本實用新型涉及可吸附式全方位移動平臺領域,具體是一種全模塊化的吸附式全方位移動平臺。
背景技術:
機器人的應用越來越廣泛,幾乎滲透到所有領域。移動平臺是機器人的一個重要部分,吸附式全方位移動平臺是其中的一種,主要用于對執行機構方位變化較大的場合,如大型鋼結構件的焊接、檢測等工藝。通過吸附式全方位移動平臺能實現水平、豎直、倒掛等各個方位的移動,增加執行機構的運動范圍,保證執行機構位置可達。
現有較多關于全方位移動平臺的裝置,如申請號為“CN201510420167.8”,名稱為“表面爬行機器人”的發明專利,提供一種伸縮缸帶吸盤的足式表面爬行機器人,可以實現全方位的移動,但是該裝置負載能力有限,運動精度較差,適用范圍小。又如申請號為201510191876.3,名稱為“一種壁面爬行機器人”的發明專利,提供一種通過升力平衡系統、壁面行走裝置和壁面作業裝置配合實現高效壁面爬行運動的機器人,從而實現設備的全方位移動。但是該發明設備提供的吸附力有限,設備不夠緊湊,負載能力有限。又如申請號為201210185680.X,名稱為“一種新型的差動驅動復合吸附式爬壁機器人”的發明專利,采用永磁吸附,前輪接觸吸附、后輪間隙吸附的方式,實現爬壁功能,從而實現該裝置在可導磁的結構件上的全方位移動。但是,該發明前輪結構復雜,被動轉向,轉向阻力大,靈活性不夠,轉向精度較差,接觸吸附力較大,裝置較難從工件上取下,同時,針對不同負載,設備重復設計過程較長。
綜上所述,現有全方位移動平臺不能兼顧高負載、高精度、高靈活性等特點,因此,設計一種全模塊化的吸附式全方位移動平臺,可以根據不同應用場合,快速匹配驅動和負載機構,適用于不同應用需求的場合,如大型鋼結構件的焊接、檢測等工藝。
技術實現要素:
本實用新型提供了一種全模塊化的吸附式全方位移動平臺,用于搭載各種機器人執行機構,在空間范圍內實現水平、豎直、倒立等各個方位的移動,安全、可靠的增加機器人的作業范圍。
為實現上述技術效果,本實用新型所采用的技術方案為:
一種全模塊化的吸附式全方位移動平臺,其特征在于:包括整體車架和底板,所述整體車架通過螺紋固連在底板上,所述整體車架上安裝有可吸附式模塊化驅動輪和可吸附式模塊化轉向輪,所述底板上連接有控制模塊,所述可吸附式模塊化驅動輪上安裝有快速起升裝置。
可吸附式模塊化驅動輪和可吸附式模塊化轉向輪可以快速安裝到整體車架上,可吸附式模塊化驅動輪和可吸附式模塊化轉向輪的數量和布局形式可以根據使用需求改變。快速起升裝置安裝在可吸附式模塊化驅動輪外側,可以在設備工作結束時,提供較大的起升力以克服吸附力,使移動平臺方便的從目標表面上取下來。
采用模塊化的設計方案,驅動輪和轉向輪可以方便快速的安裝到車架上,移動平臺尺寸、車輪數目、負載能力都可以快速改變適應不同的需要,實現產品快速重組設計,安裝、定位方便;其次,由于具有吸附能力,移動平臺可以實現水平、豎直、倒掛等各個方位的移動。
所述控制模塊包括運動控制器、電機驅動器、電源,所述運動控制器、電機驅動器、電源均通過螺釘與底板固連。
所述整體車架上設置有與可吸附式模塊化驅動輪和可吸附式模塊化轉向輪對應的定位接口。保證整個移動平臺加工和安裝基準一致,可以保證每個車輪的安裝精度。
所述可吸附式模塊化驅動輪包括吸附模塊、安裝殼體、驅動輪、驅動行星減速器和驅動電機,所述吸附模塊包括驅動吸附元件安裝板和驅動吸附元件,驅動吸附元件固連在驅動吸附元件安裝板上,并且驅動吸附元件安裝板與安裝殼體固連,所述安裝殼體上還連接有驅動行星減速器,所述驅動行星減速器與驅動電機相連,所述驅動輪與驅動行星減速器輸出軸相連。驅動吸附元件所產生的吸附力,將整個吸附模塊和與之固連的零部件,吸附在目標表面上。
進一步的,所述驅動吸附元件為永磁體、電磁鐵或真空吸盤。
進一步的,所述安裝殼體上設計有驅動行星減速器定位止口和整體定位止口,所述驅動行星減速器通過驅動行星減速器定位止口定位并安裝到安裝殼體上。可以保證驅動行星減速器的安裝精度,以及整個模塊與移動平臺的安裝精度,安裝和定位可靠。驅動行星減速器有單級速比大、高承載能力、高速比、產品形式豐富等特點,可根據需要快速選擇需要的型號。進一步的,所述驅動輪通過脹緊套安裝在驅動行星減速器輸出軸上。脹緊套可以傳遞較大的軸向力和扭矩,具有自定心功能,能保證驅動輪與驅動行星減速器輸出軸有較高的同心度。
