CN107953342A - 一种养老助残机器人全向移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种养老助残机器人全向移动平台，在平台底盘底部周向均布有移动轮组件；该移动轮组件具有平行四边形框架的轮架。轮架前侧面、后侧面、顶面与底面间均采用铰接，使轮架具有平行四边形可变性；轮架中前侧面上安装有全向轮，全向轮由驱动机构驱动驱动转动。每套移动轮组件上对应安装有减震机构，实现平台底盘的减震。同时平台底盘上还安装有防倾倒装置，防倾倒装置通过电动推杆控制伸缩，伸出时，可通过防倾倒装置中的支撑轮，为平台底盘增加支点。本发明通过独立的平行四边形轮架应对颠簸的路面，在不借助其他设备的情况下保证行驶的平稳以及平台的可操控性；且在保证防倾倒功能的情况下，最大程度上节约空间并保证平台的正常移动。

Description

一种养老助残机器人全向移动平台

技术领域

本发明涉及一种平行四边形四连杆式悬架与防倾倒支撑机构的养老助残机器人全向移动平台，具体来说是一种防倾倒支撑机构在搀扶或者抱起老人时，能够避免机器人因重心偏移而发生倾倒。

背景技术

目前，国外对养老助残机器人移动平台的研究较少，而国内对养老助残机器人平台的研究和应用主要是履带式移动平台和轮式移动平台。履带式移动平台转弯阻力大且转弯相对不灵活，同时履带会对硬质路面造成破坏。轮式移动平台大多只是采用了Mecanum轮。但目前的两种移动平台都只是保证了移动平台的移动性，不能保证平台在不同工作环境下的稳定性和操控性。同时由于平台的服务对象是老年人和残障人士，且大多数养老助残机器人都有搀扶和抱起的功能，一旦机器人在工作过程中发生倾倒，后果将不堪设想。

发明内容

为了解决现有养老助残机器人全向移动平台的平稳性和操控性以及机器人工作过程中的倾倒问题，本发明提出一种养老助残机器人全向移动平台,通过平行四边形四连杆悬架机构把全向轮和平台连接在一起，保证了平台移动过程中的平稳性的同时也解决了操控性，在机器人搀扶或者抱起老人的时候具有可伸出的防倾倒支撑机构，防止机器人倾倒。

本发明养老助残机器人全向移动平台，包括平台底盘、移动轮组件与减震机构；其中，移动轮组件周向均布在平台底盘下表面；且通过减震机构实现减震。

所述移动轮组件均包括全向轮、驱动机构与轮架。轮架为由前侧面、后侧面、顶面与底面构成的截面为平行四边形的框架结构；且各个侧面间采用铰接方式相连，使轮架具有平行四边形可变性；轮架中后侧面顶端设计有高于轮架顶面的轮架连接台，轮架连接台固定安装于平台底盘下表面；轮架中前侧面上安装有全向轮，全向轮由驱动机构驱动驱动转动。

本发明中还在平台底盘上表面安装还包括防倾倒装置，安装于平台底盘上表面。防倾倒装置包括防倾倒驱动电机、电动推杆、滑轨、支撑板与辅助支撑轮。其中，滑轨通过滑块安装与平台底盘上；由电动推杆驱动滑轨移动；滑轨外端安装有支撑板，支撑板具竖直的支撑面；支撑面底端设置有辅助支撑轮。

本发明的优点在于：

1、本发明养老助残机器人全向移动平台中，四个独立的平行四边形四连杆式悬架结构的效果等同于四个独立的多连杆悬架结构,在保证四个全向轮平稳贴地的同时保证移动平台的可操控性，同时提供一定的舒适性；且其结构简单实用，节约成本。

2、本发明养老助残机器人全向移动平台中，设计有防倾倒支撑机构，使机器人进行搀扶和侧抱得时候，防倾倒支撑机构伸出，在不进行侧抱和搀扶时收缩回平台，解构简单，节省空间，有利于平台的正常行驶。

