CN216684581U - 一种舵轮结构以及自动搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种舵轮结构以及自动搬运机器人。舵轮包括第一驱动装置、第二驱动装置两套驱动装置以及并列布置的第一轮体与第二轮体，第一驱动装置用于驱动第一轮体转动，第二驱动装置用于驱动第二轮体转动，该舵轮的轮体可在第一轮体与第二轮体同速转动时，沿直线滚动，在第一轮体与第二轮体差速转动时转变朝向。能够利用舵轮的两个轮体的差速实现轮体的转向，利于配置有该舵轮的搬运机器人的变向运动，且便于自动搬运机器人在狭窄密集的空间移动，对运动场地的要求较低不易损坏。

Description

一种舵轮结构以及自动搬运机器人

技术领域

本实用新型涉及搬运机器人领域，尤其涉及一种舵轮结构以及自动搬运机器人。

背景技术

自动搬运机器人，如自动导向车(Automated Guided Vehicle，AGV)等，是仓库或工厂中搬运货物的一种重要设备。通常自动搬运机器人上配置有两个电机，用于在分别驱动自动搬运机器人左右两侧的轮子同速旋转时实现自动搬运机器人的先后移动，在分别驱动自动搬运机器人两侧的轮子异速旋转时，驱动自动搬运机器人转向。

在另一种驱动自动搬运机器人移动的方法中，自动搬运机器人上配置有由轮毂与若干和轮毂轴线成45°角的辊子构成的麦克纳姆轮，通过利用具有特殊构造的麦克纳姆轮实现自动搬运机器人的移动和转向。

但是，在通过差速驱动轮子实现自动搬运机器人转向的方法中，在自动搬运机器人转向时其转动半径较大，使得自动搬运机器人需要的转向空间大于自动搬运机器人的体积，当自动搬运机器人处于较为密集狭小的空间时，则容易出现转向困难甚至无法转向的问题。

而麦克纳姆轮由于结构复杂成本较高，对使用场地要求高，因此限制了使用麦克纳姆轮的自动搬运机器人只能在平坦的路面上移动，若在不平坦的路面上移动，则极易损坏，维护成本也较高。

实用新型内容

本实用新型提供一种舵轮结构以及自动搬运机器人，以部分的解决现有技术存在的上述问题。

本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型提供了一种舵轮结构，所述舵轮至少包括：所述舵轮至少包括：第一驱动装置、第二驱动装置以及轮体，所述轮体包括并列布置的第一轮体以及第二轮体；其中：

所述第一驱动装置，用于驱动所述第一轮体转动；

所述第二驱动装置，用于驱动所述第二轮体转动；

所述轮体，用于在所述第一轮体与所述第二轮体同速转动时，沿直线滚动，在所述第一轮体与所述第二轮体差速转动时，使所述轮体转变朝向。

可选地，所述舵轮还包括：变速箱；所述变速箱包括第一变速机构以及第二变速机构；所述第一变速机构的两端分别与所述第一驱动装置和所述第一轮体连接；所述第二变速机构的两端分别与所述第二驱动装置和所述第二轮体连接；

所述变速箱，用于在所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置的驱动下，控制所述第一轮体以及所述第二轮体同速或差速转动；

所述第一驱动装置，还用于通过所述第一变速机构驱动所述第一轮体转动；

所述第二驱动装置，还用于通过所述第二变速机构驱动所述第二轮体转动。

可选地，所述第一变速机构包括第一输入机构以及第一输出机构；所述第一输入机构与所述第一输出机构通过齿轮连接；所述第一驱动装置与所述第一输入机构通过键连接，所述第一轮体与所述第一输出机构通过法兰连接；

所述第二变速机构包括第二输入机构以及第二输出机构；所述第二输入机构与所述第二输出机构通过齿轮连接；所述第二驱动装置与所述第二输入机构通过键连接，所述第二轮体与所述第二输出机构通过法兰连接。

可选地，所述第一输入机构、所述第二输入机构、所述第一输出机构以及所述第二输出机构水平设置；所述第一输入机构与所述第二输入机构朝向相对，所述第一输出机构与所述第二输出机构朝向相对；所述第一输入机构与所述第一输出机构在水平面上呈90度夹角；所述第二输入机构与所述第二输出机构在水平面上呈90度夹角；所述第一轮体与所述第二轮体竖直设置，并在水平方向上分别连接于所述变速箱两侧。

可选地，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置在水平方向上分别连接于所述变速箱两侧；所述第一轮体与所述第二轮体间的连线和所述第一驱动装置的中轴线垂直相交，且和所述第二驱动装置的中轴线垂直相交；所述第一驱动装置的中轴线与所述第二驱动装置的中轴线在水平面上平行或重合。

可选地，所述第一变速机构包括第一输入机构、二级减速机构以及第一输出机构；所述第一输入机构与所述第一输出机构的一端通过齿轮连接，所述第一输出机构的另一端与所述二级减速机构通过轴承连接；和/或，

所述第二变速机构包括：第二输入机构、二级减速机构以及第二输出机构；所述第二输入机构与所述第二输出机构的一端通过齿轮连接，所述第二输出机构的另一端与所述二级减速机构通过轴承连接。

可选地，所述二级减速机构为行星减速器或平行轴齿轮减速器。

可选地，所述第一输入机构由第一输入轴以及第一输入齿轮构成；所述第一输出机构由第一输出轴以及第一输出齿轮构成；所述第一输入机构以及所述第一输出机构之间通过所述第一输入齿轮以及所述第一输出齿轮连接；

