一种带有自动刹车装置的麦克纳姆轮的制作方法

本实用新型涉及一种带有自动刹车装置的麦克纳姆轮。

背景技术：

麦克纳姆轮包括轮毂和从动辊轮，该轮毂的外圆周处均匀开设有3个或3个以上的轮毂齿，每两个轮毂齿之间装设有一从动辊轮，该从动辊轮的径向方向与轮毂外圆周的切线方向成45°角，因而可通过控制轮毂的旋转速度组合来控制系统的行走方向和速度大小，实现系统的全方位运动。麦克纳姆轮可以原地360度转圈，可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，在很多场合得到广泛的应用，但是，麦克纳姆轮由于摩擦系数比较小，效率各方面不是很高，常有打滑。一般的麦克纳姆轮的从动辊轮会在行进过程中会发生横移、斜行，因此，无法精确控制机构的行进方向，并且无法有效刹车，在一些要求精度比较高的场合无法广泛应用。

技术实现要素：

为了克服现有的麦克纳姆轮在行进过程中无法准确控制其行进方向和停止时不能有效刹车的不足，本实用新型提供一种麦克纳姆轮，该麦克纳姆轮能够按照系统要求准确控制其行进方向、提高运动效率，并能够有效的控制机构刹车的带有自动刹车装置的麦克纳姆轮。

本实用新型所述的一种带有自动刹车装置的麦克纳姆轮，其特征在于：包括行进装置、用于向行进装置提供驱动力的电机驱动装置、刹车装置、用于向刹车装置提供驱动力的的刹车驱动装置以及控制器，所述的电机驱动装置与所述行进装置连接，所述刹车装置的刹车片与所述行进装置配合；所述刹车驱动装置与所述刹车装置相连；所述电机驱动装置的控制端以及所述刹车驱动装置的控制端分别与所述控制器的控制端相连；

所述行进装置包括内轮毂、固定封板、从动辊轮、螺纹轴和法兰盘，所述内轮毂的两端面分别封装所述固定封板，所述固定封板通过法兰盘与电机板固接，所述固定封板外缘周向设有若干小辊安装叶片；所述从动辊轮通过辊轮轴与不同固定封板上对应的两个小辊安装叶片转动连接；所述螺纹轴贯穿所述内轮毂的中心通孔，并且所述螺纹轴的第一端部通过支撑在所述内轮毂中心通孔的滚动轴承与所述电机驱动装置的动力输出轴相连，第二端部通过联轴器与所述刹车驱动装置的动力输出轴相连；

所述电机驱动装置包括电机板、电机以及减速机，所述电机板设有用于容纳行进装置以及刹车驱动装置的凹槽，所述电机、所述减速机装在位于螺纹轴第一端部一侧的电机板上，所述电机的输出轴与所述减速机的输入轴固接，所述减速机的输出轴穿过电机板上的第一通孔与所述螺纹轴的第一端部固接；

所述刹车装置包括导向圆盘、第一导向轴、滑动组件、第二导向轴和刹车片，所述导向圆盘与螺纹轴的第二端部固接，并且所述导向圆盘的内端面装有至少一根第一导向轴，所述第一导向轴与预装在螺纹轴上的所述滑动组件滑动连接，所述滑动组件外壁设有光滑曲面，且所述光滑曲面与滑动组件中心轴的距离沿滑动组件内端到外端方向渐增；所述刹车片外表面设有用于与从动辊轮滚动外壁配合的曲面，所述刹车片与所述第二导向轴的上端部螺接；所述第二导向轴下端贯穿内轮毂后与所述滑动组件的光滑曲面滑动接触；

所述刹车驱动装置包括伺服电机和伺服电机固定板，所述伺服电机固定板安装在位于螺纹轴第二端部的电机板上，所述伺服电机安装在所述伺服电机固定板上，并且所述伺服电机的输出轴与所述螺纹轴的第二端部固接。

