CN110103208A - 一种机器人底座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人底座：包括底板、底座连接杆及可转动连接于底座连接杆的转盘，底板侧部分别设有左行走电机、右行走电机，左行走电机、右行走电机的动力输出端分别连接左轮、右轮，底座连接杆的转盘连接端的对端设有扇形齿；底板设有底座耳板，底座耳板通过中心轴铰接于底座连接杆，底板上端还设有用于调节底座连接杆的倾斜的角度调节电机，转盘连接部的转盘连接端设有用于啮合旋转齿的内齿，旋转齿连接转弯电机的动力输出端，转盘的外沿均布有若干等距分布的脚轮，脚轮的轴线垂直于转盘的轴线。本发明的机动性能较佳，能够实现原地转圈，还能够实现任意路径与角度的转向，配合自身的转动还可以实现倾斜角方向的变化。

Description

一种机器人底座

技术领域

本发明涉及机器人零部件技术领域，具体涉及一种机器人底座。

背景技术

在现有技术中，机器人已广泛应用于各个领域，例如医疗、教育、科研等。广义的机器人并非都是呈人形，只需能够实现人类设置的某一功能即可，如移动服务机器人、物流机器人等。

机器人底座相当于整个机器人的底盘，用于放置机器人的执行、储能部件等，同时底座也是实现整个机器人行走核心部件，底座的结构设计、性能特性的好坏直接决定了机器人的地面适应能力。特别的，机器人的转弯能力、机身倾斜能力直接决定了其机动性、越障能力以及与工作环境的适应性，因此设计一种转弯半径小且能够自身倾斜的机器人底座，对于提升整个机器人的工作性能具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种机器人底座，解决了现有技术中机器人地面适应性、机动性不好，整体倾斜结构较复杂的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种机器人底座，其特征在于：包括底板、底座连接杆及可转动连接于底座连接杆的转盘，所述底板侧部分别设有左行走电机、右行走电机，所述左行走电机、右行走电机的动力输出端分别连接左轮、右轮，所述底座连接杆的转盘连接端的对端设有扇形齿；

所述底板设有底座耳板，所述底座耳板通过中心轴铰接于底座连接杆，所述底板上端还设有角度调节电机，所述角度调节电机的动力输出端设有齿轮一，所述齿轮一啮合于扇形齿；

所述转盘的端部设有转盘连接部，所述转盘连接部的转盘连接端设有内齿，所述内齿的内径小于转盘连接部的内径，所述底座连接杆内设有转弯电机，所述转弯电机的动力输出端设有旋转齿，所述旋转齿啮合于内齿；所述转盘连接部套接于底座连接杆，所述转盘连接部与底座连接杆之间还设有连接杆轴承；

所述转盘的外沿均布有若干等距分布的脚轮，所述脚轮的轴线垂直于转盘的轴线。

作为一种优化方案，前述的一种机器人底座，其特征在于：所述转盘的外沿设有脚轮连接部及脚轮连接槽，所述脚轮连接部、脚轮连接槽相间设置，所述脚轮连接于脚轮连接槽，所述脚轮的中心设有脚轮轴，所述脚轮轴的两端均连接于脚轮连接部。

作为一种优化方案，前述的一种机器人底座，其特征在于：所述底座连接杆的转盘连接端设有螺钉，所述转盘的中心设有阶梯孔，所述阶梯孔内嵌转盘轴承，所述螺钉穿过转盘轴承，且端部连接螺母，所述螺母限位转盘轴承，所述螺钉与转盘、底座连接杆同轴设置。

作为一种优化方案，前述的一种机器人底座，其特征在于：所述转弯电机的动力输出端与底座连接杆之间还设有电机轴承。

作为一种优化方案，前述的一种机器人底座，其特征在于：所述底座连接杆的外表面还设有挡环，所述挡环连接于转盘连接部的端部。

作为一种优化方案，前述的一种机器人底座，其特征在于：所述轴承是自润滑轴套或圆柱滚子轴承。

作为一种优化方案，前述的一种机器人底座，其特征在于：所述扇形齿还设有扇形槽，所述角度调节电机通过电机座连接于底板，所述电机座还设有用于连接扇形槽的限位销。

作为一种优化方案，前述的一种机器人底座，其特征在于：所述底座耳板有两个，两个底座耳板分别设置于底座连接杆的两侧。

作为一种优化方案，前述的一种机器人底座，其特征在于：所述脚轮的数量是偶数。

本发明所达到的有益效果：本发明的机动性能较佳，能够实现原地转圈及边行走边转向，当边行走边转向时，能够实现任意路径与角度的转向。本发明还能够实现整个机器人倾斜角度的调整，配合自身的转动即可实现倾斜角方向的变化，同时保证搭载在机器人底座上的执行机构等实时水平。

