全向驱动机构及移动机器人及工作方法与流程

1.本发明涉及agv作业辅助设备领域，尤其是指一种全向驱动机构及移动机器人及工作方法。


背景技术：

2.智能移动机器人是一种能被广泛应用于工业生产制造行业的智能设备，而智能移动机器人是通过安装在底部的驱动轮和从动轮在生产场地内进行移动，其中驱动轮为设置有动力源的转向驱动轮，现有的转向驱动轮(如中国专利号cn202010154411.1)包括驱动装置和单个轮体，该种转向驱动轮存在以下缺陷：(1)转向驱动轮转向滚动时，轮体对地面的摩擦主要为扭曲滑动摩擦，造成轮体和地面均出现损耗；(2)转向驱动轮的转向阻力较大，为了克服较大的转向阻力，导致驱动装置的功耗增大。
3.为了克服上述技术问题，市面上出现了如中国专利号cn202010188472.4公开的具有双轮体的转向驱动轮，该种转向驱动轮在中部增加了转轴和旋转驱动装置，两个轮体可转动的设置在转轴两侧，转向驱动轮需要转向滚动时，旋转驱动装置驱动转轴转动，以使两个轮体绕转轴进行反向运动，从而实现转向驱动轮的转向，降低对地面的损耗，以及由于转向阻力的减少，减少了驱动装置的功耗，但这种转向驱动轮存在以下缺陷：(1)两个轮体的转向空间相互牵制，导致轮体的可回转角度范围小，使该种转向驱动轮的使用范围受到限制；(2)该种转向驱动轮只适用于水平面，无法适应路面情况复杂的生产场地。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全向驱动机构，其设置有两个独立运作的驱动轮，从而组成双轮式驱动舵轮，能针对不同的作业情况和不同地形进行多角度调节和移动。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.全向驱动机构，包括支架、第一驱动装置、第二驱动装置、第一驱动轮、第二驱动轮和车轮架；所述车轮架可水平旋转的设置在所述支架下部，所述第一驱动轮和所述第二驱动轮相对设置在所述车轮架两侧；所述第一驱动装置用于驱动第一驱动轮转动，所述第二驱动装置用于驱动第二驱动轮转动。
7.与现有技术相比，本发明的一种全向驱动机构，设置有两个独立运作的驱动轮，两个驱动轮可通过多种模式的协调运作，完成全向驱动机构的多角度旋转，其回转角度范围大，从而增多本发明的使用范围(不同规格的机器人、不同面积的生产场地)；另外，两个驱动轮能通过协调转动针对不同的作业情况和不同地形进行多角度调节和移动，从而适应路面情况复杂的生产场地。
8.优选的，所述车轮架上设有第一转动轴和第二转动轴；所述第一驱动装置通过第一转动轴与所述第一驱动轮传动连接，所述第二驱动装置通过第二转动轴与所述第二驱动轮传动连接。
9.上述设置方式结构简单，高效快捷，能降低驱动两个驱动轮运作过程中的两驱动装置的动力损耗，提高驱动轮的运动精度。
10.优选的，所述第二转动轴套设在所述第一转动轴外；或者，所述第一转动轴套设在所述第二转动轴外。
11.两个转动轴采用套接方式设置，使本发明的结构更加紧凑，能更加合理的利用有限空间，从而便于将本发明设计成适配小型机器人使用。
12.优选的，所述第一驱动装置通过第一传动件与第一转动轴传动连接，所述第二驱动装置通过第二传动件与第二转动轴传动连接。
13.本发明中第一驱动装置、第二驱动装置分别通过第一传动件和第二传动件传动连接两个驱动轮，从而使第一驱动装置、第二驱动装置相对两个驱动轮分开设置，从而便于生产人员更加合理将第一驱动装置、第二驱动装置的电路部件设置在远离驱动轮的位置上，避免两个驱动轮旋转时对电路部件造成牵扯磨损，降低本发明发生电气故障的机率。
14.优选的，第一驱动装置、第二驱动装置设置在所述支架上；所述支架上设有第一联动组件和第二联动组件，所述第一驱动装置通过第一联动组件与与第一转动轴传动连接，所述第二驱动装置通过第二联动组件与第二转动轴传动连接。
15.通过设置第一联动组件和第二联动组件供第一驱动装置、第二驱动装置分别与第一转动轴、第二转动轴传动连接，从而便于通过调整第一联动组件和第二联动组件的规格，即可实现变速传动或者等比传动，从而轻松调整第一转动轴、第二转动轴的旋转速度和旋转方向。
