一种可吸附式模块化转向轮的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及可吸附式全方位移动平台领域，具体是一种可吸附式模块化转向轮，包括吸附模块、转向轮安装支架、转向轮、转向模块安装平板、行星减速器和转向电机；所述吸附模块包括吸附元件安装板和吸附元件，所述吸附元件固联在所述吸附元件安装板上，所述吸附元件安装板与转向轮安装支架固联，所述转向轮安装支架与行星减速器的输出轴固联，所述转向轮安装支架上设置有所述转向轮，所述行星减速器和所述转向电机分别连接在转向模块安装平板上。本实用新型采用模块化设计理念，将转向电机、车轮、吸附模块等功能集成设计，结构简凑，布局合理，安装方便，适用范围广。
【专利说明】
一种可吸附式模块化转向轮
技术领域
[0001]本实用新型涉及可吸附式全方位移动平台领域，具体是一种可吸附式模块化转向轮。
【背景技术】
[0002]机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。移动平台是机器人的一个重要部分，吸附式全方位移动平台是其中的一种，主要用于对执行机构方位变化较大的场合，如大型钢结构件的焊接、检测等工艺。通过吸附式全方位移动平台能实现水平、竖直、倒挂等各个方位的移动，增加执行机构的运动范围，保证执行机构位置可达。
[0003]现有较多关于全方位移动平台的装置，但是其转向轮均没采用模块化设计方案，拆装和维护较困难，产品灵活性差，设计周期长。如申请号为201510191876.3，名称为“一种壁面爬行机器人”的发明专利，提供一种通过升力平衡系统、壁面行走装置和壁面作业装置配合实现高效壁面爬行运动的机器人，从而实现设备的全方位移动，该实用新型设备提供的吸附力有限，设备不够紧凑，负载能力有限。又如申请号为201210185680.X，名称为“一种新型的差动驱动复合吸附式爬壁机器人”的实用新型专利，采用永磁吸附，前轮接触吸附、后轮间隙吸附的方式，实现爬壁功能，从而实现该装置在可导磁的结构件上的全方位移动。该发明前轮结构复杂，被动转向，转向阻力大，灵活性不够，转向精度较差，接触吸附力较大，装置较难从工件上取下。又如，申请号为“201420776879.4”，名称为“模块化车轮组”的实用新型专利，提供了一种将车轮、车轮轴、轴承安装在一个壳体内，组成一个模块，可以快速安装在起重机端梁上，但是该设备不包含转向部分，也未包括吸附部分，不适用于全方位移动平台，同时没有定位结构，安装精度无法保证。
[0004]综上所述，现有全方位移动平台各个驱动轮和转向轮均为单独设计，没有采用模块化设计方案，拆装维护不方便，因此，设计一种可吸附式的模块化转向轮，可以根据不同应用场合，按照需要，快速定位安装到移动平台上，实现移动平台的快速设计、安装和调试。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供了一种可吸附式模块化转向轮，用于快速搭建各种移动平台，尤其用于快速搭建各种可吸附式全方位移动平台，便于搭载各种机器人执行机构，在空间范围内实现水平、竖直、倒立等各个方位的移动，安全、可靠的增加机器人的作业范围。
[0006]为实现上述技术效果，本实用新型所采用的技术方案为:
[0007]—种可吸附式模块化转向轮，其特征在于:包括吸附模块、转向轮安装支架、转向轮、转向模块安装平板、行星减速器和转向电机;所述吸附模块包括吸附元件安装板和吸附元件，所述吸附元件固联在所述吸附元件安装板上，所述吸附元件安装板与转向轮安装支架固联，所述转向轮安装支架与行星减速器的输出轴固联，所述转向轮安装支架上设置有所述转向轮，所述行星减速器和所述转向电机分别连接在转向模块安装平板上。吸附元件所产生的吸附力，将整个吸附模块和与之固联的零部件，吸附在目标表面上。
[0008]进一步的，所述吸附元件为永磁体、电磁铁或真空吸盘。
[0009]进一步的，所述行星减速器的输出轴与转向轮安装支架固联。
[0010]进一步的，所述转向轮通过转向轮安装轴、轴承座安装在转向轮安装支架上。