两块所述固定封板外缘的小辊安装叶片错位设置，并且两两小辊安装叶片所述从动辊轮通过辊轮轴安装在不同固定封板上对应的两个小辊安装叶片之间，所述的从动辊轮布满整个内轮毂表面，并且从动辊轮的倾斜趋势一致，辊轮轴的中心轴与内轮毂中心轴夹角为45°。

所述滑动组件分为位于外侧的滑动部以及位于内侧的圆台部，其中圆台的大直径端与所述滑动部连接；所述滑动部为带中心孔的圆柱，所述滑动部的侧壁设有卡入第一导向滑槽并供其滑动的滑槽。

所述内轮毂为带中心通孔的圆柱体，且内轮毂的两侧端面均带有凸台，所述内轮毂的外圆柱面上均匀分布着多个用于贯穿第二导向轴的异形凹孔，异形凹孔分为外侧的圆孔段和内侧的方孔段。

所述刹车片与所述第二导向轴之间设有缓冲装置，所述缓冲装置包括弹簧和两片联轴铁片，所述联轴铁片分别安装在弹簧的两端部，其中一端部的联轴铁片与第二导向轴安装部固接，另一端部的联轴铁片与刹车片固接，保证整个弹簧套在第二导向轴的上部；所述第二导向轴的中部设有与异形凹孔匹配的方形凸起，并且弹簧的末端的联轴铁片安装在方形凸起处。

所述滑动组件与螺纹轴之间、所述伺服电机与螺纹轴之间均通过联轴器相连。

如图1所示，麦克纳姆轮由电机和伺服电机共同驱动工作，当电机工作且伺服电机不工作时，麦克纳姆轮在电机的驱动下根据系统要求前后左右运动，这一工作状态与一般的麦克纳姆轮功能一样；当电机不工作且伺服电机工作时，即在系统要求机构停止运动时，电机关闭停止运动，但由于从动辊轮的因素，一般的麦克纳姆轮不能立即停止运动，此时，伺服电机工作，促使刹车片紧急碰触从动辊轮，从动辊轮停止转动，从而达到精确刹车的作用；当电机和伺服电机同时工作时，电机通过减速器驱动内轮毂运动，伺服电机阻止从动辊轮运动，阻止麦克纳姆轮横移、斜移，从而准确控制其行进方向、提高运动效率。

在图2中，从动辊轮通过辊轮轴与固定封板滑动连接，从动辊轮的径向方向与轮毂外圆周的切线方向成45°角。

在图3的实施例中，当电机不工作且伺服电机工作时，即在系统要求机构停止运动时，电机关闭停止运动，伺服电机开始工作，导向圆盘在伺服电机的驱动下，开始沿着第一导向轴的方向向内部移动，当导向圆盘接触滑动组件并继续移动时，滑动组件另一端碰触第二导向轴的一端，并促使第二导向轴向外部移动，与第二导向轴另一端过盈配合的刹车片开始接触从动辊轮，当伺服电机驱动力足够大时，经过上述一系列过程，刹车片紧急碰触从动辊轮，从而达到精确刹车的作用。

在图4、图5中，内轮毂的形状为圆柱形，两侧均带有凸台，其中一侧凸台上均匀分布着4个圆孔，圆柱的两个上下面均匀分布着与固定封板相连接的螺纹孔，中部为通孔，圆柱面上均匀分布着12个异形凹孔，凹孔的头部形状为圆柱形，底部为正方形。

在图6中，滑动组件的形状分上部是圆台，下部是圆柱，圆柱上对称分布两个U型槽，滑动组件的中部为螺纹通孔。

在图7中，螺纹轴一端通过滚动轴承与减速器连接，螺纹轴另一端通过联轴器与伺服电机连接，滑动组件通过联轴器与螺纹轴连接，第二导向轴一端与滑动组件滑动接触，第二导向轴均匀分布于内轮毂上。

