一种麦克纳姆轮小车的轮架结构的制作方法
一种麦克纳姆轮小车的轮架结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及车辆工程领域，特别是一种麦克纳姆轮小车的轮架结构。
【背景技术】
[0002]麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)，又称“全向轮”，是一种全方位移动车轮，1973年由瑞士人BengtL1n实用新型，所以也叫L1n轮。麦克纳姆轮的特点是在传统车轮的基础上，在轮缘上与轴线倾斜安装(45度居多)若干可以自由旋转的小滚子，这样在车轮滚动时，小滚子就会产生测向运动。通过麦克纳姆轮的组合使用和控制，可以使车体产生运动平面内的任意方向移动和转动。
[0003]现有的麦克纳姆轮小车，为保证小车整体运行的稳定性，其框架结构的单件或小量制造成本高、周期较长；在小车上需要安装或拆卸扩展功能模块时，一般直接通过螺钉或其他固定件将模块固定在小车的负载平台上，不利于小车负载平台长期频繁重复安装、拆卸扩展装备使用，且操作起来需要使用专业工具，较麻烦。
【实用新型内容】
[0004]针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种麦克纳姆轮小车的轮架结构。
[0005]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种麦克纳姆轮小车的轮架结构；包括车轮架、驱动电机和麦克纳姆轮，所述车轮架由十二根型材相互首尾连接形成立方体框架结构，所述型材的中心设有固定通孔，且沿所述固定通孔的四周呈放射状设有多个向外开放的槽体；
[0007]所述车轮架的两侧安装有固定封板，所述驱动电机固定于所述固定封板并设置在所述车轮架框体的内部。
[0008]还包括负载架，所述负载架罩在两车轮架上形成所述麦克纳姆轮小车的车架；所述负载架是由型材首尾连接、封板固定形成的框架结构，其上端面固定有负载平面；
[0009]以小车所处的平坦地面为水平基准面，所述负载架竖直高度大于所述车轮架的竖直高度，两车轮架套装在所述负载架的内框两侧，车轮架长度方向上的轴心线与地面平行，负载架长度方向上的轴心线也平行于地面，且两者的轴心线为相互垂直的关系；设有主轴设置在所述负载架的中心位置，其长度不小于所述负载架的整体长度，所述主轴的两端依次穿过车轮架和负载架的侧面上相应位置设有的安装封板，所述主轴通过轴承与所述安装封板连接。
[0010]所述型材分为横向型材、纵向型材和竖直型材，所述封板分为固定封板和安装封板，所述车轮架包括上框架、下框架和竖直型材，所述上框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，所述下框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，上框架和下框架之间通过四根竖直型材连接，使得横向型材的端面裸露在所述车轮架的侧平面上，所述固定封板设置在所述车轮架的侧平面，使用螺丝穿过所述固定封板后与所述横向型材裸露端面的固定通孔固定，所述麦克纳姆轮分别设置在所述车轮架的两侧固定封板的外侧:
[0011]所述横向型材、纵向型材和竖直型材两两垂直相接的位置，分别通过角件、螺丝和螺母相固定，所述角件由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触；
[0012]所述螺丝的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母固定；或者所述螺母设于所述型材的槽体内，螺丝的小端穿过板件的安装通孔后与槽体内的螺母固定。
[0013]所述型材分为横向型材、纵向型材和竖直型材，所述封板分为固定封板和安装封板；所述负载架包括上框架和侧框架，所述上框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，所述侧框架包括两根纵向型材和两根竖直型材，其中，侧框架的两根纵向型材中，其中一根是上框架的纵向型材，两根纵向型材通过竖直型材相互连接，使得横向型材的端面裸露在所述负载架的侧平面，所述固定封板设置在所述负载架的侧平面，所述固定杆穿过所述固定封板后与所述横向型材裸露端面的固定通孔固定；
[0014]所述横向型材、纵向型材和竖直型材两两垂直相接的位置，分别通过角件、螺丝和螺母相固定，所述角件由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触；
[0015]所述螺丝的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母固定；或者所述螺母设于所述型材的槽体内，螺丝的小端穿过板件的安装通孔后与槽体内的螺母固定。
[0016]所述车架的前后两侧设有前后防护罩，所述前后防护罩为空心的四棱椎台结构，且设置时正对所述一种麦克纳姆轮小车的轮架结构平台前进方向的侧面向下倾斜。
[0017]所述车架同一侧的两个麦克纳姆轮之间设有锥形结构的左右防护罩，所述左右防护罩固定在负载平面；
[0018]所述负载平面的侧面设有底边开口的梯形凹槽，所述左右防护罩上正斜面的一条边固定在梯形凹槽的顶边上，左右防护罩的侧斜面固定在梯形凹槽的腰边上；所述左右防护罩是以其正斜面的另一条边为对称轴的轴对称图形。
[0019]每个所述麦克纳姆轮分别由独立的驱动电机和减速器驱动，所述驱动电机固定在所述车轮架两侧的固定封板。
[0020]所述驱动电机的电机轴通过皮带与编码器相连，所述编码器与所述驱动电机的主体位于所述皮带的同一侧。
[0021]所述负载架设有电源安装框，所述电源安装框悬挂固定于所述负载架的正中心。
[0022]使用如权利要求1-9任意一项所述的麦克纳姆车的轮架结构的小车。
[0023]本实用新型的有益效果:将负载架和车轮架通过封板和主轴固定即可，无需在负载架的下方设置型材用于固定车轮架，简化了结构，同时也减轻了车体的重量，节省成本；通过设于中心位置的主轴和安装封板将负载架和车轮架连接为一体，安装封板设置在主轴两端穿过的负载架和车轮架侧面的相应位置，结构简单，平衡性强。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；
[0025]图2是本实用新型的小车平台缺少一个麦克纳姆轮的结构示意图；
[0026]图3是本实用新型的负载架和车轮架的安装结构示意图；
[0027]图4是本实用新型中型材的一个实施例的结构示意图；
[0028]图5是本实用新型中型材与型材安装的一个实施例的结构示意图；
[0029]图6是本实用新型中型材与型材安装的另一个实施例的结构示意图；
[0030]图7是本实用新型的一个实施例的侧视图；
[0031]图8是图7中A-A方向的剖视图；
[0032]图9是本实用新型中扩展功能模块的安装示意图；
[0033]图10是本实用新型中锁舌和固定脚安装的一个实施例的结构示意图；
[0034]图11是本实用新型中驱动电机和编码器的安装示意图；
[0035]图12是本实用新型中电机驱动电路的第一个实施例的电路图；
[0036]图13是本实用新型中电机驱动电路的第二个实施例的电路图；
[0037]图14是本实用新型中电机驱动电路的第三个实施例的电路图。
[0038]其中:车架1，负载架101，车轮架102，主轴103 ；
[0039]麦克纳姆轮2，负载平面3，梯形凹槽31 ;
[0040]型材4，横向型材41，纵向型材42，竖直型材43，固定通孔401，槽体402 ；
