專利名稱：多方位運動車輛及其車輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可多方位運動的車輛以及其專用的車輪。
現有的普通車輛(如汽車)只能沿著其導向車輪所朝向的方向運動，若想使其橫向運動是不可能的。斜向運動(車體運動方向與車體本身成某一角度)也是無法實現的。若車輛的目的位置不在車體縱軸線上，則車輛必須轉彎才能到達目的地。但這種轉彎存在著轉彎半徑，若目的地的位置就位于目前位置的近處側向方向，且周圍空間很小，則車輛轉向就很不方便。簡言之，這種普通車輛只能縱向單方向移動而不能多方位(例如橫向、斜向)運動。而且其轉彎半徑也不能為零。
產生這種現象的根源在于它的輪子。現有車輛上使用的普通輪子質心的運動速度只能位于輪體平面內，而不能與輪體平面成某種角度。同樣地面作用在輪子上的摩擦力也只能作用在輪體平面內，不能與輪體成某一角度。
公知的還有一種裝有球腳輪的小型儀器搬運車。這種儀器搬運車由于裝備有球腳輪，倒是可以全方位移動，轉彎半徑也可以為零，但這種球腳輪是無法配備動力的，因此這種儀器搬運車只能是一種人力車而不能成為機動車，不適合搬運重型的物品。
本發明的目的是提供一種特殊的輪子(稱作外滾子式車輪)和用它裝備的可多方位移動的車輛。在運動過程中這種車輪輪心速度方向和地面施加在其上的摩擦力方向均可與輪體成某一角度，因而用它裝備起來的車輛便能夠在不轉動車體的情況下實現多方位(縱、橫、斜)移動，當需要車輛轉彎時，轉彎半徑可以為零。而且這種輪子是可帶動力的。
如附
圖1是本發明所提供的外滾子式車輪的結構示意圖。在輪子基體1的園周上有兩圈固定的凸耳3，這兩圈凸耳上每兩個相對應的凸耳3之間通過芯軸4裝有一個小滾子2，凸耳是和基體1固聯的，而小滾子2則可繞芯軸4自由轉動。小滾子將基體的園周完全包絡起來，而小滾子的外形被做成固定的曲線，使得整個輪子最外端的包絡面仍是一個園柱面。
附圖2是這種輪子的原理示意圖。當輪子受到一外加驅動力矩M時，地面作用在觸地小滾子上的摩擦力(推動車輛的驅動力)可以分為兩部分沿小滾子軸向方向的摩擦力Fa和沿小滾子徑向方向的摩擦力Fr。Fr促使小滾子轉動，這個分力很小，主要的摩擦力是Fa。當驅動力矩M不斷增加時，Fr很快就會停止增加，而Fa則一直增加到最大靜摩擦力為止。由此可見地面施加給輪子的摩擦力方向并不在輪體平面內，而是成某一角度。如果設小滾子軸線與輪體軸線夾角為α，則摩擦力與輪體平面的夾角為90°-α。
3、在平板模下模鋪棉麻紗，在其上鋪攪拌好了的混合料，再在上面鋪一層棉麻紗;
4、90℃下熱壓70分鐘;
5、取模，立即將未冷卻的半成品鋪到產品成型模上;
6、100℃下熱壓40分鐘;
7、取模、冷卻、制得成品。
表2為此配方加工的產品的性能實驗數據表2
實施例2配方硅藻土 50%澎潤土 6%黃麻 14% 切成2-4cm氨基縮醛膠 15%聚醋酸乙烯膠 15%棉麻紗，網孔5×5mm2
一般
是可控的，σ則難以控制。由式(5)可見通過控制各輪的角速度
即可得到期望的車輛運動方向和速度。
一般情況下方程(5)是有唯一解的，因此無論我們希望車輛作什么樣的運動，理論上都可用一組唯一的
i(i＝1，...n)控制值來實現它。所以這種車輛理論上便具有了可沿任意方向即全方位移動的功能。(當然考慮到受力情況及驅動裝置的便利性和經濟性，通常較易實現的是某幾個方向的移動，因此我們仍稱之為多方位車輛)。這種功能使得這種車輛具有極大的靈活性，特別是在車輛運行空間狹小，需要經常調整車輛方向的場合，這種多方位運動車輛更具有其無可比擬的優越性。因而它特別適用于用作車間或倉庫的搬運小車，或者用作搬運叉車等，用途非常廣泛。
一般四個輪子的多方位車性能比較優越，三輪多方位車也不錯。下面就結合附圖詳細說明幾種較好的實施例。
實施例一如附圖5是一個四輪多方位移動車結構示意圖。圖中1、2均為外滾子式車輪，1為右旋輪，2為左旋輪。除旋向不同外，1和2的其它結構尺寸都完全相同。圖中3為驅動電機，4為車體。①、②、③、④為四個輪子的編號，oxy為車體坐標。對這種四輪車輛，為使車輛性能最佳且便于控制，四個輪子的α角最好取為45°。如果給定車輛的其它結構參數，則根據前述方程式(5)即可建立本車輛的運動方程。設輪子最外端包絡園柱半徑為r，則由此方程可求出車輛朝圖示
方向運動時各輪的驅動角速度為
但是若從受力上和電機的驅動性能上考慮，實現沿任意角度的運動是不現實的。實際上也沒有必要沿任意角度運動。從受力分析和電機的驅動性能上分析，本車輛所能夠易于實現的是8個方向的直線運動，即沿坐標軸的運動和沿與坐標軸成45°方向的運動。作這些運動時各輪的驅動角速度分別是縱向運動(正向)
橫向運動(正向)
1、3象限內斜向運動
2、4象限內斜向運動
此外車輛還可作原地旋轉運動，這時各輪的控制角速度為(以逆時針方向為<p>3、在平板模下模鋪棉麻紗，在其上鋪攪拌好了的混合料，再在上面鋪一層棉麻紗;
4、90℃下熱壓70分鐘;
5、取模，立即將未冷卻的半成品鋪到產品成型模上;
6、100℃下熱壓40分鐘;
7、取模、冷卻、制得成品。
表2為此配方加工的產品的性能實驗數據表2
實施例2配方硅藻土 50%澎潤土 6%黃麻 14% 切成2-4cm氨基縮醛膠 15%聚醋酸乙烯膠 15%棉麻紗，網孔5×5mm
權利要求
1.一種輪子，其特征是在輪子園周上鑲有一圈可自由轉動的滾子；
2.根據權利要求1所述的輪子，其特征在于滾子軸線與輪子回轉軸線是非平行的;
3.一種車輛，它包括車體和輪子，其特征是它的輪子是權利要求1所述的輪子，并且至少是三輪的。
全文摘要
本發明公開了一種多方位運動車輛，這種車輛無需轉體、僅靠控制各個車輪的轉速和轉向即可沿多個方向(縱向、橫向、斜向)運動，且還可作原地旋轉運動，轉彎半徑為零；同時還公開了這種車輛所使用的特殊的輪子——外滾子式車輪，該車輪的結構特點是在輪子的圓周上鑲有一圈可自由轉動的小滾子，小滾子的軸線與輪體的回轉軸線是非平行的。這種車輛具備了現有各種車輛所不具備的巨大靈活性，特別適合于在車間、倉庫等空間狹小的地方作有人或無人物料搬運。
文檔編號B60B19/00GK1073636SQ9111168
公開日1993年6月30日 申請日期1991年12月24日 優先權日1991年12月24日
發明者黃建軍 申請人:黃建軍