CN108100076B - 无人车底盘及无人车 - Google Patents

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Abstract

本申请一种无人车底盘及无人车，所述无人车包括车身及底盘。所述底盘包括底盘支架、与所述底盘支架配合的前轮组件、中轮组件和后轮组件以及驱动所述无人车底盘移动的驱动单元，与所述底盘支架连接的摇臂和控制摇臂运动的驱动机构，后轮组件安装在摇臂上并通过所述摇臂与所述底盘支架连接；摇臂的旋转中心与中轮组件同轴。本申请将无人车底盘上的中轮组件与后轮组件通过可旋转的摇臂连接并且使摇臂的转轴与中轮组件同轴，使无人车在高机动运行模式下，只需要摇臂电机提供很小的输出力矩保持摇臂系统姿态即可，大大降低无人车运动系统的功率需求。

Description

无人车底盘及无人车
技术领域
本申请涉及无人车技术领域，尤其涉及一种无人车底盘及无人车。
背景技术
大多数小型轮式无人车的轮子相对与车身水平对称布置，配合一定的缓冲或悬架机构，可以实现在不平路面上的稳定行驶。但是遇到障碍物的时候，普通轮式底盘不能实现越障；由于无人车是多轮着地，通过左右侧轮差速实现原地转时前后侧轮存在很大的拖动性摩擦侧移，功耗很高。即使四轮着地模式会好于六轮模式，损耗和摩擦依旧巨大；此外越障能力高的多轮关节型底盘还需要驱动电机持续提供输出保持提起车体问题，对电力的持续输出性能要求较高。为了提高小型无人移动装置的越障性能，需要对无人车的底盘进行改良，以在满足转动及越障功能的同时，降低能耗。
发明内容
根据本申请实施例的第一方面，提供一种无人车底盘。
一种无人车底盘，包括底盘支架、与所述底盘支架配合的前轮组件、中轮组件和后轮组件以及驱动所述无人车底盘移动的驱动单元，还包括与所述底盘支架连接的摇臂和控制所述摇臂运动的驱动机构，所述后轮组件安装在所述摇臂上并通过所述摇臂与所述底盘支架连接；所述摇臂的旋转中心与所述中轮组件同轴。
进一步的，所述摇臂包括本体及设置于所述本体一端的转轴，所述转轴通过轴承定位于所述底盘支架的摇臂轴承座上，所述驱动机构驱动所述摇臂绕所述中轮组件的轴线旋转。
进一步的，所述中轮组件包括中轮及与所述中轮组装的中轮传动轴，所述转轴为中空转轴，所述中轮传动轴嵌套于所述转轴内，所述摇臂中设有传动链或同步带。
进一步的，所述驱动机构包括驱动电机及由所述驱动电机驱动的第一齿轮组，所述转轴的末端设有与所述第一齿轮组联动的第二齿轮组；所述第二齿轮组带动所述摇臂绕所述中轮组件的轴线旋转。
进一步的，所述中轮传动轴通过双轴承定位于所述摇臂的转轴内。
进一步的，所述后轮组件包括后轮及与所述后轮组装的后轮传动轴，所述后轮传动轴组装于所述摇臂本体的另一端，所述后轮与同侧的中轮组装于同一摇臂上，所述传动链或同步带驱动所述中轮及后轮同步转动。
进一步的，所述中轮包括左中轮及右中轮，所述底盘支架上设有分别驱动所述左中轮传动轴的第三电机及驱动所述右中轮传动轴的第四电机，所述第三电机及第四电机内均设有减速器。
进一步的，所述后轮包括左后轮及右后轮，所述摇臂包括连接所述左中轮及左后轮的第一摇臂及连接所述右中轮及右后轮的第二摇臂，所述驱动电机驱动所述第一摇臂及第二摇臂同步运动。
进一步的，所述前轮组件包括前轮及与所述前轮组装的前轮传动轴，所述前轮包括左前轮及右前轮，所述驱动单元包括独立驱动所述左前轮的第一电机及驱动所述右前轮的第二电机。
进一步的，所述前轮组件为全向轮。
根据本申请实施例的第二方面，提供一种无人车。
一种无人车，包括车身；还包括如上所述的无人车底盘。
本申请与现有技术相比具有如下有益效果：本申请将无人车底盘上的中轮组件与后轮组件通过可旋转的摇臂连接并且使摇臂的转轴与中轮组件同轴，使无人车在高机动运行模式下，只需要摇臂电机提供很小的输出力矩保持摇臂系统姿态即可，大大降低无人车运动系统的功率需求。
附图说明
图1是本申请一示例性实施例无人车底盘的简易示意图。
图2是本申请一示例性实施例无人车底盘的详细示意图。
图3是本申请一示例性实施例无人车正常行驶示意图。
图4是本申请一示例性实施例无人车越障第一位置示意图。
图5是本申请一示例性实施例无人车越障第二位置示意图。
图6是本申请一示例性实施例无人车越障第三位置示意图。
附图标记
无人车底盘100
底盘支架1
