CN108994813A - 机器人制动底盘 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及机器人领域，公开了一种机器人制动底盘，包括底盘基座、可滚动地固定在底盘基座上的轮子、还包括固设于底盘基座上的制动装置，制动装置包括第一刹车片和第二刹车片，连杆轴，经由连杆轴相互枢接的第一刹车连杆和第二刹车连杆，以及与连杆轴相连的拉线；第一刹车片和第二刹车片分别固定于第一刹车连杆和第二刹车连杆的末端且远离连杆轴；第一刹车连杆和第二刹车连杆形成非零夹角；拉线在刹车时拉动连杆轴、带动第一刹车连杆和第二刹车连杆分别将第一刹车片和第二刹车片抵压在轮子上。本发明中实施例提供的机器人制动底盘能够进行快速制动，且制动距离短，同时保证机器人在断电或充电时也能保持刹车状态，使用安全。

Description

机器人制动底盘

技术领域

本发明实施例涉及机器人领域，特别涉及一种机器人制动底盘。

背景技术

随着自动控制技术的发展和计算机的广泛应用，以及电子技术的结合，机器人的使用越来越普遍，机器人在运动、控制方面要求越来越高。现有技术中的机器人通过电机控制底盘上的轮子进行移动，此类机器人不带有机械刹车装置，当机器人需要制动时，依靠软件程序控制电机刹车。

本发明的发明人发现，现有技术中存在如下问题：机器人仅依靠电机刹车，一方面无法进行快速制动，导致制动距离长，尤其是在下坡或者快速行驶时，刹车过程存在安全隐患；另一方面电机必须在通电状态下才能正常工作，在断电状态下或者在机器人进行充电时，电机无法工作，使得机器人无制动功能，从而导致机器人轮子滑动不受控，容易发生安全隐患。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种机器人制动底盘，能够进行快速制动，且制动距离短，同时保证机器人在断电或充电时也能保持刹车状态，使用安全。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种机器人制动底盘，包括底盘基座、可滚动地固定在所述底盘基座上的轮子，还包括固设于所述底盘基座上的制动装置，所述制动装置包括在所述轮子的径向方向上相对设置的第一刹车片和第二刹车片，位于所述第一刹车片和所述第二刹车片之间的连杆轴，位于所述第一刹车片和所述第二刹车片之间、且经由所述连杆轴相互枢接的第一刹车连杆和第二刹车连杆，以及与所述连杆轴相连的拉线；所述第一刹车片和所述第二刹车片分别固定于所述第一刹车连杆和所述第二刹车连杆的末端且远离所述连杆轴；所述第一刹车连杆和所述第二刹车连杆形成非零夹角；所述拉线在刹车时拉动所述连杆轴以改变所述非零夹角的大小、从而带动所述第一刹车连杆和所述第二刹车连杆分别将所述第一刹车片和所述第二刹车片抵压在所述轮子上。

本发明实施方式相对于现有技术而言，在机器人底盘上固设有经由连杆轴相互枢接的第一刹车连杆和第二刹车连杆，并在第一刹车连杆和第二刹车连杆的末端分别固定有在轮子径向方向上相互正对的第一刹车片和第二刹车片。刹车时利用拉线拉动连杆轴，由于第一刹车连杆、第二刹车连杆的长度固定不变，连杆轴的移动将会导致第一刹车连杆和第二刹车连杆所形成的非零夹角的大小发生改变，进而使得第一刹车连杆、第二刹车连杆的末端在轮子径向方向上的位置也随之改变，从而将第一刹车片和第二刹车片抵压在轮子上，利用刹车片和轮子之间的摩擦力对机器人进行快速制动，从而保证制动距离短，避免发生安全隐患；此外，利用机械结构制动，只要刹车片抵压在轮子上，就能阻止轮子自由转动，因而能够保证机器人在断电或充电时也能保持刹车状态，即在不耗电的同时还能够防止机器人移动，保证使用安全。

另外，所述第一刹车连杆、所述第二刹车连杆以及所述连杆轴的数量均为两个，所述第一刹车连杆与所述第二刹车连杆两两经由一个所述连杆轴枢接并形成V形结构，两个所述V形结构的开口相互正对、并与所述第一刹车片和所述第二刹车片共同围成四边形。设置两个开口相互正对的V形结构可以分担受力，使制动装置的结构稳固。

另外，还包括固定在所述底盘基座上的刹车支架，所述刹车支架上设置有滑槽，所述连杆轴的末端可滑动地局限在所述滑槽中，所述连杆轴在拉线的拉动下沿所述滑槽滑动。如此设置可以保证制动装置的稳定性，避免第一刹车片和第二刹车片抵接轮子进行刹车时，制动装置与底盘基座发生相对位移而导致第一刹车片、第二刹车片无法抵紧轮子。

另外，所述第一刹车片、所述第二刹车片位于所述轮子的内侧，所述拉线拉动所述连杆轴时，所述第一刹车连杆、所述第二刹车连杆自所述轮子的内侧将所述第一刹车片和所述第二刹车片抵压在所述轮子的内缘上。

另外，所述制动装置还包括：连接所述第一刹车片和所述第二刹车片的弹性件；所述弹性件用于在所述拉线拉动所述连杆轴时发生形变，并在所述拉线释放所述连杆轴时恢复初始状态并拉近所述第一刹车片和所述第二刹车片。如此设置可以在所述拉线释放所述连杆轴时通过弹性件使第一刹车片和第二刹车片远离轮子，防止机器人运动时刹车片与轮子之间产生摩擦、影响机器人结束制动操作以后的正常移动。

另外，所述制动装置还包括：固设于所述底盘基座上并与所述拉线连接的连杆、与所述连杆固定连接的连杆支架、与所述连杆支架传动连接的驱动器；所述驱动器驱动所述连杆支架移动，并经由所述连杆支架带动所述连杆收紧或放松所述拉线。

另外，所述连杆包括设置在所述底盘基座上的转轴以及与所述转轴枢接的拉杆，所述拉杆的一端与所述连杆支架固定连接、另一端与拉线连接。

另外，还包括具有定位孔的拉线固定支架，所述拉线的一端与所述连杆轴相连、另一端穿设过所述定位孔并与所述拉杆相连。如此设置可以限制拉线的位置，防止拉线发生位移而无法有效拉动连杆轴，避免影响刹车效果。

另外，所述驱动器包括：减速电机、与所述减速电机连接的丝杆，所述减速电机经由所述丝杆与所述连杆支架传动连接。

另外，还包括：固定在所述底盘基座上的控制器和电池；所述控制器用于控制所述减速电机，所述电池与所述控制器及所述减速电机电连接。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的机器人制动底盘的立体结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的机器人制动底盘的主视图；

图3是本发明实施方式提供的机器人制动底盘的俯视图；

图4是本发明实施方式提供的机器人制动底盘的左视图；

图5是本发明实施方式提供的机器人制动底盘的分解结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明实施方式涉及一种机器人制动底盘100，如图1至4所示，包括底盘基座10、可滚动地固定在底盘基座10上的轮子20，还包括固设于底盘基座10上的制动装置30，制动装置30包括在轮子20的径向方向上相对设置的第一刹车片31和第二刹车片32，位于第一刹车片31和第二刹车片32之间的连杆轴33，位于第一刹车片31和第二刹车片32之间、且经由连杆轴33相互枢接的第一刹车连杆34和第二刹车连杆35，以及与连杆轴33相连的拉线36；第一刹车片31和第二刹车片32分别固定于第一刹车连杆34和第二刹车连杆35的末端且远离连杆轴33；第一刹车连杆34和第二刹车连杆35形成非零夹角(图未标示)；拉线36在刹车时拉动连杆轴33以改变非零夹角(图未标示)的大小、从而带动第一刹车连杆34和第二刹车连杆35分别将第一刹车片31和第二刹车片32抵压在轮子20上。

与现有技术相比，本实施方式在机器人底盘上固设有经由连杆轴33相互枢接的第一刹车连杆34和第二刹车连杆35，并在第一刹车连杆34和第二刹车连杆35的末端分别固定有在轮子20径向方向上相互正对的第一刹车片31和第二刹车片32。刹车时利用拉线36拉动连杆轴33，由于第一刹车连杆34、第二刹车连杆35的长度固定不变，连杆轴33的移动将会导致第一刹车连杆34和第二刹车连杆35所形成的非零夹角(图未标示)的大小发生改变，进而使得第一刹车连杆34、第二刹车连杆35的末端在轮子20径向方向上的位置也随之改变，从而将第一刹车片31和第二刹车片32抵压在轮子20上，利用刹车片和轮子20之间的摩擦力对机器人进行快速制动，从而保证制动距离短，避免发生安全隐患；此外，利用机械结构制动，只要刹车片32抵压在轮子20上，就能阻止轮子20自由转动，因而能够保证机器人在断电或充电时也能保持刹车状态，即在不耗电的同时还能够防止机器人移动，保证使用安全。

