[实用新型]适于硬质地面的滚筒式全方位车轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及了一种全方位车轮，特别是一种适于硬质地面的滚筒式全方位车轮。

背景技术

全方位车轮，经适当组合可形成全方位运动系统。全方位系统能实现平面上3个坐标的3个自由度运动，即可实现前进、后退运动，左、右横移运动，绕车体中心的旋转运动。装有全方位运动系统的车辆机动性强，没有移动死区，特别适合在狭小空间内移动作业。因此全方位运动系统广泛应用于移动机器人、工业车辆的行走系统中。

全方位运动系统必须采用全方位轮才能构成。目前全方位运动系统中所采用的全方位轮有Mecanum轮系列、正交球轮及其变形系列、螺旋滚筒轮等形式。其中单个螺旋滚筒轮的结构类似于一个水平放置的蜗杆，安装于车体底盘下，地面充当一个巨大的蜗轮，其行走原理类似于蜗轮与蜗杆的啮合原理，车载动力驱动螺旋滚筒轮旋转，地面的啮合反作用力就是使车体移动的力。四个这样的独立驱动的滚筒轮水平安装后就构成一种螺旋滚筒轮式全方位运动系统，由于四个轮子的螺旋线方向不同，且驱动速度大小及转向可控，因此地面对四个轮子的驱动力的大小和方向是变化的，不同反作用力的组合形成螺旋滚筒式全方位运动系统沿3个自由度方向运动的驱动力。螺旋滚筒式全方位运动系统的运动条件要求螺旋滚筒轮必须与地面形成类似的啮合关系，从而要求地面必须是可塑的，因此该系统只适合于在沙地、海底等松软地面环境下运行。上述两方面的技术缺陷限制了螺旋滚筒轮式全方位运动系统在机器人或工业车辆中的应用，因为大部分机器人及工业车辆运行在水泥、柏油或木质等硬质地面上。

螺旋滚筒式全方位运动系统存在的技术缺陷是：(1)不适于硬质地面运行，如水泥地面、柏油公路、室内地面等环境，原因是与硬质地面不能形成充分的啮合作用，很容易打滑，而且因为其钢质滚筒的齿面对硬质地面具有很大到刮擦作用，会破坏硬质地面；(2)系统行走的机械效率较低，原因是螺旋滚筒轮与地面的作用是滑动摩擦作用。总之，产生上述两方面缺陷的原因在于螺旋滚筒轮的结构不适应硬质地面。

发明内容

本实用新型针对现有全方位车轮不适于硬质地面运行和系统行走的机械效率低的问题，提出了一种适于硬质地面运行和系统行走的机械效率高的滚筒式全方位车轮。

本实用新型所述的适于硬质地面的滚筒式全方位车轮，包括滚筒式芯轴、滚轮部件，其特征在于：所述芯轴分为中段、过渡段、轴伸，所述中段是外表面均匀分布具有相同升角螺旋槽的圆柱体；所述过渡段将所述的轴伸与所述的中段连接形成一个整体芯轴；所述芯轴通过两端轴伸安装于车体底板下，同时通过所述的轴伸将动力输入给整个车轮；

所述滚轮部件包括滚轮支架、滚轮、滚轮轴、轴承盖、向心推力球轴承和铰制螺钉，所述滚轮部件通过所述滚轮支架安装在所述螺旋槽中；所述的滚轮通过轴承、轴承盖固定安装于滚轮轴承上；所述滚轮轴的两端分别用铰制螺钉固定在滚轮支架的两个支座上。

所述过渡段为空心的圆锥体。

所述螺旋槽分左右两个旋向，且均为30度升角。

所述螺旋槽的槽距为单条螺旋槽导程的四分之一。

相邻所述的螺旋槽中的滚轮部件在圆周方向错开四分之一圈。

所述滚轮的外周嵌套硬质橡胶轮缘。

所述的滚轮支架的安装面与所述的螺旋槽外表面相吻合的弧面。

所述的螺旋槽槽宽与所述的滚轮部件的安装底板宽度为间隙配合。

使用时，取装配好的滚筒式全方位车轮4套，其中2套左旋，2个右旋轮组成一套全方位运动系统。将4套全方位轮分别通过轴伸安装于车底盘下，使4套轮子组成一个矩形轮组布局，所有滚轮部件的芯轴同向，并且使处于同一矩形边线上的两套滚轮部件的旋向相反，再将每一车轮联接在各自独立的驱动源上，这样就组成了一款可以全方位运动的汽车运动系统。

本实用新型的有益效果是：(1)车轮与地面的相互作用由滑动摩擦变为滚动摩擦，提高了系统的行走机械效率，减少了车轮对地面的划伤破坏作用。因此适宜在如水泥、柏油、石材等工业厂房及公路等硬质地面上行走；(2)整体车轮与地面的接触部分是由硬质橡胶制成的轮缘部分，不仅起到防滑的作用，同时进一步减小了车轮对地面的划擦损伤，因此该车轮可在如木质地板、瓷砖地板等家居环境中使用，扩大了使用范围。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构示意图

图2是本实用新型的滚筒式芯轴结构示意图

图3是本实用新型的滚轮部件的结构示意图

图4是本实用新型构成的全方位行走系统结构示意图

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型