CN108263509A - 柔性底座以及包括该柔性底座的搬运机器人 - Google Patents

Abstract

一种柔性底座以及包括该柔性底座的搬运机器人。该柔性底座包括：底盘，至少两个从动轮和至少两个主动轮位于底盘的底部，所述至少两个主动轮装设在所述底盘的左部和右部，一个所述从动轮装设在所述底盘的底部且其位置不与所述主动轮重合，另一个所述从动轮位于所述底盘的底部且其位置不与所述主动轮和所述一个从动轮重合；承载板，设置在所述底盘上方且一端与所述底盘铰接，用于承载载荷；调整结构，铰接连接到所述承载板的另一端、所述另一个从动轮以及所述底盘，其中当地面不平时，所述承载板、所述另一个从动轮以及所述底盘相对于所述调整机构运动且所述调整结构进行动态调整，使得所述至少两个从动轮和所述至少两个主动轮贴合于地面。

Description

柔性底座以及包括该柔性底座的搬运机器人

技术领域

本发明的实施例涉及一种柔性底座以及包括该柔性底座的搬运机器人。

背景技术

传统的仓库入库和出库通常由仓库员工用叉车或推着小车进行操作，将货物依次放到对应货架、对应位置。这一过程不仅耗时多，而且人力成本很高，当仓库货品种类繁多时，操作过程较为复杂且容易出错。

目前，正尝试仓储自动化，在仓库出库和入库时采用仓储搬运机器人搬运货物，机器人进入存储区，寻找需要的货架并送到分拣工作站完成出入库库操作。

对于仓储搬运机器人，超过3轮以上的搬运机器人会形成过定义，在地面不平或者轮子安装高度不完全一致的情况下，会有部分轮子脱离底面，失去抓地力，如果失去抓地力的轮子是搬运机器人的主动轮，会导致搬运机器人失控。

发明内容

本发明至少一实施例提供一种柔性底座以及包括该柔性底座的搬运机器人,在地面不平或者轮子安装高度不完全一致的情况下，该柔性底座能够进行动态调整，使得所有轮子均能贴合于地面且使得所述至少两个从动轮和所述至少两个主动轮贴合于地面，且对于搬运机器人，能够实现负载按照固定比例分布。

一方面，本发明至少一个实施例提供一种柔性底座，包括：底盘，至少两个从动轮和至少两个主动轮位于底盘的底部，所述至少两个主动轮装设在所述底盘的左部和右部，一个所述从动轮装设在所述底盘的底部且其位置不与所述主动轮重合，另一个所述从动轮位于所述底盘的底部且其位置不与所述主动轮和所述一个从动轮重合；承载板，设置在所述底盘上方且一端与所述底盘铰接，用于承载载荷；调整结构，铰接连接到所述承载板的另一端、所述另一个从动轮以及所述底盘，其中当地面不平时，所述承载板、所述另一个从动轮以及所述底盘相对于所述调整机构运动且所述调整结构进行动态调整，使得所述至少两个从动轮和所述至少两个主动轮贴合于地面。

另一方面，本发明至少一个实施例还提供一种包括该柔性底座的搬运机器人，包括：柔性底座，如以上所描述；至少两个驱动电机，设置在所述柔性底座上且分别连接到所述至少两个主动轮；以及抬升机构，设置在所述底座上方。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1是根据本发明实施例的柔性底座的平面图；

图2示出了沿图1中的线G-G剖取的柔性底座的截面图；

图3示出了沿图1中的线G-G剖取的柔性底座的调整结构的截面图；

图4示出了沿图1中的线G-G剖取的柔性底座的调整结构的截面图；

图5A和图5B分别示出了根据本发明第一实施例的柔性底座在地面平坦时以及地面不平时而进行调整后的结构原理图；

图6示出了根据本发明第一实施例的柔性底座的调整调整结构的原理图；

图7示出了根据本发明第一实施例的柔性底座的调整结构的另一原理图；

图8示出了根据本发明实施例的另一柔性底座的平面图；以及

图9示出了根据本发明实施例的另一柔性底座的主动轮和从动轮设置的平面图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“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”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了解决地面不平或者轮子安装高度不完全一致的情况下部分轮子脱离地面的问题，可以利用弹簧实现全部轮子都贴合于地面的目的，但是一种弹簧只能适应相对应的负载情况，如果负载过重弹簧将失去调节功能，而如果负载过轻，将难以压住弹簧，这样，对应于不同的负载需要采用不同的弹簧，这显然限制了采用弹簧的搬运机器人的可运送货物的多样性。而且，对于装设了弹簧的搬运机器人，在运输过程中，尤其是在重载的情况下，弹簧会颠来颠去，难以达到稳态。进一步地，对于采用弹簧的搬运机器人，也无法实现负载按照固定比例分布。

