CN108162687B - 状态可控的万向行走轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种状态可控的万向行走轮，包括轮子、轮轴、轮臂、转动法兰和转向锁止机构，所述轮子通过所述轮轴与所述轮臂的下端可转动连接，所述轮臂的上端与所述转动法兰固定连接，所述转动法兰与安装架可转动连接，所述转向锁止机构设置在所述转动法兰与所述安装架之间，所述转向锁止机构包括安装板、定位销、固定法兰、钢珠、压紧弹簧和锁止驱动装置；本发明一种状态可控的万向行走轮通过锁止驱动机构驱动转向锁止机构锁止转动法兰和固定法兰，使其在需要是可以锁止轮体，解决机器人行走时遇碎石等障碍出现物晃动的情况，同时满足万向轮任意角度转动能力和固定轮稳定运行能力，控制方便可靠，结构稳定，适合恶劣环境和长期运行。
Description
技术领域
本发明涉及行走轮，尤其涉及一种状态可控的万向行走轮。
背景技术
目前，机器人应用已经非常广泛，而万向轮具有良好的转弯性能被广泛地运用，其具有优异的原地转弯性能和灵活的机动性能，可以在平整路面上实现360°任意角度旋转，但正是因为其过于灵活，在遇到路面不平或者有碎石坑洼时，就会不受控制无规则摆动，甚至被卡住，从而影响机器人的正常稳定运行，所以如何既保留万向轮优异的转弯性能，又能稳定地跨越障碍是目前面临的一个难题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种状态可控的万向行走轮。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种状态可控的万向行走轮，包括轮子、轮轴、轮臂和转动法兰，所述轮子通过所述轮轴与所述轮臂的下端可转动连接，所述轮臂的上端与所述转动法兰固定连接，所述转动法兰与安装架可转动连接，所述万向行走轮还包括转向锁止机构，所述转向锁止机构设置在所述转动法兰与所述安装架之间；
所述转向锁止机构包括安装板、定位销、固定法兰、钢珠、压紧弹簧和锁止驱动装置，所述安装板与所述安装架固定连接，所述固定法兰设置有多个通孔，所述定位销的上端通过限位螺钉与所述安装板固定连接，所述定位销设置在所述通孔内并可沿所述通孔上下滑动，所述转动法兰的上端面设置有与所述通孔对应的盲孔，所述钢珠设置在所述盲孔内且可滑动至所述通孔内，所述压紧弹簧设置在所述钢珠与所述盲孔的底面之间，所述转动法兰通过转轴与所述固定法兰可转动连接，所述锁止驱动装置与所述安装板固定连接，且驱动所述定位销向下移动。
具体地，所述通孔的直径、所述盲孔的直径和所述钢珠的直径相等，所述定位销的下移行程为所述钢珠的半径；
处于锁止状态时，所述钢珠的上半球位于所述通孔内，所述钢珠的下半球位于所述盲孔内；
处于活动状态时，所述定位销的下端面与所述通孔的下端面重合，所述钢珠位于所述盲孔内。
具体地，所述锁止驱动机构包括电磁铁和复位弹簧，所述电磁铁与所述安装板固定连接，所述复位弹簧套装在所述电磁铁上，且所述复位弹簧的上端与所述安装板的下侧面固定连接，所述复位弹簧的下端与所述固定法兰固定连接，所述转轴为铁磁性材料，所述电磁铁通电时与所述转轴的上端吸合。
优选地，所述转轴与所述固定法兰之间通过轴承可转动连接。
具体地，所述锁止驱动机构还可以为丝杆螺母机构、齿轮齿条机构和连杆机构。
本发明的有益效果在于：
本发明一种状态可控的万向行走轮通过锁止驱动机构驱动转向锁止机构锁止转动法兰和固定法兰，使其在需要是可以锁止轮体，解决机器人行走时遇碎石等障碍出现物晃动的情况，同时满足万向轮任意角度转动能力和固定轮稳定运行能力，控制方便可靠，结构稳定，适合恶劣环境和长期运行。
附图说明
图1是本发明所述的状态可控的万向行走轮的结构示意图；
图2是本发明所述的状态可控的万向行走轮的侧视图；
图3是本发明所述的状态可控的万向行走轮的正视图；
图4是本发明所述转向锁止机构的剖视图，图中为锁止状态；
图5是本发明所述转向锁止机构的剖视图，图中为活动装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2和图3所示，本发明一种状态可控的万向行走轮，包括轮子12、轮轴15、轮臂13、转动法兰7和转向锁止机构，轮子12通过轮轴15与轮臂13的下端可转动连接，轮臂13的上端与转动法兰7固定连接，转动法兰7与安装架可转动连接，转向锁止机构设置在转动法兰7与安装架之间；
