一种方便控制的全向轮行走系统技术方案

本实用新型专利技术具体涉及一种精度高、结构紧凑、方便控制的全向轮行走系统；所述系统包括双轴输出式电机、第一动力转换装置、第二动力转换装置；全向轮行走系统使用一台电机即可实现移动平台的直行、原地旋转、横向移动，动力通过第一动力转换装置、第二动力转换装置分别传送给四个全向轮，使四个全向轮的转速保持一致，提高了行驶的精度，四个全向轮可快速实现同向旋转或反向旋转，响应速度快，控制过程不需要转速传感器检测转速信号，控制方式简单。

A convenient omnidirectional wheel travel system

The utility model specifically relates to an omnidirectional wheeled walking system with high precision, compact structure and convenient control, which comprises a two-axis output motor, a first power conversion device and a second power conversion device. The omnidirectional wheeled walking system can realize the direct, in-situ rotation and lateral movement of the mobile platform by using a motor. The power is transmitted to the four omnidirectional wheels through the first power conversion device and the second power conversion device respectively, so that the speed of the four omnidirectional wheels is consistent and the driving accuracy is improved. The four omnidirectional wheels can rapidly rotate in the same direction or in the opposite direction, and the response speed is fast. The speed sensor is not needed to detect the speed signal in the control process. The control method is simple.

【技术实现步骤摘要】
一种方便控制的全向轮行走系统
本技术涉及全向轮
，特别涉及一种方便控制的全向轮行走系统。
技术介绍
全向轮能够实现全方位的移动，一种特殊的轮子是关键。我们称之为全向轮。常见的主要有麦克纳姆(Mecanum)轮和连续切换轮两种，对于麦克纳姆轮，麦克纳姆轮由轮辐和固定在外周的许多小滚子构成，轮子和滚子之间的夹角通常为45°。每个轮子具有三个自由度，一个是绕轮子轴心转动，第二个是绕滚子轴心转动，第三个是绕轮子和地面的接触点转动。轮子由电机驱动，其余两个自由度自由运动。由三个或以上的麦克纳姆轮可以构成全方位移动机器人平台。目前利用麦克纳姆轮实现移动平台的方法如图1所示，在平台下方布置4个麦克纳姆轮，其中位于对角线上的两个麦克纳姆轮的滚子角度一致，而相邻的两个麦克纳姆轮的滚子角度相反，即一个为45°，另一个为-45°；当平台需要向前或向后移动，则四个麦克纳姆轮同向旋转，当平台需要原地旋转，则左前、左后方的麦克纳姆轮同向旋转，右前、右后方的麦克纳姆轮同向旋转，且左前与右前的麦克纳姆轮旋向相反；当平台需要平移时，则左前、右后方的麦克纳姆轮同向旋转，右前、左后方的麦克纳姆轮同向旋转，且左前与右前的麦克纳姆轮旋向相反；为了实现四个麦克纳姆轮的旋转方向随时改变，现有技术均使用四个电机分别驱动四个麦克纳姆轮，即一个电机单独对应一个麦克纳姆轮，为了精确控制平台的移动，往往对电机的控制要求非常高，对四个电机的转速、输入功率的精度要求也非常高，使得全向轮行走系统的成本非常高，电机也占用了较大的空间，使系统体积过大。
