全向輪、包括全向輪的機器人移動平臺及移動機器人制造技術

一種全向輪、包括全向輪的機器人移動平臺及機器人，該全向輪包括：全向輪軸，用于將全向輪進行外部連接；支架，用于在全向輪內部進行剛性支承，連接于全向輪軸；第一輪組，第一輪組通過支架連接于全向輪軸，包括分別對稱設置于支架兩側的兩個半球形滾輪；第二輪組，第二輪組包括分別對稱設置于第一輪組的半球形滾輪頂端的兩個第二滾輪，且通過支架連接于全向輪軸；第三輪組，第三輪組包括相對于第一輪組對應的第一轉軸分別對稱設置于支架的兩側的兩個第三滾輪，且通過支架連接于全向輪軸；其中，全向輪軸、第一轉軸及第二滾輪對應的第二轉軸彼此垂直。該全向輪具有震動小、組裝方便、成本低的效果。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及全向行走機構領域，更具體地，涉及一種全向輪、包括該全向輪的機器人移動平臺及移動機器人。
技術介紹
移動機器人在環境中無約束的運動需要一個能夠實現全向移動和旋轉的機器人移動平臺。現有機器人移動平臺大多采用底盤與全向輪組合的結構，以實現移動機器人的任意方向的平移和旋轉。全向輪的優勢在于可以原地轉向和橫向移動，能夠實現機器人移動平臺在狹小空間內的靈活運動。具體到全向輪的結構，常見的主要為兩種，一種為Mecanum輪：其輪緣上斜向分布著許多小滾子，當輪子繞著固定的輪心軸轉動時，各個小滾子的包絡線為圓柱面，所以該輪能夠連續地向前滾動；同時由于小滾子的作用，輪子可以橫向滑移；通過多個輪子(常見的為四個)驅動力的矢量合成，實現移動平臺的原地轉向和橫向移動。另一種為Omni輪，其輪緣上橫向分布著許多小滾子，當輪子繞著固定的輪心軸轉動時，各個小滾子的包絡線也為圓柱面，所以該輪能夠連續地向前滾動；同時由于小滾子的作用，可以實現橫向的被動運動；通過多個輪子(常見的為三個或四個)驅動力的矢量合成，實現移動平臺的原地轉向和橫向移動。以上兩種全向輪的優勢是結構緊湊，但是由于輪上有多個滾子，在輪子滾動時，滾子會依次與地面接觸，由于滾子與地面的接觸面不是連續的，每次滾子接觸地面時會發生振動。而為了減少振動，以上兩種全向輪結構在使用時往往會盡量增加滾子數量，由于每個滾子需要一對軸承，多個滾子會導致組裝復雜，成本較高。因此導致傳統全向輪組裝復雜，成本較高。公開于本技術
技術介紹
部分的信息僅僅旨在加深對本技術的一般
技術介紹
的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
技術實現思路
本技術的目的是提出一種全向輪，所述全向輪能夠克服現有技術的缺點，實現震動小、組裝方便、成本低的效果。本技術的目的還在于提供一種包括該全向輪的機器人移動平臺以及移動機器人。本技術的一方面提出一種全向輪，包括：全向輪軸，用于將所述全向輪進行外部連接；支架，用于在所述全向輪內部進行剛性支承，連接于所述全向輪軸；第一輪組，所述第一輪組通過支架連接于所述全向輪軸，包括分別對稱設置于所述支架兩側的兩個半球形滾輪；第二輪組，所述第二輪組包括分別對稱設置于所述第一輪組的半球形滾輪頂端的兩個第二滾輪，且通過所述支架連接于所述全向輪軸；第三輪組，所述第三輪組包括相對于所述第一輪組對應的第一轉軸分別對稱設置于所述支架的兩側的兩個第三滾輪，且通過所述支架連接于所述全向輪軸；其中，所述全向輪軸、所述第一轉軸及所述第二滾輪對應的第二轉軸彼此垂直。優選地，所述第一轉軸、所述第二轉軸和所述第三滾輪對應的第三轉軸共面設置。優選地，在所述第一轉軸、所述第二轉軸、所述第三轉軸所在的平面上，所述第一輪組、所述第二輪組和所述第三輪組的外輪廓組合形成圓形。