CN108263157A - 机器人底盘及包含其的机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机器人底盘。该机器人底盘包括底盘主体、驱动组件、分别设置在底盘主体底部前后两侧的两个从动轮和分别设置在底盘主体底部左右两侧的两个驱动轮，驱动组件包括悬挂体和驱动驱动轮旋转的动力装置，驱动轮和动力装置固定在悬挂体上，底盘主体上部固定有弹簧固定支架，驱动组件通过弹簧与弹簧固定支架连接。在本申请实施例中，通过驱动轮与底盘主体之间的弹性连接，保证了机器人高的稳定性，在压缩弹簧的作用下，使驱动轮受向下的压力，从而保证驱动轮和地面紧密接触，让机器人在不平的地面也能正常行走。解决了相关技术中机器人在行走过程中因地面不平而使驱动轮悬空，从而导致无法正常行走的技术问题。

Description

机器人底盘及包含其的机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人底盘及包含其的机器人。

背景技术

现在服务类的机器人已经走进我们的生活，包括商场里的迎宾机器人，安防监控机器人，家庭用的扫地机器人等，这些机器人都可以自主行走。现有的机器人底盘有一部分采用三轮的结构形式，两个驱动轮和一个随动轮，转弯时依靠两驱动轮的速度差，这种方式结构简单，可靠性好。但是在商场这种人流量比较大的地方，底盘三轮结构的机器人稳定性差，遇到外力就有摔倒的可能。如果在家庭这种空间紧凑的地方，对机器人转弯时需要的空间会有一定限制，底盘三轮结构虽然也能实现零半径转弯，但是转弯中心和机器人的几何中心不重合，导致机器人转弯时需要更大的空间，使机器人的活动范围受到限制，从而影响机器人的使用范围及使用效果。有一部分机器人为了避免上述情况，采用了四轮结构，左右各一个驱动轮，并且两驱动轮的连线经过机器人的几何中心，前后各一个万向轮，这样的底盘结构实现了机器人原地转弯时旋转中心与几何中心的统一，实现了利用空间最小化。但是这样的结构对地面的要求非常高，地面稍有不平，就有可能导致驱动轮被悬空，机器人无法正常行走。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于机器人的改进结构，以解决相关技术中机器人在行走过程中因地面不平而使驱动轮悬空，从而导致无法正常行走的技术问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种机器人底盘。

该机器人底盘包括底盘主体、驱动组件、分别设置在所述底盘主体底部前后两侧的两个从动轮和分别设置在所述底盘主体底部左右两侧的两个驱动轮，所述驱动组件包括悬挂体和驱动所述驱动轮旋转的动力装置，所述驱动轮和动力装置固定在所述悬挂体上，所述底盘主体上部固定有弹簧固定支架，所述驱动组件通过弹簧与所述弹簧固定支架连接，所述弹簧的一端与所述弹簧固定支架连接，另一端与所述悬挂体连接。

进一步的，所述悬挂体与所述底盘主体之间通过滑动组件滑动连接。

进一步的，所述驱动组件设置为两组，分别与两个驱动轮连接。

进一步的，所述滑动组件包括设置在所述悬挂体上的导轨和连接在所述底盘主体上的开口直线轴承，所述导轨与所述开口直线轴承耦合连接。

进一步的，所述开口直线轴承通过固定座连接在所述底盘主体上。

进一步的，所述弹簧固定支架上设置有导向柱，所述弹簧套设在所述导向柱上。

进一步的，所述导向柱上螺接有螺母，所述弹簧的一端与所述螺母连接，另一端与所述悬挂体连接。

进一步的，所述从动轮为万向轮。

为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，还提供了一种机器人，该机器人包括本发明提供的机器人底盘。

进一步的，两个所述驱动轮的连线通过机器人的几何中心。

在本申请实施例中，通过驱动轮与底盘主体之间的弹性连接，保证了机器人高的稳定性，在压缩弹簧的作用下，使驱动轮受向下的压力，从而保证驱动轮和地面紧密接触，让机器人在不平的地面也能正常行走。解决了相关技术中机器人在行走过程中因地面不平而使驱动轮悬空，从而导致无法正常行走的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供机器人底盘(去掉一侧驱动轮)的主视图；

图2是本发明实施例提供的机器人底盘的侧视图；

图中：

1、底盘主体；2、从动轮；3、固定座；4、开口直线轴承；5、导轨；6、弹簧；7、悬挂体；8、驱动轮；9、导向柱；10、螺母；11、弹簧挡板；12、导轨；13、开口直线轴承；14、限位挡杆；15、固定座；16、弹簧固定支架；17、从动轮；18、驱动轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列部件不必限于清楚地列出的那些部件，而是可包括没有清楚地列出的或对于部件固有的其它部件。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1和图2给出了本发明的具体实施方式。

如图1所示，本申请涉及一种机器人底盘，其包括底盘主体1、驱动组件、分别设置在底盘主体1底部前后两侧的从动轮2和从动轮17，还包括分别设置在底盘主体1底部左右两侧的驱动轮8和驱动轮18，驱动组件包括悬挂体7和驱动驱动轮旋转的动力装置，驱动轮和动力装置固定在悬挂体7上，底盘主体1上部固定有弹簧固定支架16，驱动组件通过弹簧6与弹簧固定支架16连接，弹簧6的一端与弹簧固定支架16连接，另一端与悬挂体7连接。

