一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统的制作方法

本实用新型涉及无人搬运车技术领域，具体涉及一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统。

背景技术：

无人搬运车已在各个行业的生产车间内大范围应用，成为当代物品流通过程中重要的技术环节。在一些恶劣环境或者危险工况，虽然在工作现场已不断加强安全教育宣传，工作人员由于疲劳或者失误还是经常会发生安全事故。而且部分工作环境下容易导致慢性疾病，影响工作人员的身体健康。因此，许多国家都在积极使用自动化机械取代人工劳动，尤其是在生产车间，已大面积使用agv自动搬运小车。同时无人驾驶搬运小车的发展，必须很大程度上依赖主动转向技术，保证搬运小车能够按照规划的路径行驶，到达指定目标位置。但是传统的转向系统在改变行驶方向时，转弯半径需要远大于车身尺寸，在狭小的空间内无法迅速完成转弯。

针对这种情况，中国专利公开号为cn108275619a的文件中公开了一种可360°转向的搬运装置，包括车架、以及设置在车架上的多个行进机构、多个转向机构、减震机构、夹持机构、操作手柄、控制器，所述的控制器分别与多个行进机构、多个转向机构、夹持机构、操作手柄电性连接，所述的多个行进机构与转向机构设置在车架的下端，并且所述的转向机构与行进机构传动连接，从而控制进行机构转向，所述的减震机构设置在车架与转向机构之间。

但是在车辆转运方面，由于梳齿式无人搬运车要进入到汽车底部，所以对梳齿式无人搬运车整体的高度有非常大的限制，通常要求高度为8cm左右。如果采用该搬运装置，设置在车架上的多个行进机构和多个转向机构不仅没有缩小搬运装置的整体高度，还会使搬运装置的整体高度超过8cm，存在搬运装置无法进入车底的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统，以解决因多个行进机构和多个转向机构没有缩小搬运装置的整体高度而无法进入车底搬运的技术难题。

本实用新型提供的基础方案为：一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统，包括转向机构和行进机构，

转向机构包括转向电机、第一谐波减速器、底板、电机齿轮、转向齿轮以及转台轴承，转向电机和第一谐波减速器位于底板的下端，电机齿轮和转向齿轮位于底板的上端，转向电机的电机轴与第一谐波减速器的输入端固定连接，第一谐波减速器的输出端与电机齿轮固定连接，电机齿轮与转向齿轮啮合，转台轴承位于底板和转向齿轮之间，转台轴承的内圈与底板固定连接，转台轴承的外圈与转向齿轮固定连接；

行进机构包括轮安装板、减速器安装板、轮传动轴、车轮、第二谐波减速器以及行进电机，轮安装板和减速器安装板的上端与底板的下表面固定连接，行进电机与减速器安装板固定连接，行进电机的电机轴穿过减速器安装板与第二谐波减速器的输入端连接，车轮中心的轮传动轴穿过轮安装板与第二谐波减速器的输出端连接。

本实用新型的工作原理及优点在于：

本实用新型中，首先，通过行进电机、第一谐波减速器和车轮中心同轴连接，不仅能够使梳齿式无人搬运车在地面上前后移动，由于谐波减速器的齿轮啮合周速低，传递运动力量平稳，因此运转安静，且振动极小，可以避免更多的机械噪音，并且，通过三个基本零部件(钢轮、柔轮、波发生器)同轴安装实现高减速比，也简化了装配工艺；

其次，通过转向电机、第二谐波减速器和电机齿轮同轴连接，能够使电机齿轮转动，加上电机齿轮与转向齿轮啮合，电机齿轮能够带动转向齿轮转动，再加上转向齿轮与底板之间通过转台轴承连接，能够实现底板360°转动；

最后，由于行进电机与减速器安装板固定连接，且减速器安装板和轮安装板与底板的下表面固定连接，转向电机与第一谐波减速器固定连接，所以在底板转动时，位于底板的下端的转向电机、第一谐波减速器、行进电机、第二谐波减速器与车轮组成一个整体，相对于底板静止，在车轮前后转动和底板360°转动时，不存在碰撞风险，在此基础上，行进机构与转向机构紧凑安装，能够缩小该转向系统的体积。

由于车轮设置在底板下端，所以将转向系统中较大的器件紧凑安装在底板下端，纵向高度较小的电机齿轮和转向齿轮安装在底板上端，能够在一定程度上降低转向系统的高度，进而使无人搬运车更薄，使其能够进入车底搬运。

