四轮独立驱动转向的全回转移动底盘制造技术

本实用新型专利技术涉及一种四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，由骨架、动力驱动组件、转向驱动组件、轮系组件组成，骨架包括主体、横梁、转向横梁，主体的前后两端均连接有横梁，转向横梁通过转向连轴连接于横梁的两端；动力驱动组件、转向驱动组件均安装于骨架上，轮系组件包括车轮和轮轴，车轮通过轮轴固定于转向横梁的外端。本实用新型专利技术的四轮独立驱动转向的全回转移动底盘集成度高，利用转向驱动组件可实现轮式移动平台的原地转向功能，大大提高移动平台转弯灵活度，提高移动平台控制精度和动力响应速度，提升了系统的自动化和智能化程度。

Full-Rotation Moving Chassis with Four-Wheel Independent Drive Steering

【技术实现步骤摘要】
四轮独立驱动转向的全回转移动底盘
本技术属于移动机械
，具体涉及一种四轮独立驱动转向的全回转移动底盘。
技术介绍
轮式行走机构行驶阻力小、噪声小、转向性能好，具有高机动性，因此广泛应用于各种高机动性移动平台中，包括各种类型的汽车、军事特种车辆(如轮式战车、导弹运载车等)。轮式行走机构的好坏将直接影响到移动平台的通过性和机动性。为了提高轮式移动平台的灵活机动特性，一般尽可能降低移动平台转弯半径。目前，轮系移动平台通过减小转弯半径来提高灵活机动特性的方案主要通过球轮、麦克纳母轮、万向轮或是基于它们的变形产品，而通过原来轮系基础上的方案较少。(1)球轮结构技术方案例如申请号为201110421107.X的专利“基于球轮全向驱动的运动平台”，涉及一种能够自主运动的智能运动平台，特别涉及一种通过控制三个球轮的运动从而实现平台整体的全向运动的机构，属于电机驱动、传感器测距、无线通讯和自动控制
；具体包括三套同样的球轮驱动机械结构和三个电机驱动器、环境感知系统和平台控制系统；平台主控制模块处理得出控制指令，发给电机驱动器控制模块，球轮在驱动电机的控制下滚动，实现平台的运动。该专利技术基于球体滚动的全向性原理，可实现人工操控与自主运行两种工作模式，以及单平台运行和多平台运行方式，具有体积小，平衡性好，运动行为表现力突出，快速机动和全向运动性的特点。相似的还有申请号为201280035387.3的专利“全向运动平台”等。球形轮一般采用磁性或其它方式，对球轮进行完全控制，从而实现轮子在XY方向上全向运动。但是球形轮控制起来较难，实际使用中很少采用，目前较多的存在于概念产品中，例如奥迪的球形轮胎机构等。(2)麦克纳母轮结构技术方案申请号为201611060832.8的专利公布了“一种全向移动平台”，包括车体框架、摆动组件、摆动车桥以及减震器，所述摆动组件固定在车体框架底部，所述摆动车桥通过所述摆动组件可相对所述车体框架底部上下摆动的安装在所述车体框架上；所述摆动车桥包括与所述摆动组件连接的中间部分和位于中间部分两侧的摆臂，所述中间部分与所述摆动组件连接，所述摆臂远离所述中间部分的端部安装有车轮；所示减震器一端与所述车体框架连接，另一端与所述摆臂连接。该移动平台，在地面不平的情况下，也能够使得全向移动平台平稳作业，同时使用寿命较长。相似的，还有申请号为201620216799.2的专利公布了“一种全向移动平台的独立悬挂机构”等。麦克纳母轮因其设计和控制都较简单，在全向移动产品中使用较为广泛。但是因为它与地面的接触点不连续，而且只有一个可控运动自由度，导致运行中会引起打滑和噪音，造成运动效率低。由于正交轮在运动过程中两个轮子是交替接触地面的，这就导致在运动过程中每个轮子所承受的压力变化大，从而影响与地面接触的摩擦力，影响轮子转动速度，不能保证车体运动速度的平稳性；此外麦克纳姆轮的滚子之间存在间隙，容易产生振动或打滑，导致能量损失严重，造成车体不稳定，无法保证位置精确度，而且这种轮子对加工设计有很高要求，从而导致使用成本高。