反應迅速的萬向傳動系統的制作方法

本發明涉及一種傳動系統，特別是一種可以在水平面上任意一個方向上進行傳動且反應迅速的萬向傳動系統。

背景技術：

在許多領域中，如工業生產中物料的運輸、快遞行業中物品的運輸、運動器械中行走或跑步方向的傳遞等，都需要使用傳動裝置或系統，傳統的傳動裝置如輥道、物料傳送帶、跑步機的步帶等，大多只能夠沿著一個固定的方向進行傳送，雖然在工業生產領域也有一些具有多傳送方向的傳動系統，但這類系統大多存在結構復雜，需要占用龐大的空間，成本高昂等問題，并且即便這樣，也無法實現在平面上任意方向的傳送，存在較大的局限性。

技術實現要素：

本發明是為了解決現有技術所存在的上述不足，提出一種能夠在平面上向任意一個方向傳遞運動，并且反應迅速的萬向傳動系統。

本發明的技術解決方案是：一種反應迅速的萬向傳動系統，包括底座1，其特征在于：所述的底座1上通過支撐機構2支撐有傳動機構3，在傳動機構3下方的底座1上還設置有驅動機構4，

所述的傳動機構3包括支撐框5，所述的支撐框5為閉環結構，它由首尾相連的頂板6、左側框7、底板8和右側框9組成，支撐框5的表面包覆有傳動件，

所述的驅動機構4由外驅動組10和內驅動組11構成，所述的外驅動組10和內驅動組11均由12個在圓周上均勻分布的驅動模塊13形成，且外驅動組10和內驅動組11中的驅動模塊13分別形成兩個同心圓，內驅動組11中的任意一個驅動模塊13與內驅動組11所形成的圓的圓心連線為l，而外驅動組10上與內驅動組11上的該驅動模塊13相鄰的兩個驅動模塊13之間的圓心角為α，且l位于圓心角α的角平分線上，所述的驅動模塊13的最底端為連接在底座1上的水平轉動電機14，水平轉動電機14的工作端與一個轉盤相連，在轉盤上由下至上依次設置有壓力傳感器15、縱向彈簧16、豎直方向直線電機17和橡膠輪電機18，在橡膠輪電機18的工作端上還設置有橡膠輪19，且所述的橡膠輪19的頂端與傳動件的底端面接觸，

所述的支撐機構2包括一個箱體20，所述箱體20的外側設置有多個與底座1相連的支撐柱21，所述的表面包覆有傳動件的支撐框5位于箱體20內，且箱體20的內腔與支撐框5的外輪廓相匹配，在箱體20的上端面和下端面上均開設有過孔，所述的驅動機構4通過其下端面上的過孔與傳動件接觸。

所述的傳動件為傳動套22，所述的傳動套22為閉環的柔性套狀結構，且活動套接在支撐框5外，即傳動套22能夠在支撐框5的表面進行相對運動。

所述的傳動件為傳動網23，傳動網23由多根傳動鏈24相互連接組成，而傳動鏈24則由多個傳動塊25組成，所述的傳動塊25為空心的立方體形，并且同一個傳動鏈24上相鄰的傳動塊25之間相互鉸接，而不同傳動鏈24上相對應的傳動塊25之間則通過連接件26相連，在傳動塊25相對的兩個側面上分別開設有開口，所述連接件26兩端的凸出部27穿過上述開口并分別位于兩個傳動塊25的內腔中。

所述的左側框7和右側框9均由依次相接的上弧線部分28、平板部分29和下弧線部分30組成，且所述的頂板6、左側框7、底板8和右側框9的側邊也由依次相接的上弧線部分28、平板部分29和下弧線部分30組成。

所述的箱體20內設置有支撐橫梁31，所述的支撐橫梁31穿接在支撐框5內，在支撐橫梁31外套接有斷面呈十字形的支撐套32，所述支撐套32的縱向部分分別與支撐框5的頂板6和底板8對應，而支撐套32的水平部分則分別與左側框7和右側框9上的平板部分29對應。