本方案中的谐波减速器，能够实现较大的传动比，满足所需较大的输出扭矩，进而能够起到转运的作用，以及转向齿轮与底板之间的转台轴承能够保证轴承较高的刚性及旋转精度。

除此之外，由于无人搬运车中至少包括四个车轮，所以在车轮上均设置该转向系统，使每个车轮都能够进行独立的转向和移动，车轮转动的方向、角度和速度可以自由控制，无人搬运车能够实现前后移动、斜向平移以及原地360°转弯(理论转弯半径可等同车身长度)。

进一步，还包括转向反馈机构，转向反馈机构包括编码器和角度齿轮，编码器与底板的下表面固定连接，角度齿轮与转向齿轮啮合，编码器的轴穿过底板与角度齿轮固定连接。由于角度齿轮和转向齿轮配合，编码器能够采集底板实际旋转角度。

进一步，转向反馈机构中还包括联轴器，联轴器位于编码器和底板之间，编码器的轴穿过联轴器和底板与角度齿轮固定连接。联轴器是机械传动中主要用来连接两个传动轴的装置，在本方案中采用联轴器，能够作为安全装置，在运行过程中发生异常造成传动扭矩过大时，联轴器会首先损坏，避免造成编码器损坏。

进一步，车轮采用实心橡胶轮。实心橡胶轮的骨架表面采用激光打磨，再将橡胶硫化成型形成整个轮胎，能提升车轮的承载能力，使车轮在较大的载荷工况下不会出现橡胶与骨架分离的现象，从而提高承载能力。

进一步，还包括挡板，挡板的上端与底板的下表面固定连接，挡板与轮安装板和减速器安装板相互平行，且挡板位于车轮与第二谐波减速器之间。由于车轮位于挡板和轮安装板之间，能够避免在搬运重物转向时，车轮向第二谐波减速器一侧偏移。

进一步，转向齿轮与电机齿轮均采用直齿轮。相比于斜齿轮、圆锥齿轮，用仿形法、成型法加工直齿轮更加方便，在本方案中，采用直齿轮能够使搬运车更薄，轻易进入车底。

进一步，转向齿轮与电机齿轮的连接方式为外啮合。采用外啮合的方式具有结构简单、制造方便以及工作可靠的优点，在本方案中由于转向齿轮与电机齿轮位于底板上端，且平行于底板，相比于其他啮合方式，能够有效降低转向系统的高度。

进一步，转向齿轮与电机齿轮的齿数比为3:1。从动齿轮齿数与主动齿轮齿数之比称为传动比，本方案中从动齿轮为转向齿轮，主动齿轮为电机齿轮，由于传动越大，扭矩越大，采用该齿数比适合于搬运车爬坡或者承载货物，具有较好的加速性。

进一步，行进电机和转向电机均采用无刷电机。相比于有刷电机，无刷电机具备体积小、重量轻、噪音低、驱动力大、寿命长等优点。

进一步，行进电机与减速器安装板之间采用螺纹固定连接。在本方案中采用螺纹固定安装行进电机在减速器安装板上，不仅结构简单，而且便于装拆与后期维修。

附图说明

图1为本实用新型一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统实施例一的第一视角结构示意图。

图2为本实用新型一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统实施例一的第二视角结构示意图。

图3为本实用新型一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：底板1、第一谐波减速器2、转向电机3、轮安装板4、行进电机5、减速器安装板6、第二谐波减速器7、车轮8、转台轴承9、转向齿轮10、电机齿轮11、轮传动轴12、角度齿轮13、编码器14、联轴器15、挡板16。

实施例一

如图1、图2所示，一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统，包括转向机构和行进机构，转向机构包括转向电机3、第一谐波减速器2、底板1、电机齿轮11、转向齿轮10以及转台轴承9。如图2所示，转向电机3和第一谐波减速器2位于底板1的下端，电机齿轮11和转向齿轮10位于底板1的上端，转向电机3的电机轴焊接固定在第一谐波减速器2的输入端，第一谐波减速器2的输出端通过紧定螺钉与电机齿轮11固定；电机齿轮11与转向齿轮10外啮合连接，转台轴承9位于底板1和转向齿轮10之间，转台轴承9的内圈焊接在底板1上，转台轴承9的外圈与转向齿轮10之间采用焊接固定；

