CN108973569A - 一种移动底盘及服务机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种移动底盘及服务机器人。该移动底盘包括底板、驱动模块、悬挂模块和从动轮。两个驱动模块对称设置于底板相对的两侧，驱动模块包括驱动轮，驱动轮能在受到竖直方向的外力时上下运动；悬挂模块与驱动模块一一对应设置，悬挂模块的一端与底板连接，另一端与驱动模块连接，悬挂模块保证驱动模块与底板柔性连接，两个悬挂模块之间刚性连接；至少三个从动轮安装在底板底部，分别位于两个悬挂模块中心连线的两侧，移动底盘处于初始安装状态时，在竖直方向上驱动轮的最低点不高于从动轮的最低点。该移动底盘结构简单，具有减震功能，保证驱动轮始终与地面接触，提高了移动底盘对不平整地面的适应性和运动平稳性。

Description

一种移动底盘及服务机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种移动底盘及服务机器人。

背景技术

机器人在国内外服务场所已经得到了广泛的应用，如医院、餐厅、商场、书店等，并逐步向各种服务场所发展。目前，服务机器人多采用三轮全向轮结构、差速轮和一个万向轮，在运行过程中容易产生抖动不稳问题，特别是遇到凸凹不平的地面时，稳定性更差。

因此，亟需设计一种移动底盘及服务机器人，以解决在不平整地形上移动的不平稳问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种移动底盘，该移动底盘结构简单，运行平稳，具有减震功能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种移动底盘，包括：

底板：

两个驱动模块，所述驱动模块对称设置于所述底板相对的两侧，所述驱动模块包括驱动轮，所述驱动轮能在受到竖直方向的外力时相对于所述底板上下运动；

两个悬挂模块，所述悬挂模块与所述驱动模块一一对应设置，两个所述悬挂模块的中心连线与两个所述驱动模块的中心连线重合，所述悬挂模块的一端与所述底板连接，另一端与所述驱动模块连接，所述悬挂模块能够保证所述驱动模块与所述底板柔性连接，两个所述悬挂模块之间刚性连接；

至少三个从动轮，安装在所述底板的底部，所述从动轮分别位于两个所述悬挂模块的中心连线的两侧，移动底盘处于初始安装状态时，在竖直方向上所述驱动轮的最低点不高于所述从动轮的最低点。

作为上述移动底盘的优选技术方案，还包括平衡连接件，所述平衡连接件的两端分别连接两个所述悬挂模块。

作为上述移动底盘的优选技术方案，每个所述悬挂模块包括：

固定板，其平行间隔设置在所述底板下方，所述固定板与所述驱动模块连接；

两个减震组件，均安装在所述固定板与所述底板之间，两个所述减震组件对称设置在两个所述驱动模块中心连线的两侧；

所述平衡连接件的两端分别连接在两个所述固定板上。

作为上述移动底盘的优选技术方案，所述减震组件包括：

导向轴，其一端安装在所述底板上；

直线轴承，其连接于所述固定板上并套设在所述导向轴上；

弹性件，其设置在所述底板与所述固定板之间。

作为上述移动底盘的优选技术方案，所述弹性件为弹簧。

作为上述移动底盘的优选技术方案，所述悬挂模块位于所述底板的下方。

作为上述移动底盘的优选技术方案，所述从动轮设置有四个，且两两成组对称设置于两个所述悬挂模块的中心连线的两侧。

作为上述移动底盘的优选技术方案，所述从动轮为万向轮。

作为上述移动底盘的优选技术方案，两个所述悬挂模块的中心连线的中点为所述底板的中心。

本发明的第二目的在于提出一种服务机器人，该服务机器人结构简单，运行平稳，具有减震功能

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种服务机器人，包括如上所述的移动底盘和机器人，所述机器人安装在所述移动底盘上。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：

本发明提供的移动底盘，包括底板、两个驱动模块、两个悬挂模块和至少三个从动轮，驱动模块对称设置于底板相对的两侧，驱动模块包括驱动轮，驱动轮能在受到竖直方向的外力时相对于底板上下运动；悬挂模块与驱动模块一一对应设置，两个悬挂模块的中心连线与两个驱动模块的中心连线重合，悬挂模块的一端与底板连接，另一端与驱动模块连接，两个悬挂模块之间刚性连接；从动轮分别位于两个悬挂模块的中心连线的两侧，移动底盘处于初始安装状态时，在竖直方向上驱动轮的最低点不高于从动轮的最低点。该移动底盘结构简单，每个驱动模块均配置一个悬挂模块，且悬挂模块之间刚性连接，具有减震功能，能保证驱动轮始终与地面接触，提高了移动底盘对不平整地面的适应性和运动平稳性，使具有该移动底盘的服务机器人的运动更加安全可靠。