本發明同現有技術相比，具有如下優點：

本種結構形式的反應迅速的萬向傳動系統，針對傳統的傳動系統或裝置僅能夠向一個或少數幾個方向傳遞運動的不足，設計出一種特殊的傳動機構和與其相配的驅動機構，其傳動機構包括一個閉環的支撐框，在支撐框外設置有將支撐框全部包裹在其中的傳動件，這個傳動件可以是一個柔性的套狀結構，套在支撐框外，還可以是由多個陣列式的傳動塊組成的網狀結構；其驅動機構則由兩組均呈圓形分布的驅動組組成，每個驅動組中都設置有12個在圓周上均勻分布的驅動模塊，并且兩個驅動組中的驅動模塊呈角度錯開，這樣這套驅動機構便能夠驅動傳動網向著任意的一個方向進行運動，由于傳動件（傳動套/傳動網）是一個閉合的整體，因此在驅動機構的作用下，最上層的傳動件便會作出相應的動作，向著平面空間上任意的一個方向進行運動。它可以應用于工業生產過程中工件的傳送、快遞行業中物料的傳送、運動器械（跑步機）中步帶的驅動，尤其是隨著vr技術的發展和完善，可以將該裝置與vr技術結合，構建出一種仿真vr室內的環境，將本裝置鋪設在地面上，vr的使用者可以在本裝置上配合vr眼鏡中觀看到的畫面進行運動，而本裝置則可以根據使用者的運動方向做出相應（相反）的傳動，以抵消使用者的移動量，使其相對于房間保持不動，讓使用者可以在相對較小的空間內任意做出行走、跑步等動作。因此可以說這種反應迅速的萬向傳動系統具備了多種優點，其市場前景十分廣闊，經濟價值不可限量。

附圖說明

圖1為本發明實施例的立體結構示意圖。

圖2為本發明實施例的主視圖。

圖3為本發明實施例中外驅動組和內驅動組在底座上的分布示意圖。

圖4為本發明實施例中支撐框部分的主視圖。

圖5為本發明實施例中支撐框部分的立體結構示意圖。

圖6為圖5中的a部放大圖。

圖7為本發明實施例中支撐框部分的俯視圖。

圖8為本發明實施例中傳動網部分的結構示意圖。

圖9為本發明實施例中連接件部分的結構示意圖。

圖10為本發明實施例中驅動模塊部分的結構示意圖。

圖11為設置有支撐橫梁和支撐套狀態下支撐框部分的主視圖。

圖12為設置有支撐橫梁和支撐套狀態下支撐框部分的立體結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖說明本發明的具體實施方式。如圖1至圖12所示：一種反應迅速的萬向傳動系統，包括一個作為基礎的底座1，在這個底座1上通過支撐機構2支撐有傳動機構3，而在傳動機構3下方的底座1上還設置有能夠對傳動機構3進行驅動的驅動機構4；

所述的傳動機構3包括一個支撐框5，這個支撐框5為閉環結構，它由首尾相連的頂板6、左側框7、底板8和右側框9組成，并且在支撐框5的表面還包覆有傳動件，這個傳動件也為閉環的，它完全將支撐框5包覆在其中，即傳動件將支撐框5的頂板6、左側框7、底板8和右側框9的內外兩側以及它們的側邊全都包覆起來，最終形成一個閉環的結構；且這個傳動件能夠相對于支撐框5做相對運動；

這里的傳動件可以有兩種結構形式，其一：傳動件為傳動套22，這個傳動套22為閉環的柔性套狀結構，該傳動套22活動套接在支撐框5外，即傳動套22能夠在支撐框5的表面進行相對運動；

其二：傳動件為傳動網23，這個傳動網23由多根傳動鏈24相互連接組成，而傳動鏈24則由多個傳動塊25相互鉸接組成，這里的傳動塊25立方體形，并且在其內部設置有空腔，同一個傳動鏈24上相鄰的傳動塊25之間相互鉸接，而不同傳動鏈24上相對應的傳動塊25之間則通過連接件26相連，所述的連接件26的兩端分別設置有凸出部27，使連接件26整體呈工字型，在傳動塊25相對的兩個側面上分別開設有與其內腔相連通的開口，連接件26兩端的凸出部27就穿過上述開口分別位于兩個傳動塊25的內腔中；

