并联双麦克纳姆轮组及移动设备

文档序号:727481 发布日期:2021-04-20 浏览:36次 >En<

阅读说明:本技术 并联双麦克纳姆轮组及移动设备 (Parallel double Mecanum wheel set and mobile equipment ) 是由 黄迪 顾昕华 唐亮 樊响 沈方舟 于 2020-12-23 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种并联双麦克纳姆轮组及移动设备,包括两个结构相同的麦克纳姆轮,所述两个麦克纳姆轮的辊子轴起点与辊子轴中心点连线之间的夹角为其中,N为所述麦克纳姆轮的辊子个数。本发明的并联双麦克纳姆轮组及移动设备将并联的两个麦克纳姆轮作为一个麦克纳姆轮组,从而通过减小辊子转换的空隙来降低移动设备的振动。(The invention provides a parallel double Mecanum wheel set and a mobile device, comprising two Mecanum wheels with the same structure, wherein the included angle between the starting point of a roller shaft of the two Mecanum wheels and the connecting line of the central points of the roller shafts is Wherein N is the number of rollers of the Mecanum wheel. The parallel double Mecanum wheel set and the mobile equipment of the invention use two Mecanum wheels which are connected in parallel as one Mecanum wheel set, thereby reducing the vibration of the mobile equipment by reducing the clearance converted by the rollers.)

并联双麦克纳姆轮组及移动设备

技术领域

本发明涉及一种麦克纳姆轮的技术领域,特别是涉及一种并联双麦克纳姆轮组及移动设备。

背景技术

麦克纳姆轮是一种结构紧凑、运动灵活的全方位轮。当麦克纳姆轮作为机器人自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)这类移动设备时,能够在狭小的空间平面上实现全方位移动,从而具有明显的优势。但是,由于麦克纳姆轮的轮子是由轮轴加上辊子结合而成,一个辊子接触地面到它离开地面再到下一个辊子接触地面这一过程可能会导致机器人或AGV等移动设备的振动而引发颠簸。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种并联双麦克纳姆轮组及移动设备,将并联的两个麦克纳姆轮作为一个麦克纳姆轮组,从而通过减小辊子转换的空隙来降低移动设备的振动。

为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种并联双麦克纳姆轮组,包括两个结构相同的麦克纳姆轮,所述两个麦克纳姆轮的辊子轴起点与辊子轴中心点连线之间的夹角为其中,N为所述麦克纳姆轮的辊子个数。

于本发明一实施例中,N取值为8。

本发明提供一种移动设备,包括底盘、四个上述的并联双麦克纳姆轮组以及与所述并联双麦克纳木轮组一一对应的驱动系统;

所述四个并联双麦克纳姆轮组通过所述驱动系统对称设置在所述底盘的左右两侧;

所述驱动系统设置在所述底盘上,用于驱动对应的并联双麦克纳姆轮组。

于本发明一实施例中,所述驱动系统包括驱动电机、正交编码器和行星减速机。

于本发明一实施例中,所述驱动系统通过第一橡胶减震脚垫与横向拉板弹簧相连,所述横向拉板弹簧与通过第二橡胶减震脚垫与所述底盘相连。

于本发明一实施例中,所述移动设备为机器人或AGV。

本发明提供一种移动设备,包括底盘、四个上述的并联双麦克纳姆轮组以及与所述并联双麦克纳木轮组一一对应的驱动系统和输出轴;

所述四个并联双麦克纳姆轮组通过对应的输出轴对称设置在所述底盘上;

所述驱动系统与所述输出轴相连,用于驱动对应的并联双麦克纳姆轮组。

于本发明一实施例中,所述输出轴包括悬挂装置和减震器;所述并联双麦克纳姆轮组固定在对应的悬挂装置内,所述减震器与所述悬挂装置和所述底盘相连。

于本发明一实施例中,所述驱动系统包括驱动电机、正交编码器和行星减速机。

于本发明一实施例中,所述移动设备为机器人或AGV。

如上所述,本发明的并联双麦克纳姆轮组及移动设备,具有以下有益效果:

(1)将并联的两个麦克纳姆轮作为一个麦克纳姆轮组,通过减小辊子转换的空隙有效降低了移动设备的振动;

(2)对于移动机器人或AGV等移动设备,能够在不改变已有的麦克纳姆轮结构的前提下,仅仅通过增加麦克纳姆轮的数量来改进整体性能;

(3)无需增加驱动电机、行星减速机、弹性悬挂组建等额外设备,结构简单,成本较低,极具实用性。

附图说明

图1显示为本发明的并联麦克纳姆轮组于一实施例中的结构示意图;

图2显示为本发明的麦克纳姆轮于一实施例中的侧面结构示意图;

图3显示为本发明的麦克纳姆轮于一实施例中的设计示意图;

图4显示为单个麦克纳姆轮和并联麦克纳姆轮组于一实施例中的仿真路径示意图;

图5显示为本发明的移动设备于一实施例中的结构示意图;

图6显示为本发明的移动设备于另一实施例中的结构示意图;

图7显示为图6的移动设备的并联麦克纳姆轮组于一实施例中的安装状态示意图。

元件标号说明

1 麦克纳姆轮

2 麦克纳姆轮

51 底盘

52 并联双麦克纳姆轮组

53 驱动系统

54 第一橡胶减震脚垫

55 横向拉板弹簧

56 第二橡胶减震脚垫

61 底盘

62 并联双麦克纳姆轮组

63 驱动系统

64 输出轴

641 悬挂装置

642 减震器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明的并联双麦克纳姆轮组及移动设备,将并联的两个麦克纳姆轮作为一个麦克纳姆轮组,从而能够在不改变已有的麦克纳姆轮结构的前提下,仅仅通过增加麦克纳姆轮的数量来降低移动设备的振动,极具实用性。