進一步的,所述驅動電機與驅動行星減速器輸入端固連,將旋轉運動和動力經驅動行星減速器傳遞到驅動輪上。
所述可吸附式模塊化轉向輪包括吸附模塊、轉向輪安裝支架、轉向輪、轉向模塊安裝平板、轉向行星減速器和轉向電機;所述吸附模塊包括轉向吸附元件安裝板和轉向吸附元件,所述轉向吸附元件固連在所述轉向吸附元件安裝板上,所述轉向吸附元件安裝板與轉向輪安裝支架固連,所述轉向輪安裝支架與轉向行星減速器的輸出軸固連,所述輸出軸上設置有所述轉向輪,所述轉向行星減速器和所述轉向電機分別連接在轉向模塊安裝平板上。轉向吸附元件所產生的吸附力,將整個吸附模塊和與之固連的零部件,吸附在目標表面上。
進一步的,所述轉向吸附元件為永磁體、電磁鐵或真空吸盤。
進一步的,所述轉向行星減速器的輸出軸與轉向輪安裝支架固連。
進一步的,所述轉向輪通過轉向輪安裝軸、軸承座安裝在轉向輪安裝支架上。
進一步的,所述轉向輪安裝支架上設計有與轉向行星減速器輸出軸上的凸緣相配合的內止口,通過止口定位安裝到轉向行星減速器的輸出端。進一步的,所述轉向模塊安裝板上分別設置有與轉向行星減速器、轉向電機相配合的凹槽,用于與轉向電機和轉向行星減速器的凸緣配合實現定位,同時還設置有與車架上凹槽相配合的凸緣,所有用于配合的凸緣和凹槽均有較高的加工精度,可以達到快速定位的作用,轉向行星減速器與轉向電機通過定位止口可以快速定位并固接在轉向模塊安裝板上,可吸附式模塊化轉向輪可以快速定位安裝到車架上,定位精度高。
進一步的,所述轉向電機和轉向行星減速器之間安裝有齒形帶傳動機構,轉向電機的旋轉運動和動力經齒形帶傳動機構、轉向行星減速器傳遞到轉向輪安裝支架上,帶動轉向輪、吸附模塊整體一起轉向。
本實用新型的工作原理為:
移動平臺根據需要選擇相應數目的可吸附式模塊化驅動輪和可吸附式模塊化轉向輪,移動平臺由可吸附式模塊化驅動輪和可吸附式模塊化轉向輪支撐并吸附在目標表面上,驅動輪轉動可帶動移動平臺在目標表面上前進和后退,轉向輪帶動移動平臺在目標表面上轉向,轉向輪和驅動輪共同作用實現移動平臺在目標表面上的全方位的運動。
驅動電機與驅動行星減速器輸入端固連,將旋轉運動和動力傳遞給驅動行星減速器,并且由于驅動輪通過脹緊套安裝在驅動行星減速器減速器輸出軸上,所以驅動電機帶來的旋轉運動和動力被傳遞至驅動輪上,從而帶動驅動輪的轉動。由于上述結構均直接或者間接安裝在安裝殼體上,而安裝殼體固連在吸附元件安裝板上,所以吸附元件能將上述所有結構吸附在指定的位置上。
轉向電機固定在轉向模塊安裝平板上,并且轉向電機通過齒形帶傳動機構與轉向行星減速器相連,由于轉向行星減速器的輸出軸是與轉向輪安裝支架相連,而轉向輪安裝支架通過軸承座和轉向輪安裝軸與轉向輪相連,所以轉向電機的旋轉運動和動力能傳遞到轉向輪安裝支架上,從而帶動轉向輪轉向。而轉向輪安裝支架是固連在吸附元件安裝板上,所以吸附元件能將上述所有結構吸附在指定的位置上。
本實用新型的優點在于:
1.本實用新型采用模塊化設計理念,可根據使用需求,將可吸附式模塊化驅動輪和可吸附式模塊化轉向輪進行自由組合,拆裝和維護方便,便于實現產品系列化;本申請的模塊化設計是指根據產品功能對涉及的零部件進行功能劃分,將構成某一功能的零部件進行組合設計,構成特定的功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以快速構成不同的產品,以滿足不同的使用需求。如吸附式移動平臺必然涉及轉向輪、驅動輪,吸附機構等模塊,各個模塊涉及軸承座、軸、安裝支架、減速器、電機…,現有技術中涉及的移動平臺,吸附機構、驅動輪,轉向輪、軸承座、安裝支架、減速器、電機等都是單獨安裝在車架上,沒有作為一個整體,安裝、定位等相對復雜,不利于快速設計和更改,而本申請中將移動平臺涉及的驅動和轉向作為單獨模塊,進行設計,充分考慮了安裝、定位的方便,可以根據實際需要選擇三輪驅動、四輪驅動、單獨轉向輪、多個轉向輪按需要的尺寸進行安裝,只需考慮每個模塊的接口就可以,不用每個零件單獨考慮安裝、定位和選擇。
2.本實用新型采用整體車架,加工和安裝基準統一,保證各個車輪的安裝精度,運動精度高。
