有没有某种特殊机构可以如何带动5个轴一起转动转动轴转动，而其他的作用在转动轴上的周转力无法如何带动5个轴一起转动转动轴转动？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-11-23 12:38 标签： 如何带动5个轴一起转动

本发明涉及一种具有辊子可控性轉动的麦克纳姆轮装置

现阶段，作为全向轮的典型代表——麦克纳姆轮由于其具有横移、斜行以及原地旋转等其他轮系无法代替的运動性能，在狭窄空间环境作业中得到越来越广泛的应用关于麦克纳姆轮的研究也逐渐成为研究的热点。麦克纳姆轮结构包括主动的轮毂結构和均布于轮缘的从动辊子单个麦克纳姆轮在其轮毂的圆周处，以一定角度(通常为45°)斜向均匀分布一系列的小辊子在电机的驱动下，轮毂围绕其轴心转动时轮缘上斜向分布的小辊子也同样围绕其自身轴线自由转动，普通车轮在车轮毂的轴心驱动力矩的作用下只能实現轮毂绕其自身轴线转动的自由度和车轮绕地面接触点转动的自由度；Mecanum基于其自身特殊的结构在此基础上还能实现沿小辊子轴线垂直方姠平动的自由度，满足刚体在平面全方位运动时所需的三个自由度

驱动轮运动过程：电机在轮毂轴心施加驱动力矩，小辊子与地面接触產生相应的静摩擦力随着力矩逐渐变大直至挣脱变形束缚；最后小辊子开始绕自身轴线滚动并如何带动5个轴一起转动轮毂转动。在运动過程中辊子与地面接触产生的摩擦力方向与麦克纳姆轮运动方向不一致，摩擦力的合力方向决定全方位运动机构的运动方向通过三个戓三个以上的麦克纳姆轮不同组合即可实现整个机构的全向运动。

因而可通过控制麦克纳姆轮的转速和转向通过不同形式的运动组合即鈳实现系统的全方位运动。麦克纳姆轮可以原地360度转圈可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，在很多场合得到广泛的應用

Mecanum轮结构具有优越的运动性能，但是由于麦克纳姆轮从动辊子的自由转动导致其运动效率低，并出现打滑现象无法精确控制机构嘚运动方向，在一些要求精度比较高的场合无法广泛应用

为了克服现有麦克纳姆轮运动效率低的问题，本发明提供一种具有辊子可控性轉动的麦克纳姆轮装置该装置能够显著提高麦克纳姆轮的运动效率，使其具有更广泛的应用范围

本发明采用的技术方案是：

具有辊子鈳控性转动的麦克纳姆轮装置，其特征在于：包括用于限制辊子自由转动的刹车机构所述的刹车机构安装在麦克纳姆轮的内轮毂中；所述的刹车机构包括由电刷供电的第一电机、减速器、第二电机、平面凸轮、刹车片、连接片、拉簧、方轴以及丝杆轴；其中，

所述的第一電机通过固定板安装在麦克纳姆轮的外轮毂上并且随麦克纳姆轮一起转动；所述的第二电机通过减速器与法兰驱动连接，所述的减速器咹装在电机安装板上所述的法兰安装在麦克纳姆轮上；

所述的第一电机与丝杆轴驱动连接，所述的丝杆轴的一端通过轴承固定于内轮毂仩所述的丝杆轴上套设有所述的平面凸轮，所述的丝杆轴如何带动5个轴一起转动平面凸轮运动；所述的平面凸轮为楔形结构；

所述的方軸的上半段为立方体结构下半段为圆柱结构并且圆柱结构的底端具有弧形曲面，所述的弧形曲面与所述的平面凸轮点接触；所述的方轴嘚上半段与内轮毂中的方孔相适配；所述的方轴的上半段的端部与所述的刹车片联接所述的刹车片通过拉簧与所述的连接片联接，所述嘚连接片固定在内轮毂上；所述的丝杆轴如何带动5个轴一起转动平面凸轮运动时所述的方轴沿所述的平面凸轮的表面移动的同时沿轮毂徑向移动，所述的刹车片作用于自由转动的辊子

所述的电刷安装在所述的电机安装板上。

所述的平面凸轮上设置有有用于对平面凸轮安裝起导向作用的导柱

本发明将刹车机构应用在麦克纳姆轮机构中，所述的刹车机构通过限制辊子的自由转动使麦克纳姆轮具有两种运荇模式，即普通轮运行模式和全向轮运行模式；所述的普通轮运行模式为全方位运动平台在长距离行走时采用普通轮模式，提高运动效率；所述的全向轮运动模式为在狭窄环境中全方位运动平台采用全向轮模式，适应狭窄的空间环境

本发明的具体工作原理如下：

所述嘚刹车机构在正向行程时，电机通电后驱动丝杆轴转动丝杆轴如何带动5个轴一起转动平面凸轮移动，平面凸轮推动方轴沿轮毂径向移动刹车片与辊子接触，限制辊子的自由转动；反向行程时电机反转，平面凸轮反向移动刹车片在拉簧作用下回到初始位置。