附图说明

图1是本发明提供的移动底盘的仰视图；

图2是图1中的A-A向剖视图；

图3是图1中的B-B向剖视图；

图4是图3中C处的局部放大图；

图5是本发明提供的移动底盘的结构示意图；

图6是本发明提供的移动底盘的另一角度的结构示意图。

图中：

1-底板；2-驱动模块；3-从动轮；4-平衡连接件；5-固定板；6-减震组件；7-挡板；

21-驱动轮；22-电机；23-驱动轴；24-轴承；25-电机安装板；

61-导向轴；62-直线轴承；63-弹性件；64-金属挡圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1-图6所示，本实施方式提出一种移动底盘，包括底板1、两个驱动模块2、两个悬挂模块和四个从动轮3，两个驱动模块2对称设置于底板1相对的两侧，每个驱动模块2均包括一个驱动轮21，驱动轮21能在受到竖直方向的外力时相对于底板1上下运动，在遇到凹凸不平的路面时，驱动轮21能依据地形而实时调整相对于底板1的上下位置，以始终保持与地面相接触。

如图2所示，驱动模块2还包括电机22，驱动轮21通过驱动轴23、轴承24和电机安装板25与电机22连接。

每个驱动模块2一一对应设置有一个悬挂模块，两个悬挂模块的中心连线与两个驱动模块2的中心连线重合，悬挂模块的一端与底板1连接，另一端与驱动模块2连接，悬挂模块能够保证驱动模块2与底板1始终柔性连接。悬挂模块的设置可保证移动底盘对不平整地面的适应能力。两个悬挂模块之间刚性连接，当移动底盘受力时，可使得两个驱动模块2同时且均匀受力，防止单边驱动模块2受到非垂直力，而导致驱动轮21无法上下运动。

四个从动轮3均安装在底板1的底部，并两两成组对称设置于两个悬挂模块的中心连线的两侧，当移动底盘处于初始安装状态时，在竖直方向上驱动轮21的最低点不高于从动轮3的最低点。具体而言，初始安装状态包括两种情形，一种是底板1处于自由状态(即移动底盘上不加载机器人)时，驱动轮21的最低点低于从动轮3的最低点；另一种是移动底盘上安装有机器人但尚未运动时，通过机器人的自重及悬挂模块的作用使得驱动轮21的最低点与从动轮3的最低点处于同一平面。当移动底盘在平坦地面运动时，驱动轮21与从动轮3两者的最低点处于同一平面；当遇到底面凸凹不平时，驱动轮21通过悬挂模块可以适应性的调节高度，地面凸起时，驱动轮21遇到凸起，其最低点可以高于从动轮3的最低点，地面凹陷时，驱动轮21遇到凹坑，其最低点可以低于从动轮3的最低点。

在本实施例中，该移动底盘还包括平衡连接件4，平衡连接件4可以为横跨设置在两个悬挂模块之间的刚性连接板，其两端分别连接两个悬挂模块，以保证两个悬挂模块均衡受力。

具体而言，如图3和图4所示，每个悬挂模块均包括一块固定板5和两个减震组件6。其中，固定板5与底板1平行设置，固定板5的中部通过螺钉与驱动模块2及平衡连接件4连接；两个减震组件6安装在底板1与固定板5之间，且对称设置在两个驱动模块2中心连线的两侧。减震组件6的对称设置能够在驱动轮21受到竖直方向的外力时，平均分配受力，使驱动轮21能够上下运动。每个减震组件6的一端与固定板5连接，另一端与底板1连接，如此，便通过减震组件6将驱动模块2与底板1连接，提高了移动底盘的减震性能。

更进一步地，减震组件6包括导向轴61、直线轴承62、弹性件63和金属挡圈64，其中，导向轴61的一端安装在底板1上，另一端连接直线轴承62并设置有金属挡圈64，直线轴承62的另一端连接固定板5。弹性件63设置在底板1与固定板5之间，并套设在导向轴61与直线轴承62的外周。当驱动轮21受到外力作用时，直线轴承62上下运动，带动固定板5上下运动，从而带动驱动模块2上下运动，弹性件63在这一过程中具有缓冲减震的作用，保证驱动模块2与底板1的柔性连接，并始终保证驱动轮21与地面可靠接触，而不会脱离地面及打滑，增强移动底盘的结构平稳性。两个悬挂模块之间通过平衡连接件4刚性连接，当移动底盘受力时，平衡连接件4可牵引两个驱动模块2同时且均匀受力，能够有效避免因单边驱动模块2受到非垂直力而导致的直线轴承62与导向轴61卡住无法上下运动的问题，从而避免驱动轮21无法上下运动的问题。

