球形轮和实施该轮的车辆制造技术

本发明专利技术涉及一种用于移动车辆的球形轮(10)并涉及一种实施该轮的车辆，其中，该轮(10)通过能够绕着轴线(14)旋转的轴(12)来旋转。根据本发明专利技术，该轮(10)包括两个半球形壳体(15、16)，所述两个半球形壳体的表面依照轮(12)的球形表面，且所述两个半球形壳体中的每个都由平面(17、18)所界定。半球形壳体(15、16)分别能够通过枢转连接部相对于轴(12)枢转，所述枢转连接部中的每个的轴线(21、22)都垂直于相关的半球形壳体(15、16)的所述平面(17、18)。界定所述两个半球形壳体(15、16)的所述平面(17、18)相交。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于移动车辆的球形轮和一种实施该轮的车辆。
技术介绍
在传统方式中，四轮车辆装配有使车辆能够改变方向的定向轮。轮借助于枢转连接部连接至车辆，且在定向轮的情况下增加了旋转方向上的附加自由度。当定向轮被驱动时，万向节使得轮能够被驱动，同时使得枢转连接部的轴线的定向能够被改变。该类构型不能实现小的转弯半径。换言之，不可能使车辆在无速度的情况下原地枢转。此外，已经试图创造一种具有球形轮的车辆，每个球形轮均能自行枢转。这种实施方式的一个示例在以JP 2007-210576公开的专利申请中描述。该文献描述了一种包括两个半球的轮。该轮由水平驱动轴致动，所述水平轴驱动用于支承所述两个半球的支撑部的旋转。所述两个半球均通过枢转连接部安装在支撑部上。这两个枢转连接部成一条直线。这两个枢转连接部共同具有的轴线垂直于驱动轴的旋转轴线。车辆、比如机器人如文献JP 2007-210576中所述可装配有四个轮。四个轮的驱动轴的轴线于是布置成彼此垂直。因此，轮成对地对齐。驱动第一对的两个轮使得车辆能够沿着与该对轮共同具有的轴线垂直的方向移动。在第二对轮的情况下，所述半球绕着它们的枢转连接部自由旋转。将机器人沿着垂直的方向移动通过驱动第二对轮来实现。组合的移动当然也是可能的。这使得车辆能够沿着任何方向移动甚至自旋。该实施方式具有缺点。特别地，轮的驱动轴通过轮的赤道平面进入轮，该平面位于两个半球之间。赤道平面与地球的球体类似地定义。该平面将可与地球的北半球和南半球相似的这两个半球分开。驱动轴必须具有某一刚度，这意味着最小直径被施加于驱动轴。这两个半球因此至少被该直径隔开一距离。但实际上，需要将功能间隙加到该轴的直径上，以便防止所述半球摩擦驱动轴。这于是使得所述两个半球均被平面所界定。这两个半球的平面是平行的且以一距离隔开地定位，该距离不能被减小，以免造成损害驱动轴的刚度的风险。当轮的赤道平面相对于假定为水平的地面成垂直位置时，在轮压在地面上时产生不连续性。更特别地，当轮被驱动时，轮的赤道平面随着每次轮转动而与地面产生接触，并使地面压力从一个半球转换至另一半球，因而从一个半球的平面转换至另一半球的平面。只要发生该不连续性，就可产生抓持力的损失，从而轮的球状性质暂时失去，且在高速下还产生伴随每个不连续性的噪音。
技术实现思路
本专利技术试图提供一种能够减少不连续性的缺点的球形轮。换言之，本专利技术试图使得能够在不增加不连续性的情况下使用直径更大的驱动轴。为此，本专利技术的一个主题是一种预期用于移动车辆的球形轮，该轮的旋转通过能够绕着轴线旋转的轴来驱动，其特征在于：所述轮包括两个壳体，所述两个壳体的表面依照所述轮的球形表面，且所述两个壳体中的每个分别由一平面来界定；所述壳体分别借助于枢转连接部相对于所述轴铰接，所述枢转连接部中的每个的轴线分别垂直于相应的壳体的所述平面；以及界定所述两个壳体的所述平面是相交的。换言之，所述两个枢转连接部的轴线不成一条直线。本专利技术的另一主题是一种包括至少三个根据本专利技术的轮的车辆。至少两个轮的轴的轴线不成一条直线。附图说明通过借助示例给出的一个实施例的详细描述将更好地理解本专利技术且更明了其他优点，该描述通过附图示出，在附图中：图1和图2示出了实施本专利技术的原理的球形轮；图3和图4示出了用于显示属于根据本专利技术的轮的壳体的开口角度如何被优化的曲线；图5和图6示出了该轮的实施例的第一替代性形式；图7和图8示出了该轮的实施例的第二替代性形式；图9、图10和图11示出了轮表面的多个形状；图12示出了装配有多个轮的车辆的一个示例。具体实施方式为了清楚起见，在各个附图中，相同的元件将以相同的附图标记来表示。图1和图2示出了预期用于移动车辆11的球形轮10。图1以轮廓画出，且图2以透视图画出。轮10的旋转通过轴12来驱动。车辆11以其主体的形式示出，且轴12通过枢转连接部13连接至该主体。轴12的旋转轴线以附图标记14来表示。根据本专利技术，轮10包括两个壳体15、16，所述两个壳体15、16的表面依照轮10的球形表面。壳体15由平面17界定，且壳体16由平面18界定。