CN111196309A

CN111196309A - 一种轮距可调的运载平台

Info

Publication number: CN111196309A
Application number: CN202010065243.9A
Authority: CN
Inventors: 隋荣娟; 秦振华
Original assignee: Shandong Jiaotong University
Current assignee: Shandong Jiaotong University
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-05-26

Abstract

本发明涉及一种轮距可调的运载平台，包括工作台，所述工作台的下表面安装有平行的两列行走轮组件，每个行走轮组件能够沿自身竖直轴线转动，以完成行走轮组件的转向，每个行走轮组件中安装有旋转驱动件，以驱动行走轮组件中的行走轮沿自身中心轴线的转动；每列行走轮组件之间通过固定件连接，所述行走轮组件通过导向件与工作台的下表面滑动连接，所述导向件的延伸方向与每列行走轮组件的延伸方向垂直；两列行走轮组件能够同步沿导向件相向或相背离滑动，以改变两列行走轮组件之间的轮距。

Description

一种轮距可调的运载平台

技术领域

本发明属于农机设备技术领域，具体涉及一种轮距可调的运载平台。

背景技术

设施农业用智能运载平台一般是在运载平台的基础上增加特定的功能性部件，以完成不同的作业需求，发明人了解到，现有的农用机械运载平台一般包括以下几种形式：

第一种主流方案为，履带式运动底盘，浙江工业大学专利号为CN208016373U公开了一种智能采摘山竹果的机械装置，采用的底盘驱动方式为履带，手部采摘部分为关节式机械手。湖北工业大学专利号为CN208402413U公开了一种精量播种的农业机器人，底盘采用履带驱动。但履带底盘存在相对速度较低、效率低、运动噪声大、功耗大等缺点，所以一般应用于重载场合。

第二种主流方案为，轮式运动底盘，汕头大学专利号为CN108942862A公开了一种复合型移动机器人，底盘采用四驱轮式结构。目前轮式底盘多为两驱或四驱，两驱运载平台在运动过程中采用差速的方式进行转向，其他轮子为随动轮，那么在运动过程中容易出现甩尾或晃动等现象。四驱运载平台在原地转向时，由于旋转中心就几何中心，存在较大的摩擦，容易出现剧烈振动或轮胎加速磨损等现象。

关于独立悬挂驱动轮部分，深圳市佳顺智能机器人股份有限公司专利号为CN109353767 A的发明专利，公开了一种连杆悬挂减震舵轮及自动导引运输车，该专利中比较详尽的介绍了减震舵轮，并简要介绍了在自动导引运输车上的应用。但是现有的舵轮(行走轮)的减震机构较为复杂，不利于降低运载平台的生产成本。

同时，在运载平台行驶的过程中，其相对于前进方向为基准，左右两列行走轮组件之间的轮距无法调节，不能适应于特定宽度的道路，或者在设定宽度田垄中行驶的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮距可调的运载平台，能够解决现有农用运载平台无法调节两列行走轮间距；行走轮减震结构复杂，增加运载平台生产成本的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种轮距可调的运载平台，包括工作台，所述工作台的下表面安装有平行的两列行走轮组件，每个行走轮组件能够沿自身竖直轴线转动，以完成行走轮组件的转向，每个行走轮组件中安装有旋转驱动件，以驱动行走轮组件中的行走轮沿自身中心轴线的转动。

每列行走轮组件之间通过固定件连接，所述行走轮组件通过导向件与工作台的下表面滑动连接，所述导向件的延伸方向与每列行走轮组件的延伸方向垂直；

两列行走轮组件能够同步沿导向件相向或相背离滑动，以改变两列行走轮组件之间的轮距。

进一步，所述导向件包括固设在工作台下表面的导轨，所述行走轮组件的上端设有导槽，所述导轨与导槽配合使用以实现行走轮组件与工作台的滑动连接。

进一步，两列行走轮组件之间的间距通过丝杠螺母机构调节，丝杠螺母机构包括同轴固定的两个丝杠，每个丝杠的外部分别套设有一个螺母，所述螺母分别与两列行走轮组件中的固定件固定连接，所述丝杠平行于导轨设置。