本发明的实施例提供了一种柔性底座以及包括该柔性底座的搬运机器人，该柔性底座包括：底盘，至少两个从动轮和至少两个主动轮位于底盘的底部，所述至少两个主动轮装设在所述底盘的左部和右部，一个所述从动轮装设在所述底盘的底部且其位置不与所述主动轮重合，另一个所述从动轮位于所述底盘的底部且其位置不与所述主动轮和所述一个从动轮重合；承载板，设置在所述底盘上方且一端与所述底盘铰接，用于承载载荷；调整结构，铰接连接到所述承载板的另一端、所述另一个从动轮以及所述底盘，其中当地面不平时，所述承载板、所述另一个从动轮以及所述底盘相对于所述调整机构运动且所述调整结构进行动态调整，使得所述至少两个从动轮和所述至少两个主动轮贴合于地面。采用根据本发明实施例的柔性底座的搬运机器人，当地面不平或者轮子安装高度不完全一致的情况下，其铰接到承载板的另一端、另一个从动轮以及底盘的调整结构会相对于承载板、从动轮和底盘发生相对运动，使得底座上装设的轮子的高度可以自动适应地面，使得所有的轮子都能贴合于地面，避免出现轮子离开地面导致货物倾倒的危险，且避免出现主动轮离开地面导致的机器人失控的问题，而且能够实现负载按固定比例分布。

第一实施例

本发明的第一实施例提供了一种柔性底座，下面结合附图对该柔性底座进行示例性说明。

图1给出了示例性柔性底座100的平面图，如图1所示，该柔性底座100包括：底盘1，至少两个从动轮20-1和20-2和至少两个主动轮13位于底盘1的底部，至少两个主动轮装13设在底盘的左部和右部，一个从动轮20-1装设在底盘的底部且其位置不与主动轮13重合，另一个从动轮20-2位于底盘1的底部且其位置不与主动轮13和从动轮20-1重合。图2给出了沿图1中的线G-G剖取的截面图，结合图1和图2可见，该柔性底座还包括：承载板2，设置在底盘1上方且一端与底盘1铰接，用于承载载荷；调整结构23，铰接连接到承载板2的另一端、从动轮20-2以及底盘1，其中当地面不平时，调整机构23相对于承载板2、从动轮20-2以及底盘1而运动，从而使得至少两个从动轮20-1和20-2和至少两个主动轮13贴合于地面。

如图2所示，调整结构23通过连接轴铰接到承载板2的另一端，通过连接轴232铰接到从动轮20-2，通过连接轴14铰接到底盘1，而底盘1通过连接轴4铰接到承载板2的一端，这样，当地面不平时，调整结构23可以相对于底盘1、承载板2和从动轮而运动，从而调整从动轮的轴所在平面与底盘1之间的角度，使得四个轮子都贴合于地面。

这里，应该注意的是，当根据本发明实施例的柔性底座被应用于搬运机器人或其他运输工具时，其左部和右部是沿着前进方向分割该柔性底座而将其分为左部和右部，也就是，以平行于前进方向的线分割该柔性底座而得到的左部和右部，相应地，沿着垂直于其前进方向的线划分而得到的是前部和后部。示例性地，划分后得到的左部和右部可以关于平行于前进方向的线轴对称，也可以不对称，对于其他的应用示例，这里柔性底座的左部和右部也可以用其他的方式来定义，本发明的实施例并不对此进行限定。

根据本发明实施例的柔性底座的调整结构可以包括：第一连杆，其一端铰接到承载板的另一端；从动轮悬臂，一个端部铰接到从动轮20-2，另一端部铰接到底盘1，其中第一连杆的另一端连接于从动轮悬臂，且第一连杆可相对于从动轮悬臂运动，从而当地面不平时，从动轮悬臂可相对于底盘旋转，从而调整从动轮20-2的轴所在平面与底盘1之间的角度使得所有的轮子都贴合于地面。

示例性地，如图3所示，根据本发明实施例的柔性底座的调整结构23可以包括第一连杆18和从动轮悬臂8，其中第一连杆18可铰接到从动轮悬臂8，二者可发生相对转动，第一连杆18的一端可通过连接轴231铰接到承载板2，另一端通过连接轴233铰接到从动轮悬臂8的两个端部之间的部分，例如，中部，而从动轮悬臂8一端通过连接轴14铰接到底盘1，另一端通过连接轴232铰接到从动轮20-2。