所述第二输入机构由第二输入轴以及第二输入齿轮构成；所述第二输出机构由第二输出轴以及第二输出齿轮构成；所述第二输入机构以及所述第二输出机构之间通过所述第二输入齿轮以及所述第二输出齿轮连接。

可选地，所述第一输入齿轮与所述第一输出齿轮为锥齿轮、螺旋齿轮、圆弧锥齿中的一种；

所述第二输入齿轮与所述第二输出齿轮为锥齿轮、螺旋齿轮、圆弧锥齿中的一种。

可选地，所述舵轮还包括：水平设置的转盘轴承；

所述转盘轴承用于连接所述变速箱顶部以及自动搬运机器人底部。

可选地，所述舵轮还包括：设置于所述转盘轴承中的传感器；

所述传感器用于定位所述轮体的旋转角度。

本实用新型提供了一种自动搬运机器人，所述自动搬运机器人设置有至少一个舵轮，所述舵轮用于驱动所述自动搬运机器人移动；所述舵轮至少包括：第一驱动装置、第二驱动装置以及轮体；所述轮体包括并列布置的第一轮体以及第二轮体；其中：

所述第一驱动装置，用于驱动所述第一轮体转动；

所述第二驱动装置，用于驱动所述第二轮体转动；

所述轮体，用于在所述第一轮体与所述第二轮体同速转动时，沿直线滚动，在所述第一轮体与所述第二轮体差速转动时，使所述轮体转变朝向。

可选地，所述舵轮还包括：变速箱；所述变速箱包括：第一变速机构以及第二变速机构；所述第一变速机构的两端分别与所述第一驱动装置和所述第一轮体连接；所述第二变速机构的两端分别与所述第二驱动装置和所述第二轮体连接；

所述变速箱，用于在所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置的驱动下，控制所述第一轮体以及所述第二轮体同速或差速转动；

所述第一驱动装置，还用于通过所述第一变速机构驱动所述第一轮体转动；

所述第二驱动装置，还用于通过所述第二变速机构驱动所述第二轮体转动。

可选地，所述第一变速机构包括第一输入机构以及第一输出机构；所述第一输入机构与所述第一输出机构通过齿轮连接；所述第一驱动装置与所述第一输入机构通过键连接，所述第一轮体与所述第一输出机构通过法兰连接；

所述第二变速机构包括第二输入机构以及第二输出机构；所述第二输入机构与所述第二输出机构通过齿轮连接；所述第二驱动装置与所述第二输入机构通过键连接，所述第二轮体与所述第二输出机构通过法兰连接。

可选地，所述第一输入机构、所述第二输入机构、所述第一输出机构以及所述第二输出机构水平设置；所述第一输入机构与所述第二输入机构朝向相对，所述第一输出机构与所述第二输出机构朝向相对；所述第一输入机构与所述第一输出机构在水平面上呈90度夹角；所述第二输入机构与所述第二输出机构在水平面上呈90度夹角；所述第一轮体与所述第二轮体竖直设置，并在水平方向上分别连接于所述变速箱两侧。

可选地，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置在水平方向上分别连接于所述变速箱两侧；所述第一轮体与所述第二轮体间的连线和所述第一驱动装置的中轴线垂直相交，且和所述第二驱动装置的中轴线垂直相交；所述第一驱动装置的中轴线与所述第二驱动装置的中轴线在水平面上平行或重合。

可选地，所述第一变速机构包括第一输入机构、二级减速机构以及第一输出机构；所述第一输入机构与所述第一输出机构的一端通过齿轮连接，所述第一输出机构的另一端与所述二级减速机构通过轴承连接；和/或，

所述第二变速机构包括：第二输入机构、二级减速机构以及第二输出机构；所述第二输入机构与所述第二输出机构的一端通过齿轮连接，所述第二输出机构的另一端与所述二级减速机构通过轴承连接。

可选地，所述二级减速机构为行星减速器或平行轴齿轮减速器。

可选地，所述第一输入机构由第一输入轴以及第一输入齿轮构成；所述第一输出机构由第一输出轴以及第一输出齿轮构成；所述第一输入机构以及所述第一输出机构之间通过所述第一输入齿轮以及所述第一输出齿轮连接；

所述第二输入机构由第二输入轴以及第二输入齿轮构成；所述第二输出机构由第二输出轴以及第二输出齿轮构成；所述第二输入机构以及所述第二输出机构之间通过所述第二输入齿轮以及所述第二输出齿轮连接。

可选地，所述第一输入齿轮与所述第一输出齿轮为锥齿轮、螺旋齿轮、圆弧锥齿中的一种；

所述第二输入齿轮与所述第二输出齿轮为锥齿轮、螺旋齿轮、圆弧锥齿中的一种。

可选地，所述舵轮还包括：转盘轴承；

所述转盘轴承用于连接所述舵轮顶部以及所述自动搬运机器人底部。

可选地，所述舵轮还包括：设置于所述转盘轴承中的传感器；

所述传感器用于定位所述轮体的旋转角度。

本实用新型采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：舵轮包括第一驱动装置、第二驱动装置两套驱动装置以及并列布置的第一轮体与第二轮体，第一驱动装置用于驱动第一轮体转动，第二驱动装置用于驱动第二轮体转动，该舵轮的轮体可在第一轮体与第二轮体同速转动时，沿直线滚动，在第一轮体与第二轮体差速转动时转变朝向。

基于本实用新型提供的舵轮以及自动搬运机器人，能够利用舵轮的两个轮体的差速实现轮体的转向，利于配置有该舵轮的自动搬运机器人的变向运动，且便于自动搬运机器人在狭窄密集的空间移动，对运动场地的要求较低不易损坏。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种舵轮的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种变速箱的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种舵轮的正视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种舵轮的示意图；

图5a以及图5b为本实用新型实施例提供的一种变速箱的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种变速箱的输入端示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种自动搬运机器人的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种自动搬运机器人的转向示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种自动搬运机器人的转向结果示意图。

具体实施方式

目前，传统的舵轮包括一个轮体以及两个驱动该轮体的电机，驱动舵轮的电机包括用于驱动轮体前后滚动的牵引电机以及用于驱动轮体转向的转向电机，电机的整体功率高，且每个电机分别连接一个变速箱。并且，由于舵轮的轮体用于支持搬运机器人移动以及支撑搬运机器人，因此，通常舵轮的轮体体积较大，相应的，用于驱动轮体运动及转向的电机体积也较大，使得传统舵轮整体成本高，体积大。

进一步地，由于传统舵轮体积大，对于安装有传统舵轮的搬运机器人而言，舵轮会占用搬运机器人身体过多的空间。而为了能够搬运货物并在仓库或工厂中灵活移动穿梭，搬运机器人的体积通常会控制在一定范围内，即搬运机器人的体积是具有上限的。因此，当舵轮体积越大时，搬运机器人中剩余的能够配置的用于实现其他功能的装置或机构的空间就越小。舵轮的体积会影响对搬运机器人体积的控制及搬运机器人的性能。

并且，传统舵轮的轮体竖直设置，轮体上方设置有水平的转向盘。转向电机也竖直设置，并通过齿轮与转向盘连接。在转向电机驱动舵轮转向时，通过齿轮带动转向盘旋转，以驱动轮体转向。由于转向电机与轮体之间通过齿轮与转向盘传动，而齿轮与转向盘的传动存在机械误差，使得舵轮的转向存在误差，回转精度较低。

而且，传统的舵轮中用于感应舵轮旋转角度的传感器设置在与转向盘连接的齿轮上，由于齿轮与转向盘间的机械误差，传感器对舵轮的转向角度的定位误差也较大。而对于配置有舵轮的搬运机器人而言，当该搬运机器人处于较为密集狭窄的空间中时，需要舵轮准确转向并能够精准定位舵轮转向角度，以免转向失败甚至在驱动搬运机器人运动时发生碰撞导致损坏等情况发生。

本实用新型实施例提供一种新的舵轮，在舵轮上仅配置用于驱动舵轮前后滚动的牵引电机，无需配置转向电机，对电机的整体功率和体积要求小。并且，本实用新型实施例提供的舵轮不存在转向电机通过齿轮与转向盘传动，使得舵轮的转向存在误差的问题，回转精度以及对舵轮转向角度的定位精度都足够高。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

图1为本实用新型实施例提供的一种舵轮的示意图。可见，该舵轮至少包括：第一驱动装置2、第二驱动装置3以及轮体4。该轮体4包括并列布置的第一轮体41以及第二轮体42。其中：

该第一驱动装置2，用于驱动第一轮体41转动。该第二驱动装置3，用于驱动第二轮体42转动。

在本实用新型一个或多个实施例中，舵轮中包括的第一驱动装置2以及第二驱动装置3皆可为电机。当然可以是其他能够驱动舵轮滚动以及转向的装置，本实用新型在此不做限制。

由于该舵轮的两个驱动装置单独运作，可分别驱动一个轮体4。因此，该舵轮的第一轮体41以及第二轮体42在分别驱动下，可以同向转动也可反向转动，可以以相同的速度大小转动也可以不同速度大小转动。

在本实用新型中，该轮体4，用于在第一轮体41与第二轮体42同速转动时，沿直线滚动，在第一轮体41与第二轮体42差速转动时，使该轮体转变朝向。

在本实用新型一个或多个实施例中，该舵轮还包括：变速箱。该变速箱包括两套独立的变速机构：第一变速机构以及第二变速机构。该第一变速机构的两端分别与第一驱动装置2和第一轮体41连接。该第二变速机构的两端分别与第二驱动装置3和第二轮体42连接。

在本实用新型中，该舵轮中可仅设置一个变速箱，该变速箱包括的第一变速机构以及第二变速机构互相独立运作，分别用于驱动一个轮体转动。

该变速箱，用于在该第一驱动装置2以及该第二驱动装置3的驱动下，控制该第一轮体41以及第二轮体42同速或差速转动。

在本实用新型中，该第一驱动装置2，还用于通过第一变速机构驱动第一轮体41转动。

该第二驱动装置3，还用于通过第二变速机构驱动第二轮体42转动。

则该变速箱，用于在第一驱动装置2以及第二驱动装置3的驱动下，控制第一轮体41以及第二轮体42同速或差速转动。

在本实用新型中，所提及的速度包括大小和方向。本实用新型所指的同速即包括速度大小的相同，也包括速度方向的相同，仅当第一轮体41与第二轮体41以相同速度大小且以相同速度方向转动时，才为同速转动。本实用新型所指的差速既可以是速度大小的差异，也可以是速度方向的差异，即当第一轮体41与第二轮体42以相同速度方向不同速度大小转动时、以不同速度方向以相同速度大小转动时、以不同速度方向以不同速度大小转动时，皆为差速转动。只要并非同速度大小且同速度方向转动，则为差速转动。

