專利名稱：一種重載全向移動輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于エ業(yè)自動化、機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種重載全向移動輪。
背景技術(shù)：
對于全向移動機構(gòu)來說，全向輪為其實現(xiàn)運動的核心部件。目前，全向輪作為ー種研究方向，包含類型廣泛，現(xiàn)有幾種較流行的全向輪結(jié)構(gòu)分別為萬向輪、瑞士輪以及麥克拉姆輪。萬向輪萬向輪為生活中經(jīng)常見到的一種全向移動結(jié)構(gòu)，通常作為活動腳輪，常見的手推車和吊車大部分使用這種萬向輪。萬向輪具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的優(yōu)點。但其承載能力不強，不易實現(xiàn)電氣化驅(qū)動。瑞士輪瑞士輪是目前國內(nèi)開展的足球機器人中應(yīng)用較多的ー種全向輪結(jié)構(gòu)。它由輪轂和小輥子組成，輪轂的軸線和輥子的軸線相對垂直。當(dāng)輪轂轉(zhuǎn)動時，小輥子可以自由轉(zhuǎn)動。若干個瑞士輪通過適當(dāng)組合便可以構(gòu)成平面上具有三個自由度的全向移動機構(gòu)。但瑞士輪的靈活性不夠，對路面的要求高，適合于載荷不大的情況下使用。麥克拉姆輪麥克拉姆輪最早是由瑞典麥克拉姆公司提出的，是目前應(yīng)用較為廣泛的ー種全向移動輪。將三個或四個麥克拉姆輪以一定的方式組合在一起就能實現(xiàn)全向移動。麥克拉姆輪結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工精度要求高，但其移植性強，在エ業(yè)和軍事領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，尤其是大噸位的結(jié)構(gòu)，有很強的承載能力，具有很大的前景和研究意義。麥克拉姆輪一般由輪轂和輥子等幾部分組成，在輪轂外圍安裝一周與輪轂軸線成一定角度的輥子，每個輥子不僅可以繞輪轂公轉(zhuǎn)，而且在地面摩擦力的作用下繞自身自轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)輪轂的速度可以改變輥子中心和速度的大小和方向。因此，若干麥克拉姆輪按一定規(guī)則組成的輪組系統(tǒng),通過改變個輪轂的速度的線性組合,進而控制運動系統(tǒng)中心合速度的大小和方向，使機器人實現(xiàn)平面上的全方位運動。由于結(jié)構(gòu)關(guān)系，輪子承載能力一般都比較小，輥子的抗疲勞性也比較差，長時間運動會發(fā)生疲勞斷裂，同時加工和安裝方式都比較困難。為了增加全向移動平臺的承載能力，需要增大麥克拉姆輪的承載能力，對其輪轂結(jié)構(gòu)和輥子的結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計。因此適用于大噸位結(jié)構(gòu)下使用，且具有全向移動能力的麥克拉姆輪成為領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點及難點。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種重載全向移動輪，以現(xiàn)有的麥克拉姆輪為基礎(chǔ)，通過改進的結(jié)構(gòu)，成為大噸位的重載全向移動輪，可重載的全向移動平臺使用。本實用新型提供一種重載全向移動輪，包括輪轂和輥子，該輪轂外部為正棱柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為中空圓柱形結(jié)構(gòu)，輪轂的每個外側(cè)面上固定ー個U型支架，每個U型支架的中間穿接有支撐轉(zhuǎn)軸，支撐轉(zhuǎn)軸通過兩端的軸承支撐輥子，每個輥子的軸線與輪轂的軸線之間的夾角均相同。所述的輪轂外部為正十二棱柱、正十棱柱、正八棱柱結(jié)構(gòu)；所述輪轂的材料為鋁合金。所述的U型支架與輪轂之間通過銷釘定位，通過螺釘進行固定，所述U型支架的材料為合金鋼。