3.本實用新型各個車輪均設計有吸附模塊,提供足夠的吸附力,負載能力強,保證設備可以實現空間內各個方位的移動,安全、可靠的增加機器人的作業范圍。
4.本實用新型將控制模塊集成在移動平臺內部,布線簡單,結構緊湊,不需要再增加新的控制裝置。
5.轉向輪和驅動輪選擇行星減速器,單級速比大、結構緊湊、負載能力強、精度高,可以實現高精度的轉向控制。
6.轉向輪和驅動輪轉向模塊安裝板采用整體加工,并設計有統一的安裝和定位基準,拆裝方便,重復定位精度高。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例結構示意圖。
圖2為本實用新型可吸附式模塊化驅動輪結構示意圖。
圖3為本實用新型可吸附式模塊化轉向輪結構示意圖。
圖4為本實用新型實施例外觀示意圖。
圖5為本實用新型采用一個可吸附式模塊化轉向輪和兩個可吸附式模塊化驅動輪組成的三輪可吸附式全方位移動平臺實施例示意圖。
圖中,1是可吸附式模塊化驅動輪,2是可吸附式模塊化轉向輪,3是整體車架,4是運動控制器,5是底板,6是快速起升裝置,7是驅動吸附元件安裝板,8是驅動吸附元件,9是安裝殼體,10是驅動行星減速器,11是驅動電機,12是驅動輪,13是脹緊套,14是轉向吸附元件安裝板,15是轉向吸附元件,16是轉向輪安裝支架,17是轉向輪,18是轉向行星減速器,19是轉向模塊安裝平板,20是齒形帶傳動,21是轉向電機,22是電機驅動器,23是電源,24是轉向輪安裝軸,25是軸承座。
具體實施方式
實施例1
一種全模塊化的吸附式全方位移動平臺包括整體車架3和底板5,所述整體車架3通過螺紋固連在底板5上,所述整體車架3上安裝有可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2,所述底板5上連接有控制模塊,所述可吸附式模塊化驅動輪1上安裝有快速起升裝置6??晌绞侥K化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2可以快速安裝到整體車架3上,可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2的數量和布局形式可以根據使用需求改變??焖倨鹕b置6安裝在可吸附式模塊化驅動輪1外側,可以在設備工作結束時,提供較大的起升力以克服吸附力,使移動平臺方便的從目標表面上取下來。采用模塊化的設計方案,驅動輪12和轉向輪17可以方便快速的安裝到車架上,移動平臺尺寸、車輪數目、負載能力都可以快速改變適應不同的需要,實現產品快速重組設計,安裝、定位方便;其次,由于具有吸附能力,移動平臺可以實現水平、豎直、倒掛等各個方位的移動。
移動平臺根據需要選擇相應數目的可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2,移動平臺由可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2支撐并吸附在目標表面上,驅動輪12轉動可帶動移動平臺在目標表面上前進和后退,轉向輪17帶動移動平臺在目標表面上轉向,轉向輪17和驅動輪12共同作用實現移動平臺在目標表面上的全方位的運動。
本實用新型采用模塊化設計理念,可根據使用需求,將可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2進行自由組合,拆裝和維護方便,便于實現產品系列化;本申請的模塊化設計是指根據產品功能對涉及的零部件進行功能劃分,將構成某一功能的零部件進行組合設計,構成特定的功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以快速構成不同的產品,以滿足不同的使用需求。如吸附式移動平臺必然涉及轉向輪17、驅動輪12,吸附機構等模塊,各個模塊涉及軸承座25、軸、安裝支架、減速器、電機,現有技術中涉及的移動平臺,吸附機構、驅動輪12,轉向輪17、軸承座25、安裝支架、減速器、電機等都是單獨安裝在車架上,沒有作為一個整體,安裝、定位等相對復雜,不利于快速設計和更改,而本申請中將移動平臺涉及的驅動和轉向作為單獨模塊,進行設計,充分考慮了安裝、定位的方便,可以根據實際需要選擇三輪驅動、四輪驅動、單獨轉向輪17、多個轉向輪17按需要的尺寸進行安裝,只需考慮每個模塊的接口就可以,不用每個零件單獨考慮安裝、定位和選擇。
