全向自行式升降平台行走机构的设计_周京京

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1、全向自行式升降平台行走机构的设计11，321周京京侍才洪胡军中李春卉1军事交通学院军事物流系天津3001612浙江美克斯叉车有限公司杭州3114073军事医学科学院卫生装备研究所天津300161摘要:以全向自行式升降平台为基础，全面、深入分析了以麦克纳姆轮为代表的全向移动原理，给出了详细的麦克纳姆轮廓线计算公式，在此基础上，采用ADAMS动力学仿真软件，对全向自行式升降平台的动力学特性进行了仿真分析，全面掌握了麦克纳姆轮的运动特点和受力规律。针对麦克纳姆轮运动过程中存在的问题，给出了修正方法。关键词:全向自行式升降平台;麦克纳姆轮

2、;设计;分析中图分类号:TH248文献标识码:A文章编号:1001－0785(2013)06－0051－05Abstract:Basedontheomnidirectionalself-propelledliftingplatform，thepaperanalyzestheomnidirectionalmove-menttheoryinthecomprehensiveanddeepmannerwithMecanumWheelasanexample，anddescribesthedetailedcon-tourlineformula

3、fortheMecanumWheel;basedonthis，thedynamicsimulationsoftwareADAMSisadoptedforthesimu-lationanalysisofdynamiccharacteristicsoftheomnidirectionalself-propelledliftingplatform，withthemotionfeaturesandbearingruleofMecanumWheelfullyobtained.Thecorrectionmethodisputforwardfo

4、rproblemsexistingduringthemove-mentofMecanumWheel.Keywords:omnidirectionalself-propelledliftingplatform;MecanumWheel;design;analysis0引言全向自行式升降平台是一种能够实现全向转向、精确行走和定位、高空升降作业等功能的新型装卸搬运机械(如图1所示)，广泛应用于仓储物流、航空、港口、高空设备的安装和检修等，在仓储物流领域发挥着十分重要的作用。由于采用了先进的麦克纳姆轮(MecanumWheel)全向移动技

5、术，全向自行式升降平台能够以多自由度的灵活性满足狭窄空间内的高效工作、精确定位的特殊作业需求和适应大惯量装备的高图1全向自行式升降平台效精密装配需要，大大拓展了自行式升降平台的应用范围，在军民物流领域中的一些特殊场合，见的包括瑞士轮、麦克纳姆轮、正交轮、球形滚具有广阔的应用前景。轮等。其中，以麦克纳姆轮的工程化应用程度最全向移动技术是全向自行式升降平台区别于高。麦克纳姆轮的结构如图2所示。普通升降平台的核心技术，为确保全向自行式升麦克纳姆轮由轮毂和外周的若干小滚子构成，降平台能够灵活、安全、可靠的作业，对麦克纳轮子和滚子轴线的空间

6、夹角α通常为45°，每个轮姆轮进行全面、深入的设计分析显得尤为必要。子具有3个自由度:绕轮子轴心转动、绕滚子轴心转动以及绕轮子和地面的接触点转动。轮子由1麦克纳姆轮全向移动原理电机驱动绕轮轴转动，其余2个自由度随动。4个目前可实现全向移动的轮体形式有很多，常电机各驱动一个麦克纳姆轮，通过4个轮子不同《起重运输机械》2013(6)—51—图2麦克纳姆轮结构图的转速和转向组合，实现车体的全向移动。其运图4麦克纳姆轮滚子外廓线平面示意图动原理如图3所示。图5麦克纳姆轮滚子外廓线三维示意图A点在平行于XY平面且过Q的平面上的投影为点M。由

7、于滚子呈45°布置，故:图3麦克纳姆轮全向移动原理MQ=S/槡2令:α=tan－1S/槡2，d=Ｒ－r，l=Ｒ－r2麦克纳姆轮滚子外廓线设计(Ｒ－r)cosα在车轮的转动过程中，麦克纳姆轮总是在其取u1为射线L上的单位向量，原点位于A，最低点与地面保持连续接触，因此从垂直于转轴其x、y、z轴分量分别为cosα、sinα、0;的平面看，其滚子形成的外廓应为理想的圆周，取u2为滚子轴线的单位向量，原点位于A，这样才能保证与地面连续平稳的接触。基于此，其x、y、z轴分量分别为0、cos45°、sin45°。将麦克纳姆轮投影至垂直于滚轴的

8、平面系XY上，θ为u1和u2之间的夹角，由向量间夹角的余平面XY与滚子轴线的交点为A，A点距滚子中点弦等于向量的数量积除以向量模的积可知:Q为S。为方便说明，以其中一个滚子为例进行分cosθ=sinα×cos45°析，其余滚子与此相同，如图4和图5