附图说明

图1为本发明养老助残机器人全向移动平台整体结构示意图；

图2为本发明养老助残机器人全向移动平台中移动轮组件结构示意图；

图3为本发明养老助残机器人全向移动平台中移动轮组件结构侧视图；

图4为本发明养老助残机器人全向移动平台中移动轮组件的驱动机构结构简图；

图5为本发明养老助残机器人全向移动平台中防倾倒装置结构示意图。

图中：

1-平台底盘 2-移动轮组件 3-减震机构

4-防倾倒装置 201-全向轮 202-驱动机构

203-轮架 204-轮架连接台 202a-驱动电机

202b-联轴器 202c-全向轮驱动轴 202d-滚动轴承

202e-轴承安装座 202f-传动轴 203a-前侧面

203b-后侧面 203c-顶面 203d-底面

301-减震轴 302-弹簧套筒 303-减震弹簧

304-弹簧悬架 305-连接座 401-电动推杆

402-滑轨 403-支撑板 404-辅助支撑轮

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明养老助残机器人全向移动平台，包括平台底盘1、移动轮组件2与减震机构3，如图1所示。

所述平台底盘1用于支撑机器人主体，其底面周向均匀设置四个独立移动轮组件2，使四个移动轮组件2呈十字对称式布置，以保证养老助残机器人全向移动平台的稳定。

上述四个移动轮组件2结构相同，均包括全向轮201、驱动机构202与轮架203，如图2所示。所述轮架203为由前侧面203a、后侧面203b、顶面203c与底面203d构成的截面为平行四边形的框架结构；其中后侧面203b与底面203d为框架结构，便于其他部件的安装；且前侧面203a与顶面203c和底面203d间采用铰接方式连接；同样，后侧面203b与顶面203c和底面203d间采用铰接方式连接，使得轮架203具有平行四边形可变性。上述结构的轮架203中后侧面203b顶端设计有高于轮架203顶面203c的轮架连接台204，该轮架连接台204通过螺钉固定安装于平台底盘1的下表面上，实现轮架203与平台底盘1间的固定。

所述驱动机构202包括驱动电机202a、联轴器202b、全向轮驱动轴202c、滚动轴承202d、轴承安装座202e与传动轴202f，如图4所示。其中，驱动电机202a输出轴通过传动轴202f与联轴器202b同轴连接全向轮驱动轴202c，全向轮驱动轴202c外端由轮架203前侧面中心位置开孔处与全向轮201同轴固定。滚动轴承202d套于全向轮驱动轴202c外部，该滚动轴承202d安装于轴承安装座202e内，通过滚动轴承202d将运转的全向轮驱动轴202c与轴承安装座202e间的滑动摩擦变为滚动摩擦；上述轴承安装座202e固定安装于轮架203的前侧面上，实现整个驱动机构202的支撑。本发明中全向轮为双层结构，每层周向上等间隔安装有橡胶逼真套圈，且两层上的橡胶避震套圈交错设置。

所述减震机构3包括减震轴301、弹簧套筒302、减震弹簧303、弹簧悬架304与连接座305，如图2所示。其中，减震轴301底端通过连接轴安装于轮架203顶面外侧边缘位置的缺口处。减震轴301外部套有弹簧套筒302；该弹簧套筒302顶端固定安装于倒置的门型结构弹簧悬架304顶部上，弹簧悬架304两侧端部分别通过连接轴与平台底盘1上表面安装的两个连接座305相连，使弹簧套筒302位于连接台204与平台底盘1外侧边缘对应位置的缺口处。上述减震套筒302外部套有减震弹簧303，减震弹簧303上下两端分别通过减震套筒302顶端与减震轴301底端设计的台肩定位，且减震套筒302底端与减震轴301底端的台肩不接触。由此当养老助残机器人全向移动平台经过起伏路面时，全向轮201受力，导致轮架203受力由于轮架203的可变性结构，使其自身形变，在其形变过程中将力通过减震轴301传导给弹簧悬架304，同时减震弹簧303压缩，将吸收了轮架203传导的力，使全向轮201保持贴地，平台底盘1平稳行驶，避免侧翻；且在操控上保证了力精确的传导，同时吸收了不平路面的引起的颠簸，为残障人士提供一定的舒适性。当全向移动平台经过凹陷路面时，由于全向轮201不受力，整体轮架203受力不平衡，弹簧悬架304由于自身的弹性力伸展将力传给轮架203。由于轮架203的可变形性结构，使其自身形变，将力传给全向轮203使全向轮201下移，使全向轮201保持贴地，移动平台平稳行驶，避免侧翻。