實施例2
一種全模塊化的吸附式全方位移動平臺包括整體車架3和底板5,所述整體車架3通過螺紋固連在底板5上,所述整體車架3上安裝有可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2,所述底板5上連接有控制模塊,所述可吸附式模塊化驅動輪1上安裝有快速起升裝置6;
可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2可以快速安裝到整體車架3上,可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2的數量和布局形式可以根據使用需求改變??焖倨鹕b置6安裝在可吸附式模塊化驅動輪1外側,可以在設備工作結束時,提供較大的起升力以克服吸附力,使移動平臺方便的從目標表面上取下來。
采用模塊化的設計方案,驅動輪12和轉向輪17可以方便快速的安裝到車架上,移動平臺尺寸、車輪數目、負載能力都可以快速改變適應不同的需要,實現產品快速重組設計,安裝、定位方便;其次,由于具有吸附能力,移動平臺可以實現水平、豎直、倒掛等各個方位的移動。
所述控制模塊包括運動控制器4、電機驅動器22、電源23,所述運動控制器4、電機驅動器22、電源23均通過螺釘與底板5固連。
所述整體車架3上設置有與可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2對應的定位接口。保證整個移動平臺加工和安裝基準一致,可以保證每個車輪的安裝精度。
所述可吸附式模塊化驅動輪1包括吸附模塊、安裝殼體9、驅動行星減速器10、驅動輪12和驅動電機11,所述吸附模塊包括驅動吸附元件安裝板7和驅動吸附元件8,驅動吸附元件8固連在驅動吸附元件安裝板7上,并且驅動吸附元件安裝板7與安裝殼體9固連,所述安裝殼體9上還連接有驅動行星減速器10,所述驅動行星減速器10與驅動電機11相連,所述驅動輪12與驅動行星減速器10輸出軸相連。驅動吸附元件8所產生的吸附力,將整個吸附模塊和與之固連的零部件,吸附在目標表面上。
所述驅動吸附元件8為永磁體、電磁鐵或真空吸盤。所述安裝殼體9上設計有驅動行星減速器10定位止口和整體定位止口,所述驅動行星減速器10通過驅動行星減速器10定位止口定位并安裝到安裝殼體9上??梢员WC驅動行星減速器10的安裝精度,以及整個模塊與移動平臺的安裝精度,安裝和定位可靠。驅動行星減速器10有單級速比大、高承載能力、高速比、產品形式豐富等特點,可根據需要快速選擇需要的型號。
所述驅動輪12通過脹緊套13安裝在驅動行星減速器10輸出軸上。脹緊套13可以傳遞較大的軸向力和扭矩,具有自定心功能,能保證驅動輪12與驅動行星減速器10輸出軸有較高的同心度。
所述驅動電機11與驅動行星減速器10輸入端固連,將旋轉運動和動力經驅動行星減速器10傳遞到驅動輪12上。
移動平臺根據需要選擇相應數目的可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2,移動平臺由可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2支撐并吸附在目標表面上,驅動輪12轉動可帶動移動平臺在目標表面上前進和后退,轉向輪17帶動移動平臺在目標表面上轉向,轉向輪17和驅動輪12共同作用實現移動平臺在目標表面上的全方位的運動。
驅動電機與驅動行星減速器10輸入端固連,將旋轉運動和動力傳遞給驅動行星減速器10,并且由于驅動輪12通過脹緊套13安裝在驅動行星減速器10輸出軸上,所以驅動電機11帶來的旋轉運動和動力被傳遞至驅動輪12上,從而帶動驅動輪12的轉動。由于上述結構均直接或者間接安裝在安裝殼體9上,而安裝殼體9固連在驅動吸附元件安裝板7上,所以驅動吸附元件8能將上述所有結構吸附在指定的位置上。
實施例3