16.优选的，所述第一驱动装置、第二驱动装置设置在所述支架一端，所述车轮架相对所述第一驱动装置、第二驱动装置设置在所述支架另一端。
17.通过将驱动装置和驱动轮分开设置在所述支架两端，从而使本发明整体趋于扁平化，一方面，能降低应用本发明的机器人的重心，从而提高机器人移动时的稳定性，另一方面，能使本发明的部件排布更加合理，部件之间保持适当的距离，便于维修人员在对本发明进行某零部件更换维修时，不会影响到其他部件。
18.优选的，所述车轮架和所述支架之间通过旋转机构连接，所述旋转机构包括旋转轴承和罩体，所述罩体通过旋转轴承可旋转的设置在所述支架下部，所述罩体与所述车轮架连接。
19.通过在所述车轮架和所述支架之间设置旋转机构，使所述车轮架可相对所述支架沿着竖直轴线转动，从而使驱动轮能根据实际情况相对所述支架旋转而适应当前地面。
20.优选的，所述车轮架两端分别通过转轴与所述罩体连接。
21.通过采用上述设置方式，能使所述车轮架可相对所述支架向两侧摆动，确保本发明位于具有一定倾斜度的复杂地形上时，车轮架能通过摆动使至少一个驱动轮保持紧贴地面，从而适应地形变化，避免驱动轮在高低起伏的路段出现打滑而影响应用本发明的机器人的正常移动。
22.本发明的另一个目的是提供一种应用上述全向驱动机构的移动机器人，其包括车体，所述车体上设置有若干全向驱动机构和从动轮。
23.与现有技术相比，本发明的移动机器人，其上设置有可用于不同地形进行多角度调节和移动的全向驱动机构，从而使本发明的移动机器人能在地形复杂的生产场地上完成
相关作业，提高生产效率。
24.本发明的另一个目的是提供一种上述全向驱动机构的工作方法，包括以下步骤：
25.第一驱动装置驱动第一驱动轮向前转动，第一驱动轮的转动速度为v1，第二驱动装置驱动第二驱动轮向前转动，第二驱动轮的转动速度为v2，v1＝v2≠0；
26.或者，第一驱动装置驱动第一驱动轮向后转动，第一驱动轮的转动速度为v1，第二驱动装置驱动第二驱动轮向后转动，第二驱动轮的转动速度为v2，v1＝v2≠0；
27.或者，第一驱动装置驱动第一驱动轮向前或向后转动，第一驱动轮的转动速度为v1，第二驱动装置驱动第二驱动轮向与第一驱动轮转动方向相同的方向转动，第二驱动轮的转动速度为v2，v1≠0，v2≠0，v1≠v2；
28.或者，第一驱动装置驱动第一驱动轮向前或向后转动，第一驱动轮的转动速度为v1，第二驱动装置驱动第二驱动轮向与第一驱动轮转动方向相反的方向转动，第二驱动轮的转动速度为v2，v1≠0，v2≠0，v1≠v2。
29.与现有技术相比，本发明的全向驱动机构的工作方法，利用两个驱动装置独立驱动两个驱动轮，通过使两个驱动轮通过多种模式的协调运作，从而使应用上述全向驱动机构的机器人能在复杂地形上执行原地旋转、沿着直线移动、横向移动和沿着曲线移动等动作，从而有效提高应用上述全向驱动机构的机器人在复杂地形上的移动速度，提高生产效率。
附图说明
30.图1是本发明的第一角度的示意图；
31.图2是本发明的第二角度的示意图；
32.图3是本发明的第三角度的示意图；
33.图4是本发明的第一角度的剖视图；
34.图5是本发明的第二角度的剖视图；
35.图6是本发明的第三角度的剖视图；
36.图7是本发明的第一种工作状态的示意图；
37.图8是本发明的第二种工作状态的示意图；
38.图9是本发明的第三种工作状态的示意图；
39.图10是本发明的第四种工作状态的示意图；
40.图11是本发明的第五种工作状态的示意图。
41.标号说明：
42.1支架，21第一驱动装置，22第二驱动装置，31第一驱动轮，32第二驱动轮，4车轮架，51第一转动轴，52第一传动件，53第一联动组件，54第二转动轴，55第二传动件，56第二联动组件，6齿轮，61联动轴，62同步轮，7旋转机构，71旋转轴承，72支撑板，73转轴，8行走编码器。
具体实施方式
43.以下结合附图说明本发明的实施方式：
44.实施例一
45.参见图1至图6，本实施例的全向驱动机构，包括支架1、第一驱动装置21、第二驱动装置22、第一驱动轮31、第二驱动轮32和车轮架4；所述车轮架4可水平旋转的设置在所述支架1下部，所述第一驱动轮31和所述第二驱动轮32相对设置在所述车轮架4两侧；所述第一驱动装置21用于驱动第一驱动轮31转动，所述第二驱动装置22用于驱动第二驱动轮32转动。
