【技术实现步骤摘要】
本申请属于底盘轮组运动性能，涉及一种基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构。
技术介绍
1、在诸如仓储物流运输领域趋于智能自动化的背景下，机器人运动底盘的系统设计显得尤为重要，往往涉及底盘轮组结构设计和自动控制等内容。底盘运转性能及精度决定了其工作效率和工作质量。现有的运动底盘结构方案仍有着巨大的发展空间，用以适配多种现实需求。其中底盘机构是自动机器人实现在任意两位置点之间运动的重要模块机构。苛待研发一种结构简单、低成本、位置精度高，在直行和转向过程具备全速运动能力的底盘机构，以进一步的提高诸如仓储物流自动机器人的工作效率。
2、目前的底盘机构无论是设计结构方面还是实际使用寿命等方面都有着较大的提升空间，具体简述如下：
3、(1)目前物流库房使用的多为位置编码器读取运动角度的方案，存在装配精度要求高、易损坏、维修成本高的问题。更为传统的差速轮，结构简单，但在转向运动时存在速度的分解，达到预期性能需要更高的能耗和磨损，运动精度也难以保证。
4、(2)目前使用的传统舵轮、球轮虽然解决了速度分解的问题，但其存在着控制系统复杂，价格昂贵，装配精度要求高的问题。导致无法大规模的批量化投入使用。
技术实现思路
1、本申请的目的在于解决机器人运动底盘在转弯时的运动速度分解问题，提供一种结构简单、成本低、精度高、在直行和转向过程均具备全速运动能力的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构
2、为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案
3、本申请提供一种基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，包括：
4、动力单元，所述动力单元与转向单元通过基座固定连接；
5、转向单元，所述转向单元通过交叉转子轴承安装在固定基板上；
6、固定基板，所述固定基板上设置有转向角度采集单元。
7、进一步地，本申请动力单元包括底部运动包胶轮和动力电机，所述动力电机的传动轴与底部运动包胶轮的轮毂相连；所述动力电机通过连接基座与转向单元固定连接，由转向单元带动整个动力单元进行转向。
8、进一步地，本申请连接基座为两块角铁，分别设置在底部运动包胶轮的两侧，两块角铁的顶部与转向单元固定连接。
9、进一步地，本申请动力电机上连接有动力电机调速器，用于调节动力电机的转速。
10、进一步地，本申请转向单元包括齿轮盘，所述齿轮盘交叉转子轴承安装在固定基板上，且位于固定基板的底部，并能够相对固定基板进行旋转；齿轮盘上啮合有角度环传递齿轮，所述角度环传递齿轮与角度电机的传动轴相连，所述角度电机安装在固定基板上。
11、进一步地，本申请齿轮盘上还啮合有齿轮限位器，齿轮限位器与角度环传递齿轮同时与齿轮盘啮合转动时，能够对齿轮盘进行限位，使其保持中轴线旋转。
12、进一步地，本申请转向角度采集单元包括与齿轮盘同轴固定的遮光盘，所述遮光盘上开设有至少一条口槽，所述遮光盘的边沿伸入光电开关传感器的检测端，遮光盘旋转时，当口槽旋转至检测端时，触发光信号；所述光电开关传感器通过光电开关安装基座固定安装在固定基板上。
13、进一步地，本申请遮光盘的口槽宽度和数量根据实际位置精度需求设置。
14、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
15、本申请采用的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，解决了机器人转向时的速度分解、达到预期性能需要更多损耗，以及运动精度控制等问题。通过全向舵轮底盘的测试后，取得了较为精确地定位效果以及具备了较好的运动能力。但从机械结构角度考虑，外置绝对位置编码器和转向电机的传动都是通过与齿轮盘啮合而实现的，这类结构对于装配的精度要求很高，在运行一段时间后，出现了卡死和磨损的现象，在运动过程中还会出现数据的波动。经过分析比对，由于底盘在运动过程中存在的振动，会使齿轮发生跳齿现象，为解决这一问题，通过拆除一侧编码器齿轮的解决方法，卡齿现象得以解决。由于使用外置编码器，需要外加机构实现传动，所以考虑选用一种非接触的角度控制方案，即采用光电开关代替位置编码器。由于所需要的是测量旋转运动的实时角度，并且为旋转运动更新初始位置，故设计带有固定角度槽线的遮光盘作为角度的识别装置，通过连接在轮组上端共同旋转的遮光盘，由光电开关反馈值来测定角度。有效地减轻了故障率及数据波动情况。从控制角度来说，光电开关的反馈数值更加简单，相较于绝对位置编码器的控制难度减小了许多，也使得底盘控制系统得到了简化，经过测试，光电开关方案控制的全向舵轮轮组精度与绝对位置编码器方案基本一致。
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1.基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述动力单元包括底部运动包胶轮(7)和动力电机(8)，所述动力电机(8)的传动轴与底部运动包胶轮(7)的轮毂相连；所述动力电机(8)通过连接基座与转向单元固定连接，由转向单元带动整个动力单元进行转向。
3.根据权利要求2所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述连接基座为两块角铁，分别设置在底部运动包胶轮(7)的两侧，两块角铁的顶部与转向单元固定连接。
4.根据权利要求2所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述动力电机(8)上连接有动力电机调速器(4)，用于调节动力电机(8)的转速。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述转向单元包括齿轮盘(9)，所述齿轮盘(9)交叉转子轴承安装在固定基板(6)上，且位于固定基板(6)的底部，并能够相对固定基板(6)进行
6.根据权利要求5所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述齿轮盘(9)上还啮合有齿轮限位器(11)，齿轮限位器(11)与角度环传递齿轮(10)同时与齿轮盘(9)啮合转动时，能够对齿轮盘(9)进行限位，使其保持中轴线旋转。
7.根据权利要求5所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述转向角度采集单元包括与齿轮盘(9)同轴固定的遮光盘(3)，所述遮光盘(3)上开设有至少一条口槽，所述遮光盘(3)的边沿伸入光电开关传感器(2)的检测端，遮光盘(3)旋转时，当口槽旋转至检测端时，触发光信号；所述光电开关传感器(2)通过光电开关安装基座(1)固定安装在固定基板(6)上。
8.根据权利要求7所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述遮光盘(3)的口槽宽度和数量根据实际位置精度需求设置。
...【技术特征摘要】
1.基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述动力单元包括底部运动包胶轮(7)和动力电机(8)，所述动力电机(8)的传动轴与底部运动包胶轮(7)的轮毂相连；所述动力电机(8)通过连接基座与转向单元固定连接，由转向单元带动整个动力单元进行转向。
3.根据权利要求2所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述连接基座为两块角铁，分别设置在底部运动包胶轮(7)的两侧，两块角铁的顶部与转向单元固定连接。
4.根据权利要求2所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述动力电机(8)上连接有动力电机调速器(4)，用于调节动力电机(8)的转速。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于光电开关的无接触式角度环控制全向舵轮轮组结构，其特征在于，所述转向单元包括齿轮盘(9)，所述齿轮盘(9)交叉转子轴承安装在固定基板(6)上，且位于固定基板(6)的底部，并能够相对固...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱林波，张瀚文，史继勋，刘峻兵，梁洪瑀，于晓博，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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