310；伸缩腔311的腔壁设有第一传动部，第一转轴240设有第二传动部243，第二传动部243与第一传动部传动配合、使第一转轴240能够带动减震座310转动。

第一转轴240的一端能够在伸缩腔311内伸缩移动，配合缓冲件320实现减震的技术效果；由于第一转轴240在能够上下伸缩配合缓冲件320实现减震的功能之外，还需要能够将第一转轴240的转动传输给第一同步轮210，因此，第二传动部243和第一传动部的配合实现了给传动功能。

第一传动部可以是设在伸缩腔311的腔壁的凸起或沿伸缩腔311的长度方向的凸条结构，对应地，第二传动部243可以是设在第一转轴240的外壁的条形凹槽，该条形凹槽与伸缩腔311的长度方向一致，以匹配进行伸缩移动。

当然，第一传动部也可以是使伸缩腔311的腔壁截面呈多边形设置，第二传动部243为使第一转轴240的轴截面呈对应的多边形设置，如图5所示，不再赘述。

缓冲件320保证了减震性能，使复杂路况下车轮均可着地。

请参照图1，第一轮组驱动装置101还包括转轴安装座140和同步轴150，转轴安装座140设于第一驱动安装座130，第一转轴240的一端设于转轴安装座140，同步轴150设于减震座310，第一同步轮210设于同步轴150。

转轴安装座140设于第一驱动安装座130，以用于安装和支撑第一转轴240，同步轴150设在减震座310上，第一同步轮210设在同步轴150上，从而同步轴150将第一转轴240的转动传递给第一同步轮210。

请参照图1、图3和图4，第一驱动安装座130设有安装槽口，转轴安装座140设有与该安装槽口对应的安装配合体，该安装槽口的槽底设有第一安装孔，安装配合体设有对应的第二安装孔，第一安装孔为通孔，从而可以通过螺栓或螺钉等结构将转轴安装座140固设于第一驱动安装座130。

当然，图3和图4中，第一走线腔133为半圆腔，可在转轴安装座140上设置对应的半圆腔，当转轴安装座140与第一驱动安装座130对接固定时，两个半圆腔对接成完整的圆形腔；另外，由于第一走线腔133用于走线并使线路与其他结构连接，因此，第一走线腔133应设有额外的缺口与外部连接，如可以在转轴安装座140上开设第二走线腔141，第二走线腔141与第一走线腔133相通，以将线路引出，不再赘述。

同步轴150用于安装第一同步轮210，因此，同步轴150和第一同步轮210之间可通过任意现有的安装方式进行安装，不再赘述。

请参照图1，第一驱动安装座130的相对两端分别设有第一安装槽131和第二安装槽132，第一安装槽131和第二安装槽132相通、并形成安装通腔，第一驱动器110和第二驱动器120在安装通腔内呈间距设置、并形成第一走线腔133；转轴安装座140设有第二走线腔141，第一转轴240设有第三走线腔241，伸缩腔311为通腔，同步轴150设有第四走线腔151，第一走线腔133、第二走线腔141、第三走线腔241、伸缩腔311和第四走线腔151相通。

第一走线腔133、第二走线腔141、第三走线腔241、伸缩腔311和第四走线腔151相互连通，从而将第一驱动器110和第二驱动器120的线路引出，以与车架410上的控制器连接或与其他与控制器能够电性连接的线路实现对接，不再赘述。

此时，减震座310呈轴套结构设置，不再赘述。

另外，转向同步装置还包括转向感应器，转向感应器与控制器电性连接，转向感应器设于第一同步轮210、并用于检测第一同步轮210的转动角度。

转向感应器用于检测或感应第一同步轮210的位移变化，从而转换得到转动角度，以将该转向信息与控制器或控制系统进行交互处理，得到具体的行驶信息。

转向感应器可以是位置传感器、位置感应器、光电位移检测器等任意能够实现对第一同步轮210的转向角度进行检测和获取的感应器件，这里不再赘述。

请参照图1，转轴安装座140的一端设有第一抵压部142，减震座310的一端设有第二抵压部312，缓冲件320为减震弹簧，减震弹簧的两端分别抵压第一抵压部142和第二抵压部312。

