一種多履帶式全向移動平臺的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種多履帶式全向移動平臺，包括四個雙履帶子移動平臺和頂部結構。其中每個子移動平臺包括一個子平臺支撐結構和兩個對稱的履帶結構，每個履帶結構包括一條履帶，一個履帶驅動輪和三個履帶支撐輪；每個驅動輪由固定在子平臺支撐結構上且帶有測速編碼器的減速電機驅動；支撐輪通過固定軸連接在子平臺支撐結構上。頂部結構包含電池，控制器和四個角度測量電位器。頂部結構通過四個角接觸軸承固定在四個子移動平臺上。子移動平臺相對于頂部結構的旋轉角度可以通過角度測量電位器測得。控制器通過控制每個子移動平臺的運動來實現整體結構的全向運動。本平臺適用于需要全向移動環境下設備的運動。具有負載大，運動平穩，可靠性高等特點。
【專利說明】
一種多履帶式全向移動平臺
技術領域
[0001]本發明屬于全向移動平臺技術領域，具體涉及一種多履帶式全向移動平臺。
【背景技術】
[0002 ]傳統的輪式移動平臺由普通車輪構成的運動系統和轉向系統組成，在運動空間有限、工作通道狹窄的情況下，存在著轉彎半徑大、空間利用率低、運動靈活性差等缺點。
[0003]全向移動機構是世界各國研制的熱點，全向移動是指移動機構在二維平面上從當前位置向任意方向運動的能力，全向移動機構因其零回轉半徑的特點，可以在擁擠狹窄的場所內，可以克服傳統輪式移動平臺的缺點，廣泛應用在工業制造，移動機器人等領域。其可以在二維平面上產生三個自由度的全向運動。
[0004]現在大多數全向移動平臺采用麥克納姆輪、瑞士輪、正交輪等結構實現全向運動，但是普遍存在運載能力低，運動過程存在振動和顛簸等問題。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種多履帶式全向移動平臺，解決了現有的全向移動平臺存在的運載能力低，運動過程存在振動和顛簸等問題。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
一種多履帶式全向移動平臺，包括四個雙履帶子移動平臺和分別固定在該子移動平臺上的頂部結構，其中每個子移動平臺包括子平臺支撐結構和兩個對稱的履帶結構，子平臺支撐結構上方中心位置有輸出軸，該輸出軸可隨子移動平臺繞角接觸軸承旋轉，每個履帶結構包括一條履帶、一個履帶驅動輪和三個履帶支撐輪;每個履帶驅動輪由固定在子平臺支撐結構上且帶有測速編碼器的減速電機驅動;履帶支撐輪通過固定軸連接在子平臺支撐結構上；
頂部結構包含電池、與電池連接的控制器和與控制器連接的四個角度測量電位器，控制器通過控制每個子移動平臺的運動來實現整體的全向運動，每個子移動平臺通過兩條履帶的差速運轉實現獨立的運動。
[0007]所述控制器通過運動指令和每個子移動平臺當前狀態控制每個子移動平臺獨立運動，子移動平臺當前狀態包括其兩條履帶的運行速度和方向，子移動平臺相對頂部結構的旋轉角度。
[0008]所述頂部結構通過四個角接觸軸承固定在四個子移動平臺上，四個固定點在固定平面呈矩形，固定點之間距離滿足四個雙履帶子移動平臺在其繞各自固定的角接觸軸承旋轉時無相互干擾，每個子移動平臺可以繞各自的固定的角接觸軸承旋轉的角度為180度，子移動平臺相對于頂部結構的旋轉角度可以通過角度測量電位器測得。
[0009]本發明具有如下優點:
1.載重能力強:一般的全向移動平臺采用的麥克納姆輪、瑞士輪、正交輪等方案由于與地面接觸面積小，無法實現較大的載重能力；而本發明采用的多履帶式全向移動平臺采用履帶結構，與地面接觸面積大，可實現大載重下的全向運動；
2.運行平穩:一般的全向移動平臺采用的瑞士輪、正交輪等方案由于與地面非線性接觸，運行過程會產生振動和顛簸;而本發明采用的多履帶式全向移動平臺采用履帶結構，可以實現全向移動平臺的平穩運行；