下面对本实施方式的机器人制动底盘100的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

具体的，底盘基座10形成机器人的底部造型，用于支撑、安装制动装置30及其各部件、总成。

第一刹车片31、第二刹车片32可以是石棉刹车片、半金属刹车片、少金属刹车片、无石棉有机物型(NAO)刹车片、陶瓷刹车片等。

优选的，如图5所示，第一刹车连杆34、第二刹车连杆35以及连杆轴33的数量均为两个，第一刹车连杆34与第二刹车连杆35两两经由一个连杆轴33枢接并形成V形结构，两个V形结构的开口相互正对、并与第一刹车片31和第二刹车片32共同围成四边形。设置两个开口相互正对的V形结构可以分担受力，使制动装置30的结构稳固。

需要说明的是，在本实施方式中，第一刹车片31、第二刹车片32位于轮子20的内侧，拉线36拉动连杆轴33时，两个连杆轴33之间的距离缩短，两个第一刹车连杆34和两个第二刹车连杆35沿轮子20的径向方向将第一刹车片31和第二刹车片32撑开，第一刹车连杆34、第二刹车连杆35自轮子20的内侧将第一刹车片31和第二刹车片32抵压在轮子20的内缘上。可以理解的是，在实际应用时，第一刹车片31、第二刹车片32也可以位于轮子20的外侧，拉线36拉动连杆轴33时，第一刹车连杆34、第二刹车连杆35自轮子20的外侧、沿轮子20的径向方向将第一刹车片31和第二刹车片32抵压在轮子20的外缘上。

具体的，拉线36由固定层361和钢丝控制线362组成，固定层361主要用于固定和支撑钢丝控制线362，钢丝控制线362主要用于拉动连杆轴33实现制动。当拉线36与两个连杆轴33连接时，拉线36的固定层361抵靠在其中一个连杆轴33上、而外露于固定层361之外的钢丝控制线362末端则穿过被固定层361抵靠的连杆轴33并固定在另外一个连杆轴33上，从而，拉动钢丝控制线362时，与钢丝控制线362末端固定的所谓“另外一个连杆轴33”在钢丝控制线362的带动下朝靠近“被固定层抵靠的连杆轴33”的方向移动，而“被固定层抵靠的连杆轴33”在固定层361的抵靠作用下无法自由移动，从而使得两个连杆轴33相互靠近而改变两个V形结构的非零夹角的大小，进而利用第一刹车连杆34和第二刹车连杆35将第一刹车片31和第二刹车片32抵压在轮子20的外缘上。

更优的，制动装置30还包括：连接第一刹车片31和第二刹车片32的弹性件37；弹性件37用于在拉线36拉动连杆轴33时发生形变，并在拉线36释放连杆轴33时恢复初始状态并拉近第一刹车片31和第二刹车片32。如此设置可以在拉线36释放连杆轴33时通过弹性件37使第一刹车片31和第二刹车片32远离轮子20，防止机器人运动时刹车片与轮子20之间产生摩擦、影响机器人结束制动操作以后的正常移动。值得一提的是，在本实施方式中，弹性件37为拉簧。

此外，制动装置30还包括：固设于底盘基座10上并与拉线36连接的连杆38、与连杆38固定连接的连杆支架39、与连杆支架39传动连接的驱动器310。

具体的，连杆38用于固定并控制拉线36，包括设置在底盘基座10上的转轴381以及与转轴381枢接的拉杆382，拉杆382的一端与连杆支架39固定连接、另一端与拉线36连接。驱动器310驱动连杆支架39移动时，带动拉杆382上与连杆支架39固定连接的一端，拉杆382上远离连杆支架39的一端绕转轴381转动，带动拉线36收紧或放松。

连杆支架39用于固定连接连杆38、并控制连杆38。

驱动器310驱动连杆支架39移动，并经由连杆支架39带动连杆38收紧或放松拉线36。

具体的，驱动器310包括：减速电机301、与减速电机301连接的丝杆302，减速电机301经由丝杆302与连杆支架39传动连接。可以理解的是，当减速电机301工作时，丝杆302控制连杆支架39超靠近或远离减速电机301的方向运动；当丝杆302控制连杆支架39向远离减速电机301的方向移动时，连杆支架39带动连杆38收紧拉线36，此时处于刹车状态；当丝杆302控制连杆支架39向靠近减速电机301的方向移动时，连杆支架39带动连杆38放松拉线36，此时刹车处于松开状态。

优选的，机器人制动底盘100还包括固定在底盘基座10上的刹车支架40，刹车支架40上设置有滑槽41，连杆轴33的末端可滑动地局限在滑槽41中，连杆轴33在拉线36的拉动下沿滑槽41滑动。如此设置可以保证制动装置30的稳定性，避免第一刹车片31和第二刹车片32抵接轮子20进行刹车时，制动装置30与底盘基座10发生相对位移而导致第一刹车片31和第二刹车片32无法抵紧轮子20。

