Транспортная тележка

 

Полезная модель направлена на повышение маневренности транспортной тележки. Указанный технический результат достигается тем, что транспортная тележка содержит платформу 1, колеса 2, 3 и 4, поворотные электродвигатели 15, 24 и 25, маршевые электродвигатели 19, 26 и 27 и вилки 8, 9 и 10 колес 2, 3 и 4. При этом вилки 8, 9 и 10 колес 2, 3 и 4 установлены на платформе 1 в вершинах равностороннего треугольника. Кроме того, транспортная тележка содержит источник питания 22 и бортовую вычислительную сеть 23, включающую установленные на платформе 1 головной контроллер 50 и контроллеры 51, 52 и 53 управления поворотными электродвигателями 15, 24 и 25 и установленные на вилках соответствующих колес 2, 3 и 4 контроллеры 54, 55 и 56 управления маршевыми электродвигателями 19, 26 и 27. Кроме того, транспортная тележка содержит беспроводной канал 32 обмена данными между контроллерами бортовой вычислительной сети 23 и три узла 62, 63 и 64 передачи электрического сигнала через вращающееся сочленение от источника питания 22 на контроллеры 54, 55 и 56 управления маршевыми электродвигателями 19, 26 и 27.

Полезная модель относится к робототехнике и может найти применение в качестве мобильного робота и самодвижущейся транспортной тележки для использования в цехах промышленных предприятий.

Известна транспортная тележка, содержащая платформу со смонтированными на ней колесами, датчики параметров движения и бортовой компьютер (патент RU 2303240, 2006 г.).

Данный транспортная тележка обладает ограниченной маневренностью.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является транспортная тележка, содержащая платформу, первое, второе и третье колесо, первый, второй и третий вал, со смонтированными на соответствующих валах первым, вторым и третьим колесами, установленные на платформе вилки первого, второго и третьего колеса с смонтированными в них с возможностью вращения относительно горизонтальных осей вилок валами первого, второго и третьего колес соответственно, причем вилка первого колеса установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, поворотный электродвигатель первого колеса, выходной вал которого кинематически связан с валом вилки первого колеса, и датчик угла поворота первого колеса, установленные на платформе маршевый электродвигатель первого колеса, выходной вал которого кинематически связан с валом первого колеса, датчик скорости вращения первого колеса и источник питания, а также бортовую вычислительную сеть (патент RU 2130618, 1994 г.).

Конструктивные особенности данной транспортной тележки не позволяют ей разворачиваться на месте и осуществлять движение в произвольном направлении без ее предварительной ориентации, что ограничивает ее маневренность в целом.

Технический результат, на достижение которого направлена данная полезная модель, является повышение маневренности транспортной тележки.

Для достижения указанного технического результата в известную транспортную тележку, содержащую платформу, первое, второе и третье колесо, первый, второй и третий вал, со смонтированными на соответствующих валах первым, вторым и третьим колесами, установленные на платформе вилки первого, второго и третьего колеса со смонтированными в них с возможностью вращения относительно горизонтальных осей вилок валами первого, второго и третьего колес соответственно, причем вилка первого колеса установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, поворотный электродвигатель первого колеса, выходной вал которого кинематически связан с валом вилки первого колеса, и датчик угла поворота первого колеса, установленные на платформе маршевый электродвигатель первого колеса, выходной вал которого кинематически связан с валом первого колеса, датчик скорости вращения первого колеса и источник питания, а также бортовую вычислительную сеть, дополнительно введены поворотные электродвигатели второго и третьего колеса, маршевые электродвигатели второго и третьего колеса, датчики угла поворота второго и третьего колеса, датчики скорости вращения второго и третьего колеса и беспроводный канал обмена данными, при этом вилка первого колеса, вилка второго колеса и вилка третьего колеса установлены на платформе с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на произвольный угол и с возможностью передачи питающего напряжения от источника питания на вал вилки, при этом проекции точек пересечения вертикальных осей валов вилок и горизонтальных осей валов соответствующих колес на горизонтальную плоскость расположены в вершинах равностороннего треугольника, при этом поворотные электродвигатели второго и третьего колес и датчики угла поворота второго и третьего колес установлены на платформе, а выходные валы поворотных электродвигателей второго и третьего колес кинематически связаны с валами випок второго и третьего колес соответственно, при этом маршевые электродвигатели первого, второго и третьего колеса и датчики скорости вращения первого, второго и третьего колес кинематически связаны с валами випок второго и третьего колес соответственно, бортовая вычислительная сеть выполнена распределенной и с возможностью сбора и обработки данных с датчиков угла поворота и датчиков скорости вращения первого, второго и третьего колеса и формирования и передачи управляющих сигналов на поворотные и маршевые электродвигатели первого, второго и третьего колеса, при этом первая часть элементов бортовой вычислительной сети установлена на платформе, а оставшаяся вторая часть - на вилках колес, при этом первая и вторая части элементов бортовой вычислительной сети соединены беспроводным каналом обмена данными.

Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг.1 - фиг.7.

На фиг.1 изображен внешний вид транспортной тележки.

На фиг.2 - показан вид сверху на транспортную тележку с установленными на ней элементами при снятых кожухах, на фиг.3 - вид снизу на платформу транспортной тележки с установленными на ней элементами. На фиг.4 приведена кинематическая схема транспортной тележки.

На фиг.5 приведена функциональная схема распределенной бортовой вычислительной сети с подключенными к ней датчиками и электродвигателями для первого варианта, а на фиг.6 - вариант конструктивного исполнения узла передачи электрического сигнала через вращающееся сочленение.

На фиг.7 изображена платформа транспортной тележки и размещение самой платформы на опорной плоскости.

На фиг.1-7 обозначены: 1 - платформа; 2. 3 и 4 - соответственно первое, второе и третье колесо; 5, 6 и 7 - соответственно первый, второй и третий вал; 8, 9 и 10 - вилка первого, второго и третьего колеса соответственно; 11, 12 и 13 - горизонтальные оси вилок первого, второго и третье колеса; 14 - вертикальная ось вилки первого колеса; 15 - поворотный электродвигатель первого колеса; 16 - выходной вал поворотного электродвигателя первого колеса; 17 - вал вилки первого колеса; 18 - датчик угла поворота первого колеса; 19 - маршевый электродвигатель первого колеса; 20 - выходной вал маршевого электродвигателя первого колеса; 21 - датчик скорости вращения первого колеса; 22 - источник питания; 23 - бортовая вычислительная сеть; 24 и 25 - поворотные электродвигатели второго и третьего колеса соответственно; 26 и 27 - маршевые электродвигатели второго и третьего колеса соответственно; 28 и 29 - датчики угла поворота второго и третьего колеса соответственно; 30 и 31 - датчики скорости вращения второго и третьего колеса соответственно; 32 - беспроводный канал обмена данными; 33 и 34 - вертикальная ось вилки второго и третьего колеса соответственно; 35 и 36 - вал вилки второго и третьего колеса соответственно; 37 и 38 - выходные валы поворотных электродвигателей второго и третьего колеса соответственно; 39 и 40 - первая и соответственно вторая части элементов бортовой вычислительной сети; 41, 42 и 43 - соответственно первая, вторая и третья пара приемопередатчиков; 45, 45 и 46 - первые приемопередатчики первой, второй и третьей пар приемопередатчиков 41, 42 и 43 соответственно; 47, 48 и 49 - вторые приемопередатчики первой, второй и третьей пар приемопередатчиков 41, 42 и 43 соответственно; 50 - головной контроллер; 51, 52 и 53 - контроллеры управления поворотными электродвигателями первого, второго и третьего колеса соответственно; 54, 55 и 56 - контроллеры управления маршевыми электродвигателями первого, второго и третьего колеса соответственно; 57 и 58 - выходные валы второго и третьего маршевых электродвигателей; 59, 60 и 61 - первый, второй и третий узлы передачи электрического сигнала через вращающееся сочленение; 62, 63 и 64 - подшипник вала вилки первого, второго и третьего колеса соответственно; 65, 66 и 67 - опора подшипника вала вилки первого, второго и третьего колеса соответственно; 68 и 69, 70 и 71 и 72 и 73 - первая, вторая и третья пара токоподводящих щеток вала вилки первого, второго и третьего колеса соответственно; 74, 75 и 76 - первый, второй и третий кожух соответственно.