技术实现思路
针对上述问题，本技术目的是提供一种精度高、结构紧凑、方便控制的全向轮行走系统。为实现上述专利技术目的，本技术所采用的技术方案是：一种方便控制的全向轮行走系统，所述系统包括安装在移动平台底盘中央的双轴输出式电机，双轴输出式电机的一个输出轴通过第一动力转换装置与第一主转轴的输入端连接，电机的另一个输出轴与第二主转轴的输入端连接，所述第一主转轴或第二主转轴的输出端外侧面上还套设可滑动的第一圆柱齿轮，第一圆柱齿轮可在换挡接合套的推动下分别和第二圆柱齿轮、第三圆柱齿轮啮合，第二圆柱齿轮套设在第一传动轴上，第三圆柱齿轮套设在第二传动轴上，第一传动轴的一端外侧面上套设第一主动锥齿轮或第二主动锥齿轮；第二传动轴的一端通过圆锥齿轮组与一个第一辅助转轴或一个第二辅助转轴连接；所述第一主动锥齿轮与第一从动锥齿轮啮合，第二主动锥齿轮与第二从动锥齿轮啮合，第一从动锥齿轮通过一个第二动力转换装置分别与一个第一辅助转轴的内端连接，两个第一辅助转轴的外端分别与左前全向轮、右前全向轮通过花键连接，第二从动锥齿轮通过一个第二动力转换装置分别与一个第二辅助转轴的内端连接，两个第二辅助转轴的外端分别与左后全向轮、右后全向轮通过花键连接；所述第一动力转换装置包括套设在双轴输出式电机输出轴外侧面外侧的第一旋转壳体，第一旋转壳体的轴线与电机同轴设置，第一旋转壳体的内侧面与电机的输出轴外侧面之间设置第一止推轴承，第一旋转壳体的外侧面与移动平台底盘之间设置第二止推轴承；第一旋转壳体中部的侧壁上设置沿其径向方向贯通的通孔，通孔中插入第一十字轴的端头，使第一十字轴与第一旋转壳体共同旋转，第一十字轴的每个轴端内侧套设一个可旋转的第一圆锥小齿轮，第一圆锥小齿轮的两侧分别与一个第一圆锥大齿轮啮合，一个第一圆锥大齿轮通过花键套在电机的输出轴上，另一个第一圆锥大齿轮通过花键套在第一主转轴的输入端；两个第一圆锥大齿轮相对的端面之间设置可将两个第一圆锥大齿轮连接或分离的第一锁止离合器；所述第一旋转壳体的外侧面外侧设置第一电磁制动带，第一电磁制动带的内侧面可与第一旋转壳体的外侧面压紧或分离；所述第二动力转换装置包括与第一从动锥齿轮或第二从动锥齿轮连接且共同旋转的第二旋转壳体，第二旋转壳体的轴线与第一从动锥齿轮或第二从动锥齿轮同轴设置，第二旋转壳体的内侧面与第一辅助转轴或第二辅助转轴之间设置第三止推轴承，第二旋转壳体的外侧面与移动平台底盘之间设置第四止推轴承；所述第二旋转壳体的中部的侧壁上设置沿其径向方向贯通的通孔，通孔中插入第二十字轴的端头，使第二十字轴与第二旋转壳体共同旋转，第二十字轴的每个轴端内侧套设一个可旋转的第二圆锥小齿轮，第二圆锥小齿轮的两端分别与一个第二圆锥大齿轮啮合，两个第二圆锥大齿轮分别通过花键套在两个第一辅助转轴或两个第二辅助转轴的内端；两个第二圆锥大齿轮相对的端面之间设置可将两个第二圆锥大齿轮连接或分离的第二锁止离合器；所述第二旋转壳体的外侧面外侧设置第二电磁制动带，第二电磁制动带的内侧面可与第二旋转壳体的外侧面压紧或分离；两个第一辅助转轴的外端套设左前全向轮或右前全向轮，两个第二辅助转轴的外端套设左后全向轮或右后全向轮；所述左前全向轮、右前全向轮、左后全向轮、右后全向轮上还设置转速传感器，所述移动平台底盘相应位置设置转角传感器，所述移动平台的前部、后部、左边、右边相应位置分别设置路线侦测装置；所述全向轮行走系统还包括驱动控制器，驱动控制器分别与电机、第一动力转换装置、第二动力转换装置通信连接；所述驱动控制器还与分别设置在通信连接。优选的，所述第一锁止离合器、第二锁止离合器为多摩擦片式离合器，所述第一止推轴承、第二止推轴承、第三止推轴承、第四止推轴承为深沟球轴承或圆锥滚子轴承。优选的，所述的移动平台为VGA式移动平台或由非承载式汽车底盘构成的平台；所述路线侦测装置为摄像头式探路装置或超声波式探路装置或带有GPS定位装置的探路装置。本技术具有以下有益效果：全向轮行走系统使用一台电机即可实现移动平台的直行、原地旋转、横向移动，动力通过第一动力转换装置、第二动力转换装置分别传送给四个全向轮，使四个全向轮的转速保持一致，提高了行驶的精度，四个全向轮可快速实现同向旋转或反向旋转，响应速度快，控制过程不需要转速传感器检测转速信号，控制方式简单。