[004 1]固定封板51，安装封板52 ；
[0042]螺丝6，上框架7，侧框架8，下框架9，前后防护罩10，左右防护罩11 ；
[0043]水平连杆121，竖直连杆122，纵向连杆123，球关节轴承124，球关节轴承螺纹轴1241，长螺母125 ；
[0044]安装孔13，扩展功能模块14，固定脚141，固定凹槽142，锁舌151，推杆152，偏心轮1531，安装电机1532，限位框1533 ；
[0045]驱动电机16，减速器17，编码器18，皮带19，摄像头20，电源安装框21，角件22，螺母23，直流电源24，双刀双掷开关25，左常闭开关26，右常闭开关27，左二极管28，右二极管29，驱动器30，控制器32，左传感器开关33，右传感器开关34。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0047]如图1、图2及图3所示，一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，包括车架1、两个以上的麦克纳姆轮2和负载平面3，所述负载平面3固定在所述车架I ;所述车架I由一个负载架101、两个车轮架102和主轴103组成；
[0048]所述负载架101和车轮架102都是由型材4、封板、螺丝6、角件22和螺母23固定而成的框架式结构，所述型材4的中心设有固定通孔401，且沿所述固定通孔401的四周呈放射状设有多个向外开放的槽体402，如图4所示，所述型材4分为横向型材41、纵向型材42和竖直型材43，所述封板分为固定封板51和安装封板52 ；
[0049]所述负载架101包括上框架7和侧框架8，所述上框架7包括两根横向型材41和两根纵向型材42，横向型材41和纵向型材42依次首尾相接成一个四边形结构，所述侧框架8包括两根纵向型材42和两根竖直型材43，其中，侧框架8的两根纵向型材42中，其中一根是上框架7的纵向型材42，两根纵向型材42通过竖直型材43相互连接，使得横向型材41的端面裸露在所述负载架101的侧平面，所述固定封板51设置在所述负载架101的侧平面，所述螺丝6穿过所述固定封板51后与所述横向型材41裸露端面的固定通孔401固定;
[0050]所述车轮架102包括上框架7、下框架9和竖直型材43，所述上框架7包括两根横向型材41和两根纵向型材42，横向型材41和纵向型材42依次首尾相接成一个四边形结构，所述下框架9包括两根横向型材41和两根纵向型材42，横向型材41和纵向型材42依次首尾相接成一个四边形结构，上框架7和下框架9之间通过四根竖直型材43连接，使得横向型材41的端面裸露在所述车轮架102的侧平面上，所述固定封板51设置在所述车轮架102的侧平面，所述螺丝6穿过所述固定封板51后与所述横向型材41裸露端面的固定通孔401固定，所述麦克纳姆轮2分别设置在所述车轮架102的两侧固定封板51的外侧；
[0051]如图5及图6所示，所述横向型材41、纵向型材42和竖直型材43两两垂直相接的位置，分别通过角件22、螺丝6和螺母23相固定，所述角件22由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触；
[0052]所述螺丝6的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母23固定；或者所述螺母23设于所述型材的槽体403内，螺丝6的小端穿过板件的安装通孔后与槽体403内的螺母23固定；
[0053]以小车所处的平坦地面为水平基准面，所述负载架101中的竖直型材43长度大于所述车轮架102中的竖直型材43，两车轮架套装在所述负载架101的内框两侧，车轮架102长度方向(图2中的Y轴方向)上的轴心线与地面平行，负载架101长度方向(图2中的X轴方向)上的轴心线也平行于地面，且两者的轴心线为相互垂直的关系；所述主轴103设置在所述负载架101的中心位置，其长度不小于所述负载架101中横向型材41的长度，所述主轴103的两端依次穿过车轮架102和负载架101的侧面的相应位置设有的安装封板52，所述主轴103通过轴承与所述安装封板52连接。
[0054]本技术方案中，车架3的型材4和固定封板51固定而成，其中，车轮架102:四根横向型材41相互平行放置形成两上框架7的四条长边，横向型材41的两侧，纵向型材42的两端面分别与横向型材41相对的两内侧面接触，竖直型材43的两端面分别与横向型材41相对的两内侧面接触，则与横向型材41相垂直的侧平面上，横向型材41端面上的中心通孔401裸露；将固定封板51放置在负载架101的侧平面上，螺丝6穿过固定封板51后与所述横向型材41的中心通孔401固定，实现4个角的固定；
[0055]所述横向型材41、纵向型材42和竖直型材43两两垂直相接的位置，分别通过角件22、螺丝6和螺母23相固定，所述角件22由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触；
[0056]所述螺丝6的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母23固定；或者所述螺母23设于所述型材的槽体403内，螺丝6的小端穿过板件的安装通孔后与槽体403内的螺母23固定；
[0057]负载架101的制作原理与车轮架102相同，区别在于制成负载架101的横向型材为两根，设于负载架101的上方，而车轮架102是四根，上下各两根平行设置；本技术方案中，将两个车架通过封板和主轴103固定即可，无需在负载架101的下方设置型材用于固定车轮架102，降低了框架结构单件或小量制造的成本，缩短其生产周期，节省成本。
[0058]通过设于中心位置的主轴103和安装封板52将负载架101和车轮架102连接为一体，安装封板52设置在主轴103两端穿过的负载架101和车轮架102侧面的相应位置，
结构简单，平衡性强。
[0059]而制作上述车架结构的过程中，只需将螺丝6安装进中心通孔401或槽体402内，并且在横向型材41、纵向型材42和竖直型材43两两垂直相接的位置放置角件22，使得角件22的两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触，将螺丝螺母的固定角落即可，操作方便；而型材基于自身的结构特点，无需进一步加工，只要选择合适尺寸的型材，然后切割为合适尺寸即可，操作方便，稳定性好。
[0060]所述车架I的前后两侧设有前后防护罩10，所述前后防护罩10为空心的四棱椎台结构，且设置时正对所述小车平台前进方向的侧面向下倾斜。
[0061]前后防护罩10的设置，形成对小车平台内部结构的保护，同时，安装设置时，将四棱锥台正对小车平台前进方向的侧面调整到向下倾斜的角度，以利于减少小车平台运行时的阻力。
[0062]所述车架I同一侧的两个麦克纳姆轮2之间设有锥形结构的左右防护罩11，所述左右防护罩11固定在负载平面3 ；
[0063]所述负载平面3的侧面设有底边开口的梯形凹槽31，所述左右防护罩11上正斜面的一条边固定在梯形凹槽31的顶边上，左右防护罩11的侧斜面固定在梯形凹槽31的腰边上；所述左右防护罩11是以其正斜面的另一条边为对称轴的轴对称图形。
[0064]左右防护罩11的设置，形成对小车平台内部结构的保护，而通过负载平面3上的梯形凹槽31安装锥形结构的左右防护罩11，安装时结构紧凑，减轻了车体的重量，而左右防护罩11的侧斜面更好地适应了麦克纳姆轮2的运行，同时防止麦克纳姆轮2运行时裹挟的杂物进入车体内部，保证小车 平台的正常运行。
[0065]如图7及图8所示，所述车架I上设有能自适应地面的悬挂机构，所述悬挂机构由水平连杆121、竖直连杆122、纵向连杆123、长螺母125和球关节轴承124组成；
[0066]两所述水平连杆121分别设置在与所述主轴103两侧，且均与所述主轴103平行；所述水平连杆两端分别与球关节轴承滑动连接，相应的球关节轴承固定在两个车轮架；
[0067]所述水平连杆121的中心位置设有能绕其轴线转动的球关节轴承124，所述竖直连杆122垂直设置在所述水平连杆121的中心位置，其一端通过球关节轴承124设置在所述负载架101的上框架7，另一端设有球关节轴承124，且通过连接转轴与所述水平连杆121中心位置的球关节轴承124连接，所述连接转轴的转动方向与所述水平连杆121的轴线方向垂直；
[0068]所述纵向连杆123的中心轴线在平行于地面的平面上垂直与所述主轴103的中心轴线，纵向连杆123穿过并固定于所述主轴103的后两端分别通过螺纹与长螺母125的一端固定，长螺母125的另一端通过螺纹与球关节轴承螺纹轴1241的一端固定，所述球关节轴承螺纹轴1241的另一端固定在该侧水平连杆121中心位置的球关节轴承。
[0069]当地面不平整时，前部车轮架与后部车轮架之间以主轴103为圆心发生相对扭转时，而本小车平台中设置了悬挂机构，以中心轴为圆心的倾斜角度只有前轮架与后轮架之间的夹角的一半。这个特点有利于减小行进中颠簸的振幅，对车体上加载的设备、物品等具有一定的保护作用；通过悬挂机构降低了小车平台对地面平整度的要求，四个麦克纳姆轮2始终贴合地面，提高了抓地力，所以能源得到高效利用。
[0070]如图8、图9及图10所示，所述负载平面3上设有设置扩展功能模块14的安装孔13，所述扩展功能模块14通过快速安装装置固定在所述安装孔13内；所述扩展功能模块14的底部设有能插入所述安装孔13的固定脚141，所述固定脚141上设有固定凹槽142 ；
[0071]所述快速安装装置包括锁舌151、推杆152和驱动装置，所述推杆152可滑动地设置在所述车架I ;所述锁舌151固定在所述推杆152上，所述驱动装置驱动所述推杆152运动使得锁舌151卡入所述固定凹槽142或离开所述固定凹槽142。
[0072]需要在负载平面3上安装扩展功能模块(集成了如灯、摄像头等具有特定功能元件的模块)时，先将扩展功能模块14的固定脚141插入安装孔13内，再通过所述驱动装置驱动所述推杆152运动使得锁舌151卡入所述固定凹槽142即可；需要拆卸下扩展功能模块14时，只需反向驱动所述推杆152使得锁舌151离开固定凹槽142即可；快速锁定和解锁，无需工具，方便了扩展功能模块加载和卸载。
[0073]如图9及图10所示，沿所述固定脚141的轴线到其边缘的方向，所述固定凹槽142在与所述固定脚141轴线平行方向的逐渐增大，从竖直方向和左右限制模块的移动，提高其固定时的稳定性。
[0074]所述驱动装置包括偏心轮1531、安装电机1532、限位框1533和电机驱动电路，所述限位框固定在所述推杆152，所述安装电机1532固定在所述车架1，所述电机驱动电路驱动安装电机1532后通过转轴驱动所述偏心轮1531在所述限位框1533内转动。
[0075]所述偏心轮1531在所述限位框1533内转动时，其轮廓不断与限位框1533的内侧壁接触，由于偏心轮1531自身的特点，其轮廓上各点到其转动中心的距离不等，故而偏心轮1531转动过程中，给限位框1533 —个推动其运动的力，运动后的限位框1533再带动推杆152作直线运动，利用偏心轮1531完成对推杆152带动，结构简单，方便控制。
[0076]如图12所示，所述电机驱动电路的第一种实施例包括直流电源24、双刀双掷开关25、左常闭开关26、右常闭开关27、左二极管28和右二极管29，所述双刀双掷开关25与所述直流电源24电连接；
[0077]左常闭开关26和左二极管28并联后一端与双刀双掷开关25串联，另一端与所述安装电机1532的正转开关连接；右常闭开关27和右二极管29并联后一端与双刀双掷开关25串联，另一端与所述安装电机1532的反转开关连接；所述左常闭开关26和右常闭开关27分别设置在所述推杆152左右两端的极限运动位置。
[0078]本实施例中，采用双刀双掷开关25切换安装电机1532旋转方向，安装电机1532带动偏心轮1531转动，偏心轮1531推动推杆152水平移动。当推杆152到达左极限时改变左常闭开关26状态为常开，左二极管有正向导通反向截止的特性，安装电机1532失电停转，此时双刀双掷开关25扳到另一边才能反向接通电源，所以当安装电机1532 —旦到达一个极限位置后就会自动停下来，且只能反向接通电源，控制方便灵活准确。
[0079]如图11所示，所述电机驱动电路的第二种实施例包括直流电源24、驱动器30、控制器32、左常闭开关26、右常闭开关27、左二极管28和右二极管29，所述驱动器30与所述直流电源24电连接，所述控制器32与所述驱动器30电连接；
[0080]左常闭开关26和左二极管28并联后一端与驱动器30串联，另一端与所述安装电机1532的正转开关连接；右常闭开关27和右二极管29并联后一端与驱动器30串联，另一端与所述安装电机1532的反转开关连接；所述左常闭开关26和右常闭开关27分别设置在所述推杆152左右两端的极限运动位置。
[0081]本实施例中，采用控制器32、驱动器30开环控制加限位开关和二极管的方式切换电机旋转方向，安装电机1532带动偏心轮1531转动，偏心轮1531推动推杆152水平移动。当推杆152到达左极限时改变左常闭开关26状态为常开，左二极管27有正向导通反向截止的特性，安装电机1532失电停转，此时只能控制器32控制驱动器30反向接通电源才能使安装电机1532反向旋转，所以当安装电机1532 —旦到达一个极限位置后就会自动停下来，且只能反向接通电源，控制方便灵活准确，智能化程度高。
[0082]如图12所示，所述电机驱动电路的第三种实施例包括直流电源24、驱动器30、控制器32、左传感器开关33和右传感器开关34，所述驱动器30与所述直流电源24电连接，左传感器开关33和右传感器开关34分别设置在所述推杆152左右两端的极限运动位置，且均与所述控制器32电连接；左传感器开关33与驱动器30串联后与所述安装电机1532的正转开关连接；右传感器开关34与驱动器30串联后与所述安装电机1532的反转开关连接。
[0083]采用控制器、驱动器、传感器开关实现闭环控制的方式切换安装电机1532旋转方向，安装电机1532带动偏心轮1531转动，偏心轮1531推动推杆152水平移动。当用户下达锁定指令时，安装电机1532向一个方向旋转，通过偏心轮1531带动推杆152平移到左传感器开关或右传感器开关位置，控制器获知该位置传感器信号后使驱动器掉电，锁舌151就停在了锁定状态的位置；当用户下达解锁指令时，安装电机1532向另一个方向旋转，通过偏心轮1531带动推杆152平移到右传感器开关或左传感器开关位置，控制器获知该位置传感器信号后使驱动器掉电，锁舌就停在了解锁状态的位置，控制方便灵活准确，更能满足用户的个性化需求。
[0084]所述推杆152可滑动设置在组成所述车架I的型材的槽体402内。
[0085]直接利用车架I型材的槽体402作为推杆152的滑动槽，简化了 车架I的结构，减轻了车体的重量。
[0086]如图2及图11所示，每个所述麦克纳姆轮2分别由独立的驱动电机16和减速器17驱动，所述驱动电机16固定在所述车轮架102两侧的固定封板51。