备选地，根据本发明实施例的柔性底座的调整结构23的示例性结构还可以如图4所示，包括第一连杆18和从动轮悬臂8，其中第一连杆18的一端可铰接到从动轮悬臂8的两个端部之间的部分，例如，中部，二者可发生相对转动，第一连杆18的另一端可铰接到承载板2，而从动轮悬臂8一端通过连接轴14铰接到底盘1，另一端通过连接轴铰接到从动轮20-2。

这样，对于图3和图4所示的柔性底座，其调整结构中第一连杆和从动轮悬臂可发生相对转动，当调整结构相对于底盘、从动轮20-2以及承载板2运动，例如，旋转时，第一连杆和从动轮悬臂也相应地进行相对转动，进行动态调整，从而保持轮子贴合于地面。

下面，结合以上结构的原理图对以上调整结构来动态调整使得轮子始终贴合于地面的原理及过程进行详细的说明。

图5A和图5B分别示出了根据本发明实施例一的示例性柔性底座在地面平坦时以及地面不平时而进行调整后的结构原理图。参见图5A和5B，其中F表示的是载荷所施加到承载板2的力，在地面平坦时，至少两个主动轮13和至少两个从动轮20处于同一平坦表面上，这时，由图5A可见，调节结构保持初始状态，其中包括第一连杆8和从动轮悬臂8的调整结构23分别铰接到承载板2、图中右侧的从动轮20-2以及底盘1，第一连杆18和从动轮悬臂8之间是可以相对转动的。而当地面不平坦时，例如，如图5B所示，处于右侧的从动轮20-2所处的地面较高时，如果没有调整结构，在这种情况下可能出现四个轮子中至少一个悬空的状态，可能会导致货物倾覆，如果悬空的轮子是主动轮，则还可能会导致失控，而根据本发明实施例的柔性底座，通过设置铰接到底盘、从动轮以及承载板的调整结构23，四者之间可发生相对运动，例如，相对转动，且调整结构23所包括的第一连杆和从动轮悬臂也就是适当的相对于运动而进行调节，由图5B可见，从动轮的轴所在的平面和底盘1之间的夹角发生的改变，且部件之间发生了相对运动，从而可以使得至少四个轮子始终贴合于地面。

备选地，根据本发明实施例的柔性底座的结构原理图还可以简化为如图6所示，如图5A和5B中一样，第一连杆18铰接到承载板2和从动轮悬臂8，从而可以在地面不平的时候，该柔性底座能够自动适应地面，使得轮子始终贴合于地面。

对于根据本发明实施例的柔性底座，不仅能够自动适应地面使得轮子始终贴合于地面，还能够实现负载按照固定比例分布，现在结合图5A进行示例说明，当外部负载为F时，不计搬运车自身重力的情况下，每个从动轮20所承受的负载主动轮13所承受的负载因为L1、L2、L3都是确定的，所以f_从和f_主都是与外部负载成正比例的。其中L1为从动轮中心到主动轮中心的距离，L2为承载板2与底盘1的铰接轴到主动轮中心的距离，L3为从动轮悬臂与底盘的铰接轴到主动轮中心的距离，以上公式是在两个主动轮在划分底盘前后方向的中分面上关于划分底盘左部和右部的中线对称设置且两个从动轮设置在划分底盘左部和右部的中线上对称设置在底盘的前部和后部而得到。对于其他结构的柔性底座，负载分配的原理是不变的，只是具体的公式存在差异，但是无论是何种结构都能实现负载按照固定比例分布。

另外，根据本发明实施例的柔性底座还可以实施为如图7所示，如图7所示，第一连杆18和从动轮悬臂8之间是滑动连接，第一连杆18的与连接到承载板的一端相反的另一端连接于从动轮悬臂8，例如，套装在从动轮悬臂8上，从而第一连杆18的另一端可以沿从动轮悬臂相对滑动，当地面不平时，调整结构可以相对于底盘、从动轮20-2以及承载板2运动，且同时调整机构中的第一连杆和从动轮悬臂可发生相对滑动，也就是，二者之间相对运动，从而，柔性底座动态调整，保持轮子始终贴合于地面。

由以上几种柔性底座的示例性结构可知，通过包括可以相对于底盘、从动轮以及承载板运动的调整结构，在地面不平时，该柔性底座可以自适应调节，进一步地，该调整结构还可以包括相应于调整结构相对于底盘、从动轮和承载板的相对运动的可以发生相对运动的部件，从而使得柔性底座具有更好的柔性，使得所有的轮子都能自适应调节更好的适应地面。

