CN106427444A - 一种机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种机器人底盘，包括底板，底板上设置有防撞装置，防撞装置包括微动开关，微动开关设置在底板上，微动开关配合有触发轴，触发轴上套设有两个触发轴导向块，两个触发轴导向块均固定在底板上，触发轴上还套设有触发压簧，触发压簧位于两触发轴导向块之间，触发轴与微动开关配合的相反端上设置有销轴，销轴上套设有轴承，轴承配合有一驱动轮系，驱动轮系包括电机、电机安装板和驱动轮，电机固定在电机安装板上，电机的输出轴穿过电机安装板连接驱动轮，电机还和微动开关信号连接，在行驶过程中，当设置在底板上的机器人外壳受到碰撞时，驱动轮系能够挤压轴承，使触发轴克服触发压簧弹力触动微动开关，微动开关控制电机关闭。

Description

一种机器人底盘

技术领域

本发明涉及一种机器人底盘。

背景技术

机器人在行驶过程中需要避免碰撞墙体、家具和人体等，防止被碰撞物体发生损坏的现象，为了解决上述问题，现有的机器人采用了传感器和机械防碰撞结合的方式，其中机械防碰撞作为传感器防碰撞失效后的保险措施。目前现有的机械防碰撞措施里，大都在外壳的突出部位增加触发凸起，由于触发凸起的高度固定，因此不能适应复杂的墙体和家具等情况，进而影响机械防碰撞的效果。

另一方面，用于带动机器人行驶的两驱动轮，具有相同的水平高度，但是受地面不平等限制时，机器人会发生倾斜，或者两驱动轮无法紧贴地面的问题，进而影响机器人运行的平稳性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种机器人底盘，解决了传统防碰撞更改外形和高度受限的问题。

为达到以上目的，本发明提供了一种机器人底盘，包括一底板，所述底板上设置有至少一防撞装置，所述防撞装置包括一驱动轮系、一轴承、一触发轴、一销轴、一触发压簧、一微动开关和两触发轴导向块，所述微动开关设置在所述底板上，所述微动开关配合有一所述触发轴，所述触发轴上套设有两个所述触发轴导向块，两个所述触发轴导向块均固定在所述底板上，且所述触发轴和两所述触发轴导向块分别能够相互滑动，所述触发轴上还套设有所述触发压簧，所述触发压簧位于两所述触发轴导向块之间，所述触发轴与所述微动开关配合的相反端上设置有所述销轴，所述销轴上套设有所述轴承，所述轴承能够绕着所述销轴转动，所述轴承配合有一所述驱动轮系，所述驱动轮系包括电机、电机安装板和驱动轮，所述电机固定在所述电机安装板上，所述电机的输出轴穿过所述电机安装板连接所述驱动轮，所述电机还和所述微动开关信号连接，在行驶过程中，当设置在底板上的机器人外壳受到碰撞时，驱动轮系能够挤压轴承，使触发轴克服触发压簧弹力触动微动开关，微动开关控制电机关闭。

进一步，所述微动开关和所述底板之间设置有第一限位块。

进一步，所述触发轴上还螺纹连接有调节螺母，所述调节螺母位于两所述触发轴导向块之间，且所述调节螺母位于所述触发压簧和所述轴承之间。

进一步，所述轴承为深沟球轴承。

进一步，所述防撞装置还包括一第一导向块、一第二导向块、一关节轴承连接杆、两第三导向块、两第一销轴、两第二销轴、两支撑件、两套筒、两驱动联轴杆和两驱动压簧，所述关节轴承连接杆两端分别球铰接有一所述驱动联轴杆，每个所述驱动联轴杆分别穿过所述底板套接有一所述第三导向块，并与所述第一销轴铰接，所述第一销轴轴线分别与所述驱动联轴杆轴线和所述关节轴承连接杆轴线相互垂直，其中每个所述驱动联轴杆能够绕着与其连接的所述第一销轴轴线转动；

每个所述驱动联轴杆上分别套设有一所述驱动压簧，每个所述驱动压簧的两端分别与所述支撑件和所述套筒配合，所述套筒与所述驱动联轴杆能够相互滑动，且所述套筒位于所述驱动压簧和所述底板之间，其中一个所述套筒上套设有所述第一导向块，另一个所述套筒上套设有所述第二导向块，所述第一导向块和所述第二导向块分别卡设在所述电机安装板的两侧，且分别通过一所述第二销轴固定，所述第二销轴轴线与所述第一销轴轴线相互平行，其中所述第一导向块能够绕着与其连接的所述第二销轴轴线转动，且所述第一导向块与所述轴承相切，所述第二导向块能够绕着与其连接的所述第二销轴轴线转动。

