阅读说明：本技术 一种全向移动平台车及其驱动方法 (Omnidirectional mobile platform truck and driving method thereof ) 是由 张海华 张嘉诚 于 2020-07-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种全向移动平台车,包括平台以及位于该平台底面的一个车架座,所述车架座上均布有N个驱动轮组件,所述N个驱动轮组件排列成任意多边形,其中N为大于等于三的自然数,所述车架座上还设有转向驱动轴组件、转向传动链机构、移位驱动轴组件和移位传动链机构,每个所述驱动轮组件均包括中心轴、套轴、轮子、侧向小轴、轴承座和两个伞齿轮；可360°全向转向、移动灵活,定位精准,能在空间高度低的场合使用,承载能力大,可在一般平整度的地面上使用,加装少量附件,可适用于多种不同用途的,制造成本低,维护方便。本发明还公开了一种全向移动平台车的驱动方法。(The invention discloses an omnidirectional moving platform truck, which comprises a platform and a truck frame seat positioned on the bottom surface of the platform, wherein N driving wheel assemblies are uniformly distributed on the truck frame seat, the N driving wheel assemblies are arranged into any polygon, N is a natural number more than or equal to three, a steering driving shaft assembly, a steering transmission chain mechanism, a shifting driving shaft assembly and a shifting transmission chain mechanism are also arranged on the truck frame seat, and each driving wheel assembly comprises a central shaft, a sleeve shaft, wheels, a lateral small shaft, a bearing seat and two bevel gears; the novel multifunctional automobile seat has the advantages of 360-degree omni-directional steering, flexible movement, accurate positioning, capability of being used in occasions with low space height, high bearing capacity, capability of being used on the ground with general flatness, small quantity of accessories, suitability for various purposes, low manufacturing cost and convenience in maintenance. The invention also discloses a driving method of the omnidirectional mobile platform truck.)

一种全向移动平台车及其驱动方法

技术领域

本发明涉及一种全向移动平台车及其驱动方法。

背景技术

目前移动平台或车辆等移动方式大多采用车轮结构，也有少量采用气浮结构和磁浮结构。车轮结构较简单，因此使用较普遍，气浮结构和磁浮结构较复杂，技术难度较大，对地面的要求很高，维护困难，成本高等，因此使用不普遍。

目前使用的车轮结构的移动平台、车轮，驱动轮与转向轮分离，而且转向轮只能小范围内转向，不能作360°全转向转动，更不能全部轮子同步360°全向转动，因此大多数移动平台、车辆的移动时，不能作360°全向移动，也不能作原地360°全转动。这势必造成在场地窄小，道路弯曲多变的地方不能使用，大大缩小了使用范围。

目前业内有一种采用特殊结构的麦克纳姆轮驱动的全向车，虽然转向灵活，可原地360°全向转向移动，但这种全向车对地面的平整度、光滑度要求较高，无法适用于一般平整度的普通车间，仓库、广场等地面，而且这种全向车结构复杂，操作困难，无法全面推广使用。

申请人在专利CN201510025300.X和CN201520036292.4公开了一种全向移动平台车，但是存在二点不足之处：

(1)、当转向轴转向时会与移位轴干涉，引起移位轴的移位转动，影响全向移动平台车的精准定位。因此无法在要求精准定位的场合使用。

(2)、全向轮由于结构原因，纵向高度较高，不适合在空间高度较低的场合使用，限制了全向移动平台车的使用范围。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种全向移动平台车，可₃₆₀°全向转向、移动灵活，定位精准，能在空间高度低的场合使用，承载能力大，可在一般平整度的地面上使用，加装少量附件，可适用于多种不同用途的，制造成本低，维护方便。

本发明的另外一个目的是提供一种全向移动平台车的驱动方法，也可实现上述效果。

实现上述目的一种技术方案是：一种全向移动平台车，包括平台以及位于该平台底面的一个车架座，所述车架座上均布有N个驱动轮组件，所述N个驱动轮组件排列成任意多边形，其中N为大于等于三的自然数，其中，所述车架座上还设有转向驱动轴组件、转向传动链机构、移位驱动轴组件和移位传动链机构；