图1中，第一抵压部142为设在转轴安装座140的上端的环形轴肩，第二抵压部312为设在减震座310的下端的环形轴肩，减震弹簧的两端分别抵压第一抵压部142和第二抵压部312。

请参照图1，伸缩腔311的腔壁设有第一限位部314，第一转轴240设有第二限位部242，第二限位部242与第一限位部314限位配合。

第一转轴240在于减震座310的伸缩腔311进行伸缩配合时，为避免震动幅度过大时，第一转轴240脱离伸缩腔311，进而设置第一限位部314和第二限位部242对第一转轴240的伸缩幅度进行限制，使减震座310与第一转轴240进行伸缩移动时，减震座310无法脱离第一转轴240。

具体地，可以参照图1和图5，第一转轴240的上端设置轴肩结构，该轴肩的截面尺寸大于第一转轴240的截面尺寸，而减震座310的伸缩腔311的尺寸与第一转轴240上的轴肩结构的尺寸相当，从而实现限位伸缩移动的位置的技术效果。

请参照图1，第一轮组驱动装置101还包括至少一个支撑轴承160，支撑轴承160的外环固设于车架410，支撑轴承160的内环套设于减震座310的外周。

支撑轴承160可以是止推轴承，支撑轴承160设有两个，支撑轴承160的外环固设在车架410上，而内环紧紧套在减震座310的外壁，此时，减震座310为柱状结构设置，支撑轴承160则起到支撑减震座310的作用，而减震座310由可以传递第一转轴240的转动运动。

请参照图1，减震座310的外周还设有限位卡环313和用于安装限位卡环313的限位卡槽，限位卡环313用于对支撑轴承160进行限位。

需要说明的是，第二轮组驱动装置102的结构和第一轮组驱动装置101的结构设置原理相同；第二减震装置和第一减震装置的结构设置原理相同，这里不再赘述。

请参照图6至图8，一种运输机器人，包括车架410；第一车轮421和第二车轮422；及如上述任一个实施例所述的轮组驱动装置10，轮组驱动装置10设有至少一个、并设于车架410，第一车轮421与第一驱动器110传动连接，第二车轮422与第二驱动器120传动连接。

该运输机器人，采用前述轮组驱动装置10，转向性能和路况适应性得到改善，可用作安防机器人、巡检机器人及agv等。

轮组驱动装置10由第一驱动器110和第二驱动器120单独驱动第一车轮421和第二车轮422，并形成一组车轮，在控制器的控制作用下，驱动力强劲，转向性能可靠，可实现360°全向转动，带动其他从动车轮运动，能够更好适应路况复杂的工作环境。

进一步地，该运输机器人包括上述任一个实施例所示的车轮转向系统，保证其转向可靠性。

该种情况下，可以是包括车轮转向系统的第一轮组驱动装置101和第二轮组驱动装置102，外加一个从动的车轮或车轮组件，也可以是外加一个同样的轮组驱动装置10。

参照图6至图8，还可以是：采用四个轮组驱动装置10，形成八个驱动轮单独驱动的运输机器人，也即八轮四驱的运输机器人，这里的四驱指四个轮组驱动装置10，实际上，八个车轮均有独立的驱动器进行驱动，增大了运输机器人的负载能力，同时，通过控制器对八个驱动器的控制，能够实现运输机器人的灵活前进、后退和转向，同时，运输机器人的运动算法也更加简单，这里不再赘述。

驱动器可以是电机，舵机的成本是电机成本的20-25倍，因此，相比舵机驱动，电机驱动器的成本更低，即使是八个电机，也比舵机的成本更低。

当然，图6至图8中，车架410呈弯折设置，中部向下部凹设，从而可以使车架410的底盘做到很低的位置，实现低底盘高负载的技术效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。