两个丝杠的旋向相反，以使得丝杠转动的过程中，螺母能够带动两列行走轮组件之间同步相向或相背离运动。

进一步，每列行走轮组件中行走轮组件的数量为两个，四个行走轮组件在工作台的下表面呈矩形分布，同一列中两个行走轮组件之间通过连接杆固定。

进一步，所述行走轮组件包括安装台，所述安装台的上表面设有所述导槽，所述安装台中转动连接有支撑轴，所述支撑轴竖直布置，所述支撑轴通过转向驱动单元驱动以实现自身的转动；

所述支撑轴的下端与轮架连接，所述轮架中转动安装有行走轮，所述轮架的一侧安装有所述旋转驱动件，所述旋转驱动件能够驱动行走轮沿自身轴线的转动。

进一步，所述转向驱动单元包括输出轴竖直设置的转向电机，转向电机的机壳通过安装台固定，所述转向电机的输出轴与第一齿轮同轴固定，所述支撑轴的上端设置有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，以使得转向电机的转动能够驱动支撑轴的运动。

进一步，所述支撑轴的外部固定套设有转向架，所述转向架与支撑轴同步转动，所述转向架中设置有轮架，所述轮架与转向架之间设置有竖直方向的导向元件，所述支撑轴的下端与轮架转动连接，支撑轴的外部设有弹簧，所述弹簧设置在轮架与转向架之间。

本发明的有益效果：

采用两列行走轮组件，每列行走轮组件能够分别沿自身竖直轴线转动，行走轮能够沿自身旋转轴线转动的方式，便于实现运载平台的转向，减少运载平台转向过程中，行走轮与地面的摩擦，提高行走轮的使用寿命。

采用两列行走轮组件之间能够同步沿导向件相向或相背离滑动的方式，轮距的调整使得运载平台可以适应于特定宽度的道路，以及适应于在不同布置方式的田垄中行驶。在两列行走轮组件的间距调节过程中，因为两列行走轮组件是向着运载平台中心点同步运动；只需要在初始状态时保证其相对位置，两列行走轮组件之间的几何形心与运载平台的重心能够时刻处于同一竖直线，保证每个行走轮组件平均分担运载平台的重力。

采用旋向相反的两个丝杠同轴固定的方式，能够保证丝杠旋转的过程中，安装在丝杠上的两个螺母相向或相背离运动，在丝杠螺距、内径、外径相同的情况下，两个螺母沿丝杠运动的距离相同，保证了两列行走轮组件的同步运动。

采用四个行走轮组件，通过轮距的调整能使得四个行走轮组件之间呈正方形分布，便于通过调整行走轮的角度，来完成运载平台的原地转圈过程。

采用支撑轴与轮架转动连接，轮架与转向架之间通过导向件导向的形式，使得轮架在随支撑轴转动的过程中，轮架能够沿支撑轴上下浮动，通过二者之间的弹簧来吸收运动过程中的振动，实现行走轮组件的减震过程。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例中第一视向的整体结构轴测图；

图2为本发明实施例中第二视向的整体结构轴测图；

图3为本发明实施例中第三视向的整体结构轴测图；

图4为本发明实施例中整体结构仰视图；

图5为本发明实施例中整体结构侧视图；

图6为图1中A部分的结构放大图；

图7为本发明实施例中行走轮组件的轴测图；

图8为本发明实施例中行走轮组件的部分结构轴测图；

图9为本发明实施例中行走轮组件原地转向时的轴测图；

图10是本发明实施例中丝杠螺母机构与连接杆配合的示意图。

图中：1、弹簧；2、第一齿轮；3、第二齿轮；4、安装台；5、转向电机；6、

工作台；7、车轮；8、旋转驱动件；9、支撑轴；10、转向架；11、滑轨；12、减震架；13、丝杠电机，14、连接杆；15、丝杠；101、滑块；102、滑轨；701、轮胎；702、轮毂；703、轴承；704、轴承法兰；801、减速机；802、驱动电机。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的一种典型实施方式中，如图1-9所示，本实施例提供一种轮距可调的运载平台，包括工作台6，所述工作台6的下表面安装有平行的两列行走轮组件，每个行走轮组件能够沿自身竖直轴线转动，以完成行走轮组件的转向，每个行走轮组件中安装有旋转驱动件8，以驱动行走轮组件中的行走轮7沿自身中心轴线的转动。