Транспортная тележка содержит платформу 1, первое, второе и третье колеса 2. 3 и 4, первый, второй и третий вал 5, 6 и 7, со смонтированными на соответствующих валах 5, 6 и 7 первым, вторым и третьим колесами 2. 3 и 4, установленные на платформе 1 вилки первого, второго и третьего колеса 8, 9 и 10 с смонтированными в них с возможностью вращения относительно горизонтальных осей 11, 12 и 13 вилок 8, 9 и 10 валами 5, 6 и 7 первого, второго и третьего колес 2. 3 и 4 соответственно, причем вилка 8 первого колеса 2 установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси 14 первой вилки 8, установленный на платформе 1 поворотный электродвигатель 15 первого колеса, выходной вал 16 которого кинематически связан с валом 17 вилки 8 первого колеса 2, и датчик 18 угла поворота первого колеса 2, установленные на вилке 8 маршевый электродвигатель 19 первого колеса, выходной вал 20 которого кинематически связан с валом 5 первого колеса 2 и датчик скорости 21 вращения первого колеса 2, кинематически связанный с валом 5 первого колеса 2, и установленный на платформе 1 источник питания 22, а также бортовую вычислительную сеть 23.

Кроме того, транспортная тележка содержит поворотные электродвигатели 24 и 25 второго и третьего колеса 3 и 4, маршевые электродвигатели 26 и 27 второго и третьего колеса 3 и 4, датчики 28 и 29 угла поворота второго и третьего колеса 3 и 4, датчики 30 и 31 скорости вращения второго и третьего колеса 3 и 4 и беспроводный канал 32 обмена данными, при этом вилка 8 первого колеса 2, вилка 9 второго колеса 3 и вилка 10 третьего колеса 4 установлены на платформе 1 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси 14, 33 и 34 соответствующей вилки 8, 9 и 10 на произвольный угол и с возможностью передачи питающего напряжения от источника питания 22 на вал 17, 35 и 36 соответствующей вилки 8, 9 и 10, при этом проекции точек пересечения вертикальных осей 14, 33 и 34 валов 17, 35 и 36 вилок 8, 9 и 10 и горизонтальных осей 11, 12 и 13 валов 5, 6 и 7 соответствующих колес 2, 3 и 4 на горизонтальную плоскость расположены в вершинах равностороннего треугольника, при этом поворотные электродвигатели 24 и 25 второго и третьего колес 3 и 4 и датчики 28 и 29 угла поворота второго и третьего колес 3 и 4 установлены на платформе 1, а выходные валы 37 и 38 поворотных электродвигателей 24 и 25 второго и третьего колес 3 и 4 кинематически связаны с валами 35 и 36 вилок 9 и 10 второго и третьего колес 3 и 4 соответственно, при этом маршевые электродвигатели 19, 26 и 27 первого, второго и третьего колеса 2, 3 и 4 и датчики 21, 30 и 31 скорости вращения первого, второго и третьего колес 2, 3 и 4 кинематически связаны с валами 5, 6 и 7 первого, второго и третьего колес 2, 3 и 4 соответственно, бортовая вычислительная сеть 23 выполнена распределенной и с возможностью сбора и обработки данных с датчиков 18, 28 и 29 угла поворота и датчиков 21, 30 и 31 скорости вращения первого, второго и третьего колеса 2, 3 и 4 и формирования и передачи управляющих сигналов на поворотные 15, 24 и 25 и маршевые 19, 26 и 27 электродвигатели первого, второго и третьего колеса 2, 3 и 4, при этом первая часть 39 элементов бортовой вычислительной сети 23 установлена на платформе 1, а оставшаяся вторая часть 40 - на вилках колес 2, 3 и 4, при этом первая и вторая части 39 и 40 элементов бортовой вычислительной сети 23 соединены беспроводным каналом 32 обмена данными.

Беспроводной канал 32 обмена данными содержит первую, вторую и третью пары приемопередатчиков 41, 42 и 43, при этом первые приемопередатчики 44, 45 и 46 первой, второй и третьей пар 41, 42 и 43 приемопередатчиков смонтированы на платформе 1, а вторые приемопередатчики 47, 48 и 49 из первой, второй и третьей пар 41, 42 и 43 приемопередатчиков смонтированы на валах 17, 35 и 36 вилок 8, 9 и 10 первого, второго и третьего колес 2, 3 и 4 соответственно, с возможностью взаимодействия с первыми 44, 45 и 46 приемопередатчиками соответствующей пары 41, 42 и 43 приемопередатчиков.

Первая часть 39 элементов бортовой вычислительной сети 23 содержит головной контроллер 50 и контроллеры 51, 52 и 53 управления поворотными электродвигателями 15, 24 и 25 первого, второго и третьего колес 2, 3 и 4, а вторая часть 40 элементов бортовой вычислительной сети 23 содержит контроллеры 54, 55 и 56 управления маршевыми электродвигателями 19, 26 и 27 первого, второго и третьего колес 2, 3 и 4.