也就是說多個傳動塊25相互鉸接，形成一根縱向（或橫向）分布的傳動鏈24，而多個傳動鏈24通過多個連接件26相互連接，形成一個完整的傳動網23，相鄰的傳動塊25之間能夠相對擺動，而相鄰的傳動鏈24之間既能夠相對擺動，它們之間的距離也可以在一定程度上進行改變；

為了讓傳動網23能夠順利的在支撐框5的轉彎或拐角處運動，上述的左側框7和右側框9均由依次相接的上弧線部分28、平板部分29和下弧線部分30組成，同樣地，頂板6、左側框7、底板8和右側框9的側邊也由依次相接的上弧線部分28、平板部分29和下弧線部分30組成；

由于傳動塊25與支撐框5相比十分小，因此當任意一個傳動塊25運動至頂板6、左側框7、底板8和右側框9的側邊時，也能夠順利的通過；

驅動機構4由外驅動組10和內驅動組11構成，并且這里的外驅動組10和內驅動組11均由12個在圓周上均勻分布的驅動模塊13組成，同時外驅動組10和內驅動組11中的驅動模塊13分別形成兩個直徑不同的同心圓，為了保證驅動效果、消除驅動死角，上述的外驅動組10和內驅動組11中的驅動模塊13都相互錯開，即假設內驅動組11中的任意一個驅動模塊13與內驅動組11所形成的圓的圓心之間的連線為l，而外驅動組10上與上述內驅動組11中所選定的驅動模塊13相鄰的兩個驅動模塊13之間所對應的圓心角為α，則l位于上述圓心角α的角平分線上，這樣做能夠保證在圓周方向上每隔15°便有一個驅動模塊13（360/24=15），

驅動模塊13包括一個位于最下方、直接與底座1相連的水平轉動電機14，這個水平轉動電機14的工作端與一個轉盤相連，在該轉盤上由下至上依次設置有壓力傳感器15、縱向彈簧16、豎直方向直線電機17和橡膠輪電機18，橡膠輪電機18的工作端上還設置有橡膠輪19，且所述的橡膠輪19的頂端與傳動件的底端面接觸；

上述的水平轉動電機14能夠帶動轉盤上方的所有機構轉動，以獲得不同的傳動角度；壓力傳感器15能夠隨時監測每個驅動模塊13所承受的壓力值；縱向彈簧16一方面能夠起到緩沖的作用，另一方面還可以保證在驅動狀態下的驅動模塊13上的橡膠輪19始終能夠與傳動件接觸，并對傳動件保持正向壓力；而當不需要某個驅動模塊13與傳動件接觸時，則通過豎直方向直線電機17帶動橡膠輪19下降，讓該橡膠輪19與傳動件脫離接觸；橡膠輪電機18則用于驅動橡膠輪19轉動，并最終帶動傳動件進行傳動；

支撐機構2包括一個空腔的箱體20，在箱體20的外側設置有多個與底座1相連的支撐柱21，而支撐框5連同其表面包覆的傳動件則位于箱體20內，并且箱體20的內腔與支撐框5的外輪廓相互匹配，在箱體20的上端面和下端面上均開設有過孔，其上端面上開設的過孔即為有效傳動空間，而驅動機構4中的所有的橡膠輪19則通過其下端面上的過孔與傳動件接觸；在這種結構中，箱體20的底端面由下至上對支撐框5進行支撐，當傳動件在驅動機構4的作用下相對于支撐框5運動時，也會與箱體20之間發生相對運動（二者之間為滑動摩擦）；

