一种麦克纳姆轮全向移动车及其工作方法技术

一种麦克纳姆轮全向移动车及其工作方法。涉及一种设有麦克纳姆轮的全方位移动车及其工作方法，特别适用于在狭小空间内实现车辆的全方位移动。提供了一种使四轮均匀着地，且能最大限度保持车架水平的麦克纳姆轮全向移动车及其工作方法。包括车架、电源、控制器和麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮通过气囊悬挂装置连接于车架底部；所述气囊悬挂装置包括阻尼器、气囊、气源、气阀和高度调节装置；所述阻尼器和气囊的顶端固定连接于车架底面，所述麦克纳姆轮的车轴连接在所述阻尼器和气囊的底端；所述气囊通过所述气阀连接所述气源。本发明专利技术对车架的水平、车架与车轮间的距离形成的“闭环”控制，使得本发明专利技术的车轮能适应特殊行业的使用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于车辆工程领域，具体来说，涉及一种设有麦克纳姆轮的全方位移动车及其工作方法，该全方位移动车特别适用于在狭小空间内实现车辆的全方位移动。
技术介绍
麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)是一种全方位移动车轮，1973年由瑞士人BengtLion专利技术，所以也叫Lion轮。麦克纳姆轮的特点是在传统车轮的基础上，在轮缘上再沿与轴线成45°方向安装若干可以自由旋转的小滚子，这样在车轮滚动时，小滚子就会产生测向运动。通过麦克纳姆轮的组合使用和控制，可以使车体产生运动平面内的任意方向移动和转动。1975年，Lion获得美国专利，专利号3，746，112， Directionally StableSelf Propelled Vehicle (中文翻译直接稳定自驱动车)。1980年美国海军买得该专利并进行军事应用开发，1996年该专利失效后，美国及世界众多大学、研究机构和公司进行应用开发和再专利技术，应用领域涉及全方位移动的叉车、搬运车、轮椅、弹药运输车、移动机器人等ο采用全方位移动技术后，可以显著提高搬运效率和灵活性、减小货物存储空间20% 30%、尤其对于狭小空间移动物体，具有不可取代的作用。目前，成功的应用例子有美国AirTrix公司的Sidewinder全方位移动叉车、COBRA全方位移动升降机、MP2全方位搬运拖车、全方位弹药转载机；卡内基梅隆大学的全方位机器人、美国Ominx公司的全方位移动轮椅、喷气发动机全方位移动托架等产品。包括我国在内的世界众多大学也开展了麦克纳姆轮的应用和控制研究，但是多集中在移动机器人方面的应用研究，形成产品的很少。目前涉及麦克纳姆全方位移动机构的专利有I、瑞士 Lion的美国专利“直接稳定自驱动车”(U. S. Pat. No. 3746112，，^Directionally Stable Self Propelled Vehicle”)，首先专利技术了麦可纳姆轮。2、美国AirTrix公司的美国专利“低振动全方位轮”(U. S. Pat. No. 6340065，和6547340，“Low Vibration Omni-Directional Wheel ”)，美国专利“低振动全方位轮设计方法，，(U. S. Pat. No. 6394203，“Method for designing low-vibration Omni-DirectionalWheels”)，美国专利“地面搬运设备用全方位自驱动车”(U.S. Pat. No. 5701966,“Omni-Directional self-propelled vehicle for ground handling of equipment，，)在Lion的基础上，针对载荷作用下，因麦可纳姆轮滚子与地面接触面积变化而导致弹性变形不均匀，引起的车体上下振动，专利技术了低噪声全方位轮及其设计方法，并将该技术运用于地面搬运车设计。