本发明专利技术涉及全方位移动平台技术领域，具体是搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台，车体外壳两侧对称设置有四个麦克纳姆轮，轮毂表面中部设置有辊子，与轮毂通过六角螺母连接，辊子两端分别活动连接有第一角接触球轴承和第二角接触球轴承，镜像主轴上装有圆锥滚子轴承、轴套、轴承室、轴承室盖、轴用弹性挡圈，轴承室和轴承室盖贴合在一起，电机减速器轴端跟镜像主轴通过两个圆锥滚子轴承配合在一起，电机减速器周围带有孔结构，所述四轮式全方位麦克纳姆轮移动平台的分层结构包括顶层支架、第二层支架和第一层支架；所述第一层支架放置微控制器芯片，第二层支架放置激光雷达，分层式顶层支架放置两个双目视觉传感器。顶层支架放置两个双目视觉传感器。顶层支架放置两个双目视觉传感器。
【技术实现步骤摘要】
搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台及其控制系统
[0001]本专利技术涉及全方位移动平台
，尤其是搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台。
技术介绍
[0002]麦克纳姆轮是一种可全方位移动的全向轮，简称麦轮，由轮毂和围绕轮毂的辊子组成，麦轮辊子轴线和轮毂轴线夹角成45
°
。在轮毂的轮缘上斜向分布着许多小轮子，即辊子，故轮子可以横向滑移。辊子是一种没有动力的小滚子，小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。
[0003]全方位麦克纳姆轮移动平台不仅应用在军事上，日常生活上，同时也可以用于卫星零部件装配中。卫星部件装配过程中，卫星装配的部件种类多、工作空间狭窄、工人劳动强度大，因此亟需搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台及其控制系统，搭载七自由度机械臂到达工人指定的位置，之后同工人协同完成卫星零部件装配工作。
技术实现思路
[0004](一)解决的技术问题
[0005]本专利技术的目的在于解决全方位移动平台在承载方面的能力和搭载七自由度机械臂到指定的位置，随后让机械臂协同工人完成卫星零部件装配的能力，从而提供一种承载能力强、越障性能好、控制简单的四轮式全方位移动平台。
[0006](二)技术方案
[0007]本专利技术的技术方案：搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台，所述移动平台包括车体外壳、车顶盖、法兰装置、双目视觉传感器、麦克纳姆轮、第一轮体、第二轮体、第三轮体、第四轮体、主轴、第一角接触球轴承、辊子、第二角接触球轴承、镜像主轴以及采用三层式的分层结构，旨在使全方位麦克纳姆轮移动平台的空间更广泛，所述车体外壳上部车顶盖设置有法兰装置，所述车体外壳两侧对称设置有四个麦克纳姆轮，分别为左后螺旋前端设置的第一轮体、左前螺旋后端设置的第二轮体、右后螺旋前端设置的第三轮体和右前螺旋后端设置的第四轮体，所述四个麦克纳姆轮结构相同，包括主轴、第一角接触球轴承、辊子、第二角接触球轴承、六角螺母和轮毂，所述轮毂侧面设置有主轴，轮毂表面中部设置有辊子，与轮毂通过六角螺母连接，辊子两端分别活动连接有第一角接触球轴承和第二角接触球轴承，所述移动平台还包括四个镜像主轴，所述镜像主轴设置有六个孔，通过六角头螺栓及六角薄螺母与四个麦克纳姆轮相配合；所述镜像主轴上装有圆锥滚子轴承、轴套、轴承室、轴承室盖、轴用弹性挡圈，其中，轴承室和轴承室盖贴合在一起，电机减速器轴端跟镜像主轴通过两个圆锥滚子轴承配合在一起，电机减速器周围带有孔结构，孔结构用十字槽圆柱头螺钉进行配合。所述四轮式全方位麦克纳姆轮移动平台的分层结构包括顶层支架、第二层支架和第一层支架；所述第一层支架放置微控制器芯片(优选型号为stm32f407，具备良好的具有浮点运算能力)，第二层支架放置激光雷达，该激光雷达用于导航定位的作
用。分层式顶层支架放置两个双目视觉传感器，主要是用来反馈机械臂夹取卫星零部件的某个瞬间动作的图像信息。
[0008]进一步地，所述法兰装置直径为180mm，用于连接移动平台和七自由度机械臂。
[0009]进一步地，搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台的平台主体(即车顶盖)长宽尺寸为850mm
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425mm，宽度为长度的一半，用于分析全方位移动平台的运动学和动力学的计算更为简单。全方位移动平台的高度h设置在340mm左右，是为了配合机械臂在完成卫星零部件进行工作时避免因移动平台高度不适当的问题而干扰其正常工作。此移动平台的高度指的是移动平台车盖到麦克纳姆轮与地面接触点之间的距离。
