一种差动转向的重型电驱动舵轮的制作方法

本发明涉及一种舵轮机构，具体为一种差动转向的重型电驱动舵轮。

背景技术：

全方位轮式移动机器人在工业制造领域已开始大量应用。轻载全方位轮式移动机器人通常用于移动作业平台、场地巡逻执勤等。

重载全方位轮式移动机器人，通常是指全方位搬运车，可用于大型零部件、半成品件和成品件在库房和车间制造区域内的运输。

一般而言，全方位轮式移动机器人的驱动系统可由多个舵轮、或多个全向轮(omniwheel)、或多个麦克纳姆轮(mecanumwheel)等构成，采用电机驱动，单轮载荷一般不大于3吨。

舵轮、全向轮和麦克纳姆轮各有其优缺点。相对而言，全向轮和麦克纳姆轮载荷较低，路面平整度要求高，维护成本较高，其优点在于驱动系统构成部件少，结构紧凑，所需布置空间较小，底盘较低。而舵轮的构成部件较多，所需布置空间较大，其优点在于载荷大，路面平整度要求低，维护成本较低。

技术实现要素：

本发明提供了一种差动转向的重型电驱动舵轮，采用差动转向技术，直接利用驱动电机进行转向，不需要另外布置转向装置，其结构简洁、紧凑，有利于减小舵轮的高度。

本发明的技术方案在于：

包括固定支座、回转支承、转向架、悬挂臂及车轮组件，所述固定支座通过回转支承与转向架连接，所述转向架下方设置两组悬挂臂，每组悬挂臂上设有一组车轮组件；

两组悬挂臂的一端通过销轴与转向架下表面铰接，另一端为悬臂端，所述车轮组件包括车轮、与车轮连接的内置轮毂减速机及连接内置轮毂减速机的驱动电机。

作为上述方案的优选，所述固定支座设于转向架上方，两者通过回转支承连接。

作为上述方案的优选，所述转向架下表面后侧设有两组轴套，每组轴套通过设于两端的支耳与转向架固定连接，所述悬挂臂包括两块平行的侧板，两侧板后端通过销轴固定连接，所述销轴穿设于轴套内，所述车轮设于两侧板之间。

作为上述方案的优选，所述转向架下表面前侧设有两组缓冲机构，分别与两组悬挂臂前侧对应，所述缓冲机构包括上支座、下支座及压缩弹簧，压缩弹簧连接于上支座和下支座之间，所述上支座固定于回转架下表面前侧，每组悬挂臂前侧固定一个下支座。

作为上述方案的优选，所述上支座包括固定板、支座板、立柱及弹簧座，所述固定板固定于回转架下表面，两根立柱纵向固定于固定板上，弹簧座固定于固定板上，且位于两根立柱之间，所述弹簧座下端为锥尖结构，压缩弹簧上端套设于锥尖结构外，所述支座板固定于两根立柱下端，支座板中央设有用于压缩弹簧穿过的通孔，所述下支座包括一块下支座板，下支座板中央设有用于压缩弹簧穿过的通孔，所述下支座板上设有一块弹性材料制成的缓冲块，所述压缩弹簧向下穿过该缓冲块。

作为上述方案的优选，所述悬挂臂包括一块前支撑板和一块后支撑板，前、后支撑板设于两块侧板之间，所述车轮位于前、后支撑板之间，所述前支撑板的前侧下部设有一支撑块，所述下支座设于所述支撑块上，所述销轴设于后支撑板的后侧；所述上支座的前侧向下弯折，下支座的前侧向上弯折。

作为上述方案的优选，所述转向架两侧各固设有一块悬挂限位板，所述悬挂限位板上端固定于转向架侧面的前部，下端延伸至两组悬挂臂外侧，所述悬挂臂上与悬挂限位板相对的一侧设有一限位柱，限位柱位于悬挂限位板的前侧，所述悬挂限位板下端向前侧弯折形成l形结构。

作为上述方案的优选，所述固定支座中央设有一通孔，所述通孔侧壁设有一延伸至通孔中央的支架，所述支架的悬臂端设有一角度传感器，用于监测所述重型电驱动舵轮的转向角度。

作为上述方案的优选，所述重型电驱动舵轮还包括电机控制箱，设于转向架下表面两组轴套之间的区域。

上述结构的有益效果在于：

(1)单舵轮最大额定载荷可达25吨，所需布置空间长宽高尺寸仅为1250mm×1250mm×600mm，载荷密度可达每平方米16吨，并预留了足够高度空间布置升降平台。

(2)舵轮采用差动转向技术，直接利用了驱动电机进行转向，不需要另外布置转向装置，其结构更加简洁和紧凑，有利于减小舵轮的高度，有效降低成本。

(3)舵轮包含有弹簧悬挂装置，可补偿路面高差，对路面平整度的要求较低。

(4)舵轮采用模块化设计，便于扩展，搬运车按总载荷需求使用若干个该舵轮组成驱动系统，可轻松满足载荷100-1000吨的需求。

附图说明

图1为本发明的爆炸结构示意图。

图2为本发明中悬挂臂的结构示意图。

图3为本发明中上支座的结构示意图。

图4为本发明的主视图。

图5为图4的左视图。

图6为图4的右视图。

图7为图4的俯视图。

图8为图4的仰视图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的实施例。

需要说明的是，在本实施例中，为便于各结构之间位置关系的描述，约定悬挂臂10上销轴13所在侧为前侧，安装下支座9的一侧为后侧。

本实施例的技术方案包括固定支座1、回转支承3、转向架4、悬挂臂10及车轮组件，所述固定支座1通过回转支承3与转向架4连接，所述转向架4下方设置两组悬挂臂10，每组悬挂臂10上设有一组车轮组件；