本实用新型的有益效果是：该麦克纳姆轮能够按照系统要求准确控制其行进方向、提高运动效率，并能够有效的控制机构刹车。

附图说明

图1是本实用新型的整体机构示意图。

图2是从动辊轮毂的结构示意图。

图3是刹车装置结构示意图。

图4是内轮毂结构示意图。

图5是内轮毂结构半剖面图。

图6是滑动组件结构示意图。

图7是麦克纳姆轮部分结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型

参照附图：

实施例1本实用新型所述的一种带有自动刹车装置的麦克纳姆轮，其特征在于：包括行进装置1、用于向行进装置提供驱动力的电机驱动装置2、刹车装置3、用于向刹车装置提供驱动力的的刹车驱动装置4以及控制器，所述的电机驱动装置2与所述行进装置1连接，所述刹车装置3的刹车片与所述行进装置1配合；所述刹车驱动装置4与所述刹车装置3相连；所述电机驱动装置2的控制端以及所述刹车驱动装置4的控制端分别与所述控制器的控制端相连；

所述行进装置1包括内轮毂11、固定封板12、从动辊轮13、螺纹轴14和法兰盘15，所述内轮毂11的两端面分别封装所述固定封板12，所述固定封板12与电机板21之间通过法兰盘15螺栓连接；所述固定封板12外缘周向设有若干小辊安装叶片121；所述从动辊轮13通过辊轮轴131与不同固定封板12上对应的两个小辊安装叶片121转动连接；所述螺纹轴14贯穿所述内轮毂11的中心通孔，并且所述螺纹轴14的第一端部通过支撑在所述内轮毂11中心通孔的滚动轴承111与所述电机驱动装置2的动力输出轴相连(减速机的输出轴即为所述电机驱动装置的动力输出轴)，第二端部通过联轴器与所述刹车驱动装置的动力输出轴相连(所述刹车驱动装置的动力输出轴即为伺服电机的输出端)；

所述电机驱动装置2包括电机板21、电机22以及减速机23，所述电机板21设有用于容纳行进装置以及刹车驱动装置的凹槽，所述电机22、所述减速机23通过螺栓与在位于螺纹轴14第一端部一侧的电机板21固接，所述电机22的输出轴与所述减速机23的输入轴固接，所述减速机23的输出轴穿过电机板21上的第一通孔与所述螺纹轴14的第一端部固接；

所述刹车装置3包括导向圆盘31、第一导向轴32、滑动组件33、第二导向轴34和刹车片35，所述导向圆盘31通过轴座与螺纹轴14的第二端部固接，并且所述导向圆盘31的内端面对称装有两根沿导向圆盘31轴向设置的第一导向轴32，所述导向圆盘与所述第一导向轴过盈配合；所述第一导向轴32与预装在螺纹轴14上的所述滑动组件33滑动连接，所述滑动组件33外壁设有光滑曲面，且所述光滑曲面与滑动组件中心轴的距离沿滑动组件内端到外端方向渐增；所述刹车片35外表面设有用于与从动辊轮13滚动外壁配合的曲面，所述刹车片35与所述第二导向轴34的上端部螺接(是起到缓冲的作用)；所述第二导向轴34下端贯穿内轮毂11后与所述滑动组件33的光滑曲面滑动接触，且所述刹车片与从动辊轮之间的间隙深度介于所述光滑曲面与滑动组件中心轴的最大距离与最短距离之间；

所述刹车驱动装置4包括伺服电机41和伺服电机固定板42，所述伺服电机固定板42安装在位于螺纹轴14第二端部的电机板21上，所述伺服电机41通过螺栓与所述伺服电机固定板42固接，并且所述伺服电机41的输出轴与所述螺纹轴14的第二端部固接。

两块所述固定封板12外缘的小辊安装叶片121错位设置，并且两两小辊安装叶片121所述从动辊轮通过辊轮轴131安装在不同固定封板12上对应的两个小辊安装叶片121之间，所述的从动辊轮13布满整个内轮毂11表面，并且从动辊轮13的倾斜趋势一致，辊轮轴131的中心轴与内轮毂11中心轴夹角为45°。