进一步，所述支撑件为螺母，螺母与所述驱动联轴杆螺纹连接。

进一步，所述第二导向块配合有一第二限位块，所述第二限位块固定在所述底板上。

进一步，所述底板上设置有所述电机安装板穿过的避让孔，所述驱动轮穿过所述避让孔，且所述底板两侧均露出所述驱动轮，所述电机穿过所述避让孔，且所述底板两侧均露出所述电机。

进一步，所述底板上还设置有万向轮，所述万向轮和所述第三导向块分别位于所述底板的同一侧。

进一步，所述驱动轮和所述电机的输出轴为平键连接，并通过紧固件固定，且所述电机的输出轴上还套设有推力轴承，所述推力轴承位于所述驱动轮和所述电机之间。

本发明提供了如下优点：

(1)本发明的受到碰撞时，触发轴克服触发压簧弹力触动微动开关，微动开关控制电机关闭，使驱动轮停止运行，进而控制机器人停止前进，自动化程度高，且撞击位置不受高度和形状的限制，另外机器人底盘结构简单，成本低。

(2)本发明的两个驱动轮可克服驱动压簧向上移动，可见两驱动轮的水平高度可不同，因此两驱动轮均能够始终紧贴地面，使机器人运行平稳。

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1为本发明所述机器人底盘的结构示意图；

图2为本发明所述机器人底盘的剖视图；

图3为本发明所述驱动轮、电机和电机安装板组装的爆炸图；

图4为本发明所述机器人底盘在平地行驶的原理图；

图5为本发明所述机器人底盘翻越凸起的原理图；

图6为本发明所述机器人底盘行驶凹地的原理图；

图7为本发明所述机器人底盘碰触物体的原理图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

参见图1和图2，示出了根据本发明优选实施例所述的一种机器人底盘，包括一底板1，底板1上设置有至少一防撞装置，防撞装置包括一驱动轮系、一轴承8、一触发轴7、一销轴9、一触发压簧5、一微动开关3和两触发轴导向块4，微动开关3设置在底板1上，微动开关3配合有一触发轴7，触发轴7上套设有两个触发轴导向块4，两个触发轴导向块4均固定在底板1上，且触发轴7和两触发轴导向块4分别能够相互滑动，触发轴7上还套设有触发压簧5，触发压簧5位于两触发轴导向块4之间，即触发压簧5的两端分别与两触发轴导向块4配合，触发轴7与微动开关3配合的相反端上设置有销轴9，销轴9上套设有轴承8，轴承8能够绕着销轴9转动，其中轴承8可以为深沟球轴承或滚轮，轴承8配合有一驱动轮系，该驱动轮系和微动开关3分别位于触发轴7两端。

其中，驱动轮系包括电机23、电机安装板24和驱动轮12，电机23固定在电机安装板24上，电机23的输出轴穿过电机安装板24连接驱动轮12，电机23的输出轴轴线和触发轴7的轴线相互垂直设置，且电机23的输出轴轴线和底板1所在的平面相互平行，电机23还和微动开关3信号连接，在行驶过程中，当设置在底板1上的机器人外壳受到碰撞时，驱动轮系能够挤压轴承8，使触发轴7克服触发压簧5弹力触动微动开关3，微动开关3控制电机22关闭，进而使驱动轮11停止运行。

微动开关3和底板1之间还设置有第一限位块2，第一限位块2除了提升微动开关3的安装高度，使微动开关3和触发轴7能够碰触的作用外，还具有防止触发轴7继续向前运动，而造成微动开关3损坏的作用。

触发轴7上还螺纹连接有调节螺母6，调节螺母6位于两触发轴导向块4之间，且调节螺母6位于触发压簧5和轴承8之间，通过旋转调节螺母6，以调节触发压簧5的长度，进而调节触发压簧5的弹力。

两个触发轴导向块4均呈L型，且相对设置。

防撞装置还包括一第一导向块10、一第二导向块15、一关节轴承连接杆13、两第三导向块20、两第一销轴22、两第二销轴21、两支撑件14、两套筒18、两驱动联轴杆19和两驱动压簧11，关节轴承连接杆13两端分别球铰接有一驱动联轴杆19，每个驱动联轴杆19分别穿过底板1套接有一第三导向块20，并与第一销轴22铰接，两第一销轴22轴线相互平行，且第一销轴22轴线分别与驱动联轴杆19轴线和关节轴承连接杆13轴线相互垂直，其中每个驱动联轴杆19能够绕着与其连接的第一销轴22轴线转动，每个驱动联轴杆19上分别套设有驱动压簧11，每个驱动压簧11的两端分别与支撑件14和套筒18配合，支撑件14和套筒18均套设在驱动联轴杆19上，其中套筒18可为铜材料制成的套筒，套筒18与驱动联轴杆19能够相互滑动，且套筒18位于驱动压簧11和底板1之间，其中一个套筒18上套设有第一导向块10，另一个套筒18上套设有第二导向块15，第一导向块10和第二导向块15分别卡设在电机安装板24的两侧，且分别通过一第二销轴21固定，两第二销轴21轴线相互平行，且第二销轴21轴线与第一销轴22轴线相互平行，其中第一导向块10能够绕着与其连接的第二销轴21轴线转动，且第一导向块10与轴承8相切，第二导向块15能够绕着与其连接的第二销轴21轴线转动，底板1上设置有与第二导向块15配合的第二限位块16。