前轮组件2
前轮20 前轮传动轴201 左前轮202
右前轮203
中轮组件3
中轮30 中轮传动轴301 左中轮传动轴3011
右中轮传动轴3012 轴承302
左中轮303 右中轮304 第三电机31
第四电机32
后轮组件4
后轮40 后轮传动轴401 左后轮402 右后轮403
驱动单元5 第一电机50 第二电机51
摇臂6
本体60 转轴61 第二齿轮组62
传动链63 第一摇臂64 第二摇臂65
驱动机构7 驱动电机70 第一齿轮组71
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。本申请中所提到的“多个”均包括两个及两个以上。
下面结合附图，对本申请示例性实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
请参照图1至图5所示，一种无人车，包括车身及无人车底盘100。所述无人车底盘包括底盘支架1、与所述底盘支架1配合的前轮组件2、中轮组件3和后轮组件4以及驱动所述无人车底盘1移动的驱动单元5；还包括与所述底盘支架1连接的摇臂6和控制所述摇臂6运动的驱动机构7。所述后轮组件4安装在所述摇臂6上并通过所述摇臂6与所述底盘支架1连接；所述摇臂6的旋转中心与所述中轮组件3同轴，所述前轮组件2为全向轮。
所述前轮组件2包括前轮20及与所述前轮20组装的前轮传动轴201。所述前轮20包括左前轮202及右前轮203，所述驱动单元5包括独立驱动所述左前轮202的第一电机50及驱动所述右前轮203的第二电机51。在本申请实施例中，所述前轮组件2所采用的全向轮可以是单排全向轮也可以是双排全向轮。双排全向轮相较于单排全向轮在所述无人车行进过程中或越障中振动均会小一些。本申请前轮采用全向轮，能够接受侧移运动，使得无人车的转向更便捷。
在一实施例中，所述摇臂6包括本体60及设置于所述本体60一端的转轴61。所述本体60大致为一板状结构，所述转轴61自所述本体60的内侧水平延伸形成。在本实施例中所述转轴61为中空圆柱形转轴。所述转轴61通过轴承定位于所述底盘支架1的摇臂轴承座66上，以将所述摇臂6固定设置于所述底板支架上；所述驱动机构驱动所述摇臂6绕所述中轮组件3的轴线旋转。具体的，所述中轮组件3包括中轮30及与所述中轮30组装的中轮传动轴301，所述中轮传动轴301嵌套于所述中空的转轴61内。在本实施例中，所述中轮传动轴301通过双轴承302定位于所述摇臂6的转轴61内以保证所述摇臂6与所述中轮30的同轴运动，降低无人车运动系统的功率需求。
所述中轮30包括左中轮303及右中轮304，所述底盘支架1上设有分别驱动所述左中轮传动轴3011的第三电机31及驱动所述右中轮传动轴3012的第四电机32，所述第三电机31及所述第四电机32内均设有减速器。
所述后轮组件4包括后轮40及与所述后轮40组装的后轮传动轴401。所述后轮传动轴401组装于所述摇臂本体60远离设置转轴61的另一端，所述后轮40与同侧的中轮30组装于同一摇臂6上。
所述摇臂6中设有同步驱动所述中轮30及后轮40转动的传动链63或同步带。所述传动链63或同步带驱动所述中轮30及后轮40同步转动。通过此结构设置使所述中轮30与所述后轮40通过同步传动链63或同步带实现驱动共享与同步。即在本申请中，通过所述中轮30定轴，所述摇臂转轴61与所述中轮30同轴，所述中轮30与所述后轮40通过同一条链路传动，整体结构更加简单。
具体的，所述后轮40包括左后轮402及右后轮403，所述摇臂6包括连接所述左中轮303及所述左后轮402的第一摇臂64及连接所述右中轮304及所述右后轮403的第二摇臂65。
所述驱动机构7包括驱动电机70及由所述驱动电机70驱动的第一齿轮组71。所述转轴61的末端即靠近所述第一齿轮组71的位置设有与所述第一齿轮组71联动的第二齿轮组62；所述第二齿轮组62带动所述摇臂6绕所述中轮组件3的轴线旋转，以将所述驱动机构7的动力同步传输给所述第一摇臂64及所述第二摇臂65，确保所述驱动电机驱动所述第一摇臂64及第二摇臂65同步运动。
在本实施例中，所述左右中轮及所述左右后轮均为为普通轮胎。
图3是本申请示例性实施例，所述无人车100在正常路况下的行驶状态示意，图中4及图5是所述无人车100越障状态下的运动示意图。图中所示无人车100车身上的⊕标记处为无人车优选重心位置。
