純滾動原地轉向的四輪行走裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及農業機器人領域，尤其是一種純滾動原地轉向的四輪行走裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著經濟社會的發展，果園規模化經營的要求越來越迫切，果樹的種植面積不斷擴大，由于果實采摘作業所用勞動力多，許多制造簡單與價格便宜的輔助采摘機械得以推廣和運用，其中采摘機械的應用最為廣泛，這些機械的使用不僅提高了采摘效率，而且降低了果實的損傷率，節省了人工成本，提高了果農的經濟效益，對提高果園采摘作業的機械化程度有重要的意義。我國果樹種植多集中在丘陵山地，果園路面平整度差，道路狹窄，作為輔助采摘機具，采摘裝置的行走系統的平穩性以及行駛過程中的通過性好壞如何，將直接影響其作業效率和作業安全，而機器人比較常見的兩種轉向裝置有連桿轉向式和差速轉向式，運行可靠，構成簡單，質量輕巧的連桿轉向機構，在機器人行走系統應用十分普遍，而連桿機構在實際應用中，通常會存在摩擦和橫向滑動等現象，嚴重影響輪胎使用壽命和機器人行走控制精度以及運行平穩性。國外關于純滾動式轉向機構的研究已趨于多樣化和智能化，國內專門針對轉向機構的研究還不多，現有機器人行走裝置在轉向時多存在摩擦和橫向滑動的現象，嚴重影響機器人運行平穩性和使用壽命，因此設計一種高效率、高運行平穩性的行走裝置尤為關鍵。
【發明內容】
[0003]本發明為了解決現有技術中輪胎的滑動摩擦和磨損，以及軟質地面通過局限性的問題，提供一種純滾動原地轉向的四輪行走裝置，實現了純滾動，降低了輪胎磨損，提高了行走裝置使用壽命及運行平穩性。
[0004]本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
[0005]純滾動原地轉向的四輪行走裝置，其特征在于:主要由車體、前輪轉向機構、仿形機構、后輪驅動機構組成；
[0006]所述的后輪驅動機構由兩個聯軸器、兩個驅動電機減速器、兩個軸承座、兩個后輪、兩個后輪驅動電機組成，兩個驅動電機分別與一個減速器連接，減速器輸出軸與聯軸器連接，聯軸器與后輪連接，后輪通過軸承座和后輪軸支撐件與車體連接；
[0007]所述的仿形機構包括仿形板、仿形軸、軸承座、支撐鋁型材，支撐鋁型材是由兩個豎直和兩個水平的型材搭建成的支撐架；仿形板通過支撐鋁型材與仿形軸連接，仿形軸兩端分別通過軸承座固定在車體框架上；
[0008]所述的前輪轉向機構包括左前輪、右前輪、轉向電機、轉向電機減速器、兩個錐齒輪、電動推桿、轉軸、主動曲柄軸、從動曲柄軸，轉向電機、轉向電機減速器安裝在仿形板3上，主動曲柄軸和從動曲柄軸一端與電動推桿鉸接件鉸接、一端與轉軸固定連接，電動推桿鉸接件均與電動推桿鉸接；轉軸穿過仿形板，左前輪、右前輪分別與轉軸固定連接，兩個錐齒輪相嚙合為傳動比為1:1的錐齒輪組、且分別固定在左前輪的轉軸和轉向電機減速器上，轉向電機減速器與轉向電機連接；
[0009]轉軸包括螺紋連接的“L”形部分、“T”形部分，所述“L”形部分、“T”形部分螺紋連接的部分設置有通孔，所述通孔中設有銷釘。
[0010]較佳地，所述轉軸與仿形板之間設置有軸承組合體，所述軸承組合體包括由一個角接觸球軸承和一個推力球軸承軸向固定連接組成，所述軸承組合體外圈外表面具有法蘭盤，所述法蘭盤固定在所述仿形板上。
[0011]較佳地，還包括轉軸支撐件，轉軸支撐件一端通過螺栓固定連接在仿形板上，另一端端部設有角接觸球軸承，所述轉軸的“T”形部分裝配在所述角接觸球軸承內。
