一種具有全向運動的運輸車制造技術

本發明專利技術公開了一種具有全向運動的運輸車，包括車體平臺，雙差動驅動單元，貨物平臺，控制箱、加速度傳感器、電池動力組和無線通信模塊；控制箱內裝有嵌入式控制器和伺服電機驅動器；四個雙差動驅動單元與車體平臺之間為活動連接；控制箱和電池動力組均固定連接在車體平臺內部，超聲波傳感器、加速度傳感器和無線通信模塊固定在車體平臺上；加速度傳感器將測得的數值通過無線通信模塊傳送給嵌入式控制器，嵌入式控制器計算出的控制量通過伺服電機驅動器驅動雙差動驅動單元實現車體平臺的全向運動。本發明專利技術通過四個雙差動單元之間相互協調控制，增加了系統操控性能并使車體平臺運動的速度更加平穩。

【技術實現步驟摘要】

專利技術涉及一種運輸車，具體涉及一種具有全向運動的運輸車，能廣泛運用于港口、貨物倉庫，工廠運料等運輸環境。
技術介紹
隨著社會經濟的發展，在醫療、物流、設施農業、航空航天等領域，為了降低人的作業強度，提升效率和可靠性，需要大量的輔助、自主搬運車和機器人。而作為運輸車根本的平臺車移動機構備受關注。此外，如何節約成本、提高貨物轉運效率成為人們面臨的關鍵問題。一般全向運動車采用四個麥克納姆輪來實現車體的全向運動的功能。由于正交輪在運動過程中兩個輪子是交替接觸地面的，這就導致在運動過程中每個輪子所承受的壓力變化大，從而影響與地面接觸的摩擦力，影響了輪子的轉動速度，不能保證車體運動速度的平穩性。此外麥克納姆輪的滾子之間存在間隙，容易產生振動或打滑，導致能量損失嚴重，造成車體運動不穩定，不能保證位置的精確度，而且這種輪子對加工設計有很高的要求，從而導致使用成本高。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供了一種具有全向運動的運輸車，通過四個雙差動單元之間的協調控制，使得對全向運輸車的控制更加精確，能夠使運行速度更加平穩和到達的位置更加精確。一種具有全向運動的運輸車，包括車體平臺，雙差動驅動單元，貨物平臺，控制箱、超聲波傳感器、加速度傳感器、電池動力組和無線通信模塊；所述車體平臺為中空結構，其上表面為貨物平臺；所述控制箱內裝有嵌入式控制器和伺服電機驅動器；所述四個雙差動驅動單元兩兩對稱安裝在車體平臺下表面的前后方，所述雙差動驅動單元與車體平臺之間為活動連接；所述控制箱和電池動力組均固定連接在車體平臺內部，所述超聲波傳感器、加速度傳感器和無線通信模塊固定連接在車體平臺上；所述超聲波傳感器和加速度傳感器將測得的數值通過無線通信模塊傳送給嵌入式控制器，所述嵌入式控制器計算出的控制量通過伺服電機驅動器驅動雙差動驅動單元實現車體平臺的全向運動，所述超聲波傳感器通過檢測周圍環境信息，實現躲避障礙的功能，所述電池動力組為無線通信模塊、嵌入式控制器、伺服電機驅動器和雙差動驅動單元供電。進一步地，所述雙差動驅動單元包括電機座支架、兩套傳動組件和兩個標準輪，一套傳動組件單獨驅動一個標準輪，所述雙差動驅動單元通過電機座支架與車體平臺活動連接。進一步的，所述傳動組件包括電機，減速器、軸套、主動齒輪、從動齒輪、編碼器、軸承套和軸承；所述電機輸出軸與減速器相連，電機和減速器均固定在電機座支架上，電機輸出軸的軸線與運輸車的前進方向垂直；減速器的輸出軸通過主動齒輪和從動齒輪依次傳動把動力傳給標準輪；所述主動齒輪通過軸套與減速器的輸出軸固定連接，所述從動齒輪固定連接在標準輪的傳動軸上，所述標準輪的傳動軸由軸承支撐，軸承在軸承套內由卡簧限制軸向的運動，所述軸承套與電機座支架固定連接，所述主動齒輪和從動齒輪互相嚙合，所述嵌入式控制器根據加速度傳感器的數值以及編碼器采集的角位移信息經計算后得出控制量信息，伺服電機驅動器根據控制量信息使電機驅動標準輪，車體平臺按照指定的方向移動。進一步地，所述嵌入式控制器采用ARM Cortex?-M3內核的微處理器。進一步地，所述電機座支架與車體平臺之間安裝有減振部件，實現運輸車行進過程中的減振。有益效果:1、本專利技術通過四個雙差動驅動單元之間的協調控制，使得對全向運輸車的控制更加精確，能夠使運行速度更加平穩和到達的位置更加精確，提高了運輸以及貨物轉運的效率，此外，四輪驅動的操控性相對于兩輪驅動更具有優勢。2、本專利技術的每個雙差動驅動單元的兩個輪子保持同軸，但兩個電機采用前后平行分布而非左右并排分布，相對于同步帶傳動來說縮小了兩個傳動件之間的中心距，實現了小空間緊湊結構，提高美觀性，避免兩個差動單元之間互相影響。