3.可靠性高:一般的全向移動平臺在運行過程中由于存在被動輪與地面接觸的情況，所以移動過程的可靠性不高，容易受到環境干擾改變運行狀態;而本發明采用的多履帶式全向移動平臺采用履帶結構，運行過程中與地面主動接觸，受環境干擾小，可靠性高；
4.路面適應性強:本發明采用履帶式結構，與地面接觸面積大，比一般輪式的全向移動平臺的路面適應性強，可工作在路面較差的環境中。
【附圖說明】
[0010]圖1是多履帶式全向移動平臺整體設計示意圖；
圖2是多履帶式全向移動平臺中子移動平臺設計示意圖；
圖3是多履帶式全向移動平臺前后運行示意圖；
圖4多履帶式全向移動平臺斜向運行示意圖；
圖5是多履帶式全向移動平臺橫向運行示意圖；
圖6多履帶式全向移動平臺圓弧運行示意圖；
圖7是多履帶式全向移動平臺繞平臺中心旋轉運行示意圖；
圖中:1.第一子移動平臺2.第二子移動平臺3.第三子移動平臺4.第四子移動平臺5.控制器6.電池7.電位器固定支架8.角度測量電位器9.頂部結構10.子移動平臺輸出軸11.角接觸軸承12.履帶13.減速電機14.測速編碼器15.子移動平臺支架16.履帶支撐輪17.履帶驅動輪18.第一子移動平臺左側履帶運動軌跡19.第一子移動平臺右側履帶運動軌跡20.第二子移動平臺左側履帶運動軌跡21.第二子移動平臺右側履帶運動軌跡22.第三子移動平臺左側履帶運動軌跡23.第三子移動平臺右側履帶運動軌跡24.第四子移動平臺左側履帶運動軌跡25.第四子移動平臺右側履帶運動軌跡
八3，(:，0 3，？，6，!1，1，1為全向移動平臺移動方向；
O，M是全向移動平臺做圓弧運動的中心點；
al，bl，cl，dl，a2，b2，c2，d2，a3，b3，c3，d3，a4，b4，c4，d4為子移動平臺通過履帶差速運動繞固定軸承旋轉的角度。
【具體實施方式】
[0011]以下將結合附圖和具體實施過程對本發明做進一步詳細說明:
圖3、圖4、圖5、圖6、、圖7為圖1的俯視圖。本發明中左、右方向，順時針、逆時針方向的描述以圖1的俯視圖(即圖3)為準，全向移動平臺以圖3中的A方向為向前運動方向。
[0012]本發明的多履帶式全向移動平臺，由雙履帶的第一子移動平臺1、第二子移動平臺
2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4和分別固定在每個子移動平臺上的頂部結構9。其中每個子移動平臺包括一個子移動平臺支架15和兩個對稱的履帶結構，子移動平臺支架15上方中心位置設有可隨子移動平臺繞角接觸軸承旋轉的輸出軸10，每個履帶結構包括一條履帶12，一個履帶驅動輪17和三個履帶支撐輪16;每個履帶驅動輪17由固定在子平臺支撐結構上且帶有測速編碼器14的減速電機13驅動;支撐輪16通過固定軸連接在子移動平臺支架15上。
[0013]頂部結構9包含電池6、控制器5和四個角度測量電位器8。頂部結構通過四個角接觸軸承11分別固定在第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4上，四個固定點在固定平面呈矩形，固定點距離滿足四個雙履帶子移動平臺在其繞各自的固定的角接觸軸承11旋轉時無相互干擾。第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4可以繞各自的固定的角接觸軸承11旋轉的角度為180度，第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4在如圖3全向移動平臺前后運行狀態中分別繞固定子移動平臺的角接觸軸承22順時針和逆時針旋轉90度。子移動平臺相對于頂部結構的旋轉角度可以通過角度測量電位器8測得。角度測量電位器8安裝在頂部結構的電位器固定支架7上。
