一种移动平台制造技术

本发明专利技术属于移动设备的技术领域，特别涉及一种移动平台。包括平台底座、车轮、运动执行单元及运动控制单元，其中运动控制单元设置于平台底座的上方，所述平台底座的下方通过四个运动执行单元安装有四个车轮，各运动执行单元均与运动控制单元连接，所述车轮的轮胎胎面包括触地面和斜面，所述触地面的两侧分别设有向车轮轴线倾斜的斜面，所述触地面和斜面上均设有沿同一方向倾斜的斜纹。本发明专利技术能够降低成本、满足小尺寸要求、降低应用环境要求和结构简单等特点，并且由于具有越障功能的螺旋轮胎，大大增加可全向移动平台应用的可实现范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于移动设备的
，特别涉及一种移动平台。技术背景全向移动平台是指能够沿XY两方向运动，且可实现原地旋转的平台，具有转向空间小，XY方向独立运动的优势，可广泛的应用于工业、玩具、机器人等涉及轮式驱动的移动平台。现有的基于轮胎实现的全向移动平台方式包括麦卡纳姆轮方式和全向轮方式，两者的轮胎结构相似，都是由主动的轮毂和轮毂外缘按一定方向均匀分布的多个被动滚轮组成，当然两者在实现全向移动时，轮胎在平台上的分布不同，分别为平行式安装和正交式安装。但是，两类轮胎具有一定的缺陷，由于组成结构的复杂性，导致系统的可靠性低、成本高，且对于小尺寸的制造难度大，另外由于存在多旋转轮，为防止尘土阻塞旋转，因此对环境要高。以上缺陷，导致了两类轮胎在很多环境下不能得以应用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种移动平台。该移动平台能够降低成本、满足小尺寸要求、降低应用环境要求和结构简单等特点，并且由于具有越障功能的螺旋轮胎，大大增加可全向移动平台的应用范围。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种移动平台，该移动平台包括平台底座、车轮、运动执行单元及运动控制单元，其中运动控制单元设置于平台底座的上方，所述平台底座的下方通过四个运动执行单元安装有四个车轮，各运动执行单元均与运动控制单元连接，所述车轮的轮胎胎面包括触地面和斜面，所述触地面的两侧分别设有向车轮轴线倾斜的斜面，所述触地面和斜面上均设有沿同一方向倾斜的斜纹。所述斜纹由多个斜槽和多个斜块组成，所述斜槽和斜块间隔交替设置。所述斜槽和斜块相互平行，所述斜槽和斜块与车轮轴线之间的夹角为锐角或钝角。所述多个斜槽沿轴向依次首尾相连，所述多个斜块沿轴向依次首尾相对应或相连接。所述多个斜块沿轴向依次首尾相连接，形成沿轴向延伸的螺纹线。所述螺纹线为单条或多条。所述触地面与两侧的斜面形成一个椭球体结构。所述移动平台同侧的两个车轮的轮胎胎面上的斜纹旋向相反。所述移动平台前方两个车轮的轮胎胎面上的斜纹旋向相反。所述运动执行单元包括电机、减速器及轮毂连接法兰，其中电机安装在平台底座的下方、并输出轴与减速器，所述减速器的输出轴上通过轮毂连接法兰安装有一个车轮，所述电机与运动控制单元电连接。本专利技术的优点及有益效果是：1.本专利技术能够降低成本、满足小尺寸要求、降低应用环境要求和结构简单等特点，并且由于具有越障功能的螺旋轮胎，大大增加可全向移动平台的应用范围。2.本专利技术的车轮采用椭球式的结构，使得移动平台能够跨越一定尺寸的障碍物，增加了移动平台的适用范围。3.本专利技术具有全向移动功能，能够在狭小的区域灵活行走；原地转向使得转弯半径最小，因此能够进行狭小区域的探索，或者在地震中进行生命探测和救援。4.本专利技术螺旋式的轮胎设计，增大了轮胎与地面的附着力，使得移动平台能够在光滑地面上可靠行驶。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中轮胎的结构示意图；图3为本专利技术两个轮胎产生平移的原理示意图；图4为本专利技术的越障原理示意图；图5为本专利技术向前移动的原理示意图；图6为本专利技术向后移动的原理示意图；图7为本专利技术向左移动的原理示意图；图8为本专利技术向右移动的原理示意图；图9为本专利技术顺时针旋转的原理示意图；图10为本专利技术逆时针旋转的原理示意图。其中：1为平台底座，2为车轮，201为车轮I，202为车轮II，203为车轮III，204为车轮IV，3为运动执行单元，4为运动控制单元，5为电机，6为减速器，7为轮毂连接法兰，8为斜槽，9为斜块，10为车轮轴线，F为推力，F1为车轮I产生的推力，F2为车轮II产生的推力，F3为车轮III产生的推力，F4为车轮IV产生的推力，F合为合力，M为触地面，N为斜面，A为地面，B障碍物。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。如图1、图2所示，本专利技术包括平台底座1、车轮2、运动执行单元3及运动控制单元4，其中运动控制单元4设置于平台底座1的上方，所述平台底座1的下方通过四个运动执行单元3安装有四个车轮2，各运动执行单元3均与运动控制单元4连接。所述车轮2的轮胎胎面包括触地面M和斜面N，所述触地面M的两侧分别设有向车轮轴线10倾斜的斜面N，所述触地面M为圆柱面，所述触地面M两侧的斜面N为半椭球面结构。所述触地面M和斜面N上(即椭球体的外表面)均设有沿同一方向倾斜的斜纹。所述运动执行单元3包括电机5、减速器6及轮毂连接法兰7，其中电机5安装在平台底座1的下方、并输出轴与减速器6，所述减速器6的输出轴上通过轮毂连接法兰7安装有一个车轮2，所述电机5与运动控制单元4电连接。