所述滑动组件33分为位于外侧的滑动部331以及位于内侧的圆台332，其中圆台332的大直径端与所述滑动部331连接；所述滑动部331为带中心孔的圆柱，所述滑动部331的侧壁设有卡入第一导向轴32并供其滑动的滑槽333。

所述内轮毂11为带中心通孔的圆柱体，且内轮毂11的两侧端面均带有凸台，所述内轮毂11的外圆柱面上均匀分布着12个用于贯穿第二导向轴的异形凹孔112，异形凹孔112分为外侧的圆孔段和内侧的方孔段。

所述刹车片35与所述第二导向轴34之间设有缓冲装置，所述缓冲装置36包括弹簧361和两片联轴铁片362，所述联轴铁片362分别安装在弹簧361的两端部，其中一端部的联轴铁片362与第二导向轴34安装部固接，另一端部的联轴铁片362与刹车片35固接，保证整个弹簧361套在第二导向轴34的上部；所述第二导向轴34的中部设有与异形凹孔匹配的方形凸起，并且弹簧361的末端的联轴铁片362安装在方形凸起处。

所述滑动组件33与螺纹轴14之间、所述伺服电机41与螺纹轴14的第二端部之间均通过联轴器411相连。

如图1所示，麦克纳姆轮由电机22和伺服电机41共同驱动工作，当电机22工作且伺服电机41不工作时，麦克纳姆轮在电机22的驱动下根据系统要求前后左右运动，这一工作状态与一般的麦克纳姆轮功能一样；当电机22不工作且伺服电机工作41时，即在系统要求机构停止运动时，电机22关闭停止运动，但由于从动辊轮13的因素，一般的麦克纳姆轮不能立即停止运动，此时，伺服电机工作，促使刹车片紧急碰触从动辊轮13，从动辊轮13停止转动，从而达到精确刹车的作用；当电机22和伺服电机41同时工作时，电机22通过减速器23驱动内轮毂11运动，伺服电机41阻止从动辊轮13运动，阻止麦克纳姆轮横移、斜移，从而准确控制其行进方向、提高运动效率。

在图2中，从动辊轮13通过辊轮轴131与固定封板12滑动连接，从动辊轮13的径向方向与轮毂外圆周的切线方向成45°角。

在图3的实施例中，当电机22不工作且伺服电机工作41时，即在系统要求机构停止运动时，电机22关闭停止运动，伺服电机41开始工作，导向圆盘31在伺服电机41的驱动下，开始沿着第一导向轴32的方向向内部移动，当导向圆盘31接触滑动组件33并继续移动时，滑动组件33另一端碰触第二导向轴34的一端，并促使第二导向轴34向外部移动，与第二导向轴34另一端过盈配合的刹车片35开始接触从动辊轮13，当伺服电机41驱动力足够大时，经过上述一系列过程，刹车片35紧急碰触从动辊轮13，从而达到精确刹车的作用。

在图4、图5中，内轮毂11的形状为圆柱形，两侧均带有凸台，其中一侧凸台上均匀分布着4个圆孔，圆柱的两个上下面均匀分布着与固定封板12相连接的螺纹孔，中部为通孔，圆柱面上均匀分布着12个异形凹孔，凹孔的头部形状为圆柱形，底部为正方形。

在图6中，滑动组件33的形状分上部是圆台，下部是圆柱，圆柱上对称分布两个U型槽，滑动组件的中部为螺纹通孔。

在图7中，螺纹轴14一端通过滚动轴承111与减速器23连接，螺纹轴14另一端通过联轴器411与伺服电机41连接，滑动组件33通过联轴器331与螺纹轴14连接，第二导向轴34一端与滑动组件33滑动接触，第二导向轴34均匀分布于内轮毂11上。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也包括本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。