[0011]进一步的，所述转向轮安装支架上设计有与行星减速器输出轴上的凸缘相配合的内止口，通过止口定位安装到行星减速器的输出端。
[0012]进一步的，所述转向模块安装板上分别设置有与行星减速器、转向电机相配合的凹槽，用于与转向电机和行星减速器的凸缘配合实现定位，同时还设置有与车架上凹槽相配合的凸缘，所有用于配合的凸缘和凹槽均有较高的加工精度，可以达到快速定位的作用，行星减速器与转向电机通过定位止口可以快速定位并固接在转向模块安装板上，可吸附式模块化转向轮可以快速定位安装到车架上，定位精度高。
[0013]进一步的，所述转向电机和行星减速器之间安装有齿形带传动机构，转向电机的旋转运动和动力经齿形带传动机构、行星减速器传递到转向轮安装支架上，带动转向轮、吸附模块整体一起转向。
[0014]本实用新型的工作原理为:
[0015]转向电机固定在转向模块安装平板上，并且转向电机通过齿形带传动机构与行星减速器相连，由于行星减速器的输出轴是与转向轮安装支架相连，而转向轮安装支架通过轴承座和转向轮安装轴与转向轮相连，所以转向电机的旋转运动和动力能传递到转向轮安装支架上，从而带动转向轮转向。而转向轮安装支架是固连在吸附元件安装板上，所以吸附元件能将上述所有结构吸附在指定的位置上。
[0016]本实用新型的优点在于:
[0017]1、本实用新型采用模块化设计理念，将转向电机、车轮、吸附模块等功能集成设计，结构简凑，布局合理，安装方便，适用范围广。本申请提到的模块化设计是指根据产品功能对涉及的零部件进行功能划分，将构成某一功能的零部件进行组合设计，构成特定的功能模块，通过模块的选择和组合可以快速构成不同的产品，以满足不同的使用需求。如吸附式移动平台必然涉及转向轮、驱动轮，吸附机构等模块，各个模块涉及轴承座、轴、安装支架、减速器、电机…，现有技术中涉及的磁吸附式转向轮，车轮、轴承座、安装支架、减速器、电机等都是单独安装在车架上，没有作为一个整体，安装、定位等相对复杂，不利于快速设计和更改，而本申请中将车轮、轴承座、安装支架、减速器、电机等进行集成，充分考虑了安装、定位的方便，可将整个模块作为一个独立的整体，安装到任何需要转向的移动平台上，实现转向功能。
[0018]2、本实用新型选择行星减速器，单级速比大、结构紧凑、负载能力强、精度高，可以实现高精度的转向控制。
[0019]3、本实用新型转向模块安装板采用整体加工，并设计有统一的安装和定位基准，拆装方便，重复定位精度高。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型可吸附式模块化转向轮结构示意图。
[0021]图2为本实用新型采用一个可吸附式模块化转向轮和两个可吸附式模块化驱动轮组成的三轮可吸附式全方位移动平台实施例示意图。
[0022]图中，14是吸附元件安装板，15是吸附元件，16是转向轮安装支架，17是转向轮，18是行星减速器，19是转向模块安装平板，20是齿形带传动机构，21是转向电机，24是转向轮安装轴，25是轴承座。
【具体实施方式】
[0023]实施例1
[0024]—种可吸附式模块化转向轮包括吸附模块、转向轮安装支架16、转向轮17、转向模块安装平板19、行星减速器18和转向电机21;所述吸附模块包括吸附元件安装板14和吸附元件15，所述吸附元件15固联在所述吸附元件安装板14上，所述吸附元件安装板14与转向轮安装支架16固联，所述转向轮安装支架16与行星减速器18的输出轴固联，所述转向轮安装支架上设置有所述转向轮17，所述行星减速器18和所述转向电机21分别连接在转向模块安装平板19上。吸附元件15所产生的吸附力，将整个吸附模块和与之固联的零部件，吸附在目标表面上。
[0025]转向电机21固定在转向模块安装平板19上，并且转向电机21通过齿形带传动机构20与行星减速器18相连，由于行星减速器18的输出轴是与转向轮安装支架16相连，而转向轮安装支架16通过轴承座25和转向轮安装轴24与转向轮17相连，所以转向电机21的旋转运动和动力能传递到转向轮安装支架16上，从而带动转向轮17转向。而转向轮安装支架16是固连在吸附元件安装板14上，所以吸附元件15能将上述所有结构吸附在指定的位置上。