附图说明

图1是本发明整体结构俯视图；

图2是本发明侧视图（局部）；

图3是本发明转盘与脚轮结构主视图；

附图标记的含义：1-底板；2-左行走电机；3-角度调节电机；4-转弯电机；5-转盘连接部；6-底座连接杆；7-脚轮；8-转盘；11-底座耳板；12-中心轴；13-电机座；21-左轮；22-右行走电机；23-右轮；31-齿轮一；41-旋转齿；401-电机轴承；51-内齿；52-螺钉；521-螺母；522-轴套；61-挡环；62-扇形齿；81-脚轮连接部；71-脚轮轴；82-脚轮连接槽；501-连接杆轴承；502-转盘轴承；621-扇形槽；131-限位销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图3所示：本实施例公开了一种机器人底座：包括底板1、底座连接杆6及可转动连接于底座连接杆6的转盘8，底板1侧部分别设有左行走电机2、右行走电机22，左行走电机2、右行走电机22的动力输出端分别连接左轮21、右轮23，底座连接杆6的转盘8连接端的对端设有扇形齿62。

底板1设有底座耳板11，底座耳板11通过中心轴12铰接于底座连接杆6，底板1上端还设有角度调节电机3，角度调节电机3的动力输出端设有齿轮一31。齿轮一31啮合于扇形齿62，用于驱动底座连接杆6以中心轴12为中心做一定角度的旋转。

转盘8的端部设有转盘连接部5，转盘连接部5相当于一个套在底座连接杆6的套筒，在转盘连接部5的转盘8连接端（套筒底部）设有内齿51。内齿51的内径小于转盘连接部5的内径，底座连接杆6内设有转弯电机4，转弯电机4的动力输出端设有旋转齿41，旋转齿41啮合于内齿51；转盘连接部5套接于底座连接杆6，转盘连接部5与底座连接杆6之间还设有连接杆轴承501，此处的轴承501最好是自润滑轴套或圆柱滚子轴承；当采用圆柱滚子轴承时，底座连接杆6的外径不要超过圆柱滚子轴承的内圈外径，否则就会对圆柱滚子轴承的滚动体或外圈造成干涉。

转盘8的外沿均布有若干等距分布的脚轮7，脚轮7的轴线垂直于转盘8的轴线，脚轮7的数量最好是偶数。脚轮7的外表面采用橡胶层或采用耐磨橡胶轮或尼龙轮等。

具体的，转盘8与脚轮7的连接方式是：转盘8的外沿设有脚轮连接部81及脚轮连接槽82，脚轮连接部81、脚轮连接槽82相间设置，脚轮7连接于脚轮连接槽82，脚轮7的中心设有脚轮轴71，脚轮轴71的两端均连接于脚轮连接部81，脚轮连接部81相当于脚轮7的轮叉。

底座连接杆6与转盘8的连接关系是：底座连接杆6的转盘8连接端设有螺钉52，转盘8的中心设有阶梯孔，阶梯孔通过转盘轴承502连接螺钉52，转盘8的阶梯孔用于限制转盘轴承502的外圈，防止转盘轴承502与转盘8脱离，螺钉52连接螺母521，螺母521连接转盘轴承502的内圈，螺钉52与转盘8、底座连接杆6同轴设置。螺钉52通过螺纹连接螺母521，螺钉52与转盘轴承502的连接处是光轴，同时在转盘轴承502内圈与底座连接杆6的端部之间还设有套在螺钉52的轴套522，轴套522与螺母521限位转盘轴承502内圈的两面。当采用上述螺钉52连接底座连接杆6与转盘8时，当需要将螺钉52旋转时，需要在螺钉52的端部（转盘端）增加一字槽、十字槽或内六角，一字槽、十字槽或内六角用于连接工具，用于通过工具旋转螺钉52。

此外，底座连接杆6与转盘8的连接关系还设有设计成其他形式，例如：将螺钉52与底座连接杆6设计成一体式的阶梯轴，该阶梯轴的直径较大段相当于轴套522，用于连接转盘轴承502内圈，此时上述的一字槽、十字槽或内六角可以省略。

转弯电机4的动力输出端与底座连接杆6之间还设有电机轴承401，电机轴承401用于对转弯电机4的动力输出轴进行支撑，用以抵消扇形齿41与内齿51啮合时产生的径向力。

底座连接杆6的外表面还设有挡环61，挡环61连接于转盘连接部5的端部。挡环61与底座连接杆6可以是一体式结构，也可以是可拆卸结构，当连接杆轴承501是圆柱滚子轴承时，挡环61的外径不要超过圆柱滚子轴承的内圈外径，否则就会对圆柱滚子轴承的滚动体或外圈造成干涉。

为了对底座连接杆6的角度进行限定，使底座连接杆6相对于底板1的旋转角度固定在一定的范围内，本实施例还设有底座连接杆6角度限定机构，具体是：扇形齿62还设有扇形槽621，角度调节电机3通过电机座13连接于底板1，电机座13还设有用于连接扇形槽621的限位销131。限位销131插入至该扇形槽621，当限位销131插入至该扇形槽621，当限位销131接触至该扇形槽621的两端时，表明底座连接杆6的角度已经到达极限。此外底座连接杆6角度限定机构还用于避免扇形齿62与齿轮一31脱离。