一種全模塊化的吸附式全方位移動平臺包括整體車架3和底板5,所述整體車架3通過螺紋固連在底板5上,所述整體車架3上安裝有可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2,所述底板5上連接有控制模塊,所述可吸附式模塊化驅動輪1上安裝有快速起升裝置6??晌绞侥K化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2可以快速安裝到整體車架3上,可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2的數量和布局形式可以根據使用需求改變。快速起升裝置6安裝在可吸附式模塊化驅動輪1外側,可以在設備工作結束時,提供較大的起升力以克服吸附力,使移動平臺方便的從目標表面上取下來。采用模塊化的設計方案,驅動輪12和轉向輪17可以方便快速的安裝到車架上,移動平臺尺寸、車輪數目、負載能力都可以快速改變適應不同的需要,實現產品快速重組設計,安裝、定位方便;其次,由于具有吸附能力,移動平臺可以實現水平、豎直、倒掛等各個方位的移動。
移動平臺根據需要選擇相應數目的可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2,移動平臺由可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2支撐并吸附在目標表面上,驅動輪12轉動可帶動移動平臺在目標表面上前進和后退,轉向輪17帶動移動平臺在目標表面上轉向,轉向輪17和驅動輪12共同作用實現移動平臺在目標表面上的全方位的運動。
本實用新型采用模塊化設計理念,可根據使用需求,將可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2進行自由組合,拆裝和維護方便,便于實現產品系列化;本申請的模塊化設計是指根據產品功能對涉及的零部件進行功能劃分,將構成某一功能的零部件進行組合設計,構成特定的功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以快速構成不同的產品,以滿足不同的使用需求。如吸附式移動平臺必然涉及轉向輪17、驅動輪12,吸附機構等模塊,各個模塊涉及軸承座25、軸、安裝支架、減速器、電機,現有技術中涉及的移動平臺,吸附機構、驅動輪12,轉向輪17、軸承座25、安裝支架、減速器、電機等都是單獨安裝在車架上,沒有作為一個整體,安裝、定位等相對復雜,不利于快速設計和更改,而本申請中將移動平臺涉及的驅動和轉向作為單獨模塊,進行設計,充分考慮了安裝、定位的方便,可以根據實際需要選擇三輪驅動、四輪驅動、單獨轉向輪17、多個轉向輪17按需要的尺寸進行安裝,只需考慮每個模塊的接口就可以,不用每個零件單獨考慮安裝、定位和選擇。
一種可吸附式模塊化轉向輪2包括吸附模塊、轉向輪安裝支架16、轉向輪17、轉向模塊安裝平板19、轉向行星減速器18和轉向電機21;所述吸附模塊包括轉向吸附元件安裝板14和轉向吸附元件15,所述轉向吸附元件15固連在所述轉向吸附元件安裝板14上,所述轉向吸附元件安裝板14與轉向輪安裝支架16固連,所述轉向輪安裝支架16與轉向行星減速器18的輸出軸固連,所述輸出軸上設置有所述轉向輪17,所述轉向行星減速器18和所述轉向電機21分別連接在轉向模塊安裝平板19上。轉向吸附元件15所產生的吸附力,將整個吸附模塊和與之固連的零部件,吸附在目標表面上。
轉向吸附元件15為永磁體、電磁鐵或真空吸盤。所述轉向行星減速器18的輸出軸與轉向輪安裝支架16固連。從而保證轉向輪17以軸為中心回轉。所述轉向輪17通過轉向輪安裝軸24、軸承座25安裝在轉向輪安裝支架16上。
轉向輪安裝支架16上設計有與轉向行星減速器18輸出軸上的凸緣相配合的內止口,通過止口定位安裝到轉向行星減速器18的輸出端。止口是兩個連接件上加工好的定位表面,因為加工精度高,有限位作用,所以安裝后能精確定位,常見的有內止口和外止口,如兩個圓盤相連接,一個凸緣和一個凹緣配合起來,就可以保證兩個圓盤的同軸度。止口是行業術語,本領域相關技術人員知曉該概念。