[0026]本实用新型采用模块化设计理念，将转向电机21、车轮、吸附模块等功能集成设计，结构简凑，布局合理，安装方便，适用范围广。本申请提到的模块化设计是指根据产品功能对涉及的零部件进行功能划分，将构成某一功能的零部件进行组合设计，构成特定的功能模块，通过模块的选择和组合可以快速构成不同的产品，以满足不同的使用需求。如吸附式移动平台必然涉及转向轮17、驱动轮，吸附机构等模块，各个模块涉及轴承座25、轴、安装支架、减速器、电机…，现有技术中涉及的磁吸附式转向轮17，车轮、轴承座25、安装支架、减速器、电机等都是单独安装在车架上，没有作为一个整体，安装、定位等相对复杂，不利于快速设计和更改，而本申请中将车轮、轴承座25、安装支架、减速器、电机等进行集成，充分考虑了安装、定位的方便，可将整个模块作为一个独立的整体，安装到任何需要转向的移动平台上，实现转向功能。
[0027]实施例2
[0028]—种可吸附式模块化转向轮包括吸附模块、转向轮安装支架16、转向轮17、转向模块安装平板19、行星减速器18和转向电机21;所述吸附模块包括吸附元件安装板14和吸附元件15，所述吸附元件15固联在所述吸附元件安装板14上，所述吸附元件安装板14与转向轮安装支架16固联，所述转向轮安装支架16与行星减速器18的输出轴固联，所述转向轮安装支架16上设置有所述转向轮17，所述行星减速器18和所述转向电机21分别连接在转向模块安装平板19上。吸附元件15所产生的吸附力，将整个吸附模块和与之固联的零部件，吸附在目标表面上。
[0029]吸附元件15为永磁体、电磁铁或真空吸盘。所述行星减速器18的输出轴与转向轮安装支架16固联。从而保证转向轮17以轴为中心回转。所述转向轮17通过转向轮安装轴24、轴承座25安装在转向轮安装支架16上。
[0030]转向轮安装支架16上设计有与行星减速器18输出轴上的凸缘相配合的内止口，通过止口定位安装到行星减速器18的输出端。
[0031]转向模块安装板上分别设置有与行星减速器18、转向电机21相配合的凹槽，用于与转向电机21和行星减速器18的凸缘配合实现定位，同时还设置有与车架上凹槽相配合的凸缘，所有用于配合的凸缘和凹槽均有较高的加工精度，可以达到快速定位的作用，行星减速器18与转向电机21通过定位止口可以快速定位并固接在转向模块安装板上，可吸附式模块化转向轮17可以快速定位安装到车架上，定位精度高。
[0032]转向电机21和行星减速器18之间安装有齿形带传动机构20，转向电机21的旋转运动和动力经齿形带传动机构20、行星减速器18传递到转向轮安装支架16上，带动转向轮17、吸附模块整体一起转向。
[0033]转向电机21固定在转向模块安装平板19上，并且转向电机21通过齿形带传动机构20与行星减速器18相连，由于行星减速器18的输出轴是与转向轮安装支架16相连，而转向轮安装支架16通过轴承座25和转向轮安装轴24与转向轮17相连，所以转向电机21的旋转运动和动力能传递到转向轮安装支架16上，从而带动转向轮17转向。而转向轮安装支架16是固连在吸附元件安装板14上，所以吸附元件15能将上述所有结构吸附在指定的位置上。
[0034]本实用新型采用模块化设计理念，将转向电机21、车轮、吸附模块等功能集成设计，结构简凑，布局合理，安装方便，适用范围广。本申请提到的模块化设计是指根据产品功能对涉及的零部件进行功能划分，将构成某一功能的零部件进行组合设计，构成特定的功能模块，通过模块的选择和组合可以快速构成不同的产品，以满足不同的使用需求。如吸附式移动平台必然涉及转向轮17、驱动轮，吸附机构等模块，各个模块涉及轴承座25、轴、安装支架、减速器、电机…，现有技术中涉及的磁吸附式转向轮17，车轮、轴承座25、安装支架、减速器、电机等都是单独安装在车架上，没有作为一个整体，安装、定位等相对复杂，不利于快速设计和更改，而本申请中将车轮、轴承座25、安装支架、减速器、电机等进行集成，充分考虑了安装、定位的方便，可将整个模块作为一个独立的整体，安装到任何需要转向的移动平台上，实现转向功能。