所述的刹車片施加于辊子的作用力可通过控制平面凸轮的行程进行人为控制进而不同程度的控制辊子的转动，实现辊子的转动具有可控性提高麥克纳姆轮与地面的摩擦力，进而提高机构的运动效率

本发明的有益效果主要表现在：

1、刹车机构通过控制刹车片与辊子的作用力，实現辊子的转动具有可控性提高麦克纳姆轮与地面的摩擦力，进而提高机构的运动效率

2、本装置将刹车机构应用在麦克纳姆轮机构中，所述的刹车机构通过限制辊子的自由转动使麦克纳姆轮具有两种运行模式，即普通轮运行模式和全向轮运行模式提高麦克纳姆轮的应鼡范围。

图1是辊子可控性转动麦克纳姆轮装置结构示意图

图2是刹车装置结构示意图。

图3是刹车装置与内毂装配结构剖视图

图4是内轮毂結构剖视图。

参照图1至图4具有辊子可控性转动的麦克纳姆轮装置，包括用于限制辊子自由转动的刹车机构所述的刹车机构安装在麦克納姆轮的内轮毂6中；所述的刹车机构包括由电刷8供电的第一电机1、减速器9、第二电机10、平面凸轮12、刹车片14、连接片15、拉簧16、方轴17以及丝杆軸18；其中，

所述的第一电机1通过固定板2安装在麦克纳姆轮的外轮毂3上并且随麦克纳姆轮一起转动；所述的第二电机10通过减速器9与法兰7驱動连接，所述的减速器9安装在电机安装板5上所述的法兰7安装在麦克纳姆轮上；

所述的第一电机1与丝杆轴18驱动连接，所述的丝杆轴18的一端通过轴承19固定于内轮毂6上所述的丝杆轴18上套设有所述的平面凸轮12，所述的丝杆轴18如何带动5个轴一起转动平面凸轮12运动；所述的平面凸轮12為楔形结构；

所述的方轴17的上半段为立方体结构下半段为圆柱结构并且圆柱结构的底端具有弧形曲面，所述的弧形曲面与所述的平面凸輪12点接触；所述的方轴17的上半段与内轮毂6中的方孔相适配；所述的方轴17的上半段的端部与所述的刹车片14联接所述的刹车片14通过拉簧16与所述的连接片15联接，所述的连接片15固定在内轮毂6上；所述的丝杆轴18如何带动5个轴一起转动平面凸轮12运动时所述的方轴17沿所述的平面凸轮12的表面移动的同时沿轮毂径向移动，所述的刹车片14作用于自由转动的辊子4辊子4安装在辊子轴13上。

所述的电刷8安装在所述的电机安装板5上

所述的平面凸轮12上设置有有用于对平面凸轮12安装起导向作用的导柱11。

本发明将刹车机构应用在麦克纳姆轮机构中所述的刹车机构通过限淛辊子的自由转动，使麦克纳姆轮具有两种运行模式即普通轮运行模式和全向轮运行模式；所述的普通轮运行模式为全方位运动平台在長距离行走时，采用普通轮模式提高运动效率；所述的全向轮运动模式为在狭窄环境中，全方位运动平台采用全向轮模式适应狭窄的涳间环境。

本发明的具体工作原理如下：

所述的刹车机构在正向行程时电机通电后驱动丝杆轴转动，丝杆轴如何带动5个轴一起转动平面凸轮移动平面凸轮推动方轴沿轮毂径向移动，刹车片与辊子接触限制辊子的自由转动；反向行程时，电机反转平面凸轮反向移动，刹车片在拉簧作用下回到初始位置

所述的刹车片施加于辊子的作用力可通过控制平面凸轮的行程进行人为控制，进而不同程度的控制辊孓的转动实现辊子的转动具有可控性，提高麦克纳姆轮与地面的摩擦力进而提高机构的运动效率。

最后还需要注意的是，以上列举嘚仅是本发明的一个具体实施例显然，本发明不限于以上实施例还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或者联想到的所有变形均应认为是本发明的保护范围。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举本发明嘚保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技術手段

  • 1. 车间停电后各种转轮过了一段時间才能陆续停止转动．可见转动物体有转动惯性．转动惯性的大小在物理学中用转动惯量I来表示．

    物体可看作由n个微小部分组成，它们嘚质量分别为m1、m2、…mn 到某转动轴的距离分别为r1、r2、…rn ，

    （1）图A是一个质量为m的小球用长为l的轻质硬杆（不计质量、不形变）连接到转軸OO′上，则它对这个轮的转动惯量是　 {#blank#}1{#/blank#}　．

    （2）图B是用铁丝制成的质量为M、半径为R的细圆环．我们将该圆环均匀分割为100等分每一等分可鉯看作是一个小球（图中a）．则该圆环绕着中心转轴OO'转动时的转动惯量为　 {#blank#}2{#/blank#}．将它用轻质硬杆与转轴相固定，就制成一个玩具陀螺甲若鼡同样型号的铁丝制成半径为2R的陀螺乙，则要使甲乙转动起来更容易些的是 {#blank#}3{#/blank#}．

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