(3)万向轮结构技术方案该类方案中，一般采用将驱动电机直接安装在驱动轮轮毂上以简化结构。例如申请号为201310019276.X的专利公布了“一种全向转向可升降的农用遥控移动机器人平台”，涉及全向转向可升降的农用遥控移动机器人平台。该平台由全向转向机构、液压升降系统、车架台、车载电子设备、行走机构组成。全向转向装置由伺服电机驱动，通过小齿轮、大齿轮，将动力传给转向套，然后传递给车轮支架和轮毂电机式车轮，实现全向转向。其优点是：驱动电机和液压升降独立运动，可实现360度原地回转的同时调整车身的高度，以适应不同高度的农作物和地形环境；转向时转向阻力矩小，转向轻松灵活；采用轮毂电机车轮，电机和车轮一体，简化了平台结构。相似的还有申请号为201510206463.8专利公布的“一种全向移动平台”，申请号为201510299730.0公布的“一种具有全向运动的运输车”，申请号为201610300370.6公布的“全向移动平台及其舵轮和驱动轮”，还有申请号为201711141193.2公布的“一种机电一体式新型全向结构轮装置”等。万向轮式的机构一般结构冗余复杂，可集成度差，目前万向轮方案中，一般采用将驱动电机直接安装在驱动轮轮毂上以简化结构，但同样会增加万向轮重量，不利于轮系减重提速、增加越障性能，同时也会带来能耗增加等弊端，不利于提高机器人运动灵活性、高机动性和高精度性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，解决目前全向轮驱动机构体积大、集成度低、无法实现轮系原地回转、零转弯半径的难题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，由骨架、动力驱动组件、转向驱动组件、轮系组件组成，骨架包括主体、横梁、转向横梁，主体的前后两端均连接有横梁，转向横梁通过转向连轴连接于横梁的两端；动力驱动组件、转向驱动组件均安装于骨架上，轮系组件包括车轮和轮轴，车轮通过轮轴固定于转向横梁的外端。具体的，所述动力驱动组件由动力电机、动力齿轮箱、动力输出轴、动力转换伞齿、动力连轴、动力万向节组成，动力电机安装在主体上，动力电机通过动力齿轮箱连接动力输出轴，动力输出轴通过动力转换伞齿与动力连轴连接，动力连轴上连接有动力万向节。具体的，所述转向驱动组件由转向电机、转向齿轮箱、转向输出轴、转向转换组件、转向齿轮组件组成，转向电机通过支架固定在主体上，转向电机通过转向齿轮箱与转向输出轴连接，转向输出轴通过转向转换组件与转向齿轮组件连接。具体的，所述横梁包括前横梁和后横梁，主体前端连接固定前横梁，主体后端连接固定后横梁，前横梁、后横梁和主体组成“工”字形；转向横梁包括左前转向横梁、右前转向横梁、左后转向横梁、右后转向横梁、转向连轴，左前转向横梁、右前转向横梁分别通过转向连轴连接固定于前横梁的两端，左后转向横梁、右后转向横梁分别通过转向连轴连接固定于后横梁的两端。具体的，所述左前转向横梁、右前转向横梁、左后转向横梁、右后转向横梁均包括转向横梁上盖板、转向横梁下盖板、转向横梁支撑块，转向横梁上盖板和转向横梁下盖板分别固定在转向横梁支撑块的上端面和下端面。转向横梁上盖板、转向横梁下盖板的前端设置有透孔，用以连接转向连轴。具体的，所述动力电机、动力输出轴、动力转换伞齿、动力连轴、动力万向节分别设置有四套，对前轮驱动的两个动力电机安装在主体的前端，对后轮驱动的两个动力电机安装在主体的后端，四套动力电机分别连接至动力齿轮箱的四个输入轴，动力齿轮箱的四个输出轴分别连接四套动力输出轴，每套动力输出轴通过动力转换伞齿与对应的动力连轴连接，每套动力连轴通过动力万向节与轮系组件中的轮轴连接。