附图说明图1为现有技术中全向轮驱动系统结构示意图；图2为全向轮行走系统结构示意图；图3为电机与第一动力转换装置连接示意图；图4为第一从动锥齿轮与第二动力转换装置连接示意图；图5为移动平台直行时四个全向轮的旋转方向；图6为移动平台原地旋转时四个全向轮的旋转方向；图7为移动平台横向移动时四个全向轮的旋转方向；图8为行走系统控制电路原理图。具体实施方式如图2-图8所示的一种方便控制的全向轮行走系统，包括移动平台，移动平台的底盘上设置左前全向轮31、右前全向轮32、左后全向轮51、右后全向轮52四个全向轮，所述的全向轮行走系统还包括安装在移动平台底盘中央的双轴输出式电机001，电机001的轴线沿移动平台前后方向设置，双轴输出式电机001的一个输出轴通过第一动力转换装置002与第一主转轴1的输入端连接，电机001的另一个输出轴与第二主转轴2的输入端连接，所述第一主转轴1或第二主转轴2的输出端外侧面上还套设可滑动的第一圆柱齿轮81，第一圆柱齿轮81可在换挡接合套的推动下分别和第二圆柱齿轮82、第三圆柱齿轮83啮合，第二圆柱齿轮82套设在第一传动轴84上，第三圆柱齿轮83套设在第二传动轴85上，第一传动轴84的一端外侧面上套设第一主动锥齿轮11或第二主动锥齿轮21；第二传动轴85的一端通过圆锥齿轮组与一个第一辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方便控制的全向轮行走系统，其特征在于：所述系统包括安装在移动平台底盘中央的双轴输出式电机(001)，双轴输出式电机(001)的一个输出轴通过第一动力转换装置(002)与第一主转轴(1)的输入端连接，电机(001)的另一个输出轴与第二主转轴(2)的输入端连接，所述第一主转轴(1)或第二主转轴(2)的输出端外侧面上还套设可滑动的第一圆柱齿轮(81)，第一圆柱齿轮(81)可在换挡接合套的推动下分别和第二圆柱齿轮(82)、第三圆柱齿轮(83)啮合，第二圆柱齿轮(82)套设在第一传动轴(84)上，第三圆柱齿轮(83)套设在第二传动轴(85)上，第一传动轴(84)的一端外侧面上套设第一主动锥齿轮(11)或第二主动锥齿轮(21)；第二传动轴(85)的一端通过圆锥齿轮组与一个第一辅助转轴(3)或一个第二辅助转轴(5)连接；所述第一主动锥齿轮(11)与第一从动锥齿轮(12)啮合，第二主动锥齿轮(21)与第二从动锥齿轮(22)啮合，第一从动锥齿轮(12)通过一个第二动力转换装置(005)分别与一个第一辅助转轴(3)的内端连接，两个第一辅助转轴(3)的外端分别与左前全向轮(31)、右前全向轮(32)通过花键连接，第二从动锥齿轮(22)通过一个第二动力转换装置(005)分别与一个第二辅助转轴(5)的内端连接，两个第二辅助转轴(5)的外端分别与左后全向轮(51)、右后全向轮(52)通过花键连接；所述第一动力转换装置(002)包括套设在双轴输出式电机(001)输出轴外侧面外侧的第一旋转壳体(61)，第一旋转壳体(61)的轴线与电机(001)同轴设置，第一旋转壳体(61)的内侧面与电机(001)的输出轴外侧面之间设置第一止推轴承(003)，第一旋转壳体(61)的外侧面与移动平台底盘之间设置第二止推轴承(004)；第一旋转壳体(61)中部的侧壁上设置沿其径向方向贯通的通孔，通孔中插入第一十字轴(62)的端头，使第一十字轴(62)与第一旋转壳体(61)共同旋转，第一十字轴(62)的每个轴端内侧套设一个可旋转的第一圆锥小齿轮(63)，第一圆锥小齿轮(63)的两侧分别与一个第一圆锥大齿轮(64)啮合，一个第一圆锥大齿轮(64)通过花键套在电机(001)的输出轴上，另一个第一圆锥大齿轮(64)通过花键套在第一主转轴(1)的输入端；两个第一圆锥大齿轮(64)相对的端面之间设置可将两个第一圆锥大齿轮(64)连接或分离的第一锁止离合器(65)；所述第一旋转壳体(61)的外侧面外侧设置第一电磁制动带(66)，第一电磁制动带(66)的内侧面可与第一旋转壳体(61)的外侧面压紧或分离；所述第二动力转换装置(005)包括与第一从动锥齿轮(12)或第二从动锥齿轮(22)连接且共同旋转的第二旋转壳体(41)，第二旋转壳体(41)的轴线与第一从动锥齿轮(12)或第二从动锥齿轮(22)同轴设置，第二旋转壳体(41)的内侧面与第一辅助转轴(3)或第二辅助转轴(5)之间设置第三止推轴承(006)，第二旋转壳体(41)的外侧面与移动平台底盘之间设置第四止推轴承(007)；所述第二旋转壳体(41)的中部的侧壁上设置沿