所述的支撐轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)置有螺紋，支撐轉(zhuǎn)軸通過U型支架外部的鎖緊螺母進行固定，所述支撐轉(zhuǎn)軸的材料為合金鋼。所述的輥子的外表面包覆有帶有紋路的包膠層，輥子內(nèi)部為鋁合金材質(zhì)的內(nèi)核，每個輥子的軸線與輪轂的軸線之間的夾角均為45°。所述的輪轂的內(nèi)部設(shè)置有連接軸套，通過連接軸套中心的電機轉(zhuǎn)軸連接孔與電機輸出軸相連接。本實用新型具有的優(yōu)點在于本實用新型中提供的一種重載全向移動輪，通過支架作為輥子的支撐，通過支撐轉(zhuǎn)軸作為輪轂的支撐與轉(zhuǎn)動的軸體，通過使用強度和剛度良好的U型支架與支撐轉(zhuǎn)軸，增加全向移動輪的負(fù)載能力，解決了輥子直接連接于輪轂上帯來的負(fù)載能力有限的技術(shù)問題，通過包膠層的紋理設(shè)計，増加了輪子的耐磨性和緩沖能力，解決了輪子易打滑的問題。使用本實用新型中不同數(shù)量的重載全向移動輪，按照不同的方式組合，可以實現(xiàn)全向移動的目的。

圖1是本實用新型提供的一種重載全向移動輪的立體圖；圖2是本實用新型提供的一種重載全向移動輪的左視圖；圖3是本實用新型提供的一種重載全向移動輪的剖面圖；圖4是本實用新型提供的一種重載全向移動輪的正視圖；圖5是本實用新型中輪轂的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型中輥子和支架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型中輥子和支架的截面示意圖。圖中1_輪轂；2-輥子；3_U型支架；4_連接軸套；5_電機轉(zhuǎn)軸連接孔；6_銷釘孔；7-螺釘孔；8_支撐轉(zhuǎn)軸；9-銷釘；10_螺釘；11_軸承；12_鎖緊螺母；14_鋁合金內(nèi)核。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進ー步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本實用新型井能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。本實用新型提出一種重載全向移動輪，如圖1 圖4所示，包括輪轂I和輥子2，該輪轂2的內(nèi)部為中空圓柱形結(jié)構(gòu),外部為正棱柱結(jié)構(gòu),優(yōu)選為正六棱柱以上的正棱柱,并進一歩優(yōu)選為正六棱柱以上的正棱柱，輪轂I的材料選擇高強度的鋁合金材料。所述的輪轂2的內(nèi)部的內(nèi)圈中設(shè)置有連接軸套4，如圖5所示，該連接軸套4為具有一定厚度的圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤的中心為電機轉(zhuǎn)軸連接孔5，用于與電機輸出軸相連接，同時增加電機輸出軸的受カ面積，提高電機輸出軸承載能力。該連接軸套4位于內(nèi)圈的頂部或底部，可以與內(nèi)圈一體成型。外部的正棱柱結(jié)構(gòu)的每個側(cè)面上均設(shè)置有銷釘孔6和螺釘孔7，通過銷釘孔6和螺釘孔7實現(xiàn)與U型支架3的定位和固定，進而通過U型支架3連接輥子2。優(yōu)選的在側(cè)面上對稱的四個方位対稱的設(shè)置有四個螺釘孔7，通過螺釘10與U型支架3相固定，在四個螺釘孔的中心具有ー個銷釘孔6，通過銷釘9與U型支架3相定位。每個U型支架3的中間穿接有支撐轉(zhuǎn)軸8，所述的輥子2通過支撐轉(zhuǎn)軸8固定于U型支架3上，如圖6和圖7所示，U型支架3的底部通過螺釘10、銷釘9固定于輪轂的外圈的螺釘孔7、銷釘孔6上，且輪轂2與支撐轉(zhuǎn)軸8通過軸承11進行定位。支撐轉(zhuǎn)軸8的兩端設(shè)置有鎖緊螺母12。所述的輥子2優(yōu)選為外表面包覆有帶紋路的包膠層13，內(nèi)部為硬質(zhì)鋁合金材質(zhì)的內(nèi)核14，增加輥子2的載重能力，通過帶紋路的包膠層13的設(shè)計，解決了全向移動輪易打滑、耐磨性差、抗疲勞性差、易發(fā)生疲勞斷裂等技術(shù)問題。所述輪轂I的每個外側(cè)面上設(shè)置的每個輥子2的方向均一致，即每個輥子2的軸線與輪轂I的軸線之間的夾角均相同，優(yōu)選為45°。