每个所述驱动轮组件均包括中心轴、套轴、轮子、侧向小轴、轴承座和两个伞齿轮；所述中心轴和套轴从内至外依次同轴设置；所述侧向小轴安装于所述套轴的下部的外侧壁；所述轮子通过轴承安装在所述侧向小轴上；一个所述伞齿轮安装在所述轮子的轴向的一侧，另一个所述伞齿轮安装在所述中心轴的下端，且所述两个伞齿轮相互啮合；所述套轴的中部安装于所述轴承座内；所述轴承座包括上轴承座和设置在其下的下轴承座，所述下轴承座安装于所述车架座的承力底板上；

所述侧向小轴的中心线和所述中心轴的中心线的交点以及所述轮子与地面接触面的中心点之间的连线与所述二个伞齿轮的啮合线相重叠；

所述转向驱动轴组件包括转向驱动电机、转向轴和转向支座，所述转向支座固定在所述车架座上；所述转向轴同轴且可旋转地支承在所述转向支座的径向内侧；所述转向驱动电机的驱动轴水平设置，且通过蜗轮蜗杆与所述转向轴的底端相连，所述转向驱动电机驱动所述转向轴旋转；

所述移位驱动轴组件包括移位驱动电机、移位轴、移位支座和两个移位伞齿轮，所述移位支座固定在所述车架座上；所述移位轴同轴且可旋转地支承在所述移位支座的径向内侧；所述移位驱动电机的驱动轴水平设置，一个所述移位伞齿轮设置在所述移位驱动电机的驱动轴上；另一个所述移位伞齿轮设置在所述移位轴的下端，且两个所述移位伞齿轮相互啮合；所述移位驱动电机通过所述两个移位伞齿轮驱动所述移位轴旋转；

所述转向传动链机构为一个用以将所有所述驱动轮组件的套轴和所述转向驱动轴组件连接，并使所有所述驱动轮组件的套轴同步同向旋转的联动系统；

所述移位传动链机构为一个用以将所有所述驱动轮组件的中心轴和所述移位驱动轴组件连接，并使所有所述驱动轮组件的中心轴同步同向旋转的联动系统。

上述的一种全向移动平台车，其中，所述转向轴通过所述转向传动链机构，带动所有驱动轮组件的套轴同步同向旋转；

所述移位轴通过所述移位传动链机构，带动所有驱动轮组件的中心轴同步同向旋转。

上述的一种全向移动平台车，其中，所述转向驱动电机和所述移位驱动电机均为可调速电机，所述转向驱动电机和所述移位驱动电机采用直流电机、伺服电机或步进电机。

上述的一种全向移动平台车，其中，所述转向传动链机构包括套接在所有驱动轮组件的套轴顶端的、套接在所述转向驱动轴组件的转向轴顶端的转向双链轮，所述转向双链轮分为上下同轴设置的上链轮和下链轮，所述的N+1个转向双链轮，通过交替设置的转向驱动上链条和转向驱动下链条依次串联起来，所述转向驱动上链条连接任意两个相邻转向双链轮的上链轮，所述转向驱动下链条依次连接任意两个相邻转向双链轮的下链轮。

上述的一种全向移动平台车，其中，所述移位传动链机构包括套接在所有所述驱动轮组件的中心轴顶端的，以及套接在所述移位驱动轴组件的移位轴顶端的移位双链轮，所述移位双链轮分为上下同轴设置的上链轮和下链轮，所述的_N+1个移位双链轮，通过依次设置的移位驱动上链条和移位驱动下链条交替串联起来，所述移位驱动上链条连接任意两个相邻移位双链轮的上链轮，所述移位驱动下链条依次连接任意两个相邻移位双链轮的下链轮。

上述的一种全向移动平台车，其中，所述转向传动链机构包括套接在所有所述驱动轮组件的套轴顶端的和套接在所述转向驱动轴组件的转向轴顶端的转向同步带轮，以及用于将该N+1个转向同步带轮依次串联起来的同步带；

所述移位传动链机构包括套接在所有所述驱动轮组件的中心轴顶端的和套接在所述移位驱动轴组件的移位轴顶端的移位同步带轮，以及用于将该N+1个移位同步带轮依次串联起来的同步带。

上述的一种全向移动平台车，其中，所述转向传动链机构包括套接在所有所述驱动轮组件的套轴顶端的和套接在所述转向驱动轴组件的转向轴顶端的转向皮带轮，以及用于将该N+1个转向皮带轮依次串联起来的皮带；

所述移位传动链机构包括套接在所有所述驱动轮组件的中心轴顶端的和套接在所述移位驱动轴组件的移位轴顶端的移位皮带轮，以及用于将该N+1个移位皮带轮依次串联起来的皮带。