轉向模塊安裝板上分別設置有與轉向行星減速器18、轉向電機21相配合的凹槽,用于與轉向電機21和轉向行星減速器18的凸緣配合實現定位,同時還設置有與車架上凹槽相配合的凸緣,所有用于配合的凸緣和凹槽均有較高的加工精度,可以達到快速定位的作用,轉向行星減速器18與轉向電機21通過定位止口可以快速定位并固接在轉向模塊安裝板上,可吸附式模塊化轉向輪2可以快速定位安裝到車架上,定位精度高。
轉向電機21和轉向行星減速器18之間安裝有齒形帶傳動20機構,轉向電機21的旋轉運動和動力經齒形帶傳動20機構、轉向行星減速器18傳遞到轉向輪安裝支架16上,帶動轉向輪17、吸附模塊整體一起轉向。
轉向電機21固定在轉向模塊安裝平板19上,并且轉向電機21通過齒形帶傳動20機構與轉向行星減速器18相連,由于轉向行星減速器18的輸出軸是與轉向輪安裝支架16相連,而轉向輪安裝支架16通過軸承座25和轉向輪安裝軸24與轉向輪17相連,所以轉向電機21的旋轉運動和動力能傳遞到轉向輪安裝支架16上,從而帶動轉向輪17轉向。而轉向輪安裝支架16是固連在轉向吸附元件安裝板14上,所以轉向吸附元件15能將上述所有結構吸附在指定的位置上。
實施例4
一種全模塊化的吸附式全方位移動平臺包括整體車架3和底板5,所述整體車架3通過螺紋固連在底板5上,所述整體車架3上安裝有可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2,所述底板5上連接有控制模塊,所述可吸附式模塊化驅動輪1上安裝有快速起升裝置6。可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2可以快速安裝到整體車架3上,可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2的數量和布局形式可以根據使用需求改變??焖倨鹕b置6安裝在可吸附式模塊化驅動輪1外側,可以在設備工作結束時,提供較大的起升力以克服吸附力,使移動平臺方便的從目標表面上取下來。采用模塊化的設計方案,驅動輪12和轉向輪17可以方便快速的安裝到車架上,移動平臺尺寸、車輪數目、負載能力都可以快速改變適應不同的需要,實現產品快速重組設計,安裝、定位方便;其次,由于具有吸附能力,移動平臺可以實現水平、豎直、倒掛等各個方位的移動。
所述控制模塊包括運動控制器4、電機驅動器22、電源23,所述運動控制器4、電機驅動器22、電源23均通過螺釘與底板5固連。
所述整體車架3上設置有與可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2對應的定位接口。保證整個移動平臺加工和安裝基準一致,可以保證每個車輪的安裝精度。
所述可吸附式模塊化驅動輪1包括吸附模塊、安裝殼體9、驅動行星減速器10、驅動輪12和驅動電機11,所述吸附模塊包括驅動吸附元件安裝板7和驅動吸附元件8,驅動吸附元件8固連在驅動吸附元件安裝板7上,并且驅動吸附元件安裝板7與安裝殼體9固連,所述安裝殼體9上還連接有驅動行星減速器10,所述驅動行星減速器10與驅動電機11相連,所述驅動輪12與驅動行星減速器10輸出軸相連。驅動吸附元件8所產生的吸附力,將整個吸附模塊和與之固連的零部件,吸附在目標表面上。
所述驅動吸附元件8為永磁體、電磁鐵或真空吸盤。
所述安裝殼體9上設計有驅動行星減速器10定位止口和整體定位止口,所述驅動行星減速器10通過驅動行星減速器10定位止口定位并安裝到安裝殼體9上??梢员WC驅動行星減速器10的安裝精度,以及整個模塊與移動平臺的安裝精度,安裝和定位可靠。驅動行星減速器10有單級速比大、高承載能力、高速比、產品形式豐富等特點,可根據需要快速選擇需要的型號。定位止口是兩個連接件上加工好的定位表面,因為加工精度高,有限位作用,所以安裝后能精確定位,常見的有內止口和外止口,如兩個圓盤相連接,一個凸緣和一個凹緣配合起來,就可以保證兩個圓盤的同軸度。止口是行業術語。
所述驅動輪12通過脹緊套13安裝在驅動行星減速器10輸出軸上。脹緊套13可以傳遞較大的軸向力和扭矩,具有自定心功能,能保證驅動輪12與驅動行星減速器10輸出軸有較高的同心度。所述驅動電機11與驅動行星減速器10輸入端固連,將旋轉運動和動力經驅動行星減速器10傳遞到驅動輪12上。