壳体15、16分别借助于相应的枢转连接部19和20相对于轴12铰接。枢转连接部19的轴线21垂直于壳体15的平面17，且枢转连接部20的轴线22垂直于壳体16的平面18。这两个枢转连接部19和20位于它们相应的壳体内，且随后将详细描述。可制造不同的壳体15、16，但优选地壳体15、16是相同的且相对于轴12对称地布置。换言之，平面17、18沿着一直线相交，该直线与轴12的轴线14具有交点30。在该构型中，所述两个枢转连接部19和20的轴线21和22是相交的，且在轴线21和22之间具有非零角度。轮10预期用于沿着在图1和图2中以附图标记25表示的地面行驶。两个壳体15、16中的一个与地面25接触。当轴12驱动轮10时，轮沿着轮10的球形表面的圆26与地面25保持接触。在该运动中，车辆的速度矢量在轴线14与包含圆26的平面之间的交点27处垂直于轴线14。当车辆11的速度矢量(被施加于点27)不垂直于轴线14时，与地面接触的壳体就开始绕着其枢转连接部自由转动。换言之，与地面接触的壳体被赋予两种运动：绕着轴线14的驱动式第一旋转和绕着壳体的枢转连接部的轴线的第二旋转。当然，这两种旋转可根据车辆在点27处的速度矢量的方向来组合。在轮10的操作中，当与地面25接触的壳体(在图1中是壳体16)的平面18变得水平时出现奇点。在该构型中，如果车辆具有在点27处施加的不垂直于轴线14的矢量，壳体16就不能绕着其枢转连接部20转动，并从而沿着地面25滑动。为了防止该滑动，每个壳体15、16均包括滚子，所述滚子定位在相应的壳体的枢转连接部的延续部中并能够在球形表面处滚动。更特别地，壳体15装配有滚子28，且壳体16装配有滚子29。滚子28和29可具有单一自由度，以便绕着与轴线14垂直的轴线旋转。该旋转运动足以防止轮在奇点构型中滑动。该滚子均具有依照轮10的球形表面的滚动线。还可分别给予滚子28和29两个自由度，以便绕着位于相应的枢转连接部的轴线上的点旋转。该滚子仍使其行驶表面的一点位于相关的枢转连接部的延续部中并与轮10的球形表面对齐。该滚子(其可类似于壳体中的自由转动球)与具有一个自由度的滚子相比更易于定位。可较容易地看出，在轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于移动车辆(11)的球形轮，该轮(10)的旋转通过能够绕着轴线(14)旋转的轴(12)来驱动，其特征在于，所述轮(10)包括两个壳体(15、16)，所述两个壳体(15、16)的表面依照所述轮(10)的球形表面，且所述两个壳体(15、16)中的每个分别由一平面(17、18)来界定，所述壳体(15、16)分别借助于枢转连接部(19、20)相对于所述轴(12)铰接，所述枢转连接部(19、20)中的每个的轴线(21、22)分别垂直于相应的壳体(15、16)的所述平面(17、18)，界定所述两个壳体(15、16)的所述平面(17、18)是相交的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.30 FR 12539811.一种用于移动车辆(11)的球形轮，该轮(10)的旋转通过能够绕
着轴线(14)旋转的轴(12)来驱动，其特征在于，所述轮(10)包括两
个壳体(15、16)，所述两个壳体(15、16)的表面依照所述轮(10)的球
形表面，且所述两个壳体(15、16)中的每个分别由一平面(17、18)来
界定，所述壳体(15、16)分别借助于枢转连接部(19、20)相对于所述
轴(12)铰接，所述枢转连接部(19、20)中的每个的轴线(21、22)分
别垂直于相应的壳体(15、16)的所述平面(17、18)，界定所述两个壳体
(15、16)的所述平面(17、18)是相交的。
2.如权利要求1所述的轮，其特征在于，界定所述两个壳体(15、16)
的所述平面(17、18)沿着一直线相交，该直线与所述轴(12)的所述轴
线(14)具有交点(30)。
3.如前面权利要求中任一所述的轮，其特征在于，每个壳体(15、16)
分别包括滚子(28、29)，所述滚子(28、29)定位在相应的壳体(15、16)
的枢转连接部(19、20)的延续部中并能够在所述球形表面处滚动。
4.如前面权利要求中任一所述的轮，其特征在于，每个壳体(15、16)
分别包括刚性支承结构(41、43)和柔性材料层(42、44)，所述柔性材料
层(42、44)的特性被选择成：能在轮(10)预期行驶的地面(25)上产
生抓持力，该柔性材料层(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·克莱尔，B·迈索尼耶，
申请(专利权)人：奥尔德巴伦机器人公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR