专利名称：一种用于电动轮椅的全向移动装置的制作方法 图l为本发明全向移动装置结构爆炸图； 图2为本发明全向移动装置中驱动底盘的结构示意图； 图3为本发明全向移动装置中支撑平台的结构示意图； 图4为脚轮换挡机构的结构示意图； 图5为脚轮与脚轮支撑杆间的连接关系示意图； 图6为本发明全向移动装置中回转机构的结构示意图； 图7为本发明全向移动装置中回转机构与驱动底盘以及支撑平台间的连接关系示意图； 图8为本发明全向移动装置在实现侧移运动功能时，驱动底盘绕回转机构转动示意图； 图9为本发明全向移动装置在进行侧移运动时，脚轮与驱动底盘位置状态示意图。图中 卜驱动底盘2一回转机构3一支撑底盘lo卜驱动平台 102一驱动电机A 103一驱动电机 104一驱动齿轮A 105一驱动齿轮B 106一传动齿轮A 107一传动齿轮 BB 108一驱动轴A 109一驱动轴B110一主动轮A11卜主动轮B 20卜支撑机构 202一扭矩传递203一上支撑法兰204一下支撑法兰205一回转环轴承206一回转轴支 机构座邓7_回转轴 208-轴承盖 209-止推轴承 210-牙嵌式电磁211-离合器安离合器装盘301-支撑平台302-脚轮换挡机303-防撞轮 304-脚轮 305-脚轮支座
构
306-脚轮支撑307-六角轴 308-驱动齿轮C 309-传动齿轮C 310-舵机
杆
311-减震弹簧 312-直杆
下面结合附图来对本发明作出进一步说明。
本发明全向移动装置包括驱动底盘1、回转机构2、支撑底盘3，如图1所示，回转机 构2上、下两端分别连接支撑底盘3与驱动底盘1。
所述驱动底盘1包括驱动平台101、驱动电机A102、驱动电机B103、驱动齿轮 A104、驱动齿轮B105、传动齿轮A106、传动齿轮B107、驱动轴A108、驱动轴B109、主动轮 A110、主动轮B111，如图2所示。
其中，驱动平台101为桁架结构，由此可节省材料，减少制作成本。驱动平台101上 表面两相对侧边处分别装有驱动电机A102和驱动电机B103，且驱动电机A102与驱动电机 B103的输出轴反向设置，并且两个输出轴位于同一水平轴上。驱动电机A102与驱动电机 B103的输出轴分别与驱动齿轮A104、驱动齿轮B105相连。所述的驱动轴A108、驱动轴B109 设置在驱动平台101的下表面，并且轴线均与驱动电机A102与驱动电机B103的输出轴的 轴线平行，所述驱动电机A102、驱动齿轮A104、传动齿轮A106、驱动轴A108、主动轮A110分 别与驱动电机B103、驱动齿轮B105、传动齿轮B107、驱动轴B108、主动轮Bill的结构相同， 且关于桁架的中心轴线对称。工作过程为驱动电机A102和驱动电机B103开始工作，同时 电机输出轴分别带动驱动齿轮A104和驱动齿轮B105旋转，进而分别与之啮合的传动齿轮 A106和传动齿轮B 107旋转，由于主动轮AllO与传动齿轮A106同轴，主动轮Bill与传动 齿轮B107同轴，所以主动轮AllO与主动轮Bill也会同步旋转，最后实现驱动。
如图3所示，所述支撑底盘3包括支撑平台301和脚轮换挡机构302。其中，支撑 平台301为桁架结构，支撑平台301的每条侧边的周向上安装有防撞轮303，用来在轮椅运 动过程中撞到外界物体时，起到缓冲作用。在支撑平台301的下表面上均勻布置有脚轮换 挡机构302。本实施例中支撑平台301为“田”字形框架结构，在支撑平台301的每条侧边 周向上均安装有两个防撞轮303，在支撑平台301下表面每两条侧边的夹角位置上安装有 脚轮换挡机构302，由此使每个脚轮换挡机构302受力均勻。所述脚轮换挡机构302包括 脚轮304、脚轮支座305、脚轮支撑杆306、六角轴307、驱动齿轮C308、传动齿轮C309、舵机 310，如图4所示。脚轮支座305竖直固定连接在支撑底盘3的下表面上；脚轮支撑杆306 为空心圆柱结构，脚轮支撑杆306 —端与脚轮支座305相连。脚轮304上连接有圆柱形直 杆312，直杆312 —端穿入到脚轮支撑杆306中，并通过减震弹簧311与脚轮支座305相连， 使直杆312与脚轮支撑杆306间相互配合形成圆柱副，如图5所示，由此可避免在本发明全 向移动装置越过障碍物时，出现过激的震荡。当脚轮304遇到障碍物时，脚轮304被顶起， 减震弹簧311处于压缩状态。当脚轮304越过障碍物后，脚轮304被减震弹簧311弹回，恢复原始状态，从而实现越障的功能。脚轮支座305的侧面上安装有舵机310，舵机310的输 出轴与驱动齿轮C308相连，驱动齿轮C308与传动齿轮C309啮合传动连接，传动齿轮C309 通过六角轴307与脚轮支撑杆306相连。所述脚轮304为方向锁定脚轮，具有直线运动自 由度和脚轮转动自由度两个自由度，可实现中心锁定以及全向锁定两种功能。其中，中心锁 定即直线运动自由度和脚轮转动自由度均处于自由状态；全向锁定即直线运动自由度和脚 轮转动自由度均处于锁定状态。脚轮与地面的最小垂直距离比主动轮A、主动轮B与地面的 最小垂直距离高约2mm，由此防止主动轮A与主动轮B与地面打滑。工作过程为舵机310 开始工作，同时舵机310的输出轴带动驱动齿轮C308旋转，进而带动与其啮合的传动齿轮 C309旋转，传动齿轮C309与六角轴307通过平键相连，传动齿轮C309带动六角轴307转 动，通过六角轴的转动实现脚轮中心锁定状态和全向锁定状态的切换。