[0087]每个所述麦克纳姆轮2分别由独立的驱动电机16和减速器17驱动，四个麦克纳姆轮2始终贴合地面，提高了抓地力，所以能源得到高效利用。
[0088]所述驱动电机16的电机轴与编码器18相连。
[0089]编码器18的作用在于记录和控制驱动电机16所转的圈数，不同的麦克纳姆轮2在其驱动电机16转动不同圈数时，整个小车平台所运行的轨迹是不同的，扩展了小车平台的运行方式。
[0090]所述驱动电机的电机轴通过皮带19与所述编码器相连，所述编码器与所述驱动电机并排设置。
[0091]常规产品一般是用联轴器将电机轴与编码器轴连接，好处是结构性差异化小(多台伺服电机对比)，但是对装配精度要求相对较高，尤其是同轴度。装配不当极易造成编码器损坏或性能下降。
[0092]相对于联轴器的传动方式(联轴器是电机+联轴器的长度都体现在车身宽度上)，采用等传动比例的皮带轮系结构将电机轴与编码器轴连接起来，伺服电机的总体长度变短；而本技术方案中，所述编码器与所述驱动电机并排设置，车体的宽度减小，使得车体可以更紧凑一一在动力、承载等性能不变的情况下，达到车体小型化的目的。
[0093]所述负载平面3设有摄像头20 ;摄像头20可用于对路况的监控，保证小车平台的运行顺畅。
[0094]所述负载架101设有电源安装框21，所述电源安装框21悬挂于所述负载架101的正中心；简化结构，节省空间。
[0095]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:包括车轮架、驱动电机和麦克纳姆轮，所述车轮架由十二根型材相互首尾连接形成立方体框架结构，所述型材的中心设有固定通孔，且沿所述固定通孔的四周呈放射状设有多个向外开放的槽体； 所述车轮架的两侧安装有固定封板，所述驱动电机固定于所述固定封板并设置在所述车轮架框体的内部。2.根据权利要求1所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:还包括负载架，所述负载架罩在两车轮架上形成所述麦克纳姆轮小车的车架；所述负载架是由型材首尾连接、封板固定形成的框架结构，其上端面固定有负载平面； 以小车所处的平坦地面为水平基准面，所述负载架竖直高度大于所述车轮架的竖直高度，两车轮架套装在所述负载架的内框两侧，车轮架长度方向上的轴心线与地面平行，负载架长度方向上的轴心线也平行于地面，且两者的轴心线为相互垂直的关系；设有主轴设置在所述负载架的中心位置，其长度不小于所述负载架的整体长度，所述主轴的两端依次穿过车轮架和负载架的侧面上相应位置设有的安装封板，所述主轴通过轴承与所述安装封板连接。3.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述型材分为横向型材、纵向型材和竖直型材，所述封板分为固定封板和安装封板，所述车轮架包括上框架、下框架和竖直型材，所述上框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，所述下框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，上框架和下框架之间通过四根竖直型材连接，使得横向型材的端面裸露在所述车轮架的侧平面上，所述固定封板设置在所述车轮架的侧平面，使用螺丝穿过所述固定封板后与所述横向型材裸露端面的固定通孔固定，所述麦克纳姆轮分别设置在所述车轮架的两侧固定封板的外侧: 所述横向型材、纵向型材和竖直型材两两垂直相接的位置，分别通过角件、螺丝和螺母相固定，所述角件由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触； 所述螺丝的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母固定；或者所述螺母设于所述型材的槽体内，螺丝的小端穿过板件的安装通孔后与槽体内的螺母固定。4.根据权利要求2或3所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述型材分为横向型材、纵向型材和竖直型材，所述封板分为固定封板和安装封板；所述负载架包括上框架和侧框架，所述上框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，所述侧框架包括两根纵向型材和两根竖直型材，其中，侧框架的两根纵向型材中，其中一根是上框架的纵向型材，两根纵向型材通过竖直型材相互连接，使得横向型材的端面裸露在所述负载架的侧平面，所述固定封板设置在所述负载架的侧平面，所述固定杆穿过所述固定封板后与所述横向型材裸露端面的固定通孔固定； 所述横向型材、纵向型材和竖直型材两两垂直相接的位置，分别通过角件、螺丝和螺母相固定，所述角件由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触； 所述螺丝的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母固定；或者所述螺母设于所述型材的槽体内，螺丝的小端穿过板件的安装通孔后与槽体内的螺母固定。5.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述车架的前后两侧设有前后防护罩，所述前后防护罩为空心的四棱椎台结构，且设置时正对所述一种麦克纳姆轮小车的轮架结构平台前进方向的侧面向下倾斜。6.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述车架同一侧的两个麦克纳姆轮之间设有锥形结构的左右防护罩，所述左右防护罩固定在负载平面； 所述负载平面的侧面设有底边开口的梯形凹槽，所述左右防护罩上正斜面的一条边固定在梯形凹槽的顶边上，左右防护罩的侧斜面固定在梯形凹槽的腰边上；所述左右防护罩是以其正斜面的另一条边为对称轴的轴对称图形。7.根据权利要求1所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:每个所述麦克纳姆轮分别由独立的驱动电机和减速器驱动，所述驱动电机固定在所述车轮架两侧的固定封板。8.根据权利要求7所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述驱动电机的电机轴通过皮带与编码器相连，所述编码器与所述驱动电机的主体位于所述皮带的同一侧。9.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述负载架设有电源安装框，所述电源安装框悬挂固定于所述负载架的正中心。10.使用如权利要求1-9任意一项所述的麦克纳姆车的轮架结构的小车。
【专利摘要】一种麦克纳姆轮小车的轮架结构；包括车轮架、驱动电机和麦克纳姆轮，所述车轮架由十二根型材相互首尾连接形成立方体框架结构，所述型材的中心设有固定通孔，且沿所述固定通孔的四周呈放射状设有多个向外开放的槽体；所述车轮架的两侧安装有固定封板，所述驱动电机固定于所述固定封板并设置在所述车轮架框体的内部。安装方便，且简化了结构，同时也减轻了车体的重量，节省成本。
【IPC分类】B60G3/00, B62D21/00
【公开号】CN204701403
【申请号】CN201520468147
【发明人】马道平, 潘存云, 张佐江
【申请人】佛山市新恒萃材料科技有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月30日