每列行走轮组件之间通过固定件连接，所述行走轮组件通过导向件与工作台6的下表面滑动连接，所述导向件的延伸方向与每列行走轮组件的延伸方向垂直；两列行走轮组件能够同步沿导向件相向或相背离滑动，以改变两列行走轮组件之间的轮距。

需要指出的是，在不考虑运载平台原地转圈的情况下，每一列行走轮组件中行走轮组件的数量可由本领域人员自行设置。为了便于实现运载平台的原地转圈功能，本实施例中每列具有两个行走轮组件。四个行走轮组件在工作台6的下表面呈矩形分布，同一列中两个行走轮组件之间通过连接杆14固定。

可以在平台上安装超声支架，超声支架上安装超声传感器，以此实现探路的过程，使得运载平台遇到障碍物可以及时停止。

同一列行走轮7的竖直轴线处于同一竖直面中，同一列行走轮组件中的相邻行走轮组件之间通过连接杆14固定。

所述导向件包括固设在工作台6下表面的导轨11，所述行走轮组件的上端设有导槽，所述导轨11与导槽配合使用以实现行走轮组件与工作台6的滑动连接。

两列行走轮组件之间的间距通过丝杠15螺母机构调节，丝杠15螺母机构包括同轴固定的两个丝杠15，每个丝杠15的外部分别套设有一个螺母，所述螺母分别与两列行走轮组件中的固定件固定连接，所述丝杠15平行于导轨11设置；两个丝杠15的旋向相反，以使得丝杠15转动的过程中，螺母能够带动两列行走轮组件之间同步相向或相背离运动。

在另外一些实施方式中，可以不采用丝杠15螺母机构，每一列行走轮组件分别通过一个液压油缸驱动，通过液压油缸的驱动带动两列行走轮组件之间同步进行相向或相背离的运动。

在图10中，丝杠15通过丝杠电机13驱动，丝杠电机13通过工作台6固定，螺母机构整合到了连接杆14中，即在连接杆14处开设螺纹孔，实现螺母的功能。

行走轮组件的具体结构：

所述行走轮组件包括安装台4，所述安装台4的上表面设有所述导槽，所述安装台4中转动连接有支撑轴9，所述支撑轴9竖直布置，所述支撑轴9通过转向驱动单元驱动以实现自身的转动。

所述支撑轴9的下端与轮架12连接，所述轮架12中转动安装有行走轮7，所述轮架12的一侧安装有所述旋转驱动件8，所述旋转驱动件8能够驱动行走轮7沿自身轴线的转动。

具体的，此处的旋转驱动元件可以采用驱动电机802，在另外一些实施方式中，也可以采用驱动马达，可由本领域技术人员自行设置。

所述转向驱动单元包括输出轴竖直设置的转向电机5，转向电机5的机壳通过安装台4固定，所述转向电机5的输出轴与第一齿轮2同轴固定，所述支撑轴9的上端设置有第二齿轮3，所述第一齿轮2与第二齿轮3啮合，以使得转向电机5的转动能够驱动支撑轴9的运动。

所述支撑轴9的外部固定套设有转向架10，所述转向架10与支撑轴9同步转动，所述转向架10中设置有轮架12，所述轮架12与转向架10之间设置有竖直方向的导向元件，所述支撑轴9的下端与轮架12转动连接，支撑轴9的外部设有弹簧1，所述弹簧1设置在轮架12与转向架10之间。所述支撑轴9的下端设置有限位件，所述限位件用于限制支撑轴9从轮架12上端的安装孔脱落。

在本实施例中，所述导向元件包括设置在轮架12外壁上的滑块101和设置在转向架10内壁的滑槽，所述滑块101与滑槽配合以实现轮架12与转向架10之间的滑动连接。

具体的，驱动电机与减速机801连接，减速机801的外壳通过法兰与轮架固定连接，减速机801动力输出部分通过法兰与行走轮的轮毂702连接，轴承法兰704与轮架连接，轮毂702通过轴承703与轴承法兰704连接，最终实现将动力传输到行走轮上，行走轮包括轮毂702和轮毂702外部的轮胎701。