[0014]控制器5通過控制第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4的運動來實現整體結構的全向運動，第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4可以通過兩條履帶12的差速運轉實現獨立的運動。控制器5通過運動指令和第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3、第四子移動平臺4當前狀態控制每個子移動平臺獨立運動，子移動平臺當前狀態包括其兩條履帶12的運行速度和方向，子移動平臺相對頂部結構的旋轉角度。通過不同的控制方法控制全向移動平臺運動在不同狀態。
[0015]在圖3中，第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4的兩條履帶12同時運動，其速度和方向相同。當第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4的兩條履帶12運動方向和運動速度相同時，子移動平臺不會繞著各自的固定軸承旋轉，而是同時帶動整個頂部結構向同一方向運動，形成了移動平臺整體在A和B方向上的前后移動。其中子移動平臺I的左側履帶運動路徑為18，右側履帶運動路徑為19;子移動平臺2的左側履帶運動路徑為20，右側履帶運動路徑為21;子移動平臺3的左側履帶運動路徑為22，右側履帶運動路徑為23;子移動平臺4的左側履帶運動路徑為24，右側履帶運動路徑為25。
[0016]在圖4中，第一子移動平臺丨、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4中的兩條履帶首先同時進行運動方向相反，速度相同的運動，當第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4中的兩條履帶運動方向相反速度相同時，子移動平臺會繞著各自的固定軸承旋轉，形成了子移動平臺相對于頂部結構的角度al，bl，cl，dl。當每個移動平臺與頂部結構的角度達到預期角度之后，四個子移動平臺的兩條履帶進行速度和方向相同的運動，當每個子移動平臺的兩條履帶運動方向和運動速度相同時，子移動平臺不會繞著各自的固定軸承旋轉，而是同時帶動整個頂部結構向同一方向運動，形成了移動平臺在C和D方向上的斜向移動。其中子移動平臺I的左側履帶運動路徑為18，右側履帶運動路徑為19;子移動平臺2的左側履帶運動路徑為20，右側履帶運動路徑為21;子移動平臺3的左側履帶運動路徑為22，右側履帶運動路徑為23;子移動平臺4的左側履帶運動路徑為24，右側履帶運動路徑為25。
[0017]在圖5中，第一子移動平臺丨、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4中的兩條履帶首先同時進行運動方向相反，速度相同的運動，當第一子移動平臺1、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4中的兩條履帶運動方向相反速度相同時，子移動平臺會繞著各自的固定軸承旋轉，形成了子移動平臺相對于頂部結構的角度a2，b2，c2，d2。當每個移動平臺與頂部結構的角度達到90度之后，四個子移動平臺的兩條履帶進行速度和方向相同的運動，當每個子移動平臺的兩條履帶運動方向和運動速度相同時，子移動平臺不會繞著各自的固定軸承旋轉，而是同時帶動整個頂部結構向同一方向運動，形成了移動平臺在E和F方向上的橫向移動。其中子移動平臺I的左側履帶運動路徑為18，右側履帶運動路徑為19;子移動平臺2的左側履帶運動路徑為20，右側履帶運動路徑為21;子移動平臺3的左側履帶運動路徑為22，右側履帶運動路徑為23;子移動平臺4的左側履帶運動路徑為24，右側履帶運動路徑為25。