底板1上设置有电机安装板24穿过的避让孔25，驱动轮12穿过避让孔25，且底板1两侧均露出驱动轮12，电机23穿过避让孔25，底板1两侧均露出电机23。

支撑件14为螺母，螺母与驱动联轴杆19螺纹连接，通过旋转螺母，以调节驱动压簧11的长度，进而调节驱动压簧11的弹力。

参考图3，驱动轮12和电机23的输出轴为平键27连接，并通过紧固件29固定，且电机23的输出轴上还套设有推力轴承26，推力轴承26位于驱动轮12和电机23之间。

在本实施例中，防撞装置的数量可为两个，两个防撞装置可对称设置。

在其它实施例中，防撞装置的数量还可以为两个以上，根据需要设置在底板1上的不同位置。

另外底板1上还设置有万向轮17，万向轮17和第三导向块20分别位于底板1的同一侧，万向轮17的数量可以为四个或多个，只要相应数量的万向轮17能够使机器人平稳运行即可。

图4为机器人底盘在平地行驶的原理图，图中两驱动联轴杆19两端点分别用A、B、C和D代表，其中AD＝BC，AB＝DC，且ABCD组成平行四边形，第一导向块10和第二导向块15可分别沿着驱动联轴杆19的轴线移动，且第一导向块10和第二导向块15分别受驱动压簧11的压力，将驱动轮12压在地面28上，第二导向块15被第二限位块16限制，因此平行四边形ABCD只能沿前进方向移动，无法后退，触发轴7受到触发压簧5的压力，将轴承8压在第一导向块10上，其中轴承8可滚动，在平地行驶状态下，触发压簧5提供的压力使四边形ABCD形成矩形，且触发轴7维持在初始状态，不发生位移。

图5为机器人底盘翻越凸起的原理图，当遇到凸起时，第一导向块10克服驱动压簧11压力沿着驱动联轴杆19的轴线上移，同时，第二导向块15克服驱动压簧11压力沿着驱动联轴杆19的轴线上移，进而带动连接第一导向块10和第二导向块15之间的驱动轮系整体上移，即可翻越凸起的地面，在该状态下产生的额外前进方向的力很小，无法克服触发压簧5的压力，故四边形ABCD仍维持为矩形。

图6为机器人底盘行驶凹地的原理图，当遇到凹地时，第一导向块10克服驱动压簧11压力沿着驱动联轴杆19的轴线下移，同时，第二导向块15克服驱动压簧11压力沿着驱动联轴杆19的轴线下移，进而带动连接第一导向块10和第二导向块15之间的驱动轮系整体下移，即可越过凹地，此时产生的额外前进方向的力很小，无法克服触发压簧5的压力，故四边形ABCD仍维持为矩形。

图7为机器人底盘碰触物体的原理图，当碰触到物体时，将在行驶阻力之外产生碰触阻力，碰撞阻力方向和行驶阻力方向相同，且碰撞阻力方向和前进方向相反，碰撞阻力和行驶阻力之和大于触发压簧5的弹力，即破坏了四边形ABCD的静平衡，使四边形ABCD形成平行四边形，且两驱动联轴杆19朝着前进方向转动，此时第一导向块10挤压轴承8，使触发轴7克服触发压簧5弹力触动微动开关3，微动开关3控制电机22关闭，使驱动轮11停止运行。