3、美国专利“全方位武器装填车”(US Pat. No. 6668950, ^Omni-directionalmunitions handling vehicle”)，美国专利“飞机维护装置和维护方法”(US Pat. No.6477730, “Aircraft maintenance apparatus and method of maintaining aircraft，，)，正在申请的美国专利“先进武器装填者” (US Pat. App. No. EP20050472003, “Advancedweapons loader”)，都是将麦可纳姆轮运用于各类移动搬运装备的专利技术。4、国内全方位车轮相关的专利有哈工大阎国荣；张海兵的“一种全方位轮”(01209535. 4)、上海交大冷春涛；曹其新；王美龄；刘伟豪，的“全方位轮”(200610024277. 3)和国防科学技术大学海丹；刘玉鹏；郑志强；柳林；季秀才；刘斐的“全向轮”(200520052595. I )，都是对垂直小滚子全向轮的一种变化，不是麦克纳姆轮。申请日2010. 12.27.、申请号:201010611789. 6、名称电动全方位移动车的专利技术，公开了一种利用麦克纳姆轮作为运动轮的车辆，但在涉及路面不平(有凹凸坑)情况时，如何保证车辆按规定轨迹行驶没有提供技术手段。本申请人技术人员，在研发全自动麦克纳姆轮车时，偶然发现车辆的行驶轨迹经常与设定轨迹之间出现偏差。通过深入的研究发现，原因在于设有麦克纳姆轮的移动车辆在移动过程中，由于地面的凹凸不平，导致载荷不均衡，车架容易产生上下震动；最为关键的是使车轮不能均匀接触地面，造成各轮与地面之间的摩擦力不均匀，使得运行轨迹出现偏差。
技术实现思路
本专利技术针对以上技术问题，提供了一种使四轮均匀着地，进而确保自动运行时轨迹符合设定要求，且能最大限度保持车架水平的麦克纳姆轮全向移动车及其工作方法。本专利技术的技术方案是包括车架、电源、控制器和麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮通过气囊悬挂装置连接于车架底部；所述气囊悬挂装置包括阻尼器、气囊、气源、气阀和高度调节装置；所述阻尼器和气囊的顶端固定连接于车架底面，所述麦克纳姆轮的车轴连接在所述阻尼器和气囊的底端；所述气囊通过所述气阀连接所述气源。所述高度调节装置包括纵向悬臂、Z向连杆、Y向连杆、角度可调式连接组件和高度阀；所述麦克纳姆轮的车轴是通过所述纵向悬臂连接在所述阻尼器和气囊的底端，所述纵向悬臂的一端铰接在所述车架底面上、另一端铰接在所述阻尼器的底端；所述麦克纳姆轮的车轴设在所述纵向悬臂的中段的下部，所述气囊的底端设在所述阻尼器连接点和所述车轴连接点之间纵向悬臂的上部；所述Z向连杆的底端铰接在所述车轴连接点和车架连接点之间纵向悬臂的上部；所述Z向连杆的顶端通过所述角度可调式连接组件连接Y向连杆的一端，所述Y向连杆连接所述高度阀，所述高度阀的进气口连接所述气源、工作气口连接所述气囊、排气口连通外部空气。在所述车轴与所述纵向悬臂之间设有压力传感器，所述压力传感器连接所述控制器。还包括Y向连杆角度传感器，Y向连杆角度传感器连接所述控制器。所述角度可调式连接组件包括驱动动力源，所述驱动动力源为伺服电机或电动推杆；使得所述Z向连杆和Y向连杆之间的角度可调。所述高度调节装置还包括电磁阀；所述电磁阀连接在所述气源和气囊之间，所述电磁阀连接所述控制器。所述高度调节装置还包括气压传感器，所述气压传感器连接所述气囊，用于接收所述气囊内的工作气压；所述气压传感器连接所述控制器。还包括水平传感器；所述水平传感器设在所述车架上，用于接收所述车架的姿态；所述水平传感器连接控制器。 本专利技术的工作方法，按以下步骤工作进行1)、往控制器中输入运行轨迹；调整各Y向连杆与水平面夹角为O;2)、往车架上装载物品，控制器接收水平感应器信息，通过各气囊使车架调整至水平；为控制车轮与车架间距离在合理范围内，在调整水平时，保证其中至少一个Y向连杆与水平面夹角为O ;3)、控制器记录各Z向连杆和Y向连杆之间的角度；并通过角度可调式连接组件的驱动动力源锁定Z向连杆和Y向连杆之间的角度；4)、在运行过程中，其中一只车轮出现升降时，利用高度阀调整该车轮对应气囊的高度，以恢复车架的水平，同时保证车轮与地面保持接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周平，钱甦阳，姚万军，王庆松，
申请(专利权)人：扬州万方电子技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：