应该注意的是，以上仅示出了几种柔性底座自适应调节的示例性结构，本领域的技术人员能够想到的以上示例性结构的简单变形也可以实现以上效果，且对应的技术方案也在本发明实施例的保护范围内，为了简洁，这里将不再进行赘述。

示例性地，对于根据本发明实施例的柔性底座，主动轮的数量可以为至少两个，从动轮的数量可以为至少两个，为了描述的便利，下面以两个主动轮和两个从动轮为例进行说明。

图8示出了柔性底座的平面图，主要用于说明轮子的设置，为了简化，仅标示出主动轮的位置。如图8所示，AA’箭头线所示的方向为前后方向，BB’箭头线所指的方向为左右方向，AA’线为第二中线且平行于底盘的前后方向，其划分柔性底座的左部和右部，BB’线为第一中线且垂直于底盘的前后方向，其划分柔性底座的前部和后部，至少两个主动轮13可以关于第二中线对称装设于底盘1的左部和右部。

当然，至少两个主动轮13也可以关于第二中线非对称的装设在底盘的左部和右部，例如，一个主动轮13可以靠近第二中线，而另一个主动轮13可以相对地远离第二中线，或者，一个主动轮13可以相对靠前，另一个主动轮13可以相对地更靠近柔性底座的后部，本发明的实施例并不对此进行限制，只要包括该柔性底座的设备或装置能够实现预定的功能，例如，包括该柔性底座的搬运机器人能够正常行走且搬运货物即可。

进一步地，至少两个主动轮13可以在第一中线BB’上对称装设在底盘1的左部和右部，图8示出了这样的结构。备选地，至少两个主动轮13可以在第一中线BB’上非对称装设在底盘1的左部和右部。

这里，应该注意的是，以上所描述的轮子在第一中线上等指的是轮轴在第一中线上，而对称或非对称装设也指的是轮轴对称或非对称。

示例性地，对于根据本发明实施例的柔性底座，图1至图5示出的示例性结构是从动轮悬臂8和底盘1的连接轴不与主动轮13的中心，也就是，轮轴重合，实际上，从动轮悬臂8和底盘1的连接轴可以与至少两个主动轮之一或二者的中心，例如，轮轴重合，本发明的实施例并不对此进行限定。

示例性地，对于根据本发明实施例的柔性底座，两个从动轮20-1和20-2可以关于第二中线AA’对称设置在底盘1的左部和右部。或者，至少关于第二中线AA‘非对称装设在底盘的左部和右部，例如，一个从动轮20-1可以靠近第二中线，而另一个从动轮20-2可以远离第二中线，或者，一个从动轮20-1可以相对靠前，另一个从动轮20-2可以相对地更靠近柔性底座的后部，本发明的实施例并不对此进行限定。

而且，对于主动轮和从动轮的位置关系，只要主动轮和从动轮的设置使得柔性底座能够正常工作即可，本发明的实施例并不对此进行限定，例如，如图9所示，主动轮关于第二中线对称装设在柔性底座的左部和右部，从动轮也关于第二中线对称装设在柔性底座的左部和右部，但是从动轮位于后部，而主动轮位于前部。

示例性地，两个从动轮20-1和20-2还可以关于柔性底座的第一中线对称设置在底盘1的前部和后部。

示例性地，如图8所示，两个从动轮20-1和20-2可以在底盘1的第二中线AA‘上对称设置在底盘的前部和后部。

以上是以两个主动轮和两个从动轮为例对轮子的具体设置进行说明，但是本发明实施例不仅限于两个主动轮和两个从动轮，例如，柔性底座可以包括五个、六个或更多轮子，例如，对于五个轮子的方案，可以包括两个主动轮和三个从动轮或者三个主动轮和两个从动轮；对于六个轮子的方案，可以包括两个主动轮和四个从动轮或者四个主动轮和两个从动轮等；本发明的实施例并不对此进行限定，各种轮子的设置方案可以参考以上示例性结构，只要能够实现本发明的发明目的即可。

备选地，对于根据本发明实施例的柔性底座，其中两个从动轮之一可以包括两个第一次从动轮，该两个第一次从动轮装设到第一轴的两端，第一轴的中点可以位于第二中线AA’上，例如，第一轴可以铰接到底盘或调整机构。

示例性地，两个从动轮中每个都包括两个次从动轮，例如，两个从动轮之一可以包括两个第一次从动轮，两个从动轮中另一个还包括两个第二次从动轮，该两个第一次从动轮装设到第一轴的两端，该两个第二次从动轮装设到第二轴的两端，该第一轴和该第二轴的中点均位于第二中线AA’上。例如，第一轴可以铰接到底盘或调整机构，对应地，第二轴可以铰接到调整机构或底盘。

