[发明专利]全向行驶移动平台转向驱动机构和转向驱动系统

说明书

本发明公开了一种全向行驶移动平台转向驱动机构和转向驱动系统，转向驱动系统包括电气控制模块和机械执行机构；电气控制模块的指令分配计算器接收由解码器解码的来自主机的指令，并将指令分配给转向部分和驱动部分并最终控制转向或驱动电机调速；转向电机控制机械执行机构内部的舵机的运转，舵机输出轴伸入转向轴，转向轴与舵机输出轴同步转动，舵机固定件与紧压构件相对的面上设有平面轴承座圈，滚针轴承卡入平面轴承座圈内部，滚针轴承内的滚针与转动轴接触，转向轴固定连接转板的一端，转板另一端固定连接车轮转轴。本发明公开的转向驱动系统能够自动实现移动平台的全向驱动，并且保证转向过程平稳，不会发生窜动。

技术领域

本发明涉及一种车辆驱动系统，特别是一种全向行驶移动平台转向驱动机构和转向驱动系统。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，全方位移动技术受到人们的广泛关注，并且越来越多的场合需要灵活的运输设备，比如工厂中的自动运输车，机场中的行李运送车，残疾人自动轮椅等都需要较灵活的运输设备。全方位移动是指在平面上实现前后、左右和绕自身旋转三个自由度的运动，日常生活中的汽车由于不具有绕自身旋转这个自由度，因此不是全方位移动，汽车侧方位停车就比较麻烦。

传统全方位轮大致为以下几种牛眼轮、连续切换轮、偏心轮、球形轮和麦克纳姆轮等全方位轮，大部分都是使用轮体的全方位轮。但是以上全方位轮存在以下一些问题，1、力学性能差，传统全方位轮的缺点是靠自身轮子与底面间产生的摩擦力强行移动，轮体的轮轴容易发生失效，从而导致应用受限，承载能力差；而且麦克纳姆轮由于自身结构的原因，移动平台在移动时震动比较大，噪音大，这都会造成不利的影响。2、在越障性能上，传统全方位轮的轮体的越障能力一直受限制，主要是因为被动轮的直径过小，在很小的障碍上被动方可能被卡住，比如麦克纳姆轮，其采用的是轮体结构，麦克纳姆轮在重载方面和被动方向越障能力都较差，这些是传统全方位轮的瓶颈，也限制全方位轮在一些特殊用途方向的发展。3、传统全方位轮控制较复杂，主要原因是轮体受力分立，移动平台在完成一个动作时需要各个轮体之间相互配合，造成控制算法比较复杂且稳定性较差。虽然部分科研院所已经研制出轮式结构的全方位移动平台，但是每个驱动轮都需要一个转角电机来控制转向，电机数目多，使得控制更加复杂，难以保证准确度，动作一致性较差。

发明内容

发明目的：本发明提供了一种全向行驶移动平台转向驱动机构，该驱动机构依靠驱动电机驱动转向，稳定性较好，转向轴与舵机输出轴之间不会发生径向和轴向窜动，故使得移动平台整体移动过程平稳；本发明还提供了一种全向行驶移动平台转向驱动系统，该转向驱动系统可针对不同的驱动机构发出相应的指令，其电控部分具有较强的通用性。

技术方案：一种全向行驶移动平台转向驱动系统，该转向驱动系统包括转向驱动机构和电气控制模块；电气控制模块的工业通讯串口将采集到的信息传输至解码器，解码器将信息解码，指令分配运算器截取解码器解码后的与转向驱动系统有关的信息并分配指令至驱动系统的转向模块和驱动模块；转向模块包括速度运算器和转向电机，速度运算器接收来自指令分配运算器和绝对值编码器的数据进行速度运算从而控制转向电机调速，转向电机连接驱动机构的舵机驱动舵机转动；驱动模块包括速度运算器和驱动电机，速度运算器接收来自指令分配运算器和增量编码器的数据进行速度运算从而控制车轮驱动电机调速。

上述全向行驶移动平台转向驱动系统的驱动机构，包括舵机、转向节、转向轴、转板和车轮；舵机的输出轴与转向轴连接，转向轴与舵机的输出轴同步转动；转向节固定在舵机箱体上，转向轴上段的盘状构件卡接在转向节内，转向节包括平行设置且连接固定的舵机固定件和紧压构件，舵机固定件固定连接在舵机箱体上，舵机固定件和紧压构件相对的两面上分别设置有平面轴承座圈，其内分别设置有平面轴承，转向轴上段的盘状构件卡接在平面轴承之间，舵机固定件和紧压构件之间还固定设置有滚针轴承，滚针轴承内的滚针与盘状构件外圆周面相接触；滚针轴承外套入硬质衬套；转向轴输出端与转板一端固定连接，转板有两个且对称设置在转向轴两侧，转板另一端连接在车轮驱动电机的固定板上，车轮位于转向轴的正下方，转向轴中心线位于车轮轮宽的中位面。