综上所述，本发明相对于机器人整体的改动在于底盘上，无需改动机器人的外壳，当机器人发生碰撞时，触发轴触动微动开关，微动开关控制控制机器人停止前进，自动化程度高，且机器人的整个外壳都可作为触发信号，因而撞击位置不受高度和形状的限制，避免了对机器人外壳造成损坏。另外，两个驱动轮具有不同的水平高度时，底板依然能够保持平稳，两驱动轮均能够始终紧贴地面，使机器人运行平稳。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围采用，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种机器人底盘，包括一底板(1)，其特征在于，所述底板(1)上设置有至少一防撞装置，所述防撞装置包括一驱动轮系、一轴承(8)、一触发轴(7)、一销轴(9)、一触发压簧(5)、一微动开关(3)和两触发轴导向块(4)，所述微动开关(3)设置在所述底板(1)上，所述微动开关(3)配合有一所述触发轴(7)，所述触发轴(7)上套设有两个所述触发轴导向块(4)，两个所述触发轴导向块(4)均固定在所述底板(1)上，且所述触发轴(7)和两所述触发轴导向块(4)分别能够相互滑动，所述触发轴(7)上还套设有所述触发压簧(5)，所述触发压簧(5)位于两所述触发轴导向块(4)之间，所述触发轴(7)与所述微动开关(3)配合的相反端上设置有所述销轴(9)，所述销轴(9)上套设有所述轴承(8)，所述轴承(8)能够绕着所述销轴(9)转动，所述轴承(8)配合有一所述驱动轮系，所述驱动轮系包括电机(23)、电机安装板(24)和驱动轮(12)，所述电机(23)固定在所述电机安装板(24)上，所述电机(23)的输出轴穿过所述电机安装板(24)连接所述驱动轮(12)，所述电机(23)还和所述微动开关(3)信号连接，在行驶过程中，当设置在底板(1)上的机器人外壳受到碰撞时，驱动轮系能够挤压轴承(8)，使触发轴(7)克服触发压簧(5)弹力触动微动开关(3)，微动开关(3)控制电机(22)关闭。

2.如权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述微动开关(3)和所述底板(1)之间设置有第一限位块(2)。

3.如权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述触发轴(7)上还螺纹连接有调节螺母(6)，所述调节螺母(6)位于两所述触发轴导向块(4)之间，且所述调节螺母(6)位于所述触发压簧(5)和所述轴承(8)之间。

4.如权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述轴承为深沟球轴承(8)。

5.如权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述防撞装置还包括一第一导向块(10)、一第二导向块(15)、一关节轴承连接杆(13)、两第三导向块(20)、两第一销轴(22)、两第二销轴(21)、两支撑件(14)、两套筒(18)、两驱动联轴杆(19)和两驱动压簧(11)，所述关节轴承连接杆(13)两端分别球铰接有一所述驱动联轴杆(19)，每个所述驱动联轴杆(19)分别穿过所述底板(1)套接有一所述第三导向块(20)，并与所述第一销轴(22)铰接，所述第一销轴(22)轴线分别与所述驱动联轴杆(19)轴线和所述关节轴承连接杆(13)轴线相互垂直，其中每个所述驱动联轴杆(19)能够绕着与其连接的所述第一销轴(22)轴线转动；

每个所述驱动联轴杆(19)上分别套设有一所述驱动压簧(11)，每个所述驱动压簧(11)的两端分别与所述支撑件(14)和所述套筒(18)配合，所述套筒(18)与所述驱动联轴杆(19)能够相互滑动，且所述套筒(18)位于所述驱动压簧(11)和所述底板(1)之间，其中一个所述套筒(18)上套设有所述第一导向块(10)，另一个所述套筒(18)上套设有所述第二导向块(15)，所述第一导向块(10)和所述第二导向块(15)分别卡设在所述电机安装板(24)的两侧，且分别通过一所述第二销轴(21)固定，所述第二销轴(21)轴线与所述第一销轴(22)轴线相互平行，其中所述第一导向块(10)能够绕着与其连接的所述第二销轴(21)轴线转动，且所述第一导向块(10)与所述轴承(8)相切，所述第二导向块(15)能够绕着与其连接的所述第二销轴(21)轴线转动。

6.如权利要求5所述的机器人底盘，其特征在于，所述支撑件(14)为螺母，螺母与所述驱动联轴杆(19)螺纹连接。

7.如权利要求5所述的机器人底盘，其特征在于，所述第二导向块(15)配合有一第二限位块(16)，所述第二限位块(16)固定在所述底板(1)上。

8.如权利要求5所述的机器人底盘，其特征在于，所述底板(1)上设置有所述电机安装板(24)穿过的避让孔(25)，所述驱动轮(12)穿过所述避让孔(25)，且所述底板(1)两侧均露出所述驱动轮(12)，所述电机(23)穿过所述避让孔(25)，且所述底板(1)两侧均露出所述电机(23)。

9.如权利要求5所述的机器人底盘，其特征在于，所述底板(1)上还设置有万向轮(17)，所述万向轮(17)和所述第三导向块(20)分别位于所述底板(1)的同一侧。

10.如权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述驱动轮(12)和所述电机(23)的输出轴为平键(27)连接，并通过紧固件(29)固定，且所述电机(23)的输出轴上还套设有推力轴承(26)，所述推力轴承(26)位于所述驱动轮(12)和所述电机(23)之间。