本发明还提供了一种全向移动平台车的驱动方法，该方法是在上述的一种全向移动平台车上实施的：

在驱动所述全向移动平台车转向时，先通过转向驱动轴组件和转向传动链机构，使所有所述驱动轮组件的套轴同步同向旋转；然后在每个驱动轮组件中，所述套轴带动固定在其侧壁的侧向小轴旋转，进而带动轮子转动，实现所述全向移动平台车的转向；

在驱动所述全向移动平台车移位时，先通过移位驱动轴组件和移位传动链机构，使所有所述驱动轮组件的中心轴同步同向旋转；然后在每个驱动轮组件中通过安装在所述轮子的轴向的一侧的伞齿轮与安装在所述中心轴的下端的伞齿轮之间的啮合，带动所述轮子的旋转，实现所述全向移动平台车的移位。

上述的一种全向移动平台车的驱动方法，其中，所述转向驱动轴组件上配备可调速的转向驱动电机，在所述移位驱动轴组件上配备可调速的移位驱动电机，通过调整所述转向驱动电机和所述移位驱动电机的转速，实现所有驱动轮组件上的套轴和中心轴同步同向同角速度旋转，实现所述全向移动平台车的原地360°转向。

采用本发明的全向移动平台车的技术方案，与现有技术相比具有以下优点：

(1)、能360°转向，转向灵活，特别适合窄小场合使用：由于每组轮子的转向是通过套轴的转动来实现的，而垂直安装的套轴可以做360°转动，且各轮组的垂直套轴链轮之间通过链条联成一个联动系统；故各种轮组的轮子同步360°转动，相互方向上不会产生干扰；因此确保整车就能在转向电机的驱动下作任意角度的同步转向，达到转向灵活的效果；

(2)、高度更矮，适用的用途范围更大：与现有技术中CN201510025300.X公开的“一种全向移动平台车及其驱动方法”相比较，由于驱动轮结构作了较大改进，在轮子直径相同的情况下高度尺寸有很大降低，因此用这种驱动轮组成的全向移动平台车的高度明显降低，因此更适合高度尺寸低的空间使用，使全向移动平台车的使用范围更广；

(3)、定位更精准：现有技术中CN201510025300.X公开的“一种全向移动平台车及其驱动方法”相比较，有如下明显效果：现有技术中当驱动轮转向时，会同时带动驱动轮移位转动，使全向移动平台车转向会产生少量移位，从而影响全向全向移动车定位的精准度；本申请中，当驱动转向时不会使套轴中心移位，所以单独驱动全向移动平台车转向时，全向移动平台车不会移位，从而使全向移动平台车定位精准；

(4)、本申请的全向移动平台车，承载能力强，对地面平整度要求低，与麦克纳姆轮的全向车相比有结构简单、控制容易、维修方便、成本低的特点；

采用本发明的全向移动平台车的驱动方法的技术方案，也可以实现上述目的。

附图说明

图1为本发明的一种全向移动平台车的仰视图；

图2为本发明的一种全向移动平台车的主视图；

图3为本发明的一种全向移动平台车的驱动轮组件的结构图；

图4为本发明的一种全向移动平台车的转向驱动轴组件的结构图；

图5为本发明的一种全向移动平台车的移位驱动轴组件的结构图；

图6为本发明的一种全向移动平台车的转向传动链机构的结构图；

图7为本发明的一种全向移动平台车的移位传动链机构的结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1至图7，本发明的实施例，一种全向移动平台车，包括平台以及位于该平台底面的一个车架座100，车架座100上均布有多个驱动轮组件，多个驱动轮组件排列成任意多边形，比如三角形、四边形、六边形，七边形或更多边形都是可以的。

在本实施例中，驱动轮组件1的个数为四个，四个驱动轮组件排列成长方形，车架座100上还设有转向驱动轴组件2、转向传动链机构3、移位驱动轴组件4和移位传动链机构5。

请参阅图3，每个驱动轮组件1均包括中心轴11、套轴12、轮子13、侧向小轴14、轴承座和两个伞齿轮15；中心轴11和套轴12从内至外依次同轴设置；侧向小轴14安装于套轴12的下部的外侧壁，侧向小轴14的中心线与中心轴11的中心线相互垂直且交点为A；轮子13通过轴承安装在侧向小轴14上；一个伞齿轮15安装在轮子13的轴向的一侧，另一个伞齿轮15安装在中心轴11的下端，且两个伞齿轮15相互啮合；套轴12的中部安装于轴承座内；轴承座包括上轴承座161和设置在其下的下轴承座162，下轴承座162安装于车架座100的承力底板101上。