如图6所示，在高机动运行模式下，所述驱动机构7驱动摇臂6带动后轮翘起后，所述左右前轮202、203及左右中轮303、304着地，由于前轮为全向轮接受侧移运动，此时本质上退化为差分轮构型，机体回转中心落到所述中轮的轴线上即图中虚线框中所示的轴线。由于所述摇臂6回转中心与所述中轮共轴，所述后轮上扬模式只需要摇臂6的驱动电机70提供很小的输出力矩保持摇臂6系统姿态即可，大大降低所述无人车系统的功率需求。
此外，另一类实施例中，所述第一电机50和所述第二电机51也可以直接使用轴承替代以实现无动力轴；这种情况下，此底盘由所述第三电机31及所述第四电机32差速驱动，控制上更简洁。
以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种无人车底盘(100)，包括底盘支架(1)、与所述底盘支架(1)配合的前轮组件(2)、中轮组件(3)和后轮组件(4)以及驱动所述无人车底盘移动的驱动单元(5)，其特征在于，还包括与所述底盘支架(1)连接的摇臂(6)和控制所述摇臂(6)运动的驱动机构(7)，所述后轮组件(4)安装在所述摇臂(6)上并通过所述摇臂(6)与所述底盘支架(1)连接；所述摇臂(6)的旋转中心与所述中轮组件(3)同轴；
所述摇臂(6)包括本体(60)及设置于所述本体(60)一端的转轴(61)，所述转轴(61)通过轴承定位于所述底盘支架(1)的摇臂轴承座(66)上，所述驱动机构(7)驱动所述摇臂(6)绕所述中轮组件(3)的轴线旋转；
在高机动运行模式下，所述驱动机构(7)驱动所述摇臂(6)带动所述后轮组件(4)翘起后，所述前轮组件(2)及所述中轮组件(3)着地。
2.如权利要求1所述的无人车底盘，其特征在于，所述中轮组件(3)包括中轮(30)及与所述中轮(30)组装的中轮传动轴(301)，所述转轴(61)为中空转轴，所述中轮传动轴(301)嵌套于所述转轴(61)内，所述摇臂(6)中设有传动链(63)或同步带。
3.如权利要求2所述的无人车底盘，其特征在于，所述驱动机构(7)包括驱动电机(70)及由所述驱动电机(70)驱动的第一齿轮组(71)，所述转轴(61)的末端设有与所述第一齿轮组(71)联动的第二齿轮组(62)；所述第二齿轮组(62)带动所述摇臂(6)绕所述中轮组件(3)的轴线旋转。
4.如权利要求3所述的无人车底盘，其特征在于，所述中轮传动轴(301)通过双轴承(302)定位于所述摇臂的转轴(61)内。
5.如权利要求4所述的无人车底盘，其特征在于，所述后轮组件(4)包括后轮(40)及与所述后轮组装的后轮传动轴(401)，所述后轮传动轴(401)组装于所述摇臂本体(60)的另一端，所述后轮(40)与同侧的中轮(30)组装于同一摇臂(6)上，所述传动链(63)或同步带驱动所述中轮(30)及后轮(40)同步转动。
6.如权利要求5所述的无人车底盘，其特征在于，所述中轮(30)包括左中轮(303)及右中轮(304)，所述底盘支架(1)上设有分别驱动所述左中轮传动轴(3011)的第三电机(31)及驱动所述右中轮传动轴(3012)的第四电机(32)，所述第三电机(31)及第四电机(32)内均设有减速器。
7.如权利要求6所述的无人车底盘，其特征在于，所述后轮(40)包括左后轮(402)及右后轮(403)，所述摇臂(6)包括连接所述左中轮(303)及左后轮(402)的第一摇臂(64)及连接所述右中轮(304)及右后轮(403)的第二摇臂(65)，所述驱动电机(70)驱动所述第一摇臂(64)及第二摇臂(65)同步运动。
8.如权利要求1至3、5至7任一项所述的无人车底盘，其特征在于，所述前轮组件(2)包括前轮(20)及与所述前轮组装的前轮传动轴(201)，所述前轮(20)包括左前轮(202)及右前轮(203)，所述驱动单元(5)包括独立驱动所述左前轮(202)的第一电机(50)及驱动所述右前轮(203)的第二电机(51)。
9.如权利要求1至3、5至7任一项所述的无人车底盘，其特征在于，所述前轮组件为全向轮。
10.一种无人车，包括车身；其特征在于，还包括如权利要求1至9任一项中所述的无人车底盘。
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