并且，在第一轮体41与第二轮体42以相同速度方向不同速度大小转动时，以及在第一轮体41与第二轮体42以不同速度方向且以不同速度大小转动时，能够实现配置有该舵轮的自动搬运设备沿曲线轨迹运动。在第一轮体41与第二轮体42以不同速度方向以相同速度大小转动时，能够通过使舵轮原地转向，实现配置有该舵轮的自动搬运设备的原地转向。

因此，当第一驱动装置2以及第二驱动装置3以相同的转速和转动方向输入到变速箱时，可以控制该舵轮前后滚动行走。当第一驱动装置2以及第二驱动装置3以同样的转速和不同的转动方向输入到变速箱中时，可以控制该舵轮沿竖直轴线旋转改变朝向。通过控制舵轮沿竖直轴线旋转的角度，能够实现配置有该舵轮的自动搬运机器人沿任意方向的运动。

该舵轮的轮体能够支撑在地面，并通过与地面的摩檫力将变速箱输出扭矩转化为舵轮的牵引力。

在本实用新型中，该第一变速机构包括第一输入机构以及第一输出机构。该第一驱动装置2与第一输入机构连接，该第一轮体41与第一输出机构连接。并且，该第二变速机构包括第二输入机构以及第二输出机构。该第二驱动装置3与第二输入机构连接，第二轮体42与第二输出机构连接。

在本实用新型一个或多个实施例中，该第一输入机构与该第一输出机构通过齿轮连接。该第二输入机构与该第二输出机构通过齿轮连接。

则，该第一输入机构的一端与该第一驱动装置连接，该第一输入机构的另一端与该第一输出机构连接。该第二输入机构的一端与该第二驱动装置连接，该第二输入机构的另一端与该第二输出机构连接。第一轮体41与第一输入机构分别连接于第一输出机构的两端，第二轮体42与第二输入机构分别连接于第二输出机构的两端。

在本实用新型一个或多个实施例中，该第一驱动装置2与该第一输入机构具体可通过键连接，该第一轮体41与第一输出机构具体可通过法兰连接。该第二驱动装置与该第二输入机构也可通过键连接，该第二轮体42与该第二输出机构具体可通过法兰连接。

在本实用新型中，对采用的键连接的具体方式不做限制，例如，可采用平键连接，花键连接等等。或者，可将该第一驱动装置2与该第一输入机构加工为一体，例如，可将第一驱动装置2与该第一输入机构焊接为一体等。

在本实用新型一个或多个实施例中，该第一输入机构可由第一输入轴以及第一输入齿轮构成。该第一输出机构可由第一输出轴以及第一输出齿轮构成。该第一输入机构以及该第一输出机构之间通过第一输入齿轮以及第一输出齿轮连接。该第二输入机构可由第二输入轴以及第二输入齿轮构成。该第二输出机构可由第二输出轴以及第二输出齿轮构成。该第二输入机构以及该第二输出机构之间通过第二输入齿轮以及第二输出齿轮连接。该第一输入轴与第一输入齿轮固定连接，类似的，该第一输出轴以及第一输出齿轮间、该第二输入轴与第二输入齿轮间、该第二输出轴以及第二输出齿轮间皆固定连接。

其中，该第一输入齿轮与第一输出齿轮具体可以是锥齿轮、螺旋齿轮、圆弧锥齿中的一种。该第二输入齿轮与第二输出齿轮，具体也可以是锥齿轮、螺旋齿轮、圆弧锥齿中的一种。或者，也可以是其他形式的齿轮，本实用新型在此不做限制。

在本实用新型中，舵轮的两个轮体4竖直设置。为了使舵轮结构紧密，体积小，该变速箱可位于该舵轮的第一轮体41以及第二轮体42之间。并且，为了能够实现对第一轮体41以及第二轮体42同向或反向转动的控制，第一驱动装置2以及第二驱动装置3也可相对设置，分别位于变速箱两侧。

具体的，该第一输入机构、第二输入机构、第一输出机构以及第二输出机构可水平设置。该第一输入机构与第二输入机构朝向相对，且该第一输出机构与第二输出机构朝向相对。该第一输入机构与第一输出机构在水平面上可呈90度夹角，该第二输入机构与第二输出机构在水平面上也可呈90度夹角。

在本实用新型一个或多个实施例中，该第一轮体41与第二轮体42在水平方向上分别连接于变速箱两侧。

并且，该第一驱动装置2与第二驱动装置3在水平方向上也可分别连接于变速箱两侧。第一轮体41与第二轮体42间的连线和第一驱动装置2的中轴线垂直相交，且该第一轮体41与第二轮体42间的连线和第二驱动装置3的中轴线垂直相交。该第一驱动装置2的中轴线与第二驱动装置3的中轴线在水平面上平行或重合。

以该变速箱是正方体且中心轴线竖直为例进行说明，则该变速箱竖直的四个面分别与该第一驱动装置2、第二驱动装置3第一轮体41以及第二轮体42连接。该第一驱动装置2、第二驱动装置3第一轮体41以及第二轮体42在水平面上分布于该变速箱的四周。且该第一驱动装置2、第二驱动装置3分别所位于的面相对不相邻。该第一轮体41以及第二轮体42分别所位于的面相对不相邻。

在本实用新型中，对该舵轮中第一轮体41与变速箱的连接方式以及第二轮体42与该变速箱的连接方式不做限制，例如，可采用法兰连接的方式，或者也可采用其他方连接式，可根据需要灵活设置。

因此，在本实用新型中，该舵轮还可至少包括第一法兰以及第二法兰。该第一法兰用于连接该变速箱的第一输出机构与第一轮体41。该第二法兰用于连接该变速箱的第二输出机构与第二轮体42。

在本实用新型提供的一个或多个实施例中，该第一法兰以及第二法兰可作为构成该变速箱的一部分。

在本实用新型一个或多个实施例中，该变速箱的变速机构还可根据需要灵活设置，例如，该变速箱可以是单级减速，也可以是二级减速等。则在该变速箱的变速机构中还可包二级减速机构。

因此，在本实用新型一个或多个实施例中，该变速箱中还可包括二级减速机构。则该第一变速机构可包括第一输入机构、二级减速机构以及第一输出机构。该第一输入机构与第一输出机构的一端通过齿轮连接，该第一输出机构的另一端与该二级减速机构通过轴承连接。

在本实用新型一个或多个实施例中，该第二变速机构还可包括：第二输入机构、二级减速机构以及第二输出机构。该第二输入机构与该第二输出机构的一端通过齿轮连接，该第二输出机构的另一端与该二级减速机构通过轴承连接。

其中，该二级减速机构具体可为行星减速器或平行轴齿轮减速器，或者也可以是其他减速器，本实用新型在此不做限制。

在本实用新型一个或多个实施例中，该第一法兰与第二法兰可包括内齿轮。

在本实用新型一个或多个实施例中，该第一法兰及第二法兰可通过齿轮与二级减速机构连接。

图2为本实用新型实施例提供的一种变速箱的示意图。该图为变速箱在水平面上的剖视图。该变速箱未在图中用标号标出。如图，该变速箱中还包括第一法兰6、第二法兰7、第一变速机构包含的二级减速机构8以及第二变速机构包含的二级减速机构9。可见，该第一法兰6与第一变速机构包含的二级减速机构8连接。该第二法兰7与第二变速机构包含的二级减速机构9连接。第一输入机构111与第一输出机构112间呈90°角，第二输入机构121与第二输出机构122间也呈90°角。该变速箱的第一变速机构与第二变速机构容纳在该变速箱的壳体10中。

可见，本实用新型中舵轮的两种驱动装置分别与变速箱的两套变速机构独立连接，能够分别驱动与两套变速机构独立连接的两个轮体4。两套驱动装置对两个轮体4的驱动互不影响与干扰。

进一步地，由于该舵轮用于连接在诸如自动导向车(Automated Guided Vehicle，AGV)等自动搬运机器人上，支持自动搬运机器人的移动，在将舵轮连接到自动搬运机器人上后，该舵轮除了能够沿着水平方向上的轴线前后滚动，还需沿着竖直方向上的轴线转动以转向。

因此，该舵轮还可包括：转盘轴承。

该转盘轴承可水平设置，用于连接该舵轮以及搬运机器人。则，该转盘轴承用于连接舵轮顶部以及自动搬运机器人底部。具体的，该转盘轴承与变速箱顶部连接。即，该转盘轴承可用于连接舵轮的变速箱顶部以及自动搬运机器人底部。该转盘轴承能够支持舵轮安装在自动搬运机器人上，并减小舵轮在转向时的摩擦力，使得在自动搬运机器人有转向需求时，该舵轮能够灵活转向，实现自动搬运机器人运动方向的转变。

图3为本实用新型实施例提供的一种舵轮的正视图。如图，舵轮的转盘轴承5位于变速箱1上方，用于连接该舵轮与自动搬运机器人。变速箱1位于第一轮体41与第二轮体42之间。并且，由于该图是正视图，因此仅展示出第一驱动装置2，而第二驱动装置3在第一驱动装置2对侧与变速箱1连接，由于被遮挡而无法在图3中展示。

另外，由于该转盘轴承5用于连接舵轮与自动搬运机器人，因此，该转盘轴承5中可包括安装孔，用于与自动搬运机器人底盘连接。

当然，本实用新型不限制该舵轮的应用场景。本实用新型提供的舵轮并不仅限于应用到自动搬运机器人中，还可应用到其他的可自动移动的机器人或有人驾驶的机器人中等等，本实用新型在此不做限制。本实用新型仅以方便描述为目标，以自动搬运机器人为例进行说明。

本实用新型还提供了如图4所示的舵轮示意图。该图为舵轮的正视剖面图，从正面展示了第一法兰6、第二法兰7、第一变速机构包含的二级减速机构8、第二变速机构包含的二级减速机构9、第一输出机构112以及第二输出机构122间的位置关系。由于第一驱动装置2与第二驱动装置3，以及变速箱1的第一变速机构中的第一输入机构111与第二变速机构中的第二输入机构121不在该剖面上，因此未显示在图中。

另外，由于自动搬运机器人在执行任务的过程中，不同时刻的行进路线不同，执行不同任务时的转向角度不同。则舵轮在转向时，需要定位自身的旋转角度，并准确根据自动搬运机器人的转向需求，转动指定的角度。例如，当自动搬运机器人在向东行驶转为向南行驶时，则需要控制舵轮旋转90°。因此，该舵轮中还可设置有用于转向的辅助设备：如传感器，以感应该舵轮的旋转以及旋转角度。

并且，由于舵轮是通过转盘轴承5与自动搬运机器人连接的，且在舵轮转向时，由转盘轴承5支持其旋转。因此，为了减小传动时的机械误差，使该舵轮能够在驱动装置的驱动下旋转准确的角度，并在转动时准确定位自身的转向角度，该传感器可设置在转盘轴承5中。