本发明中还设计有防倾倒装置4，安装于平台底盘1上表面，如图1所示。所述防倾倒装置4包括电动推杆401、滑轨402、支撑板403与辅助支撑轮404，如图5所示。其中，滑轨402通过滑块安装与平台底盘1上，可朝向平台底盘1前方移动。滑轨402外端安装有支撑板403，该支撑板403为具有安装面和支撑面的L型支撑板403；其安装面固定安装于滑轨402外端，支撑面垂直于平台底盘1。支撑面底端两侧设置有辅助支撑轮404；该辅助支撑轮404安装于轮架上，轮架与支撑面底端间通过转轴相连；并且辅助支撑轮404与地面不接触。上述滑轨402的移动由电动推杆401驱动。电动推杆401的机体端通过铰接座铰接于平台底盘1上表面；推杆端端部通过铰接座与支撑板403铰接。由此，当养老助残机器人对病人进行搀扶或侧抱时，将身体转至朝向平台底盘1正面，即辅助支撑轮404所在侧面，此时控制电动推杆401的推杆端向外侧伸长，推动滑轨402向外侧移动，使辅助支撑轮404向外侧伸出，增加两个支撑点，然后伸出手臂抱起病人，这时病人的重量在机器人外侧，通过辅助支撑轮404可防止在抱起病人时平台底盘1倾倒。当病人移动到目的地时，放下病人后，再控制辅助支撑轮404收回。上述支撑板403的支撑面外壁处还安装有防护板，用于防止防倾倒装置4中滑轨402向外伸出后对使用者身体造成剐蹭。

Claims (4)

1.一种养老助残机器人全向移动平台，包括平台底盘、移动轮组件与减震机构；其中，移动轮组件周向均布在平台底盘下表面；且通过减震机构实现减震；其特征在于：移动轮组件均包括全向轮、驱动机构与轮架；轮架为由前侧面、后侧面、顶面与底面构成的截面为平行四边形的框架结构；且各个侧面间采用铰接方式相连，使轮架具有平行四边形可变性；轮架中后侧面顶端设计有高于轮架顶面的轮架连接台，轮架连接台固定安装于平台底盘下表面；轮架中前侧面上安装有全向轮，全向轮由驱动机构驱动驱动转动。

2.如权利要求1所述一种养老助残机器人全向移动平台，其特征在于：减震机构包括减震轴、弹簧套筒、减震弹簧、弹簧悬架与连接座；其中，减震轴底端通过连接轴安装于轮架顶面外侧边缘位置的缺口处；减震轴外部套有弹簧套筒；该弹簧套筒顶端固定安装于倒置的门型结构弹簧悬架顶部上，弹簧悬架两侧端部分别通过连接轴与平台底盘上表面安装的两个连接座相连，使弹簧套筒位于连接台与平台底盘1外侧边缘对应位置的缺口处；上述减震套筒外部套有减震弹簧，减震弹簧上下两端分别通过减震套筒顶端与减震轴底端设计的台肩定位，且减震套筒底端与减震轴底端的台肩不接触。

3.如权利要求1所述一种养老助残机器人全向移动平台，其特征在于：驱动机构包括驱动电机、联轴器、全向轮驱动轴、滚动轴承与轴承安装座；其中，驱动电机输出轴通过联轴器与全向轮驱动轴同轴固定，全向轮驱动轴外端由轮架前侧面中心位置开孔处与全向轮同轴固定；滚动轴承套于全向轮驱动轴外部，且滚动轴承安装于轴承安装座内；轴承安装座固定安装于轮架的前侧面上，实现整个驱动机构的支撑。

4.如权利要求1所述一种养老助残机器人全向移动平台，其特征在于：还包括防倾倒装置，安装于平台底盘上表面；防倾倒装置包括防倾倒驱动电机、电动推杆、滑轨、支撑板与辅助支撑轮；其中，滑轨通过滑块安装与平台底盘上；由电动推杆驱动滑轨移动；滑轨外端安装有支撑板，支撑板具竖直的支撑面；支撑面底端设置有辅助支撑轮。