具体的，底座耳板11有两个，两个底座耳板11分别设置于底座连接杆6的两侧。

当直线行走时，底板1上端用于安装机器人的一些执行、储能及控制结构等，当正常行走时，两个行走电机驱动左轮、右轮转动，与地面接触的脚轮7以脚轮轴71为轴心转动。

当原地转向（以底板1的中心为中心自转）时，两个行走电机之间通过输出不同的速度实现整个机器人的差速转动，在原地差速转向的过程中，转盘8以底座连接杆6为中心轴转动，此时处于转盘8外沿的多个脚轮7相当于转盘8的外胎。在原地转向过程中，能够实现较大转角的转向，并且能够连续多圈原地自转。

当边行走边转向时，转盘8与脚轮7（与地面接触）同时发生转动，能够实现任意路径与角度的转向。

当需要调节整个机器人的倾斜角度时，通过控制角度调节电机3的转动，齿轮一31驱动扇形齿62以中心轴12为中心转动，此时整个机器人在竖直方向发生倾斜，其倾斜方向如图2中的箭头所示。当整个机器人在竖直方向发生倾斜时，配合自身的转动即可实现倾斜角方向的变化。

本发明的机动性能较佳，能够实现原地转圈及边行走边转向，当边行走边转向时，能够实现任意路径与角度的转向。本发明还能够实现整个机器人倾斜角度的调整，配合自身的转动即可实现倾斜角方向的变化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种机器人底座，其特征在于：包括底板（1）、底座连接杆（6）及可转动连接于底座连接杆（6）的转盘（8），所述底板（1）侧部分别设有左行走电机（2）、右行走电机（22），所述左行走电机（2）、右行走电机（22）的动力输出端分别连接左轮（21）、右轮（23），所述底座连接杆（6）的转盘（8）连接端的对端设有扇形齿（62）；

所述底板（1）设有底座耳板（11），所述底座耳板（11）通过中心轴（12）铰接于底座连接杆（6），所述底板（1）上端还设有角度调节电机（3），所述角度调节电机（3）的动力输出端设有齿轮一（31），所述齿轮一（31）啮合于扇形齿（62）；

所述转盘（8）的端部设有转盘连接部（5），所述转盘连接部（5）的转盘（8）连接端设有内齿（51），所述内齿（51）的内径小于转盘连接部（5）的内径，所述底座连接杆（6）内设有转弯电机（4），所述转弯电机（4）的动力输出端设有旋转齿（41），所述旋转齿（41）啮合于内齿（51）；所述转盘连接部（5）套接于底座连接杆（6），所述转盘连接部（5）与底座连接杆（6）之间还设有连接杆轴承（501）；

所述转盘（8）的外沿均布有若干等距分布的脚轮（7），所述脚轮（7）的轴线垂直于转盘（8）的轴线。

2.根据权利要求1所述的一种机器人底座，其特征在于：所述转盘（8）的外沿设有脚轮连接部（81）及脚轮连接槽（82），所述脚轮连接部（81）、脚轮连接槽（82）相间设置，所述脚轮（7）连接于脚轮连接槽（82），所述脚轮（7）的中心设有脚轮轴（71），所述脚轮轴（71）的两端均连接于脚轮连接部（81）。

3.根据权利要求1所述的一种机器人底座，其特征在于：所述底座连接杆（6）的转盘（8）连接端设有螺钉（52），所述转盘（8）的中心设有阶梯孔，所述阶梯孔内嵌转盘轴承（502），所述螺钉（52）穿过转盘轴承（502），且端部连接螺母（521），所述螺母（521）限位转盘轴承（502），所述螺钉（52）与转盘（8）、底座连接杆（6）同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种机器人底座，其特征在于：所述转弯电机（4）的动力输出端与底座连接杆（6）之间还设有电机轴承（401）。

5.根据权利要求1或4所述的一种机器人底座，其特征在于：所述底座连接杆（6）的外表面还设有挡环（61），所述挡环（61）连接于转盘连接部（5）的端部。

6.根据权利要求5所述的一种机器人底座，其特征在于：所述轴承（501）是自润滑轴套或圆柱滚子轴承。

7.根据权利要求1所述的一种机器人底座，其特征在于：所述扇形齿（62）还设有扇形槽（621），所述角度调节电机（3）通过电机座（13）连接于底板（1），所述电机座（13）还设有用于连接扇形槽（621）的限位销（131）。

8.根据权利要求1所述的一种机器人底座，其特征在于：所述底座耳板（11）有两个，两个底座耳板（11）分别设置于底座连接杆（6）的两侧。

9.根据权利要求1所述的一种机器人底座，其特征在于：所述脚轮（7）的数量是偶数。