于是，该舵轮还可包括：设置于转盘轴承5中的传感器。该传感器用于定位舵轮的旋转角度。

在本实用新型一个或多个实施例中，该传感器具体可以是旋转编码器。

在本实用新型中，基于图1所示的舵轮，一个舵轮中配置两个轮体代替传统舵轮中的一个轮体，且本实用新型中舵轮的每个轮体可分别由一个驱动装置驱动。由于本实用新型中的一个舵轮由两个轮体共同支持其滚动或转向，因此，对于一个单独的轮体而言，无需配置较大功率的电机以驱动其转动，相应的，一个电机的体积也较小，即用于驱动一个轮体的电机的功率及体积小于传统舵轮中驱动轮体转动的牵引电机的功率及体积。并且，本实用新型中提供的舵轮无需配置转向电机来驱动其转向，而是通过在第一驱动装置2以及第二驱动装置3两个电机分别驱动下，使舵轮的两个轮体差速转动，实现舵轮的转向。由于舵轮对电机的功率要求低，且体积小，使得舵轮的成本低。

可以看出，基于本实用新型提供的舵轮，能够利用舵轮的两个轮体的差速实现轮体的转向，利于配置有该舵轮的自动搬运机器人的变向运动，且便于在狭窄密集的空间移动，对运动场地的要求较低，舵轮成本低且不易损坏。

本实用新型还提供了一种如图5a以及图5b所示的变速箱的示意图。该图5a为变速箱1的正视图，图5b为变速箱1的剖视图。由图5a可见该变速箱1用于与其中一个驱动装置连接的输入端101。该输入端101包括第一输入端1011以及第二输入端1021。该变速箱的两侧可连接舵轮的第一轮体41以及第二轮体42。该变速箱1用于与两个轮体连接的输出端未示出。由图5b可见，该变速箱1用于与两个轮体连接的输出端包括第一输出端1012以及第二输出端1022。舵轮的第一驱动装置2可通过第一输入端1011与该变速箱1连接，第一轮体41可通过第一输出端1012与变速箱1连接。舵轮的第二驱动装置3可通过第二输入端1021与该变速箱1连接，第二轮体42可通过第二输出端1022与变速箱1连接。

在该变速箱1内部，第一输入端和第一输出端内部通过齿轮耦合。第二输入端和第二输出端内部通过齿轮耦合，形成两套独立的变速机构。

可见，该舵轮的两个驱动装置可分别安装在变速箱1的两个输入端，分别独立通过变速箱1的两个输入机构带动两个输出机构转动。由于变速箱1的两个输出机构安装在法兰上，两个驱动装置能够分别控制两个法兰带动舵轮的两个轮体转动。舵轮的两个驱动装置可以以同样的输入转速和转动方向控制舵轮前后滚动行走，以同样的输入转速和不同的转动方向控制舵轮旋转转向，并通过集成有传感器的转盘轴承5实现舵轮旋转并控制转动角度。

图6为本说明书提供的一种变速箱的输入端示意图。如图，舵轮的驱动装置可通过该输入端101与变速箱1连接。

本实用新型还提供了一种自动搬运机器人。该自动搬运机器人设置有至少一个舵轮，该舵轮用于驱动该自动搬运机器人移动。该舵轮的结构可参考本实用新型上述内容，本实用新型在此不再赘述。

图7为本实用新型实施例提供的一种自动搬运机器人的结构示意图。可见，该自动搬运机器人配置有1个舵轮与2个常规轮子。图7中虚线箭头表示自动搬运机器人的前进方向，可见该舵轮配置在自动搬运机器人的车首，而两个常规轮子配置在车尾。

由于本实用新型中提供的舵轮能够控制轮体转向以使舵轮转变朝向，因此，当配置有该舵轮的自动搬运机器人，在需要改变运动方向时，可通过控制舵轮的朝向改变自身运动方向，在需要直行时，通过驱动舵轮两个轮体同速转动即可。

如图7，该自动搬运机器人配置有一个舵轮时，且配置有其他的两个仅能够滚动的常规轮子支撑该自动搬运机器人。图7中该虚线箭头表示自动搬运机器人在转向时的一段运动轨迹，箭头指向的方向表示该运动轨迹对应的运动方向。常规轮子能够沿水平轴线滚动但不能沿竖直轴线转向，只能随着自动搬运机器人整体车身的转向而实现运动方向的转变。可见，该自动搬运机器人可通过控制舵轮转向，带动该自动搬运机器人整个车身沿曲线运动，实现自身整车的转向。

当然，在本实用新型一个或多个实施例中，自动搬运机器人中配置的舵轮数量可根据需要设置。如，自动搬运机器人配置的舵轮数量可以是1、2、3、4、6等等。

当自动搬运机器人配置的轮子皆为舵轮时，可以实现无需车身转动即可实现运动方向的转变。如图8、图9所示。

图8为本实用新型实施例提供的一种自动搬运机器人的转向示意图。可见，自动搬运机器人的4个轮子皆为舵轮。图中的虚线框表示自动搬运机器人的底盘边缘，横向虚线箭头表示自动搬运机器人当前的运动轨迹。在自动搬运机器人配置的所有轮子皆为舵轮的情况下，当自动搬运机器人需要改变运动方向时，自动搬运机器人的车身无需旋转，仅改变舵轮朝向即可使自动搬运机器人转变朝向运动。例如，通过每个舵轮的第一驱动装置2以及第二驱动装置3分别驱动第一轮体41以及第二轮体42反向滚动，实现每个舵轮的两个轮体在同一方向上的差速，控制四个舵轮皆沿图8中弧形箭头方向旋转即可使自动搬运机器人的四个舵轮转向，转向结果如图9所示。