46.参见图4至图5，所述车轮架4上设有第一转动轴51和第二转动轴54；所述第一驱动装置21通过第一转动轴51与所述第一驱动轮31传动连接，所述第二驱动装置22通过第二转动轴54与所述第二驱动轮32传动连接。
47.参见图4至图5，具体的，所述第一转动轴51和第一驱动轮31之间通过若干齿轮6传动连接，所述第二转动轴54和第二驱动轮32之间通过若干齿轮6传动连接。
48.上述设置方式结构简单，高效快捷，能降低驱动两个驱动轮运作过程中的两驱动装置的动力损耗，提高驱动轮的运动精度。
49.参见图4至图5，所述第一转动轴51套设在所述第二转动轴54外。
50.作为一种可预见的设置方式，也可设置成：所述第二转动轴54套设在所述第一转动轴51外。
51.两个转动轴采用套接方式设置，使本发明的结构更加紧凑，能更加合理的利用有限空间，从而便于将本发明设计成适配小型机器人使用。
52.参见图1、图3、图5和图6，所述第一驱动装置21通过第一传动件52与第一转动轴51传动连接，所述第二驱动装置22通过第二传动件55与第二转动轴54传动连接。
53.具体的，所述第一传动件52、第二传动件55可为链条、齿带、齿轮等。
54.本发明中第一驱动装置21、第二驱动装置22分别通过第一传动件52和第二传动件55传动连接两个驱动轮，从而使第一驱动装置21、第二驱动装置22相对两个驱动轮分开设置，从而便于生产人员更加合理将第一驱动装置21、第二驱动装置22的电路部件设置在远离驱动轮的位置上，避免两个驱动轮旋转时对电路部件造成牵扯磨损，降低本发明发生电气故障的机率。
55.参见图5，第一驱动装置21、第二驱动装置22设置在所述支架1上；所述支架1上设有第一联动组件53和第二联动组件56，所述第一驱动装置21通过第一联动组件53与与第一转动轴51传动连接，所述第二驱动装置22通过第二联动组件56与第二转动轴54传动连接。
56.参见图5，具体的，所述第一联动组件53、所述第二联动组件56包括齿轮6、联动轴61和同步轮62，联动轴61设置在所述支架1上，第一驱动装置21(第二驱动装置22)通过齿轮6与联动轴61传动连接，同步轮62设置在所述联动轴61上，所述同步轮62通过所述第一传动件52(第二传动件55)与第一转动轴51(第二转动轴54)传动连接。
57.通过设置第一联动组件53和第二联动组件56供第一驱动装置21、第二驱动装置22分别与第一转动轴51、第二转动轴54传动连接，从而便于通过调整第一联动组件53和第二联动组件56的规格，即可实现变速传动或者等比传动，从而轻松调整第一转动轴51、第二转动轴54的旋转速度和旋转方向。
58.参见图1至图3、图5和图6，所述第一驱动装置21、第二驱动装置22设置在所述支架1一端，所述车轮架4相对所述第一驱动装置21、第二驱动装置22设置在所述支架1另一端。
59.通过将驱动装置和驱动轮分开设置在所述支架1两端，从而使本发明整体趋于扁
平化，一方面，能降低应用本发明的机器人的重心，从而提高机器人移动时的稳定性，另一方面，能使本发明的部件排布更加合理，部件之间保持适当的距离，便于维修人员在对本发明进行某零部件更换维修时，不会影响到其他部件。
60.参见图1、图2和图5，所述车轮架4和所述支架1之间通过旋转机构7连接，所述旋转机构7包括旋转轴承71和罩体72，所述罩体72通过旋转轴承71可旋转的设置在所述支架1下部，所述罩体72与所述车轮架4连接。
61.通过在所述车轮架4和所述支架1之间设置旋转机构7，使所述车轮架4可相对所述支架1沿着竖直轴线转动，从而使驱动轮能根据实际情况相对所述支架1旋转而适应当前地面。
62.参见图4，具体的，所述支架1上设有行走编码器8，所述行走编码器8用于测量所述旋转轴承71的旋转角度。
63.参见图1、图2和图5，所述车轮架4两端分别通过转轴73与所述罩体72连接。
64.具体的，所述罩体72包括两个支撑板72，两个支撑板72相对设置在所述车轮架4前后两端，两个支撑板72上部与所述旋转轴承71连接，所述车轮架4两端分别通过转轴73与两个支撑板72连接。