具体的，所述动力输出轴包括前动力输出轴、后动力输出轴，前动力输出轴包括左前动力输出轴、右前动力数轴，后动力输出轴包括左后动力输出轴、右后动力数轴；左前动力输出轴、左后动力输出轴为实心转轴，右前动力数轴、右后动力数轴内部中空，左前动力输出轴、左后动力输出轴均通过轴承分别穿过右前动力数轴、右后动力数轴的内部，左前动力输出轴、右前动力数轴、左后动力输出轴和右后动力数轴的前端分别连接动力齿轮箱的四个输出轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，其特征在于，由骨架、动力驱动组件、转向驱动组件、轮系组件组成，骨架包括主体、横梁、转向横梁，主体的前后两端均连接有横梁，转向横梁通过转向连轴连接于横梁的两端；动力驱动组件、转向驱动组件均安装于骨架上，轮系组件包括车轮和轮轴，车轮通过轮轴固定于转向横梁的外端。

【技术特征摘要】
1.四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，其特征在于，由骨架、动力驱动组件、转向驱动组件、轮系组件组成，骨架包括主体、横梁、转向横梁，主体的前后两端均连接有横梁，转向横梁通过转向连轴连接于横梁的两端；动力驱动组件、转向驱动组件均安装于骨架上，轮系组件包括车轮和轮轴，车轮通过轮轴固定于转向横梁的外端。2.如权利要求1所述的四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，其特征在于，所述动力驱动组件由动力电机、动力齿轮箱、动力输出轴、动力转换伞齿、动力连轴、动力万向节组成，动力电机安装在主体上，动力电机通过动力齿轮箱连接动力输出轴，动力输出轴通过动力转换伞齿与动力连轴连接，动力连轴上连接有动力万向节。3.如权利要求1所述的四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，其特征在于，所述转向驱动组件由转向电机、转向齿轮箱、转向输出轴、转向转换组件、转向齿轮组件组成，转向电机通过支架固定在主体上，转向电机通过转向齿轮箱与转向输出轴连接，转向输出轴通过转向转换组件与转向齿轮组件连接。4.如权利要求1所述的四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，其特征在于，所述横梁包括前横梁和后横梁，主体前端连接固定前横梁，主体后端连接固定后横梁，前横梁、后横梁和主体组成“工”字形；转向横梁包括左前转向横梁、右前转向横梁、左后转向横梁、右后转向横梁、转向连轴，左前转向横梁、右前转向横梁分别通过转向连轴连接固定于前横梁的两端，左后转向横梁、右后转向横梁分别通过转向连轴连接固定于后横梁的两端。5.如权利要求4所述的四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，其特征在于，所述左前转向横梁、右前转向横梁、左后转向横梁、右后转向横梁均包括转向横梁上盖板、转向横梁下盖板、转向横梁支撑块，转向横梁上盖板和转向横梁下盖板分别固定在转向横梁支撑块的上端面和下端面，转向横梁上盖板、转向横梁下盖板的前端设置有透孔，用以连接转向连轴。6.如权利要求2所述的四轮独立驱动转向的全回转移动底盘，其特征在于，所述动力电机、动力转换伞齿、动力连轴、动力万向节分别设置有四套，动力输出轴有两套，对前轮驱动的两个动力电机安装在主体的前端，对后轮驱动的两个动力电机安装在主体的后端，四套动力电机分别连接至动力齿轮箱的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭亭亭，赵炫弟，刘文涛，李希彬，郑安，赵林萍，段立夫，
申请(专利权)人：山东阿图机器人科技有限公司，山东国兴智能科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37