如图9可见，四个舵轮皆沿图8中弧形箭头方向旋转后，自动搬运机器人可沿竖直的虚线箭头运动，实现了自动搬运机器人的转向。在自动搬运机器人转向的过程中，车身无需摆动，自动搬运机器人的转向空间小，能够在密集狭小的空间中灵活转向及移动。

以该自动搬运机器人配置的轮子皆为舵轮为例，对该自动搬运机器人通过驱动舵轮实现自身的直行、转向的过程进行说明。

当该自动搬运机器人需要直行时，该自动搬运机器人可根据直行的目标方向，针对每个舵轮，通过该舵轮中的第一驱动装置2以及第二驱动装置3分别驱动第一轮体41与第二轮体42，以使第一轮体41以及第二轮体42共同朝着该目标方向同速转动。在四个舵轮的八个轮体同速转动时，该自动搬运机器人可向着该目标方向行驶。

当该自动搬运机器人需要沿与图7中虚线箭头类似的曲线轨迹转向时，首先，该自动搬运机器人可先确定曲线轨迹，并根据该曲线轨迹以及自身当前的位姿(包括舵轮的位姿)，确定当前需要控制各舵轮转动的角度，作为目标角度。之后，针对每个舵轮，该自动搬运机器人可根据该舵轮对应的目标角度，分别确定该舵轮的第一轮体41转动的速度，作为第一速度，以及确定驱动该舵轮的第二轮体42转动的速度，作为第二速度。并根据确定出的两个速度驱动第一轮体41以及第二轮体42差速转动，以使该舵轮转向，实现该自动搬运机器人沿着该曲线轨迹运动。由于并非控制两个轮体原地转向，因此，该第一速度与该第二速度的速度大小不同，而速度方向相同。

当该自动搬运机器人需要原地转向时，以转向的目标角度为90°为例进行说明。该自动搬运机器人，可针对每个舵轮，根据该目标角度，确定驱动该舵轮的第一轮体41转动的速度，作为第一速度，并确定驱动该舵轮的第二轮体42转动的速度，作为第二速度。由于需要控制两个轮体原地转向，因此，该第一速度与该第二速度的速度大小相同，而速度方向相反。

之后，该自动搬运机器人可根据该第一速度以及该第二速度，驱动该舵轮的第一轮体41以及第二轮体42差速转动，以使该舵轮原地转变朝向。在四个舵轮皆转动目标角度后，该自动搬运机器人则可驱动四个舵轮同速转动，以实现转向后的前进或后退。

在本实用新型一个或多个实施例中，在该舵轮转变朝向的过程中，该自动搬运机器人可针对每个舵轮，根据该舵轮的转盘轴承5中的传感器，定位该舵轮的旋转角度。并判断该旋转角度是否达到该舵轮的目标角度，若否，则继续驱动该舵轮的两个轮体差速转动，直至该舵轮的旋转角度达到该目标角度。

本实用新型还提供了一种变速箱1。该变速箱1包括：第一变速机构以及第二变速机构。该变速箱1至少与第一驱动装置2、第二驱动装置3以及轮体4构成舵轮。该轮体4包括并列布置的第一轮体41以及第二轮体42。该第一变速机构的两端分别与第一驱动装置2以及第一轮体41连接，第二变速机构的两端分别与第二驱动装置3以及第二轮体42连接。其中：

该第一驱动装置2，用于通过第一变速机构驱动第一轮体41转动。

该第二驱动装置3，用于通过第二变速机构驱动第二轮体42转动。

该变速箱1，用于在第一驱动装置2以及第二驱动装置3的驱动下，控制第一轮体41以及第二轮体42同速或差速转动。

该轮体4，用于在第一轮体41与第二轮体42同速转动时，沿直线滚动，在第一轮体41与第二轮体42差速转动时转变朝向。

该变速箱1的具体结构以及组成该变速箱1的各机构、各机构的结构及连接方式可参考上述舵轮中对变速箱1的描述，本实用新型在此不做赘述。

需要说明的是，本实用新型中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除还存在另外的相同要素。

本实用新型中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种舵轮结构，其特征在于，所述舵轮至少包括：第一驱动装置、第二驱动装置以及轮体，所述轮体包括并列布置的第一轮体以及第二轮体；其中：

所述第一驱动装置，用于驱动所述第一轮体转动；

所述第二驱动装置，用于驱动所述第二轮体转动；

所述轮体，用于在所述第一轮体与所述第二轮体同速转动时，沿直线滚动，在所述第一轮体与所述第二轮体差速转动时，使所述轮体转变朝向。

2.如权利要求1所述的舵轮结构，其特征在于，所述舵轮还包括：变速箱；所述变速箱包括第一变速机构以及第二变速机构；所述第一变速机构的两端分别与所述第一驱动装置和所述第一轮体连接；所述第二变速机构的两端分别与所述第二驱动装置和所述第二轮体连接；

所述变速箱，用于在所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置的驱动下，控制所述第一轮体以及所述第二轮体同速或差速转动；

所述第一驱动装置，还用于通过所述第一变速机构驱动所述第一轮体转动；

所述第二驱动装置，还用于通过所述第二变速机构驱动所述第二轮体转动。

3.如权利要求2所述的舵轮结构，其特征在于，所述第一变速机构包括第一输入机构以及第一输出机构；所述第一输入机构与所述第一输出机构通过齿轮连接；所述第一驱动装置与所述第一输入机构通过键连接，所述第一轮体与所述第一输出机构通过法兰连接；