所述可吸附式模塊化轉向輪2包括吸附模塊、轉向輪安裝支架16、轉向輪17、轉向模塊安裝平板19、轉向行星減速器18和轉向電機21;所述吸附模塊包括轉向吸附元件安裝板14和轉向吸附元件15,所述轉向吸附元件15固連在所述轉向吸附元件安裝板14上,所述轉向吸附元件安裝板14與轉向輪安裝支架16固連,所述轉向輪安裝支架16與轉向行星減速器18的輸出軸固連,所述輸出軸上設置有所述轉向輪17,所述轉向行星減速器18和所述轉向電機21分別連接在轉向模塊安裝平板19上。轉向吸附元件15所產生的吸附力,將整個吸附模塊和與之固連的零部件,吸附在目標表面上。
所述轉向吸附元件15為永磁體、電磁鐵或真空吸盤。所述轉向行星減速器18的輸出軸與轉向輪安裝支架16固連。從而保證轉向輪17以軸為中心回轉。所述轉向輪17通過轉向輪安裝軸24、軸承座25安裝在轉向輪安裝支架16上。
所述轉向輪安裝支架16上設計有與轉向行星減速器18輸出軸上的凸緣相配合的內止口,通過止口定位安裝到轉向行星減速器18的輸出端。止口是兩個連接件上加工好的定位表面,因為加工精度高,有限位作用,所以安裝后能精確定位,常見的有內止口和外止口,如兩個圓盤相連接,一個凸緣和一個凹緣配合起來,就可以保證兩個圓盤的同軸度。止口是行業術語,本領域相關技術人員知曉該概念。
所述轉向模塊安裝板上分別設置有與轉向行星減速器18、轉向電機21相配合的凹槽,用于與轉向電機21和轉向行星減速器18的凸緣配合實現定位,同時還設置有與車架上凹槽相配合的凸緣,所有用于配合的凸緣和凹槽均有較高的加工精度,可以達到快速定位的作用,轉向行星減速器18與轉向電機21通過定位止口可以快速定位并固接在轉向模塊安裝板上,可吸附式模塊化轉向輪2可以快速定位安裝到車架上,定位精度高。
所述轉向電機21和轉向行星減速器18之間安裝有齒形帶傳動20機構,轉向電機21的旋轉運動和動力經齒形帶傳動20機構、轉向行星減速器18傳遞到轉向輪安裝支架16上,帶動轉向輪17、吸附模塊整體一起轉向。
移動平臺根據需要選擇相應數目的可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2,移動平臺由可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2支撐并吸附在目標表面上,驅動輪12轉動可帶動移動平臺在目標表面上前進和后退,轉向輪17帶動移動平臺在目標表面上轉向,轉向輪17和驅動輪12共同作用實現移動平臺在目標表面上的全方位的運動。
驅動電機與驅動行星減速器10輸入端固連,將旋轉運動和動力傳遞給驅動行星減速器10,并且由于驅動輪12通過脹緊套13安裝在驅動行星減速器10輸出軸上,所以驅動電機11帶來的旋轉運動和動力被傳遞至驅動輪12上,從而帶動驅動輪12的轉動。由于上述結構均直接或者間接安裝在安裝殼體9上,而安裝殼體9固連在驅動吸附元件安裝板7上,所以驅動吸附元件8能將上述所有結構吸附在指定的位置上。
轉向電機21固定在轉向模塊安裝平板19上,并且轉向電機21通過齒形帶傳動20機構與轉向行星減速器18相連,由于轉向行星減速器18的輸出軸是與轉向輪安裝支架16相連,而轉向輪安裝支架16通過軸承座25和轉向輪安裝軸24與轉向輪17相連,所以轉向電機21的旋轉運動和動力能傳遞到轉向輪安裝支架16上,從而帶動轉向輪17轉向。而轉向輪安裝支架16是固連在轉向吸附元件安裝板14上,所以驅動吸附元件8能將上述所有結構吸附在指定的位置上。
本實用新型采用模塊化設計理念,可根據使用需求,將可吸附式模塊化驅動輪1和可吸附式模塊化轉向輪2進行自由組合,拆裝和維護方便,便于實現產品系列化;本申請的模塊化設計是指根據產品功能對涉及的零部件進行功能劃分,將構成某一功能的零部件進行組合設計,構成特定的功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以快速構成不同的產品,以滿足不同的使用需求。如吸附式移動平臺必然涉及轉向輪17、驅動輪12,吸附機構等模塊,各個模塊涉及軸承座25、軸、安裝支架、減速器、電機…,現有技術中涉及的移動平臺,吸附機構、驅動輪12,轉向輪17、軸承座25、安裝支架、減速器、電機等都是單獨安裝在車架上,沒有作為一個整體,安裝、定位等相對復雜,不利于快速設計和更改,而本申請中將移動平臺涉及的驅動和轉向作為單獨模塊,進行設計,充分考慮了安裝、定位的方便,可以根據實際需要選擇三輪驅動、四輪驅動、單獨轉向輪17、多個轉向輪17按需要的尺寸進行安裝,只需考慮每個模塊的接口就可以,不用每個零件單獨考慮安裝、定位和選擇。