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及车辆工程领域，特别是一种麦克纳姆轮小车的轮架结构。
【背景技术】
[0002]麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)，又称“全向轮”，是一种全方位移动车轮，1973年由瑞士人BengtL1n实用新型，所以也叫L1n轮。麦克纳姆轮的特点是在传统车轮的基础上，在轮缘上与轴线倾斜安装(45度居多)若干可以自由旋转的小滚子，这样在车轮滚动时，小滚子就会产生测向运动。通过麦克纳姆轮的组合使用和控制，可以使车体产生运动平面内的任意方向移动和转动。
[0003]现有的麦克纳姆轮小车，为保证小车整体运行的稳定性，其框架结构的单件或小量制造成本高、周期较长；在小车上需要安装或拆卸扩展功能模块时，一般直接通过螺钉或其他固定件将模块固定在小车的负载平台上，不利于小车负载平台长期频繁重复安装、拆卸扩展装备使用，且操作起来需要使用专业工具，较麻烦。
【实用新型内容】
[0004]针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种麦克纳姆轮小车的轮架结构。
[0005]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种麦克纳姆轮小车的轮架结构；包括车轮架、驱动电机和麦克纳姆轮，所述车轮架由十二根型材相互首尾连接形成立方体框架结构，所述型材的中心设有固定通孔，且沿所述固定通孔的四周呈放射状设有多个向外开放的槽体；
[0007]所述车轮架的两侧安装有固定封板，所述驱动电机固定于所述固定封板并设置在所述车轮架框体的内部。
[0008]还包括负载架，所述负载架罩在两车轮架上形成所述麦克纳姆轮小车的车架；所述负载架是由型材首尾连接、封板固定形成的框架结构，其上端面固定有负载平面；
[0009]以小车所处的平坦地面为水平基准面，所述负载架竖直高度大于所述车轮架的竖直高度，两车轮架套装在所述负载架的内框两侧，车轮架长度方向上的轴心线与地面平行，负载架长度方向上的轴心线也平行于地面，且两者的轴心线为相互垂直的关系；设有主轴设置在所述负载架的中心位置，其长度不小于所述负载架的整体长度，所述主轴的两端依次穿过车轮架和负载架的侧面上相应位置设有的安装封板，所述主轴通过轴承与所述安装封板连接。
[0010]所述型材分为横向型材、纵向型材和竖直型材，所述封板分为固定封板和安装封板，所述车轮架包括上框架、下框架和竖直型材，所述上框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，所述下框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，上框架和下框架之间通过四根竖直型材连接，使得横向型材的端面裸露在所述车轮架的侧平面上，所述固定封板设置在所述车轮架的侧平面，使用螺丝穿过所述固定封板后与所述横向型材裸露端面的固定通孔固定，所述麦克纳姆轮分别设置在所述车轮架的两侧固定封板的外侧:
[0011]所述横向型材、纵向型材和竖直型材两两垂直相接的位置，分别通过角件、螺丝和螺母相固定，所述角件由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触；
[0012]所述螺丝的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母固定；或者所述螺母设于所述型材的槽体内，螺丝的小端穿过板件的安装通孔后与槽体内的螺母固定。
[0013]所述型材分为横向型材、纵向型材和竖直型材，所述封板分为固定封板和安装封板；所述负载架包括上框架和侧框架，所述上框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，所述侧框架包括两根纵向型材和两根竖直型材，其中，侧框架的两根纵向型材中，其中一根是上框架的纵向型材，两根纵向型材通过竖直型材相互连接，使得横向型材的端面裸露在所述负载架的侧平面，所述固定封板设置在所述负载架的侧平面，所述固定杆穿过所述固定封板后与所述横向型材裸露端面的固定通孔固定；
[0014]所述横向型材、纵向型材和竖直型材两两垂直相接的位置，分别通过角件、螺丝和螺母相固定，所述角件由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触；
[0015]所述螺丝的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母固定；或者所述螺母设于所述型材的槽体内，螺丝的小端穿过板件的安装通孔后与槽体内的螺母固定。
[0016]所述车架的前后两侧设有前后防护罩，所述前后防护罩为空心的四棱椎台结构，且设置时正对所述一种麦克纳姆轮小车的轮架结构平台前进方向的侧面向下倾斜。
[0017]所述车架同一侧的两个麦克纳姆轮之间设有锥形结构的左右防护罩，所述左右防护罩固定在负载平面；
[0018]所述负载平面的侧面设有底边开口的梯形凹槽，所述左右防护罩上正斜面的一条边固定在梯形凹槽的顶边上，左右防护罩的侧斜面固定在梯形凹槽的腰边上；所述左右防护罩是以其正斜面的另一条边为对称轴的轴对称图形。
[0019]每个所述麦克纳姆轮分别由独立的驱动电机和减速器驱动，所述驱动电机固定在所述车轮架两侧的固定封板。
[0020]所述驱动电机的电机轴通过皮带与编码器相连，所述编码器与所述驱动电机的主体位于所述皮带的同一侧。
[0021]所述负载架设有电源安装框，所述电源安装框悬挂固定于所述负载架的正中心。
[0022]使用如权利要求1-9任意一项所述的麦克纳姆车的轮架结构的小车。
[0023]本实用新型的有益效果:将负载架和车轮架通过封板和主轴固定即可，无需在负载架的下方设置型材用于固定车轮架，简化了结构，同时也减轻了车体的重量，节省成本；通过设于中心位置的主轴和安装封板将负载架和车轮架连接为一体，安装封板设置在主轴两端穿过的负载架和车轮架侧面的相应位置，结构简单，平衡性强。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；
[0025]图2是本实用新型的小车平台缺少一个麦克纳姆轮的结构示意图；
[0026]图3是本实用新型的负载架和车轮架的安装结构示意图；
[0027]图4是本实用新型中型材的一个实施例的结构示意图；
[0028]图5是本实用新型中型材与型材安装的一个实施例的结构示意图；
[0029]图6是本实用新型中型材与型材安装的另一个实施例的结构示意图；
[0030]图7是本实用新型的一个实施例的侧视图；
[0031]图8是图7中A-A方向的剖视图；
[0032]图9是本实用新型中扩展功能模块的安装示意图；
[0033]图10是本实用新型中锁舌和固定脚安装的一个实施例的结构示意图；
[0034]图11是本实用新型中驱动电机和编码器的安装示意图；
[0035]图12是本实用新型中电机驱动电路的第一个实施例的电路图；
[0036]图13是本实用新型中电机驱动电路的第二个实施例的电路图；
[0037]图14是本实用新型中电机驱动电路的第三个实施例的电路图。
[0038]其中:车架1，负载架101，车轮架102，主轴103 ；
[0039]麦克纳姆轮2，负载平面3，梯形凹槽31 ;
[0040]型材4，横向型材41，纵向型材42，竖直型材43，固定通孔401，槽体402 ；