可以理解的是，弹性件63可以为弹簧，也可以为其他具有弹性回复力的元件，只要能够实现缓冲作用即可。

本实施例中的悬挂模块位于底板1的下方，节省安装空间。

在本实施例中，四个从动轮3的尺寸相同，如此，当移动底盘放置在平整的地面上时，从动轮3均能接触地面。更优地，位于同一侧的两个从动轮3之间的距离等于两个悬挂模块之间的距离，且每个从动轮3与两个悬挂模块的中心连线之间的距离相等。

更进一步地，两个悬挂模块的中心连线的中点可为底板1的中心。上述结构设置使得移动底盘为对称结构，作用在地面上的力保持平衡，进一步提高运动平稳性。

可以理解的是，本实施例中的从动轮3为万向轮。

在其他实施方式中，从动轮3的数量还可以为三个、五个、六个或其他数量。

当从动轮3的数量为三个时，其中一个从动轮3设置在两个悬挂模块的中心连线的一侧，且位于两个悬挂模块的中心连线的中垂线上，另外两个从动轮3设置在两个悬挂模块的中心连线的另一侧，且对称设置在两个悬挂模块的中心连线的中垂线两侧，此时三个从动轮3的连线形成等边三角形结构，可有效承重。

参见图2、图3和图5，底板1上设置有驱动模块2的位置相应设置有容置孔，用于穿设驱动模块2。该容置孔上方罩设有挡板7，挡板7与底板1共同围合形成容纳腔，用于容纳部分驱动模块2。该容纳腔的容积可保证在多数地形情况下，驱动模块2具有足够的运动空间，并能够将底板1上下两侧分隔开，避免底板1上方和下方各结构件之间的影响干涉，以及杂质颗粒的互相影响。

本实施方式还提出一种服务机器人，包括上述的移动底盘和机器人，机器人安装在移动底盘上。该服务机器人由于具有上述移动底盘，因此在凹凸不平的地面上运动时，能够更好地适应地形，运动更加安全可靠。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动底盘，其特征在于，包括：

底板(1)：

两个驱动模块(2)，所述驱动模块(2)对称设置于所述底板(1)相对的两侧，所述驱动模块(2)包括驱动轮(21)，所述驱动轮(21)能在受到竖直方向的外力时相对于所述底板(1)上下运动；

两个悬挂模块，所述悬挂模块与所述驱动模块(2)一一对应设置，两个所述悬挂模块的中心连线与两个所述驱动模块(2)的中心连线重合，所述悬挂模块的一端与所述底板(1)连接，另一端与所述驱动模块(2)连接，所述悬挂模块能够保证所述驱动模块(2)与所述底板(1)柔性连接，两个所述悬挂模块之间刚性连接；

至少三个从动轮(3)，安装在所述底板(1)的底部，所述从动轮(3)分别位于两个所述悬挂模块的中心连线的两侧，所述移动底盘处于初始安装状态时，在竖直方向上所述驱动轮(21)的最低点不高于所述从动轮(3)的最低点。

2.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于，还包括平衡连接件(4)，所述平衡连接件(4)的两端分别连接两个所述悬挂模块。

3.根据权利要求2所述的移动底盘，其特征在于，每个所述悬挂模块包括：

固定板(5)，其与所述底板(1)平行设置，所述固定板(5)与所述驱动模块(2)连接；

两个减震组件(6)，均安装在所述固定板(5)与所述底板(1)之间，两个所述减震组件(6)对称设置在两个所述驱动模块(2)中心连线的两侧；

所述平衡连接件(4)的两端分别连接在两个所述固定板(5)上。

4.根据权利要求3所述的移动底盘，其特征在于，所述减震组件(6)包括：

导向轴(61)，其一端安装在所述底板(1)上；

直线轴承(62)，其连接于所述固定板(5)上并套设在所述导向轴(61)上；

弹性件(63)，其设置在所述底板(1)与所述固定板(5)之间。

5.根据权利要求4所述的移动底盘，其特征在于，所述弹性件(63)为弹簧。

6.根据权利要求1-5任一项所述的移动底盘，其特征在于，所述悬挂模块位于所述底板(1)的下方。

7.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于，所述从动轮(3)设置有四个，且两两成组对称设置于两个所述悬挂模块的中心连线的两侧。

8.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于，所述从动轮(3)为万向轮。

9.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于，两个所述悬挂模块的中心连线的中点为所述底板(1)的中心。

10.一种服务机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的移动底盘和机器人，所述机器人安装在所述移动底盘上。