更优的，机器人制动底盘100还包括具有定位孔51的拉线固定支架50，拉线36的一端与连杆轴33相连、另一端穿设过定位孔51并与拉杆382相连。如此设置可以限制拉线36的位置，防止拉线36发生位移而无法有效拉动连杆轴33，避免影响刹车效果。

可以理解的是，机器人制动底盘100还包括：固定在底盘基座10上的控制器60和电池70；控制器60用于控制减速电机301，电池70与控制器60及减速电机301电连接。

值得一提的是，在本实施方式中，机器人制动底盘100还包括万向轮80，可使机器人运动更灵活。组装时，可以先将轮子20安装到底盘基座10上；将第一刹车连杆34、第二刹车连杆35分别安装到第一刹车片31和第二刹车片32上，并利用连杆轴33连接第一刹车连杆34和第二刹车连杆35、利用弹性件37连接第一刹车片31和第二刹车片32；将组装好的模块固定在刹车支架40上，并将刹车支架40固定在底盘基座10上；将连杆支架39安装至驱动器310上、将拉杆382固定至连杆支架39上、将转轴381固定至底盘基座10上；把拉线36安装到连杆轴33和连杆38上。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机器人制动底盘，包括底盘基座、可滚动地固定在所述底盘基座上的轮子，其特征在于：还包括固设于所述底盘基座上的制动装置，

所述制动装置包括在所述轮子的径向方向上相对设置的第一刹车片和第二刹车片，位于所述第一刹车片和所述第二刹车片之间的连杆轴，位于所述第一刹车片和所述第二刹车片之间、且经由所述连杆轴相互枢接的第一刹车连杆和第二刹车连杆，以及与所述连杆轴相连的拉线；

所述第一刹车片和所述第二刹车片分别固定于所述第一刹车连杆和所述第二刹车连杆的末端且远离所述连杆轴；

所述第一刹车连杆和所述第二刹车连杆形成非零夹角；

所述拉线在刹车时拉动所述连杆轴以改变所述非零夹角的大小、从而带动所述第一刹车连杆和所述第二刹车连杆分别将所述第一刹车片和所述第二刹车片抵压在所述轮子上。

2.根据权利要求1所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，所述第一刹车连杆、所述第二刹车连杆以及所述连杆轴的数量均为两个，所述第一刹车连杆与所述第二刹车连杆两两经由一个所述连杆轴枢接并形成V形结构，两个所述V形结构的开口相互正对、并与所述第一刹车片和所述第二刹车片共同围成四边形。

3.根据权利要求1所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，还包括固定在所述底盘基座上的刹车支架，所述刹车支架上设置有滑槽，所述连杆轴的末端可滑动地局限在所述滑槽中，所述连杆轴在拉线的拉动下沿所述滑槽滑动。

4.根据权利要求1所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，所述第一刹车片、所述第二刹车片位于所述轮子的内侧，所述拉线拉动所述连杆轴时，所述第一刹车连杆、所述第二刹车连杆自所述轮子的内侧将所述第一刹车片和所述第二刹车片抵压在所述轮子的内缘上。

5.根据权利要求1所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，所述制动装置还包括：连接所述第一刹车片和所述第二刹车片的弹性件；所述弹性件用于在所述拉线拉动所述连杆轴时发生形变，并在所述拉线释放所述连杆轴时恢复初始状态并拉近所述第一刹车片和所述第二刹车片。

6.根据权利要求1所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，所述制动装置还包括：固设于所述底盘基座上并与所述拉线连接的连杆、与所述连杆固定连接的连杆支架、与所述连杆支架传动连接的驱动器；

所述驱动器驱动所述连杆支架移动，并经由所述连杆支架带动所述连杆收紧或放松所述拉线。

7.根据权利要求6所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，所述连杆包括设置在所述底盘基座上的转轴以及与所述转轴枢接的拉杆，所述拉杆的一端与所述连杆支架固定连接、另一端与拉线连接。

8.根据权利要求6所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，还包括具有定位孔的拉线固定支架，所述拉线的一端与所述连杆轴相连、另一端穿设过所述定位孔并与所述拉杆相连。

9.根据权利要求6所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，所述驱动器包括：减速电机、与所述减速电机连接的丝杆，

所述减速电机经由所述丝杆与所述连杆支架传动连接。

10.根据权利要求9所述的一种机器人制动底盘，其特征在于，还包括：固定在所述底盘基座上的控制器和电池；

所述控制器用于控制所述减速电机，所述电池与所述控制器及所述减速电机电连接。