上述机器人底盘的具体工作原理如下：机器人底盘上装有4个轮子，前后左右各一个，前后为从动轮2和从动轮17，左右为驱动轮8和驱动轮18，这样使轮子的支撑面积尽可能大，保证机器人的稳定性。在自由状态下，驱动轮8和驱动轮18在弹簧6的作用下会比从动轮低，可以通过限位销钉等元件来控制驱动轮向下的行程。当把机器人放到地面上时，由于机器人自身的重量，会压缩悬挂体7上连接的弹簧6，直到从动轮2和从动轮17也同时着地为止。这时弹簧处于压缩状态。机器人行走时驱动轮由动力装置驱动，通过左右的驱动轮8和驱动轮18的速度及转向的变化来实现前进、后退、转弯等功能。机器人在行走过程中如果前轮跨越障碍物，这时会让中间的驱动轮8和驱动轮18有悬空的趋势，这时已经处于压缩状态的弹簧6发挥作用，把驱动轮8和驱动轮18往下压，使驱动轮8和驱动轮18与地面紧密结合，从而提供足够的摩擦力保证机器人行进顺利进行。

上述的实施方式中，为驱动轮8和驱动轮18提供动力的动力装置的可选形式包括但不限于液压动力装置、气动动力装置和电动动力装置。优选采用电动动力装置，例如电机。如图1所示，其中弹簧固定支架16设置为冂字形或Ω形，两端部连接在底盘主体1上，弹簧6连接在冂字形或Ω形弹簧固定支架16的顶部横梁的下表面。

在上述实施方式的基础上，悬挂体7与底盘主体1之间通过滑动组件滑动连接。通过滑动组件可以将驱动轮8和驱动轮18的运动方向限制为与底盘主体1垂直，在受到弹簧6作用的情况下不会产生晃动，使得结构连接更加稳定和协调。

如图2所示，驱动组件设置为两组，其中一组驱动组件与驱动轮8，另一组驱动组件与驱动轮18连接。如此设置可以使得驱动轮8和驱动轮18分别受到独立的动力装置驱动，二者可以实现差速控制，从而依靠两驱动轮的速度差实现灵活转弯，这种方式结构简单，可靠性好。

作为一种优选的方案，滑动组件包括设置在悬挂体7上的导轨5和连接在底盘主体1上的开口直线轴承4，导轨5与开口直线轴承4耦合连接。开口直线轴承与导轨配合使用的方式具有摩擦小，运动过程稳定的优点，能获得灵敏度高、精度高的平稳直线运动。其中，开口直线轴承4通过固定座3连接在底盘主体1上。

具体的，导轨与开口直线轴承组成的滑动组件最好设置为两组，如图1所示，导轨5和导轨12分别设置在悬挂体7的前后两侧，开口直线轴承4与导轨5耦合连接，并通过固定座3固定在底盘主体1上；开口直线轴承13与导轨12耦合连接，并通过固定座15固定在底盘主体1上

如图1所示，弹簧固定支架16上设置有导向柱9，弹簧6套设在导向柱9上。导向柱9的作用在于为弹簧6提供导向作用，使弹簧6在导向柱9的方向上压缩或拉伸。导向柱9上螺接有螺母10，弹簧6的一端与螺母10连接，另一端与悬挂体7连接。通过旋转调节螺母10在导向柱9的位置来控制弹簧6在机器人自然放置状态下的压力。

如图1所示，上述实施方案中的弹簧6、导向柱9和螺母10可以对应设置为两组，两组弹簧的一端可以耦合在设置于悬挂体7上弹簧挡板11上，实现与驱动组件的连接。

如图1和2所示，机器人底盘上还设有限位档杆14，限制驱动组件在上下方向的位移行程范围。

为了实现较好的转弯效果，从动轮2和从动轮17为万向轮。

本发明实施方式还提供了一种机器人，该机器人的底盘可以为本发明各实施例所提供的机器人底盘。其中，驱动轮8和驱动轮18的连线通过机器人的几何中心，这样使得机器人原地转弯时所用的空间最小。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人底盘，其特征在于，包括底盘主体(1)、驱动组件、分别设置在所述底盘主体(1)底部前后两侧的两个从动轮(2；17)和分别设置在所述底盘主体(1)底部左右两侧的两个驱动轮(8；18)，所述驱动组件包括悬挂体(7)和驱动所述驱动轮旋转的动力装置，所述驱动轮和所述动力装置固定在所述悬挂体(7)上，所述底盘主体(1)上部固定有弹簧固定支架(16)，所述驱动组件通过弹簧(6)与所述弹簧固定支架(16)连接，所述弹簧(6)的一端与所述弹簧固定支架(16)连接，另一端与所述悬挂体(7)连接。

2.根据权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述悬挂体(7)与所述底盘主体(1)之间通过滑动组件滑动连接。

3.根据权利要求2所述的机器人底盘，其特征在于，所述驱动组件设置为两组，分别与两个驱动轮(8；18)连接。

4.根据权利要求2所述的机器人底盘，其特征在于，所述滑动组件包括设置在所述悬挂体(7)上的导轨(5)和连接在所述底盘主体(1)上的开口直线轴承(4)，所述导轨(5)与所述开口直线轴承(4)耦合连接。

5.根据权利要求4所述的机器人底盘，其特征在于，所述开口直线轴承(4)通过固定座(3)连接在所述底盘主体(1)上。

6.根据权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述弹簧固定支架(16)上设置有导向柱(9)，所述弹簧(6)套设在所述导向柱(9)上。

7.根据权利要求6所述的机器人底盘，其特征在于，所述导向柱(9)上螺接有螺母(10)，所述弹簧(6)的一端与所述螺母(10)连接，另一端与所述悬挂体(7)连接。

8.根据权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述从动轮(2；17)为万向轮。

9.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的机器人底盘。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，两个驱动轮(8；18)的连线通过机器人的几何中心。