行进机构包括轮安装板4、减速器安装板6、轮传动轴12、车轮8、第二谐波减速器7以及行进电机5，如图2所示，轮安装板4和减速器安装板6的上端固定焊接在底板1的下表面，行进电机5与减速器安装板6采用螺纹固定连接，行进电机5的电机轴穿过减速器安装板6与第二谐波减速器7的输入端同轴连接，轮传动轴12依次穿过轮安装板4、车轮8中心、挡板16与第二谐波减速器7的输出端同轴连接。

进一步，如图2所示，还包括挡板16，挡板16的上端焊接在底板1的下表面，挡板16与轮安装板4和减速器安装板6相互平行，且挡板16位于车轮8与第二谐波减速器7之间。

具体的，车轮8采用实心橡胶轮，车轮8的直径为60mm；转向齿轮10与电机齿轮11均采用直齿轮，转向齿轮10与电机齿轮11的连接方式为外啮合，转向齿轮10与电机齿轮11的齿数比为3:1；行进电机5和转向电机3采用am-bl1640a无刷电机，转向电机3的纵向高度为23mm；第一谐波减速器2选用am-16p，第一谐波减速器2的纵向高度为18mm。由于转向电机3和第一谐波减速器2的纵向高度相加小于车轮8的直径，而且轮安装板4、减速器安装板6及挡板16的纵向高度为40mm，车轮8的转动不会受到影响。

首先，通过行进电机5、第二谐波减速器7和车轮8中心同轴连接，不仅能够使搬运装置在地面上前后移动，由于第二谐波减速器7的齿轮啮合周速低，传递运动力量平稳，因此运转安静，且振动极小，可以避免更多的机械噪音，并且，通过三个基本零部件(钢轮、柔轮、波发生器)同轴安装实现高减速比，也简化了装配工艺。

其次，通过转向电机3、第一谐波减速器2和电机齿轮11同轴连接，能够使电机齿轮11转动，加上电机齿轮11与转向齿轮10啮合，电机齿轮11能够带动转向齿轮10转动；再加上转向齿轮10与底板1之间设有转台轴承9，且转台轴承9的外圈与转向齿轮10焊接固定，转台轴承9的内圈焊接在底板1上，所以能够实现底板1的360°转动。

最后，由于行进电机5焊接固定在减速器安装板6上，且减速器安装板6和轮安装板4焊接固定在底板1的下表面，转向电机3与第一谐波减速器2同轴连接，所以在底板1转动时，位于底板1的下端的转向电机3、第一谐波减速器2、行进电机5、第二谐波减速器7与车轮8组成一个整体，相对于底板1静止，在车轮8前后转动时，转向系统中的零部件不存在碰撞风险，在此基础上，行进机构与转向机构紧凑安装，能够缩小该转向系统的体积。

由于车轮8设置在底板1下端，所以将转向系统中较大的器件紧凑安装在底板1下端，纵向高度较小的电机齿轮11和转向齿轮10安装在底板1上端，能够在一定程度上降低转向系统的高度，进而使无人搬运车更薄，使其能够进入车底搬运。

本方案中设有第一谐波减速器2和第二谐波减速器7，能够实现较大的传动比，满足所需较大的输出扭矩，进而能够起到转运的作用，以及转向齿轮10与底板1之间的转台轴承9能够保证轴承较高的刚性及旋转精度。

除此之外，由于无人搬运车中至少包括四个车轮8，所以在车轮8上均设置该转向系统，使每个车轮8都能够进行独立的转向和移动，车轮8转动的方向、角度和速度可以自由控制，无人搬运车能够实现前后移动、斜向平移以及360°转弯(理论转弯半径可等同车身长度)。

实施例二

如图3所示，一种用于梳齿式无人搬运车的转向系统，与实施例一的区别在于，还包括转向反馈机构，转向反馈机构包括角度齿轮13和编码器14，编码器14焊接固定在底板1的下端，角度齿轮13与转向齿轮10啮合，编码器14的轴穿过底板1与角度齿轮13焊接固定。其中编码器选用e6b2-cwz6c，角度齿轮13和转向齿轮10配合，角度编码器能够采集底板1实际旋转角度。该编码器包括主体和轴(主要是用于输入被检测角度的)。由于该编码器可在市面上购买，在此不再赘述。

同时，在转向反馈机构中设有联轴器15，联轴器15位于编码器14和底板1之间，编码器14的轴穿过联轴器15和底板1与角度齿轮13焊接固定，联轴器15通过紧定螺钉与编码器14固定，能够起到缓冲、减振、提高轴系动态性能以及保护编码器14的作用。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。