[004 1]固定封板51，安装封板52 ；
[0042]螺丝6，上框架7，侧框架8，下框架9，前后防护罩10，左右防护罩11 ；
[0043]水平连杆121，竖直连杆122，纵向连杆123，球关节轴承124，球关节轴承螺纹轴1241，长螺母125 ；
[0044]安装孔13，扩展功能模块14，固定脚141，固定凹槽142，锁舌151，推杆152，偏心轮1531，安装电机1532，限位框1533 ；
[0045]驱动电机16，减速器17，编码器18，皮带19，摄像头20，电源安装框21，角件22，螺母23，直流电源24，双刀双掷开关25，左常闭开关26，右常闭开关27，左二极管28，右二极管29，驱动器30，控制器32，左传感器开关33，右传感器开关34。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0047]如图1、图2及图3所示，一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，包括车架1、两个以上的麦克纳姆轮2和负载平面3，所述负载平面3固定在所述车架I ;所述车架I由一个负载架101、两个车轮架102和主轴103组成；
[0048]所述负载架101和车轮架102都是由型材4、封板、螺丝6、角件22和螺母23固定而成的框架式结构，所述型材4的中心设有固定通孔401，且沿所述固定通孔401的四周呈放射状设有多个向外开放的槽体402，如图4所示，所述型材4分为横向型材41、纵向型材42和竖直型材43，所述封板分为固定封板51和安装封板52 ；
[0049]所述负载架101包括上框架7和侧框架8，所述上框架7包括两根横向型材41和两根纵向型材42，横向型材41和纵向型材42依次首尾相接成一个四边形结构，所述侧框架8包括两根纵向型材42和两根竖直型材43，其中，侧框架8的两根纵向型材42中，其中一根是上框架7的纵向型材42，两根纵向型材42通过竖直型材43相互连接，使得横向型材41的端面裸露在所述负载架101的侧平面，所述固定封板51设置在所述负载架101的侧平面，所述螺丝6穿过所述固定封板51后与所述横向型材41裸露端面的固定通孔401固定;
[0050]所述车轮架102包括上框架7、下框架9和竖直型材43，所述上框架7包括两根横向型材41和两根纵向型材42，横向型材41和纵向型材42依次首尾相接成一个四边形结构，所述下框架9包括两根横向型材41和两根纵向型材42，横向型材41和纵向型材42依次首尾相接成一个四边形结构，上框架7和下框架9之间通过四根竖直型材43连接，使得横向型材41的端面裸露在所述车轮架102的侧平面上，所述固定封板51设置在所述车轮架102的侧平面，所述螺丝6穿过所述固定封板51后与所述横向型材41裸露端面的固定通孔401固定，所述麦克纳姆轮2分别设置在所述车轮架102的两侧固定封板51的外侧；
[0051]如图5及图6所示，所述横向型材41、纵向型材42和竖直型材43两两垂直相接的位置，分别通过角件22、螺丝6和螺母23相固定，所述角件22由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触；
[0052]所述螺丝6的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母23固定；或者所述螺母23设于所述型材的槽体403内，螺丝6的小端穿过板件的安装通孔后与槽体403内的螺母23固定；
[0053]以小车所处的平坦地面为水平基准面，所述负载架101中的竖直型材43长度大于所述车轮架102中的竖直型材43，两车轮架套装在所述负载架101的内框两侧，车轮架102长度方向(图2中的Y轴方向)上的轴心线与地面平行，负载架101长度方向(图2中的X轴方向)上的轴心线也平行于地面，且两者的轴心线为相互垂直的关系；所述主轴103设置在所述负载架101的中心位置，其长度不小于所述负载架101中横向型材41的长度，所述主轴103的两端依次穿过车轮架102和负载架101的侧面的相应位置设有的安装封板52，所述主轴103通过轴承与所述安装封板52连接。
[0054]本技术方案中，车架3的型材4和固定封板51固定而成，其中，车轮架102:四根横向型材41相互平行放置形成两上框架7的四条长边，横向型材41的两侧，纵向型材42的两端面分别与横向型材41相对的两内侧面接触，竖直型材43的两端面分别与横向型材41相对的两内侧面接触，则与横向型材41相垂直的侧平面上，横向型材41端面上的中心通孔401裸露；将固定封板51放置在负载架101的侧平面上，螺丝6穿过固定封板51后与所述横向型材41的中心通孔401固定，实现4个角的固定；
[0055]所述横向型材41、纵向型材42和竖直型材43两两垂直相接的位置，分别通过角件22、螺丝6和螺母23相固定，所述角件22由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触；
[0056]所述螺丝6的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母23固定；或者所述螺母23设于所述型材的槽体403内，螺丝6的小端穿过板件的安装通孔后与槽体403内的螺母23固定；
[0057]负载架101的制作原理与车轮架102相同，区别在于制成负载架101的横向型材为两根，设于负载架101的上方，而车轮架102是四根，上下各两根平行设置；本技术方案中，将两个车架通过封板和主轴103固定即可，无需在负载架101的下方设置型材用于固定车轮架102，降低了框架结构单件或小量制造的成本，缩短其生产周期，节省成本。
[0058]通过设于中心位置的主轴103和安装封板52将负载架101和车轮架102连接为一体，安装封板52设置在主轴103两端穿过的负载架101和车轮架102侧面的相应位置，
结构简单，平衡性强。
[0059]而制作上述车架结构的过程中，只需将螺丝6安装进中心通孔401或槽体402内，并且在横向型材41、纵向型材42和竖直型材43两两垂直相接的位置放置角件22，使得角件22的两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触，将螺丝螺母的固定角落即可，操作方便；而型材基于自身的结构特点，无需进一步加工，只要选择合适尺寸的型材，然后切割为合适尺寸即可，操作方便，稳定性好。
[0060]所述车架I的前后两侧设有前后防护罩10，所述前后防护罩10为空心的四棱椎台结构，且设置时正对所述小车平台前进方向的侧面向下倾斜。
[0061]前后防护罩10的设置，形成对小车平台内部结构的保护，同时，安装设置时，将四棱锥台正对小车平台前进方向的侧面调整到向下倾斜的角度，以利于减少小车平台运行时的阻力。
[0062]所述车架I同一侧的两个麦克纳姆轮2之间设有锥形结构的左右防护罩11，所述左右防护罩11固定在负载平面3 ；
[0063]所述负载平面3的侧面设有底边开口的梯形凹槽31，所述左右防护罩11上正斜面的一条边固定在梯形凹槽31的顶边上，左右防护罩11的侧斜面固定在梯形凹槽31的腰边上；所述左右防护罩11是以其正斜面的另一条边为对称轴的轴对称图形。
[0064]左右防护罩11的设置，形成对小车平台内部结构的保护，而通过负载平面3上的梯形凹槽31安装锥形结构的左右防护罩11，安装时结构紧凑，减轻了车体的重量，而左右防护罩11的侧斜面更好地适应了麦克纳姆轮2的运行，同时防止麦克纳姆轮2运行时裹挟的杂物进入车体内部，保证小车 平台的正常运行。