两组悬挂臂10的一端通过销轴13与转向架4下表面铰接，另一端为悬臂端，所述车轮组件包括车轮12、与车轮连接的内置轮毂减速机及连接内置轮毂减速机的驱动电机11。

在本实施例中，所述固定支座1设于转向架4上方，两者通过回转支承3连接。

在本实施例中，所述转向架4下表面后侧设有两组轴套15，每组轴套15通过设于两端的支耳与转向架4固定连接，所述悬挂臂10包括两块平行的侧板101，两侧板101后端通过销轴13固定连接，所述销轴13穿设于轴套15内，所述车轮设于两侧板101之间。

在本实施例中，所述转向架4下表面前侧设有两组缓冲机构，分别与两组悬挂臂10前侧对应，所述缓冲机构包括上支座6、下支座9及压缩弹簧7，压缩弹簧7连接于上支座6和下支座9之间，所述上支座6固定于回转架下表面前侧，每组悬挂臂10前侧固定一个下支座9。

在本实施例中，所述上支座6包括固定板601、支座板604、立柱602及弹簧座603，所述固定板601固定于回转架下表面，两根立柱602纵向固定于固定板601上，弹簧座603固定于固定板601上，且位于两根立柱602之间，所述弹簧座603下端为锥尖结构，压缩弹簧7上端套设于锥尖结构外，所述支座板604固定于两根立柱602下端，支座板604中央设有用于压缩弹簧7穿过的通孔，所述下支座9包括一块下支座9板，下支座9板中央设有用于压缩弹簧7穿过的通孔，所述下支座9板上设有一块弹性材料制成的缓冲块8，所述压缩弹簧7向下穿过该缓冲块8。

在本实施例中，所述悬挂臂10包括一块前支撑板102和一块后支撑板104，前、后支撑板104设于两块侧板101之间，所述车轮位于前、后支撑板104之间，所述前支撑板102的前侧下部设有一支撑块，所述下支座9设于所述支撑块上，所述销轴13设于后支撑板104的后侧；所述上支座6的支座板前侧向下弯折，下支座9的前侧向上弯折。

在本实施例中，所述转向架4两侧各固设有一块悬挂限位板5，所述悬挂限位板5上端固定于转向架4侧面的前部，下端延伸至两组悬挂臂10外侧，所述悬挂臂10上与悬挂限位板5相对的一侧设有一限位柱103，限位柱103位于悬挂限位板5的前侧，所述悬挂限位板5下端向前侧弯折形成l形结构。

在本实施例中，所述固定支座1中央设有一通孔，所述通孔侧壁设有一延伸至通孔中央的支架16，所述支架的悬臂端设有一角度传感器2，用于监测所述重型电驱动舵轮的转向角度。

在本实施例中，所述重型电驱动舵轮还包括电机控制箱14，设于转向架4下表面两组轴套15之间的区域。

上述结构中，固定支座1通过螺栓固定在车架上，回转架能够绕回转支承3中心转动。

转向架4与固定支座1之间安装有角度传感器2，可监测舵轮转向角，实现舵轮转角闭环控制。

两个悬挂臂10的尾端通过各自的销轴13安装在转向架4下方的支耳上，左右对称，悬挂臂10可沿着各自的销轴13摆动。

悬挂臂10的前端则由上支座6、压缩弹簧7、缓冲块8、下支座9组成的弹性元件所支撑。

转向架4上安装有悬挂限位板5，悬挂限位板5为下端带l形弯折部的板件结构，悬挂臂10的侧板101上设有限位柱103，在悬挂臂10相对于回转架向下摆动时，能够对悬挂臂10的摆动角度起到限位作用，防止悬挂臂10的摆角过大，保持悬挂弹簧始终受压，避免其脱出。

悬挂臂10、销轴13、上支座6、压缩弹簧7、缓冲块8、下支座9、悬挂限位板5共同组成了纵臂弹簧悬挂，两套悬挂左右对称布置，相互独立进行摆动，具有一定的路面补偿能力。

驱动电机、车轮、内置轮毂减速机和电机控制箱共同组成舵轮的驱动装置，车轮和内置轮毂减速机安装在悬挂臂10的中间，悬挂臂10朝内的一侧安装有驱动电机，与车轮同轴安装，电机控制箱安装在转向架4下方，两个悬挂臂10之间，通过电缆与两个驱动电机相连，可分别控制左右两个驱动电机的转速，驱动电机输出的扭矩经内置轮毂减速机放大后驱动车轮转动，实现行走功能。

舵轮采用差动转向技术，通过精确控制左右两个驱动电机的转速实现转向功能。当左右轮转速相等，方向相同时，舵轮保持当前转向角不变直线行走；当左右轮转速相等，方向相反时，舵轮会停留在原地进行转动；当左右轮转速不相等时，舵轮会在行走中进行转向。

舵轮采用模块化设计，可按需使用若干个舵轮组成驱动系统，满足载荷100-1000吨的需求。

本舵轮不包含升降装置，若搬运车需要升降功能，可设计独立的升降装置。舵轮的回转扫过范围为直径φ1120的圆形区域，其间隔处可布置升降油缸；舵轮的布置高度仅需600mm，其上方可布置升降平台。搬运车整体高度可控制在1米以内。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。