[0012]較佳地，所述轉軸的“T”形部分外部設置有套筒，所述套筒位于連接件與轉軸支撐件之間。對軸承組合體和轉軸支撐件的軸向固定。
[0013]較佳地，所述車體由鋁型材通過角件連接。
[0014]本發明所述的純滾動原地轉向的四輪行走裝置，所述前輪轉向機構，右前輪側曲柄和左前輪側曲柄通過電動推桿鉸接，電動推桿兩端分別連接曲柄軸，轉向電機的輸出扭矩經減速器、錐齒輪組傳遞給轉軸，驅動左前輪轉動相應角度，并繞主動曲柄軸軸心轉動，主動曲柄繞曲柄軸軸心的旋轉會帶動電動推桿的橫拉桿長度變化，在電動推桿的帶動下，使從動曲柄軸發生轉角變化，從而帶動右前輪轉動，使前后輪的轉向關系能夠符合艾克曼運動模型的要求，實現純滾動轉向。所述后輪驅動機構分別用兩個驅動電機和減速器與兩個車輪連接，驅動電機經過減速器輸出動力，減速器輸出軸通過聯軸器5與后輪軸相接從而傳遞動力給車輪，兩后輪采用獨立驅動的電子差速原理驅動實現車體轉向，可以實現在某一時刻車體繞后輪連線中點原地轉向。
[0015]本發明的有益效果是，四輪轉向過程中可以滿足艾克曼運動模型，能實現純滾動從而降低輪胎磨損，具有仿形性和松軟地面通過性，并在某一時刻使車體能繞后輪連線中點原地轉向。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明所述純滾動原地轉向的四輪行走裝置的上斜視圖。
[0017]圖2為本發明所述純滾動原地轉向的四輪行走裝置的下斜視圖。
[0018]圖3是本發明所述純滾動原地轉向的四輪行走裝置的俯視圖。
[0019]圖4是本發明所述純滾動原地轉向的四輪行走裝置的仰視圖。
[0020]圖5是所述的轉向機構結構圖。
[0021]圖6是所述轉軸的剖視圖。
[0022]圖中:
[0023]1-轉軸，2-軸承組合體，3-仿形板，4-左前輪，5-聯軸器，6_驅動電機減速器支撐板，7-驅動電機減速器，8-軸承座，9-后輪，10-驅動電機減速器支撐板，11-驅動電機，12-后輪軸支撐件，13-轉軸支撐件，14-軸承座，15-電動推桿，16-仿形軸，17-支撐鋁型材，18-轉向電機，19-錐齒輪組，20-轉向電機減速器，21-主動曲柄軸，22-電動推桿鉸接件，23-從動曲柄軸，24-轉軸套筒，101-深溝球軸承，102-角接觸球軸承，103-推力球軸承，104- “T”形部分，105-銷釘，106- “L”形部分、107-螺母，
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。
[0025]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發明所述的純滾動原地轉向的四輪行走裝置的前輪轉向機構的原型是具有雙曲柄的四連桿機構，左前輪和右前輪均可繞曲柄軸軸心自由轉動。行走裝置主要由車體、前輪轉向機構、仿形機構、后輪驅動機構組成。車體框架由鋁型材通過角件連接，拆裝方便，并且承重性好。
[0026]如圖1、2所示，后輪驅動機構由兩個聯軸器5、兩個驅動電機減速器7、兩個軸承座
8、兩個后輪9、兩個后輪驅動電機11組成，兩個驅動電機分別與一個減速器7連接，減速器輸出軸與聯軸器5連接，聯軸器與后輪連接，后輪通過用軸承座8和后輪軸支撐件12與車體連接。用軸承座8和后輪軸支撐件12與車體框架連接，增加后輪軸抗彎和抗壓性。
[0027]分別用兩個驅動電機與減速器與兩個車輪連接，驅動電機11經過減速器輸出動力，減速器輸出軸通過聯軸器5與后輪軸相接從而傳遞動力給車輪。兩后輪采用獨立