[0010]搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台的控制系统，采用上下位结构包括：工业控制PC机、数据采集卡、姿态传感器、激光雷达、电池管理系统、微控制器、电机驱动器；上位机是工业控制PC机，下位机是微处理器，上下位机之间通过RS-232串行总线通信；上位机工业控制PC机通过wifi模块与远程计算机相连。四个电机驱动器之间通过CAN总线相连，并直接与微控制器stm32f407相连；激光雷达采用以太网通信接口，与工业控制PC机相连；电池管理系统分别与工业控制PC机和微控制器电连接，姿态传感器与工业控制PC机采用RS-232串行总线通信，或与微处理器采用RS-232串行总线通信；数据采集卡与工业控制PC机串口相连，用于将姿态传感器、编码器等传感器采集的信息反馈给上位机。
[0011]进一步地，所述电池管理系统根据不同的模块需要的电压不同进行电压转换，用于输出5V、3.3V、9V等不同等级的电压信号。
[0012]进一步地，所述姿态传感器采用的是SEC-301姿态传感器，用于移动平台俯仰、横滚姿态检测。用于解决搭载七自由度机械臂后重心不稳造成的影响。
[0013](三)有益效果
[0014]与传统的全方位轮平台相比，
[0015]1.本专利技术的承载能力强，能承载重量大于75kg。
[0016]2.移动迅捷，行驶最大速度为1m/s。
[0017]3.越障性能好，能够实现原地转向。
[0018]4.续航时间可达10h。
[0019]5.控制更简单可靠。
[0020]6.轮体组装和维修都十分方便，轮体数量少且制作简单，节约了制造及其维护的经费。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的四轮式麦克纳姆轮移动平台的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术的四轮式麦克纳姆轮移动平台的俯视图。
[0023]图3为本专利技术的麦克纳姆轮的结构示意图。
[0024]图4为本专利技术的麦克纳姆轮的主视图。
[0025]图5为本专利技术的麦克纳姆轮的侧视图。
[0026]图6为本专利技术的镜像主轴与轴承室连接示意图。
[0027]图7为本专利技术的镜像主轴的装配结构示意图。
[0028]图8为放置在移动平台上的法兰装置零件图。
[0029]图9为搭载七自由度机械臂的全方位移动平台的整体模型图。
[0030]图10为本专利技术的控制系统的系统框图。
[0031]图11为本专利技术的控制系统的移动平台整体结构框图。
[0032]图12为本专利技术微控制器的主控制芯片stm32f407的硬件结构图。
[0033]图13为本专利技术的CAN通信接口电路图。
[0034]附图标记：车体外壳1、车顶盖2、法兰装置3、双目视觉传感器4、顶层支架5、第二层支架6、第一层支架7、麦克纳姆轮8、第一轮体81、第二轮体82、第三轮体83、第四轮体84、主轴810、第一角接触球轴承811、辊子812、第二角接触球轴承813、六角螺母814、轮毂815、镜像主轴9、轴承室10、圆锥滚子轴承11。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.搭载七自由度机械臂的麦克纳姆轮移动平台，其特征在于，包括车体外壳(1)、车顶盖(2)、法兰装置(3)、双目视觉传感器(4)、麦克纳姆轮(8)、第一轮体(81)、第二轮体(82)、第三轮体(83)、第四轮体(84)、镜像主轴(9)以及采用三层式的分层结构，所述车体外壳(1)上部车顶盖(2)设置有法兰装置(3)，所述车体外壳(1)两侧对称设置有四个麦克纳姆轮(8)，分别为左后螺旋前端设置的第一轮体(81)、左前螺旋后端设置的第二轮体(82)、右后螺旋前端设置的第三轮体(83)和右前螺旋后端设置的第四轮体(84)，所述四个麦克纳姆轮(8)结构相同，包括主轴(810)、第一角接触球轴承(811)、辊子(812)、第二角接触球轴承(813)、六角螺母(814)和轮毂(815)，所述轮毂(815)侧面设置有主轴(810)，轮毂(815)表面中部设置有辊子(812)，与轮毂(815)通过六角螺母(814)连接，辊子(812)两端分别活动连接有第一角接触球轴承(811)和第二角接触球轴承(813)，所述镜像主轴(9)为四个，所述镜像主轴(9)设置有六个孔，通过六角头螺栓及六角薄螺母与四个麦克纳姆轮(8)相配合，所述镜像主轴上(9)装配有圆锥滚子轴承(11)、轴套、轴承室(10)、轴承室盖和轴用弹性挡圈，其中轴承室(10)和轴承室盖贴合在一起，电机减速器轴端跟镜像主轴(9)通过两个圆锥滚子轴承(11)配合在一起；所述分层结构包括顶层支架(5)、第二层支架(6)和第一层支架(7)；所述第一层支架(7)上部放置有微控制器芯片，第二层支架(6)上部放置有激光雷达，用于导航定位，顶层支架(5)上部放置有两个双目...
【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，熊根良，曾成，张华，徐涢基，欧阳鑫，李志雄，孟东风，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：
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