優選地，所述第一轉軸平行于所述第三轉軸。優選地，所述第二滾輪、所述第三滾輪均為紡錘形，且所述第二滾輪、所述第三滾輪對應的弧度分別與所述半球形滾輪對應的弧度一致。優選地，所述第一輪組、所述第二輪組和所述第三輪組分別通過軸承連接于所述支架。優選地，所述半球形滾輪、所述第二滾輪和所述第三滾輪的至少其中之一的外表面由橡膠、硅膠或尼龍制成。優選地，所述半球形滾輪的頂端形成端面，所述第二滾輪設置于所述端面處。優選地，所述半球形滾輪能夠繞所述第一轉軸轉動，所述第二滾輪能夠繞所述第二轉軸轉動，所述第三滾輪能夠繞所述第三滾輪對應的第三轉軸轉動。本技術的另一方面提供一種機器人移動平臺，包括底盤和設置于所述底盤的至少三個上述的全向輪。優選地，所述全向輪的個數為三個，且三個全向輪均布于所述底盤的底部。優選地，每個全向輪分別連接至一臺驅動裝置，所述驅動裝置用于驅動所述全向輪的全向輪軸進行轉動。本技術的再一方面提供一種移動機器人，包括上述的機器人移動平臺。與現有技術相比，本技術的有益效果在于：通過連接于全向輪軸的三個輪組實現全向輪的全向轉動和移動，結構簡單，便于組裝；全向輪的第一輪組、第二輪組和第三輪組的滾輪的幾何旋轉軸共面設置，在該平面上，第一輪組、第二輪組和第三輪組的外輪廓組合形成圓形，使得全向輪與地面的接觸面是一個幾乎連續的球面，僅在輪組交界處有8處不連續，但其不連續的距離較小，由此可以減小工作時的振動；全向輪使用的滾輪數較少，大大降低了制造成本；采用本技術全向輪的機器人移動平臺能夠方便地實現任意方向的直線運動、繞平臺軸線的旋轉運動、以及由直線和旋轉運動合成的復雜運動。本技術的裝置具有其它的特性和優點，這些特性和優點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施例中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施例中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施例共同用于解釋本技術的特定原理。附圖說明通過結合附圖對本技術示例性實施例進行更詳細的描述，本技術的上述以及其它目的、特征和優勢將變得更加明顯，其中，在本技術示例性實施例中，相同的參考標號通常代表相同部件。圖1示出了根據本技術示例性實施例的全向輪的俯視圖；圖2示出了根據本技術示例性實施例的全向輪沿剖面7的剖面圖；圖3示出了根據本技術示例性實施例的全向輪的立體圖；圖4示出了根據本技術示例性實施例的機器人移動平臺的立體圖；圖5示出了根據本技術示例性實施例的機器人移動平臺的直線運動示意圖；圖6示出了根據本技術示例性實施例的機器人移動平臺的旋轉運動示意圖。主要附圖標記說明：1、第一輪組；101、半球形滾輪；102、近端面；103、端面；2、第二輪組；3、第三輪組；4、第一轉軸；5、第二轉軸；6、第三轉軸；7、剖面；8、全向輪軸；9、支架；2001、全向輪；2002、全向輪；2003、全向輪；201、驅動裝置；202、底盤；203、軸線。具體實施方式下面將參照附圖更詳細地描述本技術。雖然附圖中顯示了本技術的優選實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現本技術而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本技術更加透徹和完整，并且能夠將本技術的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。