本實用新型采用整體車架3,加工和安裝基準統一,保證各個車輪的安裝精度,運動精度高。本實用新型各個車輪均設計有吸附模塊,提供足夠的吸附力,負載能力強,保證設備可以實現空間內各個方位的移動,安全、可靠的增加機器人的作業范圍。本實用新型將控制模塊集成在移動平臺內部,布線簡單,結構緊湊,不需要再增加新的控制裝置。轉向輪17和驅動輪12選擇行星減速器,單級速比大、結構緊湊、負載能力強、精度高,可以實現高精度的轉向控制。轉向輪17和驅動輪12轉向模塊安裝板采用整體加工,并設計有統一的安裝和定位基準,拆裝方便,重復定位精度高。
實施例5
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明。
如圖1所示,兩個可吸附式模塊化驅動輪1和一個可吸附式模塊化轉向輪2安裝在整體車架3上,整體車架3上開有三個定位槽,用來保證三個車輪的安裝位置,確保轉向輪安裝在兩個驅動輪中心線上,同時保證轉向輪軸心與兩個驅動輪的位置精確,實現高精度的運動控制。如圖2所示,可吸附式模塊化驅動輪1由吸附元件安裝板7,吸附元件8,安裝殼體9,行星減速器10,驅動電機11,驅動輪12,脹緊套13組成。吸附元件8按一定的方式安裝在吸附元件安裝板7上,構成吸附模塊,吸附元件可以是磁鐵或吸盤,吸附模塊與安裝殼體9固連,安裝殼體9上設計有與整體車架3配合的定位槽口,可以保證整個模塊快速定位安裝到整體車架3上。驅動行星減速器10的殼體與安裝殼體9通過止口定位并固連,驅動輪通過脹緊套13安裝在驅動行星減速器10的輸出軸,脹緊套13的內圈與驅動行星減速器10的輸出軸配合,外圈與驅動輪12的內圓配合,通過脹緊套13的自定心功能,保證驅動輪12與驅動行星減速器10的輸出軸有較高的同心度。驅動電機11安裝在行星減速器11輸入端,驅動電機將旋轉運動和動力經驅動行星減速器10傳遞到驅動輪12上,帶動驅動輪12旋轉。如圖3所示,可吸附式模塊化轉向輪2由吸附元件安裝板14,吸附元件15,轉向輪安裝支架16,轉向輪17,行星減速器18,轉向模塊安裝平板19,齒形帶傳動機構20,轉向電機21,轉向輪安裝軸24、軸承座25組成。吸附元件15安裝在吸附元件安裝平板14上組成吸附模塊,吸附元件15可以是磁鐵或吸盤。吸附元件安裝板14與轉向輪安裝支架16固連,轉向輪17通過轉向輪安裝軸24、軸承座25安裝在轉向輪安裝支架16上,轉向輪安裝支架16與行星減速器18的輸出軸通過止口定位并固連。轉向輪安裝支架16、轉向輪17、吸附模塊都可以隨行星減速器18的輸出軸旋轉,實現轉向功能。行星減速器18的殼體通過止口定位并固連到轉向模塊安裝平板19上,轉向電機21的殼體通過止口定位并固連到轉向模塊安裝平板19上,轉向電機19與行星減速器18的輸人軸通過齒形帶傳動機構20連接,傳遞運動和動力,實現轉向。轉向電機19帶有絕對位置編碼器,配合高精度的行星減速器18可以高精度的控制轉向輪轉向角度。如圖1所示,運動控制器4、驅動器22、電源23均安裝在與整體車架3固連的底板5上,將運動控制指令傳到運動控制器4上,就可以實現對驅動和轉向的控制,不需要新增額外的控制柜。快速起升裝置6采用連桿機構,通過支架與可吸附式模塊化驅動輪1固接,只需轉動連桿機構的把手,就可以提供足夠的起升力,使吸附裝置與目標表面分開,快速從目標表面上取下來。
最后應說明的是:以上所述僅為本實用新型的優選實施例而己,并不用于限制本實用新型,盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明,對于本領域的技術人員來說,其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本實用新型的保護范圍之內。