一种结合全向轮的差速轮系底盘的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种结合全向轮的差速轮系底盘，包括底盘支架，两个位于底盘支架前端两侧的前轮，位于底盘支架后端两侧的后驱动轮机构，辅助转弯机构；辅助转弯机构包括气缸、辅助全向轮、辅轮伺服电机、回转支架和拉伸弹簧、轴承座，辅轮伺服电机位于在回转支架上，辅助全向轮连接在辅轮伺服电机的输出轴上，辅轮伺服电机的输出轴前端通过轴承座与回转支架连接，回转支架分别与气缸输出端和底盘支架铰接，拉伸弹簧位于底盘支架和回转支架之间；两个前轮分别连接有一个前轮伺服电机，两个前轮伺服电机分别安装于底盘支架上，每个前轮伺服电机的输出轴均穿过一个前轮，并且前轮伺服电机的输出轴前端通过轴承座与底盘支架连接。
【专利说明】一种结合全向轮的差速轮系底盘
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种底盘机构，尤其适用于行走机器人的底盘机构。
【背景技术】
[0002]目前，国际国内机器人大赛层出不穷，要在比赛中获得好成绩、实现比赛所要求的任务，需要参赛机器人运行准确可靠、速度快、可以克服各种障碍。同时，具备一定的场地定位能力。本发明针对2012年亚太机器人电视大赛中手动机器人的任务，在任务中手动机器人需要在自重不超过50kg的前提下，乘载60kg的操作手完成取币、放币、与机器人对接等多项任务。
[0003]常规意义上的四轮底盘，一般都是后轮驱动，具有操作性好的特点。但是，在机器人重负载的情况下，要实现快速转弯，底盘很容易偏离预定的行走轨迹而出现打滑现象。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是为了实现机器人在场地上快速稳定的运动和定位，提供一种结合全向轮的差速轮系底盘。
[0005]本实用新型一种结合全向轮的差速轮系底盘，包括底盘支架，两个位于底盘支架前端两侧的前轮，位于底盘支架后端两侧的后驱动轮机构，还包括:
[0006]辅助转弯机构，辅助转弯机构包括气缸、辅助全向轮、辅轮伺服电机、回转支架和拉伸弹簧、轴承座，辅轮伺服电机位于在回转支架上，辅助全向轮连接在辅轮伺服电机的输出轴上，辅轮伺服电机的输出轴前端通过轴承座与回转支架连接，回转支架分别与气缸输出端和底盘支架铰接，拉伸弹簧位于底盘支架和回转支架之间；
[0007]两个前轮分别连接有一个前轮伺服电机，两个前轮伺服电机分别安装于底盘支架上，每个前轮伺服电机的输出轴均穿过一个前轮，并且每个前轮伺服电机的输出轴前端通过轴承座与底盘支架连接。
[0008]后驱动轮机构包括两个差速轮、两个后轮伺服电机和两个码盘，两个差速轮分别连接有一个后轮伺服电机，两个后轮伺服电机分别安装于底盘支架上，每个差速轮外侧安
装有码盘。
[0009]本实用新型一种结合全向轮的差速轮系底盘还可以包括:
[0010]1、辅助转弯机构中的辅助全向轮垂直于底盘支架的轴线分布于两个前轮之间。
[0011]2、两个前轮与底盘支架的中心线成45度角对称分布。
[0012]3、后驱动轮机构两差速轮相对于底盘支架的中心线对称。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]常规意义上的四轮底盘要实现快速转弯，底盘很容易偏离预定的行走轨迹而出现打滑现象。本发明针对这一情况，设计出一套四轮驱动底盘，并设计了一套辅助转弯的全向轮装置。前驱动轮与后驱动轮在底盘支架上的布局是实现机器人行走快速、稳定、制动性能好的技术关键；辅助转弯机构的安装位置及气缸提供的输出力大小是实现机器人稳定、快速连续转弯的技术关键。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是一种结合全向轮的差速轮系底盘的整体布局图。
[0016]图2是一种结合全向轮的差速轮系底盘的侧视图。
[0017]图3是一种结合全向轮的差速轮系底盘的俯视图。
[0018]图4是一种结合全向轮的差速轮系底盘的快速行走模式图。
[0019]图5是一种结合全向轮的差速轮系底盘的快速转弯模式图。
【具体实施方式】
[0020]下面对本实用新型的具体结构进行说明:
[0021]结合附图1?5，一种结合全向轮的差速轮系底盘由底盘支架、前驱动轮机构、后驱动轮机构、辅助转弯机构四部分组成。底盘支架I材料为方铝管，各方管铝之间采用焊接方式连接，链接可靠且简洁；前驱动轮机构包括伺服电机2、全向轮3，伺服电机2固定在底盘支架I上，全向轮3通过键连接在伺服电机2输出轴10上；后驱动轮机构包括伺服电机
4、差速轮5和码盘检测装置，伺服电机4固定在底盘支架I上，差速轮5通过法兰连接在伺服电机4输出轴11上，码盘安装在差速轮5外侧。辅助转弯机构包括气缸6、全向轮7、伺服电机8、回转支架9和拉伸弹簧12，伺服电机8安装在回转支架9上，全向轮7安装在回转支架9上，气缸6输出端铰接在回转支架9 一端，回转支架9另一端安装在底盘支架I上，拉伸弹簧12固定在底盘支架I和回转支架9之间。辅助轮工作时与地面接触，为底盘转向力矩，实现底盘高速转弯，辅助轮不工作时抬离地面，因此辅助轮的工作状态由拉伸弹簧与气缸的相互配合控制。底盘轮系的整体布局为:后驱动轮机构两差速轮相对于中心线对称分布，前驱动轮机构两全向轮与中心线成45度角对称分布，辅助转弯机构中的全向轮垂直于轴线分布于前驱动轮机构的两个全向轮之间。
[0022]底盘支架装配关系:底盘支架I各杆的具体位置布局见附图1，材料为方铝管，各方管铝之间采用焊接方式连接。
[0023]前驱动轮机构装配关系:伺服电机2通过电机座13固定在底盘支架I上，全向轮3通过键连接在伺服电机2输出轴10上，轴的另一端通过轴承座14定位在底盘支架上。
[0024]后驱动轮机构装配关系:伺服电机4通过电机座固定在底盘支架I上，差速轮5通过法兰连接在伺服电机4输出轴11上，轴的另一端通过轴承座定位在底盘支架上，码盘安装在差速轮5外侧并通过工业滑轨固定在底盘支架上。
[0025]辅助转弯机构装配关系:伺服电机8通过电机座安装在回转支架9上，全向轮7通过法兰连接在伺服电机8输出轴上，输出轴的另一端通过轴承座定位在回转支架9上，气缸6输出端铰接在回转支架9 一端，回转支架9另一端铰接在底盘支架I上，拉伸弹簧12固定在底盘支架I和回转支架9之间。
[0026]工作过程:结合全向轮的差速底盘，两个差速轮为闭环控制，三个全向轮为开环控制。这种差速底盘有两种工作模式:第一种为快速行走模式，如图4所示。此时，气缸6为非工作状态，拉伸弹簧12拉着回转支架9通过回转轴15转动，使全向轮7抬离地面，这样后两差速轮5和前两全向轮着地，实现底盘快速行走。第二种为快速转弯模式，如图5所示。此时，气缸6为工作状态，气缸将推力通过活塞杆尾部支座16使回转支架9绕着回转轴15转动，这样全向轮7与地面相接触，五轮同时驱动，实现底盘快速转弯。
【权利要求】
1.一种结合全向轮的差速轮系底盘,包括底盘支架,两个位于底盘支架前端两侧的前轮，位于底盘支架后端两侧的后驱动轮机构，其特征在于，还包括: 辅助转弯机构，辅助转弯机构包括气缸、辅助全向轮、辅轮伺服电机、回转支架和拉伸弹簧、轴承座，辅轮伺服电机位于在回转支架上，辅助全向轮连接在辅轮伺服电机的输出轴上，辅轮伺服电机的输出轴前端通过轴承座与回转支架连接，回转支架分别与气缸输出端和底盘支架铰接，拉伸弹簧位于底盘支架和回转支架之间； 两个前轮分别连接有一个前轮伺服电机，两个前轮伺服电机分别安装于底盘支架上，每个前轮伺服电机的输出轴穿过其对应的前轮，并且每个前轮伺服电机的输出轴前端通过轴承座与底盘支架连接。 后驱动轮机构包括两个差速轮、两个后轮伺服电机和两个码盘，两个差速轮分别连接有一个后轮伺服电机，两个后轮伺服电机分别安装于底盘支架上，每个差速轮外侧安装有码盘。
2.根据权利要求1所述的一种结合全向轮的差速轮系底盘，其特征在于:所述的辅助转弯机构中的辅助全向轮垂直于底盘支架的轴线、分布于两个前轮之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种结合全向轮的差速轮系底盘，其特征在于:所述的两个前轮与底盘支架的中心线成45度角对称分布。
4.根据权利要求1或2所述的一种结合全向轮的差速轮系底盘，其特征在于:所述的后驱动轮机构两差速轮相对于底盘支架的中心线对称。
5.根据权利要求3所述的一种结合全向轮的差速轮系底盘，其特征在于:所述的后驱动轮机构两差速轮相对于底盘支架的中心线对称。
【文档编号】B62D9/00GK203637974SQ201320797203
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】陈东良, 周英辉, 孟凡森 申请人:哈尔滨工程大学