CN110549794A - 一种机器人移动底盘万向脚轮 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及万向脚轮领域,具体的说是一种机器人移动底盘万向脚轮,包括支撑底板、前防护组件、清灰组件、锁紧机构、驱动机构、脚轮架、安装轴、连接轴、橡胶垫圈和橡胶脚轮,所述支撑底板的底部转动安装有脚轮架,所述脚轮架的一侧固定安装有前防护组件,所述脚轮架的上端固定安装有清灰组件,所述清灰组件和脚轮架之间安装有锁紧机构,所述支撑底板的顶部固定安装有驱动机构,本发明前防护组件进行路面障碍物清理,可防止机器人在行走时发生碰撞,距离传感器检测数据用于驱动机构改变机器人行走方向,有效提高万向脚轮的稳定性,将清灰机构与锁紧机构相结合,在增加万向脚轮清灰、锁紧使用功能性的同时,避免万向脚轮结构复杂。
Description
技术领域
本发明涉及万向脚轮领域,具体说是一种机器人移动底盘万向脚轮。
背景技术
机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作,机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。脚轮是个统称,包括活动脚轮、固定脚轮和活动带刹车脚轮。活动脚轮也就我们所说的万向轮,它的结构允许360度旋转;固定脚轮也叫定向脚轮,它没有旋转结构,不能转动。通常是两种脚轮一般都是搭配用的,比如手推车的结构是前边两个定向轮,后边靠近推动扶手的是两个万向轮。脚轮有多种材料的脚轮,如pp脚轮、PVC脚轮、PU脚轮、铸铁脚轮、尼龙脚轮、TPR脚轮、铁芯尼龙脚轮、铁芯PU脚轮等
机器人在灰尘较多且上坡过程中使用时,地面上残留的细线会缠到万向脚轮的内部,出现卡死现象,底盘上的万向脚轮用来改变机器人行走的路径,路面上存在的障碍物影响万向脚轮行走的稳定性,甚至造成机器人倾倒,而万向脚轮与障碍物的碰撞影响其使用寿命,以及万向脚轮上独立设置的清灰组件和锁紧组件,造成万向脚轮安装结构复杂,使用不便。
发明内容
针对现有技术中的问题,本发明提供了一种机器人移动底盘万向脚轮。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种机器人移动底盘万向脚轮,包括支撑底板、前防护组件、清灰组件、锁紧机构、驱动机构、脚轮架、安装轴、连接轴、橡胶垫圈和橡胶脚轮,所述支撑底板的底部转动安装有脚轮架,所述脚轮架的一侧固定安装有前防护组件,所述脚轮架的上端固定安装有清灰组件,所述清灰组件和脚轮架之间安装有锁紧机构,所述支撑底板的顶部固定安装有驱动机构,所述脚轮架呈U型结构设置,所述脚轮架下端相对的两侧上开设有安装孔,所述脚轮架下端安装有安装轴,所述安装轴相对两端固定安装有连接轴,所述连接轴穿过安装孔与锁紧螺栓固定安装,所述安装轴上套设转动安装有轮毂,所述轮毂上安装有橡胶脚轮,所述橡胶脚轮相对两侧的安装轴上螺纹安装有橡胶垫圈。
具体的,所述前防护组件包括第一侧板、第二侧板、前挡板、螺纹孔、距离传感器和六角螺栓,所述脚轮架相对的两侧上均开设有螺栓孔,所述第一侧板和第二侧板的上端均开设有与螺栓孔相对应的螺纹孔,所述第一侧板和第二侧板均通过六角螺栓与脚轮架的一侧固定安装,所述第一侧板和第二侧板之间固定安装与前挡板,所述前挡板远离橡胶脚轮的一侧上端内嵌固定安装有距离传感器。
具体的,所述清灰组件包括清灰板、清灰软毛刷和支撑弹簧,所述橡胶脚轮上方的脚轮架上固定安装有清灰板,所述清灰板的底部固定安装有清灰软毛刷,所述清灰板呈弧形结构设置,所述清灰板相对两侧的顶部和脚轮架之间均固定安装有支撑弹簧,所述支撑弹簧设置有两组,两组所述支撑弹簧对称设置,且所述清灰板顶部中间和脚轮架之间安装有锁紧机构。