所述第二变速机构包括第二输入机构以及第二输出机构；所述第二输入机构与所述第二输出机构通过齿轮连接；所述第二驱动装置与所述第二输入机构通过键连接，所述第二轮体与所述第二输出机构通过法兰连接。

4.如权利要求3所述的舵轮结构，其特征在于，所述第一输入机构、所述第二输入机构、所述第一输出机构以及所述第二输出机构水平设置；所述第一输入机构与所述第二输入机构朝向相对，所述第一输出机构与所述第二输出机构朝向相对；所述第一输入机构与所述第一输出机构在水平面上呈90度夹角；所述第二输入机构与所述第二输出机构在水平面上呈90度夹角；所述第一轮体与所述第二轮体竖直设置，并在水平方向上分别连接于所述变速箱两侧。

5.如权利要求4所述的舵轮结构，其特征在于，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置在水平方向上分别连接于所述变速箱两侧；所述第一轮体与所述第二轮体间的连线和所述第一驱动装置的中轴线垂直相交，且和所述第二驱动装置的中轴线垂直相交；所述第一驱动装置的中轴线与所述第二驱动装置的中轴线在水平面上平行或重合。

6.如权利要求2所述的舵轮结构，其特征在于，所述第一变速机构包括第一输入机构、二级减速机构以及第一输出机构；所述第一输入机构与所述第一输出机构的一端通过齿轮连接，所述第一输出机构的另一端与所述二级减速机构通过轴承连接；和/或，

所述第二变速机构包括：第二输入机构、二级减速机构以及第二输出机构；所述第二输入机构与所述第二输出机构的一端通过齿轮连接，所述第二输出机构的另一端与所述二级减速机构通过轴承连接。

7.如权利要求3所述的舵轮结构，其特征在于，所述第一输入机构由第一输入轴以及第一输入齿轮构成；所述第一输出机构由第一输出轴以及第一输出齿轮构成；所述第一输入机构以及所述第一输出机构之间通过所述第一输入齿轮以及所述第一输出齿轮连接；

所述第二输入机构由第二输入轴以及第二输入齿轮构成；所述第二输出机构由第二输出轴以及第二输出齿轮构成；所述第二输入机构以及所述第二输出机构之间通过所述第二输入齿轮以及所述第二输出齿轮连接。

8.如权利要求1所述的舵轮结构，其特征在于，所述舵轮还包括：水平设置的转盘轴承；

所述转盘轴承用于连接所述舵轮顶部以及自动搬运机器人底部。

9.如权利要求8所述的舵轮结构，其特征在于，所述舵轮还包括：设置于所述转盘轴承中的传感器；

所述传感器用于定位所述轮体的旋转角度。

10.一种自动搬运机器人，其特征在于，所述自动搬运机器人设置有至少一个舵轮，所述舵轮用于驱动所述自动搬运机器人移动；所述舵轮至少包括：第一驱动装置、第二驱动装置以及轮体；所述轮体包括并列布置的第一轮体以及第二轮体；其中：

所述第一驱动装置，用于驱动所述第一轮体转动；

所述第二驱动装置，用于驱动所述第二轮体转动；

所述轮体，用于在所述第一轮体与所述第二轮体同速转动时，沿直线滚动，在所述第一轮体与所述第二轮体差速转动时，使所述轮体转变朝向。

11.如权利要求10所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述舵轮还包括：变速箱；所述变速箱包括：第一变速机构以及第二变速机构；所述第一变速机构的两端分别与所述第一驱动装置和所述第一轮体连接；所述第二变速机构的两端分别与所述第二驱动装置和所述第二轮体连接；

所述变速箱，用于在所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置的驱动下，控制所述第一轮体以及所述第二轮体同速或差速转动；

所述第一驱动装置，还用于通过所述第一变速机构驱动所述第一轮体转动；

所述第二驱动装置，还用于通过所述第二变速机构驱动所述第二轮体转动。

12.如权利要求11所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述第一变速机构包括第一输入机构以及第一输出机构；所述第一输入机构与所述第一输出机构通过齿轮连接；所述第一驱动装置与所述第一输入机构通过键连接，所述第一轮体与所述第一输出机构通过法兰连接；

所述第二变速机构包括第二输入机构以及第二输出机构；所述第二输入机构与所述第二输出机构通过齿轮连接；所述第二驱动装置与所述第二输入机构通过键连接，所述第二轮体与所述第二输出机构通过法兰连接。

13.如权利要求12所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述第一输入机构、所述第二输入机构、所述第一输出机构以及所述第二输出机构水平设置；所述第一输入机构与所述第二输入机构朝向相对，所述第一输出机构与所述第二输出机构朝向相对；所述第一输入机构与所述第一输出机构在水平面上呈90度夹角；所述第二输入机构与所述第二输出机构在水平面上呈90度夹角；所述第一轮体与所述第二轮体竖直设置，并在水平方向上分别连接于所述变速箱两侧。

14.如权利要求13所述的自动搬运机器人，其特征在于，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置在水平方向上分别连接于所述变速箱两侧；所述第一轮体与所述第二轮体间的连线和所述第一驱动装置的中轴线垂直相交，且和所述第二驱动装置的中轴线垂直相交；所述第一驱动装置的中轴线与所述第二驱动装置的中轴线在水平面上平行或重合。

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