[0065]如图7及图8所示，所述车架I上设有能自适应地面的悬挂机构，所述悬挂机构由水平连杆121、竖直连杆122、纵向连杆123、长螺母125和球关节轴承124组成；
[0066]两所述水平连杆121分别设置在与所述主轴103两侧，且均与所述主轴103平行；所述水平连杆两端分别与球关节轴承滑动连接，相应的球关节轴承固定在两个车轮架；
[0067]所述水平连杆121的中心位置设有能绕其轴线转动的球关节轴承124，所述竖直连杆122垂直设置在所述水平连杆121的中心位置，其一端通过球关节轴承124设置在所述负载架101的上框架7，另一端设有球关节轴承124，且通过连接转轴与所述水平连杆121中心位置的球关节轴承124连接，所述连接转轴的转动方向与所述水平连杆121的轴线方向垂直；
[0068]所述纵向连杆123的中心轴线在平行于地面的平面上垂直与所述主轴103的中心轴线，纵向连杆123穿过并固定于所述主轴103的后两端分别通过螺纹与长螺母125的一端固定，长螺母125的另一端通过螺纹与球关节轴承螺纹轴1241的一端固定，所述球关节轴承螺纹轴1241的另一端固定在该侧水平连杆121中心位置的球关节轴承。
[0069]当地面不平整时，前部车轮架与后部车轮架之间以主轴103为圆心发生相对扭转时，而本小车平台中设置了悬挂机构，以中心轴为圆心的倾斜角度只有前轮架与后轮架之间的夹角的一半。这个特点有利于减小行进中颠簸的振幅，对车体上加载的设备、物品等具有一定的保护作用；通过悬挂机构降低了小车平台对地面平整度的要求，四个麦克纳姆轮2始终贴合地面，提高了抓地力，所以能源得到高效利用。
[0070]如图8、图9及图10所示，所述负载平面3上设有设置扩展功能模块14的安装孔13，所述扩展功能模块14通过快速安装装置固定在所述安装孔13内；所述扩展功能模块14的底部设有能插入所述安装孔13的固定脚141，所述固定脚141上设有固定凹槽142 ；
[0071]所述快速安装装置包括锁舌151、推杆152和驱动装置，所述推杆152可滑动地设置在所述车架I ;所述锁舌151固定在所述推杆152上，所述驱动装置驱动所述推杆152运动使得锁舌151卡入所述固定凹槽142或离开所述固定凹槽142。
[0072]需要在负载平面3上安装扩展功能模块(集成了如灯、摄像头等具有特定功能元件的模块)时，先将扩展功能模块14的固定脚141插入安装孔13内，再通过所述驱动装置驱动所述推杆152运动使得锁舌151卡入所述固定凹槽142即可；需要拆卸下扩展功能模块14时，只需反向驱动所述推杆152使得锁舌151离开固定凹槽142即可；快速锁定和解锁，无需工具，方便了扩展功能模块加载和卸载。
[0073]如图9及图10所示，沿所述固定脚141的轴线到其边缘的方向，所述固定凹槽142在与所述固定脚141轴线平行方向的逐渐增大，从竖直方向和左右限制模块的移动，提高其固定时的稳定性。
[0074]所述驱动装置包括偏心轮1531、安装电机1532、限位框1533和电机驱动电路，所述限位框固定在所述推杆152，所述安装电机1532固定在所述车架1，所述电机驱动电路驱动安装电机1532后通过转轴驱动所述偏心轮1531在所述限位框1533内转动。
[0075]所述偏心轮1531在所述限位框1533内转动时，其轮廓不断与限位框1533的内侧壁接触，由于偏心轮1531自身的特点，其轮廓上各点到其转动中心的距离不等，故而偏心轮1531转动过程中，给限位框1533 —个推动其运动的力，运动后的限位框1533再带动推杆152作直线运动，利用偏心轮1531完成对推杆152带动，结构简单，方便控制。
[0076]如图12所示，所述电机驱动电路的第一种实施例包括直流电源24、双刀双掷开关25、左常闭开关26、右常闭开关27、左二极管28和右二极管29，所述双刀双掷开关25与所述直流电源24电连接；
[0077]左常闭开关26和左二极管28并联后一端与双刀双掷开关25串联，另一端与所述安装电机1532的正转开关连接；右常闭开关27和右二极管29并联后一端与双刀双掷开关25串联，另一端与所述安装电机1532的反转开关连接；所述左常闭开关26和右常闭开关27分别设置在所述推杆152左右两端的极限运动位置。
[0078]本实施例中，采用双刀双掷开关25切换安装电机1532旋转方向，安装电机1532带动偏心轮1531转动，偏心轮1531推动推杆152水平移动。当推杆152到达左极限时改变左常闭开关26状态为常开，左二极管有正向导通反向截止的特性，安装电机1532失电停转，此时双刀双掷开关25扳到另一边才能反向接通电源，所以当安装电机1532 —旦到达一个极限位置后就会自动停下来，且只能反向接通电源，控制方便灵活准确。
[0079]如图11所示，所述电机驱动电路的第二种实施例包括直流电源24、驱动器30、控制器32、左常闭开关26、右常闭开关27、左二极管28和右二极管29，所述驱动器30与所述直流电源24电连接，所述控制器32与所述驱动器30电连接；
[0080]左常闭开关26和左二极管28并联后一端与驱动器30串联，另一端与所述安装电机1532的正转开关连接；右常闭开关27和右二极管29并联后一端与驱动器30串联，另一端与所述安装电机1532的反转开关连接；所述左常闭开关26和右常闭开关27分别设置在所述推杆152左右两端的极限运动位置。
[0081]本实施例中，采用控制器32、驱动器30开环控制加限位开关和二极管的方式切换电机旋转方向，安装电机1532带动偏心轮1531转动，偏心轮1531推动推杆152水平移动。当推杆152到达左极限时改变左常闭开关26状态为常开，左二极管27有正向导通反向截止的特性，安装电机1532失电停转，此时只能控制器32控制驱动器30反向接通电源才能使安装电机1532反向旋转，所以当安装电机1532 —旦到达一个极限位置后就会自动停下来，且只能反向接通电源，控制方便灵活准确，智能化程度高。
[0082]如图12所示，所述电机驱动电路的第三种实施例包括直流电源24、驱动器30、控制器32、左传感器开关33和右传感器开关34，所述驱动器30与所述直流电源24电连接，左传感器开关33和右传感器开关34分别设置在所述推杆152左右两端的极限运动位置，且均与所述控制器32电连接；左传感器开关33与驱动器30串联后与所述安装电机1532的正转开关连接；右传感器开关34与驱动器30串联后与所述安装电机1532的反转开关连接。
[0083]采用控制器、驱动器、传感器开关实现闭环控制的方式切换安装电机1532旋转方向，安装电机1532带动偏心轮1531转动，偏心轮1531推动推杆152水平移动。当用户下达锁定指令时，安装电机1532向一个方向旋转，通过偏心轮1531带动推杆152平移到左传感器开关或右传感器开关位置，控制器获知该位置传感器信号后使驱动器掉电，锁舌151就停在了锁定状态的位置；当用户下达解锁指令时，安装电机1532向另一个方向旋转，通过偏心轮1531带动推杆152平移到右传感器开关或左传感器开关位置，控制器获知该位置传感器信号后使驱动器掉电，锁舌就停在了解锁状态的位置，控制方便灵活准确，更能满足用户的个性化需求。
[0084]所述推杆152可滑动设置在组成所述车架I的型材的槽体402内。
[0085]直接利用车架I型材的槽体402作为推杆152的滑动槽，简化了 车架I的结构，减轻了车体的重量。
[0086]如图2及图11所示，每个所述麦克纳姆轮2分别由独立的驱动电机16和减速器17驱动，所述驱动电机16固定在所述车轮架102两侧的固定封板51。