其径向方向贯通的通孔，通孔中插入第二十字轴(42)的端头，使第二十字轴(42)与第二旋转壳体(41)共同旋转，第二十字轴(42)的每个轴端内侧套设一个可旋转的第二圆锥小齿轮(43)，第二圆锥小齿轮(43)的两端分别与一个第二圆锥大齿轮(44)啮合，两个第二圆锥大齿轮(44)分别通过花键套在两个第一辅助转轴(3)或两个第二辅助转轴(5)的内端；两个第二圆锥大齿轮(44)相对的端面之间设置可将两个第二圆锥大齿轮(44)连接或分离的第二锁止离合器(45)；所述第二旋转壳体(41)的外侧面外侧设置第二电磁制动带(46)，第二电磁制动带(46)的内侧面可与第二旋转壳体(41)的外侧面压紧或分离；两个第一辅助转轴(3)的外端套设左前全向轮(31)或右前全向轮(32)，两个第二辅助转轴(5)的外端套设左后全向轮(51)或右后全向轮(52)；所述左前全向轮(31)、右前全向轮(32)、左后全向轮(51)、右后全向轮(52)上还设置转速传感器(72)，所述移动平台底盘相应位置设置转角传感器(73)，所述移动平台的前部、后部、左边、右边相应位置分别设置路线侦测装置(74)；所述全向轮行走系统还包括驱动控制器(71)，驱动控制器(71)分别与电机(001)、第一动力转换装置(002)、第二动力转换装置(005)通信连接；所述驱动控制器(71)还与分别设置在通信连接；所述的移动平台为VGA式移动平台或由非承载式汽车底盘构成的平台；所述路线侦测装置(74)为摄像头式探路装置或超声波式探路装置或带有GPS定位装置的探路装置。...

【技术特征摘要】
1.一种方便控制的全向轮行走系统，其特征在于：所述系统包括安装在移动平台底盘中央的双轴输出式电机(001)，双轴输出式电机(001)的一个输出轴通过第一动力转换装置(002)与第一主转轴(1)的输入端连接，电机(001)的另一个输出轴与第二主转轴(2)的输入端连接，所述第一主转轴(1)或第二主转轴(2)的输出端外侧面上还套设可滑动的第一圆柱齿轮(81)，第一圆柱齿轮(81)可在换挡接合套的推动下分别和第二圆柱齿轮(82)、第三圆柱齿轮(83)啮合，第二圆柱齿轮(82)套设在第一传动轴(84)上，第三圆柱齿轮(83)套设在第二传动轴(85)上，第一传动轴(84)的一端外侧面上套设第一主动锥齿轮(11)或第二主动锥齿轮(21)；第二传动轴(85)的一端通过圆锥齿轮组与一个第一辅助转轴(3)或一个第二辅助转轴(5)连接；所述第一主动锥齿轮(11)与第一从动锥齿轮(12)啮合，第二主动锥齿轮(21)与第二从动锥齿轮(22)啮合，第一从动锥齿轮(12)通过一个第二动力转换装置(005)分别与一个第一辅助转轴(3)的内端连接，两个第一辅助转轴(3)的外端分别与左前全向轮(31)、右前全向轮(32)通过花键连接，第二从动锥齿轮(22)通过一个第二动力转换装置(005)分别与一个第二辅助转轴(5)的内端连接，两个第二辅助转轴(5)的外端分别与左后全向轮(51)、右后全向轮(52)通过花键连接；所述第一动力转换装置(002)包括套设在双轴输出式电机(001)输出轴外侧面外侧的第一旋转壳体(61)，第一旋转壳体(61)的轴线与电机(001)同轴设置，第一旋转壳体(61)的内侧面与电机(001)的输出轴外侧面之间设置第一止推轴承(003)，第一旋转壳体(61)的外侧面与移动平台底盘之间设置第二止推轴承(004)；第一旋转壳体(61)中部的侧壁上设置沿其径向方向贯通的通孔，通孔中插入第一十字轴(62)的端头，使第一十字轴(62)与第一旋转壳体(61)共同旋转，第一十字轴(62)的每个轴端内侧套设一个可旋转的第一圆锥小齿轮(63)，第一圆锥小齿轮(63)的两侧分别与一个第一圆锥大齿轮(64)啮合，一个第一圆锥大齿轮(64)通过花键套在电机(001)的输出轴上，另一个第一圆锥大齿轮(64)通过花键套在第一主转轴(1)的输入端；两个第一圆锥大齿轮(64)相对的端面之间设置可将两个第一圆锥大齿轮(64)连接或分离的第一锁止离合器(65)；所述第一旋转壳体(61)的外侧面外侧设置第一电磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：温佳鑫，黄培雨，谯航，王哲，彭顺，陈子龙，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川,51