[发明专利]独立转向独立驱动模块化轮式运动单元系统

说明书

本发明公开了一种集转向、避震、以及驱动等功能于一体的模块化轮式运动单元系统，包括转向电机、转角传感器、固定连接壳体(上部电机、中部减速器以及下部轮胎)、减速器、减震弹簧、转速传感器、轮毂电机、转动轴以及其它的主销、垫片与固定螺丝等。转向电机配置好转角传感器后，固定在上部固定连接壳体上并于减速器相连，可以提升转向电机的执行精度和输出扭矩，确保配备轮毂电机后的下部大质量转向装置有足够大的扭矩进行转向；减震弹簧和固定支架之间采用可折叠双叉式的固定方案，确保足够坚固、稳固的同时，保证避震效果以及足够的硬度，使得系统在较大的加速度下，依然能够稳固行进。此外，上部连接壳体处，预留了外孔和卡槽，便于该模块化单元与车体结构相连。整体结构没有其余复杂连接和结构，结构简单紧凑，便于快速布置以及维修维护。

技术领域

本发明属于电动汽车、轮式移动机器人技术领域，具体涉及一种独立转向独立驱动模块化轮式运动单元系统。

背景技术

电动汽车以及电动轮式移动机器人技术是未来汽车产业和机器人产业的核心发展方向之一。近年来轮毂电机的进步为下一代新型机器人和电动汽车的发展带来了新的契机。然而，现有底盘结构开发和加工的周期长、限制多、经济成本高，限制了电动汽车以及电动轮式移动机器人技术的进一步发展和应用。与此同时，很难有一个平台能够同时解决稳定性、机动性以及操控性等问题，这使得高性能平台的开发变得及其困难，也使得该类平台的应用受到极大的限制。

目前所见大多数专利是电动汽车以及机器人的四轮独立转向底盘，按具体的结构布置，可以分为垂向转向和轴向转向两类。垂向能实现正负90度的转向，转向范围大；轴向连接复杂，转向角度小。总的来说，它们将转向结构与悬架分离，结构复杂，制造、装配以及维修都很复杂。

专利CN101638052B给出了一种独立驱动、转向、悬挂和制动的一体化车轮总成设计，转向电机与万向节相连，带动转向节转动完成转向。该设计结构复杂，占用空间大，对前期的制造、后期的维护维修要求高，转向执行机构的精度难以控制，平台的机动性和稳定性难以保证。专利CN101716954A给出了一种四轮转向四轮驱动线控平台的设计方案，转向电机与车轮直接相连的同时，转向电机固定在底盘支架上，转向执行机构是开环控制的舵机，转向扭矩不足，执行精度低，难以保证平台的机动性和稳定性。专利CN102431586A设计了一种一体化转向和悬架系统，无需单独的悬架导向杆，结构简单，使得车轮转向空间大大提升。然而，该转向系统一方面采用了花键传动，器件容易磨损和损坏，系统的加工成本以及维护和维修成本急剧上升；另一方面，系统和底盘之间没有灵活的固定结构，安装以及整体维护变得较为困难。专利CN107856760A设计了一种参数可调的四轮转向通用底盘，底盘尺寸可调整。该平台忽略了悬架系统的同时，转向执行由液压马达完成，且没有配备传感器，因此转向精度差，只适用于低速运动操作。专利CN106938677B给出了一种四轮转向的轮式农用四驱运输小车，忽略了悬架系统，转向电机通过齿轮与驱动部分连接，齿轮的咬合精度直接关系到转向控制的精度，因此加工精度要求高，且控制精确性难以保证。专利CN107839424A给出了一种线控四轮转向和驱动一体化悬架系统，该系统和专利CN102431586A具有相似的结构，采用的是转向伺服电机通过减速机与减震弹簧和阻尼器直接相连的结构，车辆纵向运动的力通过阻尼器传递给车身，对阻尼器的要求高，且一旦损坏后，上部转向结构、下部轮毂结构以及支撑杆和主销上部都需要打开后，才能维护更换，因此结构复杂、模块化程度低、维修维护以及部件困难的同时，整体的悬架系统没有和底盘的连接接口。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、通用性强、拆卸灵活、模块化程度高，并且提供的反馈信息丰富的一种独立转向独立驱动模块化轮式运动单元系统，为稳定性好、机动性强以及操控性优越的电动汽车或者轮式移动机器人提供集成了悬架、转向和驱动的基本轮式单元。本发明的技术方案是：