本技術實施例提供一種全向輪，包括：全向輪軸，用于將全向輪進行外部連接；支架，用于在全向輪內部進行剛性支承，連接于全向輪軸；第一輪組，第一輪組通過支架連接于全向輪軸，包括分別對稱設置于支架兩側的兩個半球形滾輪；第二輪組，第二輪組包括分別對稱設置于第一輪組的半球形滾輪頂端的兩個第二滾輪，且通過支架連接于全向輪軸；第三輪組，第三輪組包括相對于第一輪組對應的第一轉軸分別對稱設置于支架的兩側的兩個第三滾輪，且通過支架連接于全向輪軸；其中，全向輪軸、第一轉軸及第二滾輪對應的第二轉軸彼此垂直。全向輪軸和各輪組按本技術實施例所述的位置設置，全向輪可以繞著全向輪軸滾動，三個輪組的滾輪也可以繞著各自的幾何旋轉軸被動滾動，從而可以實現全向輪沿各個方向的滾動。作為優選方案，第一轉軸、第二轉軸和第三滾輪對應的第三轉軸共面設置，以提高滾動效率。作為優選方案，第一轉軸平行于第三轉軸，更利于全向輪的全向轉動和移動。作為優選方案，在第一轉軸、第二轉軸、第三轉軸所在的平面上，第一輪組、第二輪組和第三輪組的外輪廓組合形成圓形，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全向輪，其特征在于，包括：全向輪軸(8)，用于將所述全向輪進行外部連接；支架(9)，用于在所述全向輪內部進行剛性支承，連接于所述全向輪軸(8)；第一輪組(1)，所述第一輪組(1)通過支架(9)連接于所述全向輪軸(8)，包括分別對稱設置于所述支架(9)兩側的兩個半球形滾輪(101)；第二輪組(2)，所述第二輪組包括分別對稱設置于所述第一輪組(1)的半球形滾輪(101)頂端的兩個第二滾輪，且通過所述支架(9)連接于所述全向輪軸(8)；第三輪組(3)，所述第三輪組包括相對于所述第一輪組(1)對應的第一轉軸(4)分別對稱設置于所述支架(9)的兩側的兩個第三滾輪，且通過所述支架(9)連接于所述全向輪軸(8)；其中，所述全向輪軸(8)、所述第一轉軸(4)及所述第二滾輪對應的第二轉軸(5)彼此垂直。

【技術特征摘要】
1.一種全向輪，其特征在于，包括：全向輪軸(8)，用于將所述全向輪進行外部連接；支架(9)，用于在所述全向輪內部進行剛性支承，連接于所述全向輪軸(8)；第一輪組(1)，所述第一輪組(1)通過支架(9)連接于所述全向輪軸(8)，包括分別對稱設置于所述支架(9)兩側的兩個半球形滾輪(101)；第二輪組(2)，所述第二輪組包括分別對稱設置于所述第一輪組(1)的半球形滾輪(101)頂端的兩個第二滾輪，且通過所述支架(9)連接于所述全向輪軸(8)；第三輪組(3)，所述第三輪組包括相對于所述第一輪組(1)對應的第一轉軸(4)分別對稱設置于所述支架(9)的兩側的兩個第三滾輪，且通過所述支架(9)連接于所述全向輪軸(8)；其中，所述全向輪軸(8)、所述第一轉軸(4)及所述第二滾輪對應的第二轉軸(5)彼此垂直。2.根據權利要求1所述的全向輪，其特征在于，所述第一轉軸(4)、所述第二轉軸(5)和所述第三滾輪對應的第三轉軸(6)共面設置。3.根據權利要求2所述的全向輪，其特征在于，在所述第一轉軸(4)、所述第二轉軸(5)、所述第三轉軸(6)所在的平面上，所述第一輪組(1)、所述第二輪組(2)和所述第三輪組(3)的外輪廓組合形成圓形。4.根據權利要求2所述的全向輪，其特征在于，所述第一轉軸(4)平行于所述第三轉軸(6)。5.根據權利要求1所述的全向輪，其特征在于，所述第二滾輪、所述第三滾...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚騰洲，孫榮，
申請(專利權)人：北京智能管家科技有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11