[0018]在圖6中，第一子移動平臺丨、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4中的兩條履帶首先同時進行運動方向相反，速度相同的運動，當子移動平臺中的兩條履帶運動方向相反速度相同時，子移動平臺會繞著各自的固定軸承旋轉，形成了子移動平臺相對于頂部結構的角度a3 ,b3,c3,d3。當每個移動平臺與頂部結構的角度達到預期角度之后，四個子移動平臺的兩條履帶進行方向相同的運動，其左右履帶速度與角度a3，b3，c3，d3有關。當每個子移動平臺的兩條履帶運動方向相同，運動速度不同時，子移動平臺不會繞著各自的固定軸承旋轉，而是同時帶動整個頂部結構繞著空間內O點做G或H方向上的圓弧運動，形成了移動平臺繞著空間內O點做G或H方向上的圓弧運動。其中子移動平臺I的左側履帶運動路徑為18，右側履帶運動路徑為19;子移動平臺2的左側履帶運動路徑為20，右側履帶運動路徑為21;子移動平臺3的左側履帶運動路徑為22，右側履帶運動路徑為23;子移動平臺4的左側履帶運動路徑為24，右側履帶運動路徑為25。
[0019]在圖7中，第一子移動平臺丨、第二子移動平臺2、第三子移動平臺3和第四子移動平臺4中的兩條履帶首先同時進行運動方向相反，速度相同的運動，當子移動平臺中的兩條履帶運動方向相反速度相同時，子移動平臺會繞著各自的固定軸承旋轉，形成了子移動平臺相對于頂部結構的角度a4，b4，c4，d4。當每個移動平臺與頂部結構的角度達到設定角度之后，四個子移動平臺的兩條履帶進行方向相同的運動，其速度大小為設定值，當每個子移動平臺的兩條履帶運動方向和運動速度不相同時，子移動平臺不會繞著各自的固定軸承旋轉，而是同時帶動整個頂部結構向一方向做圓周運動，形成了移動平臺繞著平臺中心M點在I和J方向上的圓周運動。其中子移動平臺I的左側履帶運動路徑為18，右側履帶運動路徑為19;子移動平臺2的左側履帶運動路徑為20，右側履帶運動路徑為21;子移動平臺3的左側履帶運動路徑為22，右側履帶運動路徑為23;子移動平臺4的左側履帶運動路徑為24，右側履帶運動路徑為25。
[0020]上述描述了多履帶式全向移動平臺的前后，斜向，橫向，圓弧運動，繞平臺中心旋轉，5種運動方式，通過這5種運動方式的組合，本發明可以實現移動平臺的全向移動。
【主權項】
1.一種多履帶式全向移動平臺，其特征是:包括四個雙履帶子移動平臺和分別固定在該子移動平臺上的頂部結構，其中每個子移動平臺包括子平臺支撐結構和兩個對稱的履帶結構，子平臺支撐結構上方中心位置有輸出軸，該輸出軸可隨子移動平臺繞角接觸軸承旋轉，每個履帶結構包括履帶、履帶驅動輪和履帶支撐輪;履帶驅動輪由固定在子平臺支撐結構上且帶有測速編碼器的減速電機驅動；履帶支撐輪通過固定軸連接在子平臺支撐結構上； 頂部結構包含電池、與電池連接的控制器和與控制器連接的角度測量電位器，控制器通過控制每個子移動平臺的運動來實現整體的全向運動，每個子移動平臺通過履帶的差速運轉實現獨立的運動。2.根據權利要求1所述的多履帶全向移動平臺，其特征是:所述控制器通過運動指令和每個子移動平臺當前狀態控制每個子移動平臺獨立運動，子移動平臺當前狀態包括其兩條履帶的運行速度和方向，子移動平臺相對頂部結構的旋轉角度。3.根據權利要求1所述的多履帶全向移動平臺，其特征是:所述頂部結構通過角接觸軸承分別固定在子移動平臺上，固定點在固定平面呈矩形，固定點之間距離滿足雙履帶子移動平臺在其繞各自固定的角接觸軸承旋轉時無相互干擾。4.根據權利要求1所述的多履帶全向移動平臺，其特征是:所述子移動平臺分別繞各自的固定的角接觸軸承旋轉的角度為180度，子移動平臺相對于頂部結構的旋轉角度通過角度測量電位器測得。
【文檔編號】B62D11/00GK106043427SQ201610467608
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】伍錫如, 王方
【申請人】伍錫如