[0035]本实用新型选择行星减速器18，单级速比大、结构紧凑、负载能力强、精度高，可以实现高精度的转向控制。本实用新型转向模块安装板采用整体加工，并设计有统一的安装和定位基准，拆装方便，重复定位精度高。
[0036]以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0037]如图1所示，可吸附式模块化转向轮由吸附元件安装板14，吸附元件15，转向轮安装支架16，转向轮17，行星减速器18，转向模块安装平板19，齿形带传动机构20，转向电机21，转向轮安装轴24、轴承座25组成。吸附元件15安装在吸附元件安装平板14上组成吸附模块，吸附元件15可以是磁铁或吸盘。吸附元件安装板14与转向轮安装支架16固联，转向轮17通过转向轮安装轴24、轴承座25安装在转向轮安装支架16上，转向轮安装支架16与行星减速器18的输出轴通过止口定位并固联。转向轮安装支架16、转向轮17、吸附模块都可以随行星减速器18的输出轴旋转，实现转向功能。行星减速器18的壳体通过止口定位并固联到转向模块安装平板19上，转向电机21的壳体通过止口定位并固联到转向模块安装平板19上，转向电机19与行星减速器18的输人轴通过齿形带传动机构20连接，传递运动和动力，实现转向。转向电机19带有绝对位置编码器，配合高精度的行星减速器18可以高精度的控制转向轮转向角度。
[0038]最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而己，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种可吸附式模块化转向轮，其特征在于:包括吸附模块、转向轮安装支架(16)、转向轮(17)、转向模块安装平板(19)、行星减速器(18)和转向电机(21);所述吸附模块包括吸附元件安装板(14)和吸附元件(15)，所述吸附元件(15)固联在所述吸附元件安装板(14)上，所述吸附元件安装板(14)与转向轮安装支架(16)固联，所述转向轮安装支架(16)与行星减速器(18)的输出轴固联，所述转向轮安装支架(16)上设置有所述转向轮(17)，所述行星减速器(18)和所述转向电机(21)分别连接在转向模块安装平板(19 )上。2.根据权利要求1所述的一种可吸附式模块化转向轮，其特征在于:所述吸附元件(15)为永磁体、电磁铁或真空吸盘。3.根据权利要求1所述的一种可吸附式模块化转向轮，其特征在于:所述行星减速器(18)的输出轴与转向轮安装支架(16)固联。4.根据权利要求3所述的一种可吸附式模块化转向轮，其特征在于:所述转向轮(17)通过转向轮安装轴(24)、轴承座(25)安装在转向轮安装支架(16)上。5.根据权利要求4所述的一种可吸附式模块化转向轮，其特征在于:所述转向轮安装支架(16)上设计有与行星减速器(18)输出轴上的凸缘相配合的内止口，通过止口定位安装到行星减速器(18)的输出端。6.根据权利要求5所述的一种可吸附式模块化转向轮，其特征在于:所述转向模块安装板上分别设置有与行星减速器(18)、转向电机(21)相配合的凹槽，用于与转向电机(21)和行星减速器(18)的凸缘配合实现定位，同时还设置有与车架上凹槽相配合的凸缘，行星减速器(18)与转向电机(21)通过定位止口定位并固接在转向模块安装板上，可吸附式模块化转向轮(17)定位安装到车架上。7.根据权利要求6所述的一种可吸附式模块化转向轮，其特征在于:所述转向电机(21)和行星减速器(18)之间安装有齿形带传动机构(20)，转向电机(21)的旋转运动和动力经齿形带传动机构(20 )、行星减速器(18 )传递到转向轮安装支架(16 )上，带动转向轮(17 )、吸附模块整体一起转向。
【文档编号】B62D57/024GK205589344SQ201620431060
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】莫堃, 肖唐杰, 彭波, 官雪梅, 杨宵, 樊虹
【申请人】中国东方电气集团有限公司