所述运动驱动单元4负责对平台运动的控制，平台底座1可为任意形式，用于承载安装于平台上方的载荷。所述车轮2轮胎胎面上的斜纹由多个斜槽8和多个斜块9组成，所述斜槽8和斜块9间隔交替设置，并相互平行，所述斜槽8和斜块9与车轮轴线10之间的夹角为锐角或钝角。所述多个斜槽8沿轴向依次首尾相连，所述多个斜块9沿轴向依次首尾相对应或相连接，当所述多个斜块9沿轴向依次首尾相连接时，形成沿轴向延伸的螺纹线，所述螺纹线为单条或多条。所述车轮2转动时，与地面产生摩擦，为车轮2提供与车轮轴线10具有一定夹角的推力F，该推力F不与车轮轴线10垂直。如图2、图4所示，在实际运行中，本专利技术的轮胎端部距离平整的地面A有一定距离h，如果障碍物B的尺寸小于或接近h，则车轮能够轻松越过障碍物。当遇到障碍物时，车轮的端部先与障碍物B接触，然后依靠螺旋爬升越过障碍物B，从而实现越障功能。所述移动平台合理安装四个车轮2，具体为：所述移动平台同侧的两个车轮2的轮胎胎面上的螺纹线旋向相反，所述移动平台前方两个车轮2的轮胎胎面上的螺纹线旋向相反，后方两个车轮2的轮胎胎面上的螺纹线旋向相反。如图3所示，平行安装于平台底座1同侧的两车轮2(即两个车轮的轴线平行)，两车轮2轮胎上的螺旋线旋向相反。当两车轮2分别向不同方向旋转，使两车轮分别产生既不平行也不垂直于车轮轴线10方向的推力。两车轮2的转速相同，曲线对称相反，产生两大小相等的推力F，且两推力F的合力F合沿两推力F的中分角方向(轮胎轴线方向)，从而使平台左、右移动。所述车轮2的轮胎一方面能够作为像普通轮胎一样提供向前的运动，另一方面，通过合理的控制和安装能够提供朝向于侧向的运动，能够实现平台的全方位移动。另外，通过设计轮胎的包络形状，使得该设计的轮胎能够具有越障能力。本专利技术的工作原理是：本专利技术通过合理安装四个车轮2，其中两个车轮2轮胎胎面上的螺纹线为左旋，另外两个车轮2轮胎胎面上的螺纹线为右旋，通过分别控制四个车轮2的转向与转速，实现移动平台的前后移动、左右移动、原地旋转和具有移动曲率半径的旋转。本专利技术的具体工作过程是：如图5所示的配置方法，其中车轮I201、车轮III203是右旋，车轮II202、车轮IV204是左旋。当四个螺旋轮胎同时向前转动，而且转速相等的时候，其各个轮胎的受力简图如图上所标示，根据力的合成原理，合力方向向前，这个时候移动平台将向前运动。不改变螺旋轮胎的配置方式，只改变其各自的转向，便能实现不同形式的运动。具体来说，当四个螺旋轮胎同时向后转动，而且转速相等的时候，根据力的合成原理，合力方向向后，这个时候移动平台将向后运动，如图6所示；当车轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动平台，其特征在于，该移动平台包括平台底座(1)、车轮(2)、运动执行单元(3)及运动控制单元(4)，其中运动控制单元(4)设置于平台底座(1)的上方，所述平台底座(1)的下方通过四个运动执行单元(3)安装有四个车轮(2)，各运动执行单元(3)均与运动控制单元(4)连接，所述车轮(2)的轮胎胎面包括触地面(M)和斜面(N)，所述触地面(M)的两侧分别设有向车轮轴线(10)倾斜的斜面(N)，所述触地面(M)和斜面(N)上均设有沿同一方向倾斜的斜纹。

【技术特征摘要】
1.一种移动平台，其特征在于，该移动平台包括平台底座(1)、车轮(2)、运动执行单元(3)及运动控制单元(4)，其中运动控制单元(4)设置于平台底座(1)的上方，所述平台底座(1)的下方通过四个运动执行单元(3)安装有四个车轮(2)，各运动执行单元(3)均与运动控制单元(4)连接，所述车轮(2)的轮胎胎面包括触地面(M)和斜面(N)，所述触地面(M)的两侧分别设有向车轮轴线(10)倾斜的斜面(N)，所述触地面(M)和斜面(N)上均设有沿同一方向倾斜的斜纹。2.按权利要求1所述的移动平台，其特征在于，所述斜纹由多个斜槽(8)和多个斜块(9)组成，所述斜槽(8)和斜块(9)间隔交替设置。3.按权利要求2所述的移动平台，其特征在于，所述斜槽(8)和斜块(9)相互平行，所述斜槽(8)和斜块(9)与车轮轴线(203)之间的夹角为锐角或钝角。4.按权利要求3所述的移动平台，其特征在于，所述多个斜槽(8)沿轴向依次首尾相连，所述多个斜块(9...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷雨泉，张阳，张伟，何旭，张会文，付明亮，陈正仓，蔺兆宝，刘玉旺，骆海涛，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21