3、本專利技術采用直齒輪傳動對齒輪的配合精度不會有太高的要求，齒輪在運動過程中即使發生誤差范圍內的軸向竄動也能夠保證可靠傳動，而錐齒輪對嚙合精度要求非常高，一旦有竄動發生極有可能出現卡死現象，影響車輛的正常運行。4、本專利技術的雙差動驅動單元采用齒輪傳動實現減速器的輸出軸與輪子軸心這兩個平行軸之間的運動和動力傳動，具有傳動準確、平穩、效率高、傳動效率和速度范圍廣、使用壽命長等優點，適用于中心距較小的場合。5、本專利技術的嵌入式控制器采用基于ARM Cortex?-M3內核的微處理器，此芯片功能強大、具有豐富的外設、具有高速運算能力，能夠即時處理加速度傳感器的數據，使運輸車能夠平穩的運動，通過超聲波傳感器可以實時監測周圍運動環境，實現躲避障礙物的功能。【附圖說明】圖1為本專利技術的整體結構圖圖2為本專利技術的雙差動驅動單元機構圖圖3為本專利技術的驅動組件結構示意圖圖4為本專利技術的差動驅動單元與車體平臺的連接結構圖圖5為本專利技術的運輸車縱向運動的外觀示意圖圖6為本專利技術的運輸車左轉、右轉運動的外觀示意圖圖7為本專利技術的運輸車橫向運動的外觀示意圖其中，1-車體平臺，2-雙差動驅動單元、3-貨物平臺、4-控制箱、5-電機座支架、6-傳動組件、7-標準輪、8-電機、9-減速器、10-軸套、11-主動齒輪、12-從動齒輪、13-軸承套、14-軸承、15-編碼器、16-旋轉軸、17-圓錐滾子軸承、18-軸承套筒、19-軸承端蓋、20-連接件、21-超聲波傳感器、22-無線通信模塊、23-電池動力組。【具體實施方式】下面結合附圖并舉實施例，對本專利技術進行詳細描述。如附圖1所示，本專利技術的一種具有全向運動的運輸車包括:車體平臺1，雙差動驅動單元2，貨物平臺3，控制箱4、超聲波傳感器21、加速度傳感器、電池動力組23和無線通信模塊22 ；所述車體平臺I為中空結構，其上表面為貨物平臺3 ;所述控制箱4內裝有嵌入式控制器和伺服電機驅動器，所述嵌入式控制器采用ARM Cortex?-M3內核的微處理器；所述四個雙差動驅動單元2兩兩對稱安裝在車體平臺I下表面的前后方，所述雙差動驅動單元2與車體平臺之間為活動連接；所述控制箱4和電池動力組23均固定連接在車體平臺I內部，所述超聲波傳感器21、加速度傳感器和無線通信模塊22固定連接在車體平臺I上，所述超聲波傳感器21通過檢測周圍環境信息，實現躲避障礙的功能；所述無線通信模塊22接收外部的控制指令并傳送給嵌入式控制器；所述加速度傳感器將測得的數值傳送給嵌入式控制器，所述嵌入式控制器計算出的控制量通過伺服電機驅動器驅動雙差動驅動單元2實現車體平臺的全向運動，所述電池動力組23為無線通信模塊22、嵌入式控制器、伺服電機驅動器和雙差動驅動單元2供電。[0031當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有全向運動的運輸車，其特征在于，包括：包括車體平臺(1)，雙差動驅動單元(2)，貨物平臺(3)，控制箱(4)、超聲波傳感器(21)、加速度傳感器、電池動力組(23)和無線通信模塊(22)；所述車體平臺(1)為中空結構，其上表面為貨物平臺(3)；所述控制箱(4)內裝有嵌入式控制器和伺服電機驅動器；所述四個雙差動驅動單元(2)兩兩對稱安裝在車體平臺(1)下表面的前后方，所述雙差動驅動單元(2)與車體平臺之間為活動連接；所述控制箱(4)和電池動力組(23)均固定連接在車體平臺(1)內部，所述超聲波傳感器(21)、加速度傳感器和無線通信模塊(22)固定連接在車體平臺(1)上；所述超聲波傳感器(21)通過檢測周圍環境信息，實現躲避障礙的功能；所述無線通信模塊(22)接收外部的控制指令并傳送給嵌入式控制器；所述加速度傳感器將測得的數值傳送給嵌入式控制器，所述嵌入式控制器計算出的控制量通過伺服電機驅動器驅動雙差動驅動單元(2)實現車體平臺的全向運動，所述電池動力組(23)為無線通信模塊(22)、嵌入式控制器、伺服電機驅動器和雙差動驅動單元(2)供電。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高學山，崔登祺，姜世公，穆煜，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11