工作原理：

当平台直行时候，驱动电机802输出的转动经过减速机801减速、增加力矩后，将转动传递到行走轮7上，平台实现直行。

当平台原地转弯时，转向电机5驱动第一齿轮2转动，第一齿轮2和第二齿轮3啮合，驱动第二齿轮3转动；第二齿轮3转动时，整体驱动轮以支撑轴9的轴线为转动轴线实现转向，当各个驱动轮转动45°时，旋转到图9所示位置，驱动电机802驱动行走轮7轮旋转，从而实现平台转向。

当平台侧方向行驶时，转向电机5驱动第一齿轮2转动，第一齿轮2和第二齿轮3啮合，驱动第二齿轮3转动，第二齿轮3转动时，整体驱动轮实现转向，当旋转到90°时，控制驱动轮旋转，从而实现平台侧向移动。

当平台任意方向行驶时，转向电机5驱动第一齿轮2转动，第一齿轮2和第二齿轮3啮合，驱动第二齿轮3转动，第二齿轮3转动时，整体驱动轮实现转向，驱动轮转动到指定角度，控制驱动轮旋转，从而实现平台侧向移动。

当需要调节两列行走轮组件之间的轮距时：

当运载平台行驶到特定宽度的道路表面，或者行驶到设置田垄的农田中，对于两列行走轮组件之间的轮距有特殊的要求：

转向电机5旋转，使得支撑轴9带动整个行走轮组件转动，使得行走轮组件中行走轮7的行驶方向与导轨11的延伸方向平行。旋转丝杠15使得丝杠15上的两个螺母相向或相背离运动，螺母的运动通过固定件传递给两列行走轮组件，使得两列行走轮组件之间的间距得以调节。

当两列行走轮7之间的间距调节完毕之后，转向电机5旋转，使得支撑轴9带动整个行走轮组件转动90度，行走轮7的行走方向与导轨11垂直，使得利用驱动电机802带动行走轮7行走。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1.一种轮距可调的运载平台，其特征在于，包括工作台，所述工作台的下表面安装有平行的两列行走轮组件，每个行走轮组件能够沿自身竖直轴线转动，以完成行走轮组件的转向，每个行走轮组件中安装有旋转驱动件，以驱动行走轮组件中的行走轮沿自身中心轴线的转动；

2.根据权利要求1所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，同一列行走轮的竖直轴线处于同一竖直面中，同一列行走轮组件中的相邻行走轮组件之间通过连接杆固定。

3.根据权利要求1所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，所述导向件包括固设在工作台下表面的导轨，所述行走轮组件的上端设有导槽，所述导轨与导槽配合使用以实现行走轮组件与工作台的滑动连接。

4.根据权利要求3所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，两列行走轮组件之间的间距通过丝杠螺母机构调节，丝杠螺母机构包括同轴固定的两个丝杠，每个丝杠的外部分别套设有一个螺母，所述螺母分别与两列行走轮组件中的固定件固定连接，所述丝杠平行于导轨设置；

5.根据权利要求1所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，每列行走轮组件中行走轮组件的数量为两个，四个行走轮组件在工作台的下表面呈矩形分布，同一列中两个行走轮组件之间通过连接杆固定。

6.根据权利要求3所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，所述行走轮组件包括安装台，所述安装台的上表面设有所述导槽，所述安装台中转动连接有支撑轴，所述支撑轴竖直布置，所述支撑轴通过转向驱动单元驱动以实现自身的转动；

7.根据权利要求6所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，所述转向驱动单元包括输出轴竖直设置的转向电机，转向电机的机壳通过安装台固定，所述转向电机的输出轴与第一齿轮同轴固定，所述支撑轴的上端设置有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，以使得转向电机的转动能够驱动支撑轴的运动。

8.根据权利要求6所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，所述支撑轴的外部固定套设有转向架，所述转向架与支撑轴同步转动，所述转向架中设置有轮架，所述轮架与转向架之间设置有竖直方向的导向元件，所述支撑轴的下端与轮架转动连接，支撑轴的外部设有弹簧，所述弹簧设置在轮架与转向架之间。

9.根据权利要求8所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，所述支撑轴的下端设置有限位件，所述限位件用于限制支撑轴从轮架上端的安装孔脱落。

10.根据权利要求8所述的轮距可调的运载平台，其特征在于，所述导向元件包括设置在轮架外壁上的滑块和设置在转向架内壁的滑槽，所述滑块与滑槽配合以实现轮架与转向架之间的滑动连接。