在箱體20內還可以設置一個支撐橫梁31，這個支撐橫梁31橫向穿接在支撐框5內，并且在支撐橫梁31外還套接有支撐套32，這個支撐套32的斷面呈十字形，并且支撐套32的縱向部分分別與支撐框5上的頂板6和底板8相對應，而支撐套32的水平部分則分別與支撐框5上的左側框7和右側框9上的平板部分29相對應，也就是說支撐套32在上的縱向部分會頂在頂板6下方的傳動件上，對支撐框5進行支撐，而支撐套32左右兩側的水平部分則會輔助套在左側框7和右側框9上的平板部分29外的傳動件進行定位和傳動；當傳動件在驅動機構4的作用下相對于支撐框5運動時，也會與支撐套32之間發生相對運動（二者存在正向壓力的接觸面處為滑動摩擦）；

上述驅動機構4中的水平轉動電機14、壓力傳感器15、豎直方向直線電機17和橡膠輪電機18均通過控制系統統一進行控制。

本發明實施例的反應迅速的萬向傳動系統的工作過程如下：需要本系統向某個方向進行傳動時，控制系統發出指令，控制與該傳動方向相對應的驅動模塊13（或多個驅動模塊13）工作，其上的橡膠輪電機18工作，帶動橡膠輪19轉動，由于橡膠輪19的頂端與傳動件接觸，并且橡膠輪19與傳動件之間的摩擦力相對較大，因此在該摩擦力的作用下，傳動件會作出相應的動作，由于傳動件是一種整體包覆在支撐框5表面的網狀（或套狀）結構，因此底板8下方的傳動件的動作，必然會導致頂板6上方的傳動件做出與之對應的動作，即實現了利用驅動機構4驅動頂板6上方的傳動件動作的目的；

由于驅動機構4中包含了兩套圓形的驅動組，并且這兩套驅動組中的驅動模塊13之間的排布角度相互錯開，這種設計能夠無死角的覆蓋傳動件，再加上每個驅動模塊13都能夠在自身底部的水平轉動電機14的作用下旋轉，因此能夠滿足各種方向上的傳動需求；

同樣地，只要系統接收到傳動方向的指令后，馬上就能夠控制與該傳動方向對應的（一個或幾個）傳動模塊13工作，因此可以實現快速反應；

當需要頂板6上方的傳動套22或傳動網23做x軸方向或y軸方向的運動時，直接利用與該方向相適應的驅動模塊13驅動傳動套22或傳動網23動作即可；

當需要頂板6上方的傳動套22或傳動網23做沿45°角方向運動時，以傳統套22上的某一點或者一個傳動塊25為例，只需要先讓該點/傳動塊25沿x軸方向運動一個單位距離，再讓該點/傳動塊25沿著y軸方向運動一個單位距離，如此反復，便可讓該點或傳動塊25沿著45°的方向運動，只需要同時讓某個區域中所有的點或傳動塊25都按照上述方式運動，便可實現對某個物體沿45°方向的傳送；

當需要頂板6上方的傳動套22或傳動網23做任意角度（非水平/豎直/45°角）的運動時，仍傳統套22上的某一點或者一個傳動塊25為例，只需要先讓該點/傳動塊25沿著x軸方向運動a個單位距離，再讓該點/傳動塊25沿著y軸方向運動b個單位距離，預先根據所要運動的角度來設定a與b之間的比例（該角度值與a、b之間遵循三角函數關系），并如此反復，便可讓該點/傳動塊25沿著需要的角度方向運動，只需要同時讓某個區域中所有的點/傳動塊25都按照上述方式運動，便可實現對某個物體沿任意角度（非水平/豎直/45°角）方向的傳送；

在上述過程中，傳動件（傳動套22或傳動網23）相對于支撐框5運動，二者之間為滑動摩擦，同時傳動件（傳動套22或傳動網23）也會相對于箱體20或支撐套32運動，它們之間同樣為滑動摩擦，由于箱體20的內腔與支撐框5的外輪廓相互匹配，因此在上述動作過程中，箱體20的內腔對支撐框5起到限位的作用，讓支撐框5與底座1之間保持固定。