Выходные валы 57 и 58 второго и третьего маршевых электродвигателей 26 и 27 кинематически связаны с валами 6 и 7 второго и третьего колес 3 и 4 соответственно, управляющие входы первого, второго и третьего маршевых электродвигателей 19, 26 и 27 подключены к управляющим выходам контроллеров 54, 55 и 56, подключенных также к датчикам 21, 30 и 31 скорости вращения первого, второго и третьего колеса 2, 3 и 4 соответственно, а управляющие входы первого, второго и третьего поворотных электродвигателей 15, 24 и 25 подключены к управляющим выходам контроллеров 51, 52 и 53, подключенных также к датчикам 18, 28 и 29 угла поворота первого, второго и третьего колеса 2, 3 и 4 соответственно

В качестве приемопередатчиков 44-49 используют приемопередатчики инфракрасного излучения.

Установленная на платформе 1 с возможностью передачи питающего напряжения от источника питания 22 на вал 17, 35 и 36 вилки 8, 9 и 10, вилка 8, 9 и 10 каждого колеса оснащена соответствующим узлом 59, 60 и 61 передачи электрического сигнала через вращающееся сочленение, при этом каждый узел 59, 60 и 61 передачи электрического сигнала через вращающееся сочленение содержит смонтированный на платформе 1 подшипник 62, 63 и 64 с установленным в нем валом 17, 35 и 36 вилки 8, 9 и 10 и опору 65, 66 и 67, и токоподводящие щетки 68 и 69, 70 и 71, и 72 и 73, установленные на соответствующем валу 17, 35 и 36 с возможностью электрического контакта с соответствующей опорой 65, 66 и 67, электрически соединенной с источником питания 22.

Транспортный робот функционирует следующим образом.

Головной контроллер 50 задает сигналы требуемых углов поворота и скоростей вращения колес 2, 3 и 4. Эти сигналы преобразуются контроллерами 51, 52 и 53 управления поворотными электродвигателями и контроллерами 54, 55 и 56 управления маршевыми электродвигателями в управляющие сигналы поворотных электродвигателей 15, 24 и 25 и маршевых электродвигателей 19, 26 и 27 соответственно.

Текущие значения углов поворота колес 2, 3 и 4 измеряются датчиками 18, 28 и 29 углов поворота колес и передаются в контроллеры 51, 52 и 53, где сравниваются с требуемыми значениями. Аналогично, текущие значения скоростей вращения колес 2, 3 и 4 и измеряются датчиками скорости вращения 21, 30 и 31 и передаются в контроллеры 54, 55 и 56, где сравниваются с заданными значениями скоростей.

Контроллеры 54, 55 и 56, управляющие маршевыми двигателями 19, 26 и 27 колес 2, 3 и 4, установлены непосредственно на вилках 8, 9 и 10 колес 2, 3 и 4, а их связь с контроллерами 51, 52 и 53 первой части 39 элементов бортовой вычислительной сети 23, размещенными на платформе 1, осуществляется посредством инфракрасных каналов 41, 42 и 43, образованных парами ИК-приемопередатчиков 44 и 47, 45 и 48, 46 и 49.

Передача питания от источника питания 22 на маршевые электродвигатели 19, 26 и 27 осуществляется с помощью соответствующих пар токоподводящих скользящих щеток 68 и 69, 70 и 71, и 72 и 73, размещаемых на вертикальном валу 17, 35 и 36 вилки 8, 9 и 10.

Таким образом, благодаря размещению осей 14, 33 и 34 вилок 8, 9 и 10 в вершинах равностороннего треугольника, обеспечению передачи питания на маршевые электродвигатели 19, 26 и 27 через узлы 59, 60 и 61 передачи электрического сигнала через вращающееся сочленение и осуществлению обмена информацией между контроллерами 50-56 бортовой вычислительной сети 23 по беспроводному каналу 32 обмена данными, удается обеспечить транспортному роботу расширенные кинематические возможности по сравнению с транспортным роботом, выбранным в качестве прототипа.

Для данного транспортного робота движение центра платформы 1 и ее угловое движение можно сделать независимыми, например, заставить перемещаться платформу 1 поступательно, не меняя ее ориентации, вращаться на месте и т.д.

А все это в целом повышает маневренность транспортного робота.