如图1所示,于一实施例中,本发明的并联双麦克纳姆轮组包括结构相同的麦克纳姆轮1和麦克纳姆轮2。所述麦克纳姆轮1和所述麦克纳姆轮2的辊子轴起点与辊子轴中心点连线之间的夹角为其中,N为所述麦克纳姆轮的辊子个数。

具体地,如图2所示的麦克纳姆轮包含有八个辊子,将麦克纳姆轮的侧面平均分成八份,则相邻两个辊子轴起点与辊子轴中心点连线之间的夹角为因此,在并联双麦克纳姆轮中,所述麦克纳姆轮1和所述麦克纳姆轮2的辊子轴起点与辊子轴中心点连线之间的夹角为因此,本发明的并联双麦克纳姆轮组在侧面可以等效成一个将辊子数翻倍的麦克纳姆轮。

下面通过仿真来进一步验证本发明的并联双麦克纳姆轮组的功效。

如图3所示,曲线AB为辊子与地面接触线,点C为接触线上任意一点。角γ为点A和点B在x-y平面板投影点的夹角,角θ为点C和点A在x-y平面投影点的夹角。

麦克纳姆轮的连续性参数为保证麦克纳姆轮的辊子互不干涉,将λ其设为数值1附近,以表明麦克纳姆轮运动时只有一个辊子接触地面。其中,N为所述麦克纳姆轮的辊子个数。其中R为轮子半径。

另外,其中δ为点C到辊子旋转轴直线AB的距离。δ取最小值时,就是辊子的最小半径。因此,当N为8时,根据上述两公式可知麦克纳姆轮参数γ=1.32rad,θMIN=0.27rad。

根据麦卡纳姆轮实际运动规律进行仿真,模型为x=Rcos(θ)θ∈(0.27,0.66)。同时,对单个麦克纳姆轮和并列双麦克纳姆轮组采用相同的方法进行仿真,得到如图4所示的仿真图形。由图可知,位于上方的并列双麦克纳姆轮组的在垂直方向上的位移远大于比位于下方单个麦克纳姆轮的在垂直方向上的位移,具体参数如表1所示。

表1、单个麦克纳姆轮和并列双麦克纳姆轮组的仿真参数

单个麦克纳姆轮 并列双麦克纳姆轮组
轮心最大位移Xmax(mm) 6.9 2.69
跳动比(Xmax/R)*100% 17.25 6.7

因此,由表可知,本发明的并列双麦克纳姆轮组相较于单个麦克纳姆轮性能提高了(17.25-6.7)/17.25*100%=61.16%。而在实际情况中,并联双麦克纳姆轮组并不是像理想状态下完全模拟成辊子互不干涉的单个麦克纳姆轮。但是辊子互相干涉有助于减小移动设备的振动。故在实际使用中,本发明的并列双麦克纳姆轮组的振动减小效果会比仿真效果更好。

如图5所示,于一实施例中,本发明的移动设备包括底盘51、四个上述的并联双麦克纳姆轮组52以及与所述并联双麦克纳木轮组52一一对应的驱动系统53。

所述四个并联双麦克纳姆轮组52通过所述驱动系统53对称设置在所述底盘51的左右两侧。

所述驱动系统53设置在所述底盘51上的输出轴上,用于驱动对应的并联双麦克纳姆轮组52。于本发明一实施例中,所述驱动系统53包括驱动电机、正交编码器和行星减速机。

为了进一步缓冲所述并列双麦克纳姆轮组对所述移动设备带来的振动,于本发明一实施例中,所述驱动系统53通过第一橡胶减震脚垫54与横向拉板弹簧55相连,所述横向拉板弹簧55与通过第二橡胶减震脚垫56与所述底盘51相连。

优选地,该实施例中的所述移动设备为机器人或AGV。

如图6所示,于另一实施例中,本发明的移动设备包括底盘61、四个上述的并联双麦克纳姆轮组62以及与所述并联双麦克纳木轮组一一对应的驱动系统63和输出轴64。

所述四个并联双麦克纳姆轮组62通过对应的输出轴64对称设置在所述底盘61上,从而使得所述移动设备的稳定性更加。

所述驱动系统63与所述输出轴64相连,用于驱动对应的并联双麦克纳姆轮组62。于本发明一实施例中,所述驱动系统包括驱动电机、正交编码器和行星减速机。

于本发明一实施例中,如图7所示,所述输出轴64包括悬挂装置641和减震器642。所述并联双麦克纳姆轮组62固定在对应的悬挂装置641内,所述减震器642与所述悬挂装置641和所述底盘61相连,从而将所述并联双麦克纳姆轮组62固定在所述底盘61上。

于本发明一实施例中,该实施例中的所述移动设备为机器人或AGV。

综上所述,本发明的并联双麦克纳姆轮组及移动设备将并联的两个麦克纳姆轮作为一个麦克纳姆轮组,通过减小辊子转换的空隙有效降低了移动设备的振动;对于移动机器人或AGV等移动设备,能够在不改变已有的麦克纳姆轮结构的前提下,仅仅通过增加麦克纳姆轮的数量来改进整体性能;无需增加驱动电机、行星减速机、弹性悬挂组建等额外设备,结构简单,成本较低,极具实用性。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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