[0087]每个所述麦克纳姆轮2分别由独立的驱动电机16和减速器17驱动，四个麦克纳姆轮2始终贴合地面，提高了抓地力，所以能源得到高效利用。
[0088]所述驱动电机16的电机轴与编码器18相连。
[0089]编码器18的作用在于记录和控制驱动电机16所转的圈数，不同的麦克纳姆轮2在其驱动电机16转动不同圈数时，整个小车平台所运行的轨迹是不同的，扩展了小车平台的运行方式。
[0090]所述驱动电机的电机轴通过皮带19与所述编码器相连，所述编码器与所述驱动电机并排设置。
[0091]常规产品一般是用联轴器将电机轴与编码器轴连接，好处是结构性差异化小(多台伺服电机对比)，但是对装配精度要求相对较高，尤其是同轴度。装配不当极易造成编码器损坏或性能下降。
[0092]相对于联轴器的传动方式(联轴器是电机+联轴器的长度都体现在车身宽度上)，采用等传动比例的皮带轮系结构将电机轴与编码器轴连接起来，伺服电机的总体长度变短；而本技术方案中，所述编码器与所述驱动电机并排设置，车体的宽度减小，使得车体可以更紧凑一一在动力、承载等性能不变的情况下，达到车体小型化的目的。
[0093]所述负载平面3设有摄像头20 ;摄像头20可用于对路况的监控，保证小车平台的运行顺畅。
[0094]所述负载架101设有电源安装框21，所述电源安装框21悬挂于所述负载架101的正中心；简化结构，节省空间。
[0095]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:包括车轮架、驱动电机和麦克纳姆轮，所述车轮架由十二根型材相互首尾连接形成立方体框架结构，所述型材的中心设有固定通孔，且沿所述固定通孔的四周呈放射状设有多个向外开放的槽体； 所述车轮架的两侧安装有固定封板，所述驱动电机固定于所述固定封板并设置在所述车轮架框体的内部。2.根据权利要求1所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:还包括负载架，所述负载架罩在两车轮架上形成所述麦克纳姆轮小车的车架；所述负载架是由型材首尾连接、封板固定形成的框架结构，其上端面固定有负载平面； 以小车所处的平坦地面为水平基准面，所述负载架竖直高度大于所述车轮架的竖直高度，两车轮架套装在所述负载架的内框两侧，车轮架长度方向上的轴心线与地面平行，负载架长度方向上的轴心线也平行于地面，且两者的轴心线为相互垂直的关系；设有主轴设置在所述负载架的中心位置，其长度不小于所述负载架的整体长度，所述主轴的两端依次穿过车轮架和负载架的侧面上相应位置设有的安装封板，所述主轴通过轴承与所述安装封板连接。3.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述型材分为横向型材、纵向型材和竖直型材，所述封板分为固定封板和安装封板，所述车轮架包括上框架、下框架和竖直型材，所述上框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，所述下框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，上框架和下框架之间通过四根竖直型材连接，使得横向型材的端面裸露在所述车轮架的侧平面上，所述固定封板设置在所述车轮架的侧平面，使用螺丝穿过所述固定封板后与所述横向型材裸露端面的固定通孔固定，所述麦克纳姆轮分别设置在所述车轮架的两侧固定封板的外侧: 所述横向型材、纵向型材和竖直型材两两垂直相接的位置，分别通过角件、螺丝和螺母相固定，所述角件由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触； 所述螺丝的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母固定；或者所述螺母设于所述型材的槽体内，螺丝的小端穿过板件的安装通孔后与槽体内的螺母固定。4.根据权利要求2或3所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述型材分为横向型材、纵向型材和竖直型材，所述封板分为固定封板和安装封板；所述负载架包括上框架和侧框架，所述上框架包括两根横向型材和两根纵向型材，横向型材和纵向型材依次首尾相接成一个四边形结构，所述侧框架包括两根纵向型材和两根竖直型材，其中，侧框架的两根纵向型材中，其中一根是上框架的纵向型材，两根纵向型材通过竖直型材相互连接，使得横向型材的端面裸露在所述负载架的侧平面，所述固定封板设置在所述负载架的侧平面，所述固定杆穿过所述固定封板后与所述横向型材裸露端面的固定通孔固定； 所述横向型材、纵向型材和竖直型材两两垂直相接的位置，分别通过角件、螺丝和螺母相固定，所述角件由相互垂直的两块板件组成，且板件上都设有供螺丝伸入的安装通孔，安装时，两个板件的外侧面分别与相互垂直的型材侧面接触； 所述螺丝的大端设于所述型材的槽体内，其小端穿过板件的安装通孔后由螺母固定；或者所述螺母设于所述型材的槽体内，螺丝的小端穿过板件的安装通孔后与槽体内的螺母固定。5.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述车架的前后两侧设有前后防护罩，所述前后防护罩为空心的四棱椎台结构，且设置时正对所述一种麦克纳姆轮小车的轮架结构平台前进方向的侧面向下倾斜。6.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述车架同一侧的两个麦克纳姆轮之间设有锥形结构的左右防护罩，所述左右防护罩固定在负载平面； 所述负载平面的侧面设有底边开口的梯形凹槽，所述左右防护罩上正斜面的一条边固定在梯形凹槽的顶边上，左右防护罩的侧斜面固定在梯形凹槽的腰边上；所述左右防护罩是以其正斜面的另一条边为对称轴的轴对称图形。7.根据权利要求1所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:每个所述麦克纳姆轮分别由独立的驱动电机和减速器驱动，所述驱动电机固定在所述车轮架两侧的固定封板。8.根据权利要求7所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述驱动电机的电机轴通过皮带与编码器相连，所述编码器与所述驱动电机的主体位于所述皮带的同一侧。9.根据权利要求2所述的一种麦克纳姆轮小车的轮架结构，其特征在于:所述负载架设有电源安装框，所述电源安装框悬挂固定于所述负载架的正中心。10.使用如权利要求1-9任意一项所述的麦克纳姆车的轮架结构的小车。
【专利摘要】一种麦克纳姆轮小车的轮架结构；包括车轮架、驱动电机和麦克纳姆轮，所述车轮架由十二根型材相互首尾连接形成立方体框架结构，所述型材的中心设有固定通孔，且沿所述固定通孔的四周呈放射状设有多个向外开放的槽体；所述车轮架的两侧安装有固定封板，所述驱动电机固定于所述固定封板并设置在所述车轮架框体的内部。安装方便，且简化了结构，同时也减轻了车体的重量，节省成本。
【IPC分类】B60G3/00, B62D21/00
【公开号】CN204701403
【申请号】CN201520468147
【发明人】马道平, 潘存云, 张佐江
【申请人】佛山市新恒萃材料科技有限公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月30日
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