65.通过采用上述设置方式，能使所述车轮架4可相对所述支架1向两侧摆动，确保本发明位于具有一定倾斜度的复杂地形上时，车轮架4能通过摆动使至少一个驱动轮保持紧贴地面，从而适应地形变化，避免驱动轮在高低起伏的路段出现打滑而影响应用本发明的机器人的正常移动。
66.第一驱动轮31、第二驱动轮32外层为橡胶、聚氨酯等，第一驱动轮31、第二驱动轮32也是全实心橡胶轮胎或者实心全聚氨酯轮胎，从而确保驱动轮具有良好的捉地力。
67.与现有技术相比，本发明的一种全向驱动机构，设置有两个独立运作的驱动轮，两个驱动轮可通过多种模式的协调运作，完成全向驱动机构的多角度旋转，其回转角度范围大，从而增多本发明的使用范围(不同规格的机器人、不同面积的生产场地)；另外，两个驱动轮能通过协调转动针对不同的作业情况和不同地形进行多角度调节和移动，从而适应路面情况复杂的生产场地。
68.实施例二
69.本发明的另一个目的是提供一种应用上述全向驱动机构的移动机器人，其包括车体，所述车体上设置有若干全向驱动机构和从动轮。
70.与现有技术相比，本发明的移动机器人，其上设置有可用于不同地形进行多角度调节和移动的全向驱动机构，从而使本发明的移动机器人能在地形复杂的生产场地上完成相关作业，提高生产效率。
71.本说明书未示出本实施例的的附图，但本实施例属于本发明的权利要求的保护范围内。
72.实施例三
73.本发明的另一个目的是提供一种上述全向驱动机构的工作方法，包括以下五种情况：
74.(1)参见图7，本发明驱动智能移动机器人向前方直线移动时，全向驱动机构的工作过程包括以下步骤：
75.第一驱动装置21驱动第一驱动轮31向前转动，第一驱动轮31的转动速度为v1，第二驱动装置22驱动第二驱动轮32向前转动，第二驱动轮32的转动速度为v2，v1＝v2≠0。
76.两驱动轮以相同速度向前方转动。
77.(2)参见图8，本发明驱动智能移动机器人向后方直线移动时，全向驱动机构的工作过程包括以下步骤：
78.第一驱动装置21驱动第一驱动轮31向后转动，第一驱动轮31的转动速度为v1，第二驱动装置22驱动第二驱动轮32向后转动，第二驱动轮32的转动速度为v2，v1＝v2≠0。
79.两驱动轮以相同速度向后方转动。
80.(3)参见图9，本发明驱动智能移动机器人向侧部移动时，全向驱动机构的工作过程包括以下步骤：
81.第一驱动装置21驱动第一驱动轮31向前或向后转动，第一驱动轮31的转动速度为v1，第二驱动装置22驱动第二驱动轮32向与第一驱动轮31转动方向相同的方向转动，第二驱动轮32的转动速度为v2，v1≠0，v2≠0，v1≠v2。
82.两驱动轮差速向设定方向转动并使两驱动轮相对车架旋转。
83.(4)参见图10，本发明驱动智能移动机器人横向移动时，全向驱动机构的工作过程包括以下步骤：
84.第一驱动装置21驱动第一驱动轮31向前或向后转动，第一驱动轮31的转动速度为v1，第二驱动装置22驱动第二驱动轮32向与第一驱动轮31转动方向相同的方向转动，第二驱动轮32的转动速度为v2，v1≠0，v2≠0，v1≠v2。
85.两驱动轮差速向设定方向转动并使两驱动轮相对车架旋转90度。
86.(5)参见图11，本发明驱动智能移动机器人横向移动时，全向驱动机构的工作过程包括以下步骤：
87.第一驱动装置21驱动第一驱动轮31向前或向后转动，第一驱动轮31的转动速度为v1，第二驱动装置22驱动第二驱动轮32向与第一驱动轮31转动方向相反的方向转动，第二驱动轮32的转动速度为v2，v1≠0，v2≠0，v1≠v2。
88.两驱动轮向相反方向转动使两驱动轮原地旋转后相对车架旋转90度。
89.与现有技术相比，本发明的全向驱动机构的工作方法，利用两个驱动装置独立驱动两个驱动轮，通过使两个驱动轮通过多种模式的协调运作，从而使应用上述全向驱动机构的机器人能在复杂地形上执行原地旋转、沿着直线移动、横向移动和沿着曲线移动等动作，从而有效提高应用上述全向驱动机构的机器人在复杂地形上的移动速度，提高生产效率。
90.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。