用于全方位自主移动平台的独立转向驱动轮的制作方法

本发明基于全方位自主移动平台，实践应用于医疗自动轮椅床的独立转向驱动轮。这种独立转向驱动轮具有灵活、紧凑、全向转动及重量轻等特点，适用于复杂空间及机动性要求较高的全向移动平台，属于驱动轮技术领域。

背景技术：

独立转向驱动轮是全向移动平台的一个重要组成部分，是全向移动平台的动力装置。它具有行进、转向、减震及承重等功能。独立转向驱动轮可自由全方位移动，没有转向半径，应用于全自动轮椅床、悬挂汽车、太空探测等对全向移动要求较高的平台。独立转向驱动轮一般由行进机构、转向机构、减震机构以及现场控制器组成。它结合机械传动、控制技术同时也兼顾了车整体的平稳性。现有技术的独立转向驱动轮普遍存在噪声大、平稳性差、不够小巧灵活等缺陷，虽然能满足基本要求，但是由于其体积和结构上的缺陷，不适合用于类似医院这种对稳定性及噪声有着较高要求的场所。

技术实现要素：

本发明所需要解决的技术问题是提供一种用于全向自主移动医疗轮椅床的独立转向驱动轮。其一，使用轮毂电机驱动，不仅方便安装，且轮毂电机轮接地面由橡胶包裹，降低了噪声也增加了整体结构的稳定性；其二，圆柱托盘内固定一对角接触轴承，用于支撑转轴转动且使独立转向驱动轮保持稳定。其三，转向轴底座均匀安装的三个牛眼轮用来支撑圆柱托盘，使转轴能与转向电机相对转动，这一设计使整体结构紧凑美观；其四，减震机构采用双弹簧设计，弹簧固定在轮毂电机两侧，使轮毂电机走线留有充裕的空间；其五，该驱动轮可以在水平方向大范围运转，通过光电编码器的反馈提升转向的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术解决方案为：

用于全方位自主移动平台的独立转向驱动轮，其特征在于，包括轮毂电机轮(101)、弹簧(201)、法兰盘(301)、转向轴(302)、牛眼轮(303)、圆柱托盘(304)、托盘盖(305)，轮毂电机轮的轴向两侧固定有向上的弹簧(201)，弹簧轴向垂直轮毂电机轮的轴向，两弹簧的顶端固定有同一法兰盘(301)，法兰盘(301)上固定有转向轴(302)，转向轴(302)包括底盘和底盘上向上凸起的一个中空轴；转向轴(302)底盘上表面固定有可自由转动的多个牛眼轮(303)；圆柱托盘(304)包括下端的平板圆环和平板圆环上向上凸起的中空桶状结构；中空桶状的内直径与平板圆环的内直径相等且同轴；圆柱托盘(304)套在转向轴(302)中空轴的外侧且同轴，牛眼轮(303)的上表面与圆柱托盘(304)下端平板圆环的下表面接触；在圆柱托盘(304)中空桶状结构内表面和转向轴(302)中空轴外表面之间设有角接触轴承(306)，角接触轴承与圆柱托盘固定在一起；优选自下而上设有两个角接触轴承(306)，在圆柱托盘(304)中空桶状结构的上端部设有托盘盖(305)，托盘盖(305)的中心设有与转向轴中空轴相对应的通孔，在托盘盖(305)的上表面设有转向电机与与转向轴中空轴固定连接，驱动转向轴中空轴转动。

本发明的独立转向驱动轮包括行进机构、减震机构、受力支撑机构和转向机构；行进机构由轮毂电机运转行进，且本平台所采用轮毂电机具有的橡胶轮胎，在提升平稳性与降噪方面有着显著的效果；减震机构采用双弹簧结构保障轮子处于同一平面，还承担一定支撑作用，使得全向移动平台能够克服不平整路面，及在受压及运动过程中保持独立转向轮的稳定性；受力支撑机构用于驱动轮对平台的支撑作用，受力支撑机构由轮毂电机、弹簧、圆柱托盘、托盘盖与转向轴及牛眼轮组成；转向机构用于驱动轮的水平转向，转向机构包括转向轴、角接触轴承、牛眼轮、转向电机，转向机构可使每个车轮实现正负90度旋转，达到全向目的。

其中独立转向驱动轮安装结构是：两根弹簧固定在车轮两侧轴上，并通过螺纹连接固定在法兰盘上使得法兰盘保持水平。转向轴通过四个螺柱固定于法兰盘中心。固定于转向轴上的牛眼轮紧贴着的圆柱托盘底部的圆沟槽内表面。圆柱托盘装有角接触轴承使转向轴与圆柱托盘相对转动。托盘盖作为转向电机的安装面。圆柱托盘两侧螺孔用于整体结构的固定。

本发明与现有技术相比优点是：通过结合轮毂电机与转向伺服电机精确转向的特点设计出独立转向驱动轮，该独立转向驱动轮的优点是：其一、转向轴底部牛眼轮可使转向轴与圆柱托盘相对运转，转向轴既具有转向功能也有受力支撑的作用，极大程度上降低了转向驱动轮的零件数量，使整体结构简单。其二、两根减震弹簧增强了独立转向驱动轮整体的平稳性，且两根弹簧中间预留出来的空间，可以方便固定安装轮毂电机线，不仅使结构紧凑美观，且避免驱动轮转向过程中线的缠绕。

附图说明

图1为本发明的结构轴侧图；

图2为本发明的结构剖视图；

轮毂电机轮101、弹簧201、法兰盘301、转向轴302、牛眼轮303、圆柱托盘304、托盘盖305、角接触轴承306。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

参见图1、图2，本发明设计服务于全方位自主移动平台的独立转向驱动轮,包括有行进机构1、减震机构2、受力支撑机构3。

其中行进机构1为轮毂电机101；减震机构2为弹簧201；受力支撑机构3由减震弹簧201、法兰盘301、转向轴302、牛眼轮303、圆柱托盘304、托盘盖305所组成；。

各部分组成关系如下所述：通过螺纹连接将两根弹簧201固定在轮毂电机101两侧。法兰盘301两侧开有螺孔，两侧弹簧201通过螺纹连接固定在法兰盘301上。法兰盘开四个螺孔用于固定转向轴302，使转向轴302紧密控制转向轮的转动。转向轴上牛眼轮303紧贴着圆柱托盘304底部圆弧形槽内表面，使圆柱托盘304与转向轴302能够相对转动。圆柱托盘304与托盘盖305螺纹连接，并把托盘盖作为转向电机安装面。角接触轴承306固定在圆柱托盘内。

技术特征：

技术总结
用于全方位自主移动平台的独立转向驱动轮，属于驱动轮技术领域。包括行进机构、减震机构、受力支撑机构和转向机构；行进机构由轮毂电机运转行进，且本平台所采用轮毂电机具有的橡胶轮胎，在提升平稳性与降噪方面有着显著的效果；减震机构采用双弹簧结构保障轮子处于同一平面，还承担一定支撑作用，使得全向移动平台能够克服不平整路面，及在受压及运动过程中保持独立转向轮的稳定性；受力支撑机构用于驱动轮对平台的支撑作用，受力支撑机构由轮毂电机、弹簧、圆柱托盘、托盘盖与转向轴及牛眼轮组成；转向机构用于驱动轮的水平转向，转向机构包括转向轴、角接触轴承、牛眼轮、转向电机，转向机构可使每个车轮实现正负90度旋转，达到全向目的。

技术研发人员：贾松敏;李家豪;李秀智
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2019.04.22
技术公布日：2019.06.14