Проведенные заявителем патентные исследования показали, что аналогов приведенным существенным отличиям нет.

1. Транспортная тележка, содержащая платформу, первое, второе и третье колеса, первый, второй и третий валы со смонтированными на соответствующих валах первым, вторым и третьим колесами, установленные на платформе вилки первого, второго и третьего колес с смонтированными в них с возможностью вращения относительно горизонтальных осей вилок валами первого, второго и третьего колес соответственно, причем вилка первого колеса установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, поворотный электродвигатель первого колеса, выходной вал которого кинематически связан с валом вилки первого колеса, и датчик угла поворота первого колеса, установленные на платформе маршевый электродвигатель первого колеса, выходной вал которого кинематически связан с валом первого колеса, датчик скорости вращения первого колеса и источник питания, а также бортовую вычислительную сеть, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены поворотные электродвигатели второго и третьего колес, маршевые электродвигатели второго и третьего колес, датчики угла поворота второго и третьего колес, датчики скорости вращения второго и третьего колес и беспроводный канал обмена данными, при этом вилка первого колеса, вилка второго колеса и вилка третьего колеса установлены на платформе с возможностью поворота вокруг вертикальной оси на произвольный угол и с возможностью передачи питающего напряжения от источника питания на вал соответствующей вилки, при этом проекции точек пересечения вертикальных осей валов вилок и горизонтальных осей валов соответствующих колес на горизонтальную плоскость расположены в вершинах равностороннего треугольника, при этом поворотные электродвигатели второго и третьего колес и датчики угла поворота второго и третьего колес установлены на платформе, а выходные валы поворотных электродвигателей второго и третьего колес кинематически связаны с валами вилок второго и третьего колес соответственно, при этом маршевые электродвигатели первого, второго и третьего колес и датчики скорости вращения первого, второго и третьего колес кинематически связаны с валами вилок второго и третьего колес соответственно, бортовая вычислительная сеть выполнена распределенной и с возможностью сбора и обработки данных с датчиков угла поворота и датчиков скорости вращения первого, второго и третьего колес и формирования и передачи управляющих сигналов на поворотные и маршевые электродвигатели первого, второго и третьего колес, при этом первая часть элементов бортовой вычислительной сети установлена на платформе, а оставшаяся вторая часть - на вилках колес, при этом первая и вторая части элементов бортовой вычислительной сети соединены беспроводным каналом обмена данными.

2. Транспортная тележка по п.1, отличающаяся тем, что беспроводной канал обмена данными содержит первую, вторую и третью пары приемопередатчиков, при этом первые приемопередатчики из первой, второй и третьей пар приемопередатчиков смонтированы на платформе, а вторые приемопередатчики из первой, второй и третьей пар приемопередатчиков смонтированы на поворотных вилках первого, второго и третьего колес соответственно с возможностью взаимодействия с первыми приемопередатчиками соответствующей пары приемопередатчиков.

3. Транспортная тележка по п.1, отличающаяся тем, что первая часть элементов бортовой вычислительной сети содержит головной контроллер и контроллеры управления поворотными электродвигателями первого, второго и третьего колес, а вторая часть элементов бортовой вычислительной сети содержит контроллеры управления маршевыми электродвигателями первого, второго и третьего колес.

4. Транспортная тележка по п.1, отличающаяся тем, что выходные валы второго и третьего маршевых электродвигателей кинематически связаны с валами второго и третьего колес, управляющие входы первого, второго и третьего маршевых электродвигателей подключены к управляющим выходам контроллеров, подключенных также к датчикам скорости вращения первого, второго и третьего колес соответственно, а управляющие входы первого, второго и третьего поворотных электродвигателей подключены к управляющим выходам контроллеров, подключенных также к датчикам угла поворота первого, второго и третьего колес соответственно.

5. Транспортная тележка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве приемопередатчиков используют приемопередатчики инфракрасного излучения.

6. Транспортная тележка по п.1, отличающаяся тем, что установленная на платформе с возможностью передачи питающего напряжения от источника питания на вал вилки вилка каждого колеса оснащена соответствующим узлом передачи электрического сигнала через вращающееся сочленение, при этом каждый узел передачи электрического сигнала через вращающееся сочленение содержит смонтированный на платформе подшипник с установленным в нем валом вилки и опору и токоподводящие щетки, установленные на соответствующем валу с возможностью электрического контакта с соответствующей опорой, электрически соединенной с источником питания.



 

Наверх