且每個U型支架3的設(shè)置方向也均相同，即U型支架3的設(shè)置方向與支撐轉(zhuǎn)軸8的設(shè)置方向一致，進而每個U型支架3與輪轂軸線成相同的角度。所述的輪轂I為高強度鋁合金材料，U型支架3、連接軸套4和支撐轉(zhuǎn)軸8的材料均為合金鋼材料。本實用新型中的重載全向移動輪通過U型支架3作為輥子2的支撐，通過支撐轉(zhuǎn)軸8作為輪轂I的支撐與轉(zhuǎn)動的軸體，因此選擇強度和剛度良好的支架3與支撐轉(zhuǎn)軸8顯得尤為重要，通過增加U型支架3的設(shè)計，避免了直接將麥克拉姆輪輥子2連接于輪轂I上，増加了負(fù)載能力，通過不同數(shù)量的重載全向移動輪按照不同的方式組合，就可以實現(xiàn)全向移動。以上所述實施例僅是為充分說明本實用新型而所舉的較佳的實施例，本實用新型的保護范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型的保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種重載全向移動輪，其特征在于:包括輪轂和輥子，該輪轂外部為正棱柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為中空圓柱形結(jié)構(gòu)，輪轂的每個外側(cè)面上固定ー個U型支架，每個U型支架的中間穿接有支撐轉(zhuǎn)軸，支撐轉(zhuǎn)軸通過兩端的軸承支撐輥子，每個輥子的軸線與輪轂的軸線之間的夾角均相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載全向移動輪，其特征在于:所述的輪轂外部為正十二棱柱、正十棱柱、正八棱柱結(jié)構(gòu)；所述輪轂的材料為鋁合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重載全向移動輪，其特征在于:所述的U型支架與輪轂之間通過銷釘定位，通過螺釘進行固定，所述U型支架的材料為合金鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重載全向移動輪，其特征在于:所述的支撐轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)置有螺紋，支撐轉(zhuǎn)軸通過U型支架外部的鎖緊螺母進行固定，所述支撐轉(zhuǎn)軸的材料為合金鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重載全向移動輪，其特征在于:所述的輥子的外表面包覆有帶有紋路的包膠層，輥子內(nèi)部為鋁合金材質(zhì)的內(nèi)核，每個輥子的軸線與輪轂的軸線之間的夾角均為45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重載全向移動輪，其特征在于:所述的輪轂的內(nèi)部設(shè)置有連接軸套，通過連接軸套中心的電機轉(zhuǎn)軸連接孔與電機輸出軸相連接。
專利摘要本實用新型提供了一種重載全向移動輪，屬于工業(yè)自動化、機器人技術(shù)領(lǐng)域，該重載全向移動輪包括輪轂、輥子等部件。該輪轂為正棱柱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為中空圓柱形，輪轂的每個外側(cè)面上固定一個U型支架，每個U型支架的中間穿接有支撐轉(zhuǎn)軸，支撐轉(zhuǎn)軸通過兩端的軸承支撐一個輥子，每個輥子的軸線與輪轂的軸線之間的夾角均相同。輪轂內(nèi)圈設(shè)置有連接軸套，與傳動的電機輸出軸相連接。本實用新型提出的一種重載全向移動輪，通過改進全向移動輪的結(jié)構(gòu)和包膠工藝，使用強度和剛度良好的支架、支撐轉(zhuǎn)軸、輪轂及在包膠層外部設(shè)置的紋理，解決了輪子承載能力比較小、易打滑、包膠層耐磨性差、輥子的抗疲勞性較差、長時間運動會發(fā)生疲勞斷裂等問題。
文檔編號B60B19/12GK202911454SQ201220546988
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者胡建軍, 林梨堤, 高一夫 申請人:武漢漢迪機器人科技有限公司