具体的,所述锁紧机构包括第一伸缩套筒、第二伸缩套筒、电动马达、螺纹杆、螺纹套和限位滑槽,所述第一伸缩套筒的顶部与脚轮架的顶部固定安装,所述第二伸缩套筒的底部与清灰板的顶部固定安装,所述第二伸缩套筒远离清灰板的一端套设在第一伸缩套筒内,所述第一伸缩套筒内部远离第二伸缩套筒的一端固定安装有电动马达,所述电动马达的输出端与螺纹杆固定安装,所述螺纹杆上螺纹安装有螺纹套,所述螺纹套远离电动马达的一侧与第二伸缩套筒固定安装,所述第二伸缩套筒套设在螺纹杆外部,且所述螺纹套相对的两侧固定安装有限位滑块,所述第一伸缩套筒内部相对的两侧开设有与限位滑块相对应的限位滑槽,限位滑块滑动安装在限位滑槽内。
具体的,所述驱动机构包括转动轴、联轴器和伺服电机,所述脚轮架的顶部固定安装有转动轴,所述转动轴的顶部穿过支撑底板、并通过联轴器与伺服电机的输出端传动安装,所述支撑底板与机器人移动底盘固定安装,所述伺服电机固定安装在机器人移动底盘上。
具体的,所述清灰板采用弹性薄钢板设置,且所述清灰板底部的清灰软毛刷与橡胶脚轮接触设置。
具体的,所述支撑底板的顶部和机器人移动底盘之间安装有称重传感器,称重传感器采用FSH03842传感器。
具体的,所述距离传感器的输出端通过单片机与伺服电机、电动马达电性连接,所述距离传感器采用BPU1440IFAH09-01LF传感器。
本发明的有益效果:
(1)本发明所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,通过设置在脚轮架上的前防护组件及驱动机构,前防护组件上安装的前挡板对万向脚轮移动路面进行障碍物清理,以及安装在前挡板上的测距传感器,可检测到机器人行走路径上是否存在前挡板不可清理的障碍物,可防止机器人在行走时发生碰撞,驱动机构根据传感器检测数据,通过伺服电机驱动转动轴转动,转动轴转动带动脚轮架及橡胶脚轮转动改变机器人行走方向,有效提高万向脚轮的稳定性。
(2)本发明所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,通过设置在脚轮架上的清灰组件,清灰板上的清灰软毛刷与橡胶脚轮接触,利用清灰软毛刷对橡胶脚轮进行清灰处理,以及安装在清灰板和脚轮架之间的锁紧机构,锁紧机构上的第一伸缩套筒和第二伸缩套筒之间伸缩调节,从而实现万向脚轮的锁紧,将清灰机构与锁紧机构相结合。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的一种机器人移动底盘万向脚轮的结构示意图;
图2为本发明提供的一种机器人移动底盘万向脚轮的整体结构示意图;
图3为本发明提供的一种机器人移动底盘万向脚轮的结构侧视图;
图4为本发明提供的一种机器人移动底盘万向脚轮的锁紧机构的结构示意图;
图5为本发明提供的一种机器人移动底盘万向脚轮的前防护组件的结构示意图。
图中:1、支撑底板;2、前防护组件;21、第一侧板;22、第二侧板;23、前挡板;24、螺纹孔;25、距离传感器;26、六角螺栓;3、清灰组件;31、清灰板;32、清灰软毛刷;33、支撑弹簧;4、锁紧机构;41、第一伸缩套筒;42、第二伸缩套筒;43、电动马达;44、螺纹杆;45、螺纹套;46、限位滑槽;5、驱动机构;51、转动轴;52、联轴器;53、伺服电机;6、脚轮架;7、安装轴;8、连接轴;9、橡胶垫圈;10、橡胶脚轮;11、轮毂;12、锁紧螺栓;13、螺栓孔。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
如图1-图5所示,本发明所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,包括支撑底板1、前防护组件2、清灰组件3、锁紧机构4、驱动机构5、脚轮架6、安装轴7、连接轴8、橡胶垫圈9和橡胶脚轮10,所述支撑底板1的底部转动安装有脚轮架6,所述脚轮架6的一侧固定安装有前防护组件2,所述脚轮架6的上端固定安装有清灰组件3,所述清灰组件3和脚轮架6之间安装有锁紧机构4,所述支撑底板1的顶部固定安装有驱动机构5,所述脚轮架6呈U型结构设置,所述脚轮架6下端相对的两侧上开设有安装孔,所述脚轮架6下端安装有安装轴7,所述安装轴7相对两端固定安装有连接轴8,所述连接