如图4和图5所示，转向锁止机构包括安装板1、定位销4、固定法兰6、钢珠11、压紧弹簧12和锁止驱动装置，安装板1与安装架固定连接，固定法兰6设置有多个通孔，定位销4的上端通过限位螺钉8与安装板1固定连接，定位销4设置在通孔内并可沿通孔上下滑动，转动法兰7的上端面设置有与通孔对应的盲孔，钢珠11设置在盲孔内且可滑动至通孔内，压紧弹簧12设置在钢珠11与盲孔的底面之间，转动法兰7通过转轴与固定法兰6可转动连接，锁止驱动装置与安装板1固定连接，且驱动定位销4向下移动，通孔的直径、盲孔的直径和钢珠11的直径相等，定位销4的下移行程为钢珠11的半径；
处于锁止状态时(图4)，钢珠11的上半球位于通孔内，钢珠11的下半球位于盲孔内；
处于活动状态时(图5)，定位销4的下端面与通孔的下端面重合，钢珠11位于盲孔内。
锁止驱动机构包括电磁铁2和复位弹簧3，电磁铁2与安装板1固定连接，复位弹簧3套装在电磁铁2上，且复位弹簧3的上端与安装板1的下侧面固定连接，复位弹簧3的下端与固定法兰6固定连接，转轴为铁磁性材料，电磁铁2通电时与转轴的上端吸合，转轴与固定法兰6之间通过轴承10可转动连接。
另外的，锁止驱动机构还可以为丝杆螺母机构、齿轮齿条机构和连杆机构等其他直线运动装置。
本发明状态可控的万向行走轮的工作原理如下：
在电磁铁2不通电的时候(如图4)，复位弹簧3将电磁铁2、安装板1和定位销4一起顶到最高位置，此时，钢珠11在压紧弹簧12的作用下，钢珠11的上半球位于通孔内，钢珠11的下半球位于盲孔内，从卡死了转动法兰7，使转动法兰7与固定法兰6之间不发生相对转动，实现锁止；
在电磁铁2通电的时候(如图5)，电磁铁2与转轴吸合，并带动安装板1和定位销4一起向下运动，将陷入通孔的钢珠11压回转动法兰7的盲孔内，此时转动法兰7就可以转动了，实现活动。
该万向行走轮可以让轮子12受控，在需要转向的时候具有万向效果，在直线或者遇到障碍时锁定，具有良好的稳定性和越障性能；
采用模块化设计，只需要更换极少的部件就可以更换不同尺寸的轮子12，应用范围广；
采用压紧弹簧12和钢珠11锁定，轮子12回正自动锁紧，容错性强，不会出现卡死状态；
采用电磁控制，控制方式简单，机构稳定可靠，不易出现故障。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种状态可控的万向行走轮，包括轮子、轮轴、轮臂、转动法兰和转向锁止机构，所述轮子通过所述轮轴与所述轮臂的下端可转动连接，所述轮臂的上端与所述转动法兰固定连接，所述转动法兰与安装架可转动连接，所述转向锁止机构设置在所述转动法兰与所述安装架之间，其特征在于：
所述转向锁止机构包括安装板、定位销、固定法兰、钢珠、压紧弹簧和锁止驱动装置，所述安装板与所述安装架固定连接，所述固定法兰设置有多个通孔，所述定位销的上端通过限位螺钉与所述安装板固定连接，所述定位销设置在所述通孔内并可沿所述通孔上下滑动，所述转动法兰的上端面设置有与所述通孔对应的盲孔，所述钢珠设置在所述盲孔内且可滑动至所述通孔内，所述压紧弹簧设置在所述钢珠与所述盲孔的底面之间，所述转动法兰通过转轴与所述固定法兰可转动连接，所述锁止驱动装置与所述安装板固定连接，且驱动所述定位销向下移动。
2.根据权利要求1所述的状态可控的万向行走轮，其特征在于：所述通孔的直径、所述盲孔的直径和所述钢珠的直径相等，所述定位销的下移行程为所述钢珠的半径；
处于锁止状态时，所述钢珠的上半球位于所述通孔内，所述钢珠的下半球位于所述盲孔内；
处于活动状态时，所述定位销的下端面与所述通孔的下端面重合，所述钢珠位于所述盲孔内。
3.根据权利要求1所述的状态可控的万向行走轮，其特征在于：所述锁止驱动机构包括电磁铁和复位弹簧，所述电磁铁与所述安装板固定连接，所述复位弹簧套装在所述电磁铁上，且所述复位弹簧的上端与所述安装板的下侧面固定连接，所述复位弹簧的下端与所述固定法兰固定连接，所述转轴为铁磁性材料，所述电磁铁通电时与所述转轴的上端吸合。
4.根据权利要求1所述的状态可控的万向行走轮，其特征在于：所述转轴与所述固定法兰之间通过轴承可转动连接。
5.根据权利要求1所述的状态可控的万向行走轮，其特征在于：所述锁止驱动机构还可以为丝杆螺母机构、齿轮齿条机构和连杆机构。
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