一种带方向锁死功能的全转向机器人车轮系统的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种带方向锁死功能的全转向机器人车轮系统。

背景技术：

机器人运动的灵活性，如横向平移、小半径大角度转向等功能是衡量机器人运动性能的重要指标。目前采用在机器人的两边各安装两个麦克纳姆轮或在机器人的4个侧面各安装一个全向轮的方式，通过控制4个车轮的不同速度来实现机器人的横向平移及小半径大角度转向，但其结构复杂，难以维修，并且造价高，对路面的要求也比较高。

技术实现要素：

针对现有技术不足，本实用新型提供了一种带方向锁死功能的全转向机器人车轮系统，能够实现车轮的前进、后退、360度转向、横向平移和小半径大角度转向等运动功能，精确控制移动距离及水平转向角度。

为实现实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种带方向锁死功能的全转向机器人车轮系统，包括制动器、转向编码器、转向减速电机、架体、转向同步带、右同步带轮、上同步带轮、车轮支撑架、下同步带轮、车轮、行走同步带、减速器、左同步带轮、行走减速电机及水平编码器，所述转向减速电机和行走减速电机安装在架体上，所述转向减速电机的转轴同时与制动器和转向编码器连接，所述行走减速电机的转轴与水平编码器连接，所述右同步带轮与转向减速电机的输出轴连接，所述左同步带轮与车轮支撑架连接，所述转向同步带卷绕过右同步带轮与左同步带轮，所述减速器与行走减速电机的输出轴连接，所述上同步带轮与减速器的输出轴连接，所述下同步带轮与车轮连接，所述车轮安装在车轮支撑架上，所述行走同步带卷绕过上同步带轮和下同步带轮，所述减速器与车轮支撑架连接。

本实用新型将直行和横向平移、小半径大角度转向进行分解，使用行走减速电机为直行提供动力，使用转向减速电机为横向平移、小半径大角度转向提供动力，分别设置转向编码器和水平编码器，对转向及水平移动的位置进行检测反馈，精确的控制水平转向的转向角度及水平移动距离，而制动器则保证转向减速电机在运动到需要角度时锁住转向减速电机的转动轴，使其在运动中位置固定。

优选为，所述转向减速电机和行走减速电机通过连接底座垂直安装于架体上。

优选为，所述车轮支撑架上设有带空心轴的固定座，所述固定座内安装有左同步带轮。

优选为，所述行走减速电机的转轴穿过固定座的空心轴与减速器连接。

优选为，所述车轮包括实心车轮骨架及套接其上的实心橡胶车胎，能更好的减噪及抗震。

本实用新型的有益效果是：

（1）在实现一般差速行走机器人的运动特性时还能横向平移、小半径大角度转向；

（2）位置检测精准，带方向锁死功能，驱动控制方便；

（3）结构简单，性能稳定，能够模块化安装，便于生产；

（4）实心车轮骨架采用塑料一体成型并在表面附有橡胶层作为车胎，使得车轮抗冲击性好，行走安静，对路面要求低。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图中：1、制动器；2、转向编码器；3、转向减速电机；4、架体；5、转向同步带；6、右同步带轮；7、上同步带轮；8、车轮支撑架；9、下同步带轮；10、车轮；11、行走同步带；12、减速器；13、左同步带轮；14、行走减速电机；15、水平编码器。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括行走系统、转向系统、架体4及车轮支撑架8，架体4顶部固定安装行走减速电机14，车轮10安装在车轮支撑架8上，行走系统用于检测相关运动距离及驱动车轮的水平面运动，水平面运动包括差速行走、纵向和横向平移、小半径大角度转向；转向系统用于驱动车轮支撑架8及行走系统在水平面上的360度转向、检测转向角度及在预定角度锁死转轴。

行走系统包括行走减速电机14、水平编码器15、减速器12、上同步带轮7、下同步带轮9、车轮10、行走同步带11及车轮支撑架8，行走减速电机14固定在架体4上，其输出轴穿过左同步带轮13的固定底座空心轴连接减速器12，减速器12固定在车轮支撑架8上，上同步带轮7安装在减速器12的输出轴上，车轮10安装在车轮支撑架8上，下同步带轮9安装在车轮10的驱动轴上，行走同步带11卷绕过上同步带轮7和下同步带轮9，传递驱动行走减速电机14的驱动扭矩，水平编码器15同轴连接行走减速电机14，用于检测电机转速。

转向系统包括转向减速电机3、制动器1、转向编码器2，右同步带轮6、左同步带轮13、转向同步带5，转向减速电机3固定在架体4上，制动器1与转向减速电机3同轴连接，当转向减速电机3运动到预定角度时，锁死电机轴，转向编码器2与转向减速电机3同轴连接，右同步带轮6与转向减速电机3的输出轴连接，左同步带轮13与固定在车轮支撑架8上的空心轴底座连接，转向同步带5卷绕过右同步带轮6和左同步带轮13，传递转向减速电机3的扭矩，驱动行走系统的转向。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，本实用新型可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。