为了确保在套轴12单独转动时不会产生中心轴11的转动，侧向小轴14的中心线和中心轴11的中心线的交点A以及轮子13与地面接触面的中心点B之间的连线AB与二个伞齿轮的啮合线C D相重叠；中心轴12的顶端设置有移位双链轮51，套轴的顶端设置有转向双链轮31，移位双链轮51转动时，移位双链轮51通过伞齿轮15带动轮子13转动，从而驱动整个全向移动平台车移动。当套轴上方的转向双链轮31转动时，转向双链轮31通过套轴12，套轴12通过安装套轴12侧壁的侧向小轴14带动轮子14作转向运动。

请参阅图4，转向驱动轴组件2包括转向驱动电机21、转向轴22和转向支座23，转向支座23固定在车架座100上；转向轴22同轴且可旋转地支承在转向支座23的径向内侧；转向驱动电机21的驱动轴水平设置，且通过蜗轮蜗杆24与转向轴22的底端相连，转向驱动电机21驱动转向轴22旋转。转向轴22通过转向传动链机构3，带动所有驱动轮组件1的套轴12同步同向旋转。

请参阅图5，移位驱动轴组件4包括移位驱动电机41、移位轴42、移位支座43和两个移位伞齿轮44，移位支座43固定在车架座100上；移位轴42同轴且可旋转地支承在移位支座43的径向内侧；移位驱动电机41的驱动轴水平设置，一个移位伞齿轮44设置在移位驱动电机41的驱动轴上；另一个移位伞齿轮44设置在移位轴42的下端，且两个移位伞齿轮44相互啮合；移位驱动电机41通过相互啮合的两个移位伞齿轮44驱动移位轴42旋转。移位轴42通过移位传动链机构5，带动所有驱动轮组件1的中心轴11同步同向旋转。

转向传动链机构3为一个用以将所有驱动轮组件1的套轴12和转向驱动轴组件2连接，并使所有驱动轮组件1的套轴12同步同向旋转的联动系统；

移位传动链机构5为一个用以将所有驱动轮组件1的中心轴11和移位驱动轴组件3连接，并使所有驱动轮组件1的中心轴11同步同向旋转的联动系统。

转向驱动电机21和移位驱动电机41均为可调速电机，转向驱动电机21和移位驱动电机41除采用普通电机外，还可以采用直流电机、伺服电机或步进电机。

请参阅图6，转向传动链机构3包括套接在所有驱动轮组件1的套轴12顶端的、套接在转向驱动轴组件2的转向轴22顶端的转向双链轮31(见图1和图4)。由于驱动轮组件1的中心轴11和转向驱动轴组件2的转向轴22均呈垂直状态，故相互之间平行。其上的转向双链轮31均呈水平转动状态，转向双链轮31分为上下同轴设置的上链轮和下链轮，且所有的上链轮处于同一水平面内，所有的下链轮处于同一水平面内。本实施例中共有五个转向双链轮，五个转向双链轮31通过交替设置的转向驱动上链条32和转向驱动下链条33依次串联起来，转向驱动上链条32连接任意两个相邻转向双链轮31的上链轮，转向驱动下链条33依次连接任意两个相邻转向双链轮31的下链轮。这样各链条与转向双链轮31相互形成联动系统。当转向驱动电机21工作时，由转向轴22顶端的转向双链轮31通过链条分别带动左右相邻驱动轮组件1的套轴12顶端的转向双链轮31转动，相邻驱动轮组件1的套轴12顶端的转向双链轮31又带动其相邻的驱动轮组件1的套轴12顶端的转向双链轮31转动，以此类推，使所有套轴12顶端的转向双链轮31同步同向转动，从而使全部轮子13作同步同向转向。