如图6所示，所述回转机构2包括支撑机构201与扭矩传递机构202。支撑机构 201用来承受压力与弯矩，包括上支撑法兰203、下支撑法兰204、回转环轴承205。上支撑 法兰203和下支撑法兰204之间通过回转环轴承205相连，回转环轴承205与上支撑法兰 203和下支撑法兰204间通过螺栓固连。扭矩传递机构202用来传递扭矩，位于支撑机构 201内部，包括回转轴支座206、回转轴207、轴承盖208、止推轴承209、牙嵌式电磁离合器 210、离合器安装盘211。所述回转轴207为空心轴，回转轴207外侧由下至上依次套接有回 转轴支座206、止推轴承209、牙嵌式电磁离合器210、轴承盖208。所述回转轴支座206与 回转轴207键连接，止推轴承209外侧与轴承盖208配合，通过轴承盖208使止推轴承209、 牙嵌式电磁离合器210与回转轴底盘206间实现相对定位。所述牙嵌式电磁离合器210通 过螺栓与离合器安装盘211固连。其中，上支撑法兰203、轴承盖208均与支撑底盘3下表 面相连，位于支撑底盘3下表面中心处；下支撑法兰204、轴承盖208均与驱动底盘1上表 面相连，且位于驱动底盘1上表面中心处，如图7所示。
本发明工作时，包括直线运动、曲线运动和侧移运动三种情况
直线运动时，牙嵌式电磁离合器210处于吸合状态，从而使驱动底盘1、回转机构 2、支撑底盘3吸合为一体。驱动每个脚轮换挡机构中的舵机310依次使驱动齿轮C308、传 动齿轮C309、六角轴307转动，使脚轮304处于中心锁定状态。控制驱动电机A102和驱动 电机B103等速同向转动，从而分别驱动齿轮A104、传动齿轮A106、驱动轴A108与驱动齿轮 B105、传动齿轮B107、驱动轴B109等速同向转动，最终驱动主动轮AllO和主动轮Bill等速 同向运动，从而使全向轮椅沿直线运动。
曲线运动时，牙嵌式电磁离合器210处于吸合状态，从而使驱动底盘1、回转机构 2、支撑底盘3吸合为一体。驱动每个脚轮换挡机构302中的舵机310依次使各个驱动齿轮 308、传动齿轮309、六角轴307转动，使脚轮304处于中心锁定状态。控制驱动电机A104和 驱动电机B105等速反向转动时，分别通过驱动齿轮A104、传动齿轮A106、驱动轴A108与驱 动齿轮8105、传动齿轮8107、驱动轴8109，最终驱动主动轮々110和主动轮8111等速反向转 动，从而使全向轮椅进行零回转半径下的运动。当驱动电机A102和驱动电机B103同向非 同速转动时，全向轮椅可以一定曲率完成转向，并通过控制驱动齿轮A104与驱动电机B105 的转速，达到控制全向轮椅转向曲率和转向速率的目的。
侧移运动时，牙嵌式电磁离合器210处于释放状态，此时，驱动底盘1可绕回转机 构2转动。驱动舵机310依次使驱动齿轮C308、传动齿轮C309、六角轴307转动，使脚轮304处于全锁定状态。在驱动电机A102和驱动电机B103等速反向运动条件下，驱动底盘1 绕回转机构2转动α度角，如图8所示。随后使牙嵌式电磁离合器210处于吸合状态，通 过驱动舵机310控制脚轮304处于中心锁定状态，驱动电机Α102和驱动电机Β103等速同 向转动，分别通过驱动齿轮Α104、传动齿轮Α106、驱动轴Α108以及驱动齿轮Β105、传动齿轮 Β106、驱动轴Β109驱动主动轮AllO和主动轮Bill等速同向运动。由于此时脚轮304处于 中心锁定状态，从而使全向底盘沿α角度进行侧移运动，如图9所示，由此可使本发明全向 移动装置，在狭小的空间中可以自由的移动。


本发明公开一种用于电动轮椅的全向移动装置，包括驱动底盘、回转机构、支撑底盘，支撑底盘上安装有主动轮，并起到支撑的作用；驱动底盘上安装有方向锁定脚轮，回转机构用来连接支撑底盘与驱动底盘，并且使驱动底盘可沿回转机构轴向运动。本发明通过方向锁定脚轮与主动轮共同实现直线运动、曲线运动以及侧移运动三种方式。本发明的优点在于可实现全向灵活运动，具备无回转半径下实现全方向运动的功能；负载能力强、不易打滑、可控性强、无噪音、可靠性高，生产成本低。