示例性地，对于包括两个或两个以上的从动轮的情况，至少两个从动轮中至少一个可以包括两个次从动轮，该两个次从动轮可以装设到一个轴。该轴可以铰接到底盘或调整解机构。

对于根据本发明实施例的柔性底座，该柔性底座包括的调整结构铰接连接到承载板、从动轮以及底盘，当地面不平时，承载板、从动轮以及底盘相对于调整机构运动且调整结构能够进行动态调整，使得柔性底座可以自动适应地面，使得至少两个从动轮和至少两个主动轮始终贴合于地面，而且这种柔性底座能够实现负载按照固定比例动态分布。

第二实施例

本发明的第二实施例提供了一种搬运机器人，其包括：柔性底座，其可如本发明第一实施例所描述的那样；至少两个驱动电机，设置在柔性底座上方且分别连接到柔性底座的至少两个主动轮，从而驱动其所连接的主动轮；以及抬升机构，设置在柔性底座上方。

示例性地，对于根据本发明实施例的搬运机器人，其抬升机构中间具有开口，该开口中设置有可上下摄像的摄像头，用于对货物及地面的二维码进行扫描。

根据本发明第二实施例的搬运机器人，其包括柔性底座，当地面不平或者轮子安装高度不完全一致的情况下，铰接到承载板、从动轮以及底盘的调整结构会相对于承载板、从动轮和底盘发生相对运动，使得底座上装设的轮子的高度可以自动适应地面，使得所有的轮子都能贴合于地面，避免出现轮子离开地面导致货物倾倒的危险，且避免出现主动轮离开地面导致的机器人失控的问题，而且能够实现负载均匀分布。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性底座，包括：

底盘，至少两个从动轮和至少两个主动轮位于底盘的底部，所述至少两个主动轮装设在所述底盘的左部和右部，一个所述从动轮装设在所述底盘的底部且其位置不与所述主动轮重合，另一个所述从动轮位于所述底盘的底部且其位置不与所述主动轮和所述一个从动轮重合；

承载板，设置在所述底盘上方且一端与所述底盘铰接，用于承载载荷；

调整结构，铰接连接到所述承载板的另一端、所述另一个从动轮以及所述底盘，

其中当地面不平时，所述承载板、所述另一个从动轮以及所述底盘相对于所述调整机构运动且所述调整结构进行动态调整，使得所述至少两个从动轮和所述至少两个主动轮贴合于地面。

2.根据权利要求1所述的柔性底座，其中所述调整机构包括：

第一连杆，其一端铰接到所述承载板的另一端；

从动轮悬臂，一个端部铰接到所述另一个从动轮，另一端部铰接到所述底盘，

所述第一连杆的另一端连接于所述从动轮悬臂，且所述第一连杆和所述从动轮悬臂可相对运动，

当地面不平时，所述从动轮悬臂相对于所述底盘旋转，使得所述至少两个从动轮和所述至少两个主动轮贴合于地面。

3.根据权利要求2所述的柔性底座，其中所述从动轮悬臂的中部铰接到的第一连杆的另一端，所述从动轮悬臂相对于所述第一连杆可转动。

4.根据权利要求2所述的柔性底座，其中所述第一连杆的另一端连接于所述从动轮悬臂，且所述第一连杆的所述另一端沿所述从动轮悬臂是可滑动的。

5.根据权利要求2所述的柔性底座，其中所述至少两个主动轮于所述底盘的垂直于前后方向而划分前部和后部的第一中线上对称装设在所述底盘的左部和右部。

6.根据权利要求5所述的柔性底座，其中所述从动轮悬臂和所述第一底盘的连接轴与所述至少两个主动轮的中心重合。

7.根据权利要求1所述的柔性底座，其中所述至少两个主动轮关于所述底盘的平行于前后方向且平分左部和右部的第二中线对称装设于所述底盘的左部和右部。

8.根据权利要求7所述的柔性底座，其中所述至少两个从动轮关于所述第二中线对称设置在所述底盘的左部和右部。

9.根据权利要求7所述的柔性底座，其中所述至少两个从动轮关于所述底盘的垂直于前后方向且平分前部和后部的第一中线对称设置在所述底盘的前部和后部。

10.一种搬运机器人，包括：

柔性底座，如权利要求1-9之一所述；

至少两个驱动电机，设置在所述柔性底座上且分别连接到所述至少两个主动轮；

抬升机构，设置在所述底座上方。