请参阅图7，移位传动链机构5包括套接在所有驱动轮组件1的中心轴11顶端的，以及套接在移位驱动轴组件4的移位轴42顶端的移位双链轮51(见图1和图5)，由于驱动轮组件1的中心轴11和移位驱动轴组件4的移位轴42均呈垂直状态，故相互之间平行。其上的移位双链轮51均呈水平传动状态，每个移位双链轮51分为上下同轴设置的上链轮和下链轮，且所有的上链轮处于同一水平面内，所有的下链轮处于同一水平面内。本实施例中共有五个移位双链轮，五个移位双链轮51通过依次设置的移位驱动上链条52和移位驱动下链条53交替串联起来，移位驱动上链条52连接任意两个相邻移位双链轮的上链轮，移位驱动下链条53依次连接任意两个相邻移位双链轮的下链轮。这样，各链条与移位双链轮51相互形成联动系统。当移位驱动电机41工作时，由移位轴42上的移位双链轮51分别带动左右相驱动轮组件1的的中心轴11顶端的移位双链轮51转动，相邻驱动轮组件1上的移位双链轮51又带动其相邻的的移位双链轮51转动，以此类推，使所有驱动轮组件1的移位双链轮51同步同向转动，从而使全部轮子13同步作移位转动，使整个全向平台车移位。

上述的链轮、链条传动，也可用皮带轮皮带传动、同步带轮同步带传动或齿轮传动代替，比如：转向传动链机构包括套接在所有驱动轮组件的套轴顶端的和套接在转向驱动轴组件的转向轴顶端的转向同步带轮，以及用于将所有转向同步带轮依次串联起来的同步带；移位传动链机构包括套接在所有驱动轮组件的中心轴顶端的和套接在移位驱动轴组件的移位轴顶端的移位同步带轮，以及用于将所有移位同步带轮依次串联起来的同步带。

或者，转向传动链机构包括套接在所有驱动轮组件的套轴顶端的和套接在转向驱动轴组件的转向轴顶端的转向皮带轮，以及用于将所有转向皮带轮依次串联起来的皮带；移位传动链机构包括套接在所有驱动轮组件的中心轴顶端的和套接在移位驱动轴组件的移位轴顶端的移位皮带轮，以及用于将所有移位皮带轮依次串联起来的皮带。

驱动轮组件1的数量可以是3组、4组、5组、6组、7组等，根据需要而定，不受限制；驱动轮组件1的排列可以是多边形排列，也可根据需要作其它形成的排列。

一种全向移动平台车的驱动方法：

在驱动全向移动平台车转向时，先通过转向驱动轴组件2和转向传动链机构3，使所有驱动轮组件1的套轴12同步同向旋转；然后在每个驱动轮组件1中，套轴12带动固定在其侧壁的侧向小轴14旋转，进而带动轮子13转动，实现全向移动平台车的转向；

在驱动所述全向移动平台车移位时，先通过移位驱动轴组件4和移位传动链机构5，使所有驱动轮组件1的中心轴11同步同向旋转；然后在每个驱动轮组件1中通过安装在轮子13的轴向的一侧的伞齿轮15与安装在中心轴11的下端的伞齿轮15之间的啮合，带动轮子13的旋转，实现全向移动平台车的移位。

转向驱动轴组件2上配备可调速的转向驱动电机21，在移位驱动轴组件4上配备可调速的移位驱动电机41，通过调整转向驱动电机21和移位驱动电机41的转速，实现所有驱动轮组件1上的套轴12和中心轴11同步同向同角速度旋转，实现全向移动平台车的原地360°转向。

本发明的全向移动平台车，具有以下优点：

(1)移动、转向灵活：一般移动平台或车辆只能部分轮子可以很小范围转向，而本发明的全向移动平台车所有轮子同步转向；因此转向范围大，转向和移动灵活，适合各种窄小场合和弯曲多变的通道等场合使用；

(2)高度低，适合高度低的空间场合使用；

(3)定位精准高：由于本发明转向驱动与移位驱动相互不干扰，转向时不影响移位，因此定位精准高；

(4)适合于多种用途：由于本发明的全向移动平台车，平台面低，面积大，适合安装各种附件，用途广；如特殊用途的维修车，各种机器的装配车，车间、仓库的转送运输车、升降车等；

(5)承载能力大：由于本发明全向移动平台车轮子布置密度大，且驱动时所有轮子同步驱动，因此承载能力大；

(6)对地面的平整度要求不高：由于轮子数量多，且全部都是主动轮，地面不平产生缺陷对于单个轮子影响很小，因此对地面要求低；

(7)结构简单，制造成本低，维护方便。

综上所述，本发明的全向移动平台车及其驱动方法，可360°全向转向、移动灵活，定位精准，能在空间高度低的场合使用，承载能力大，可在一般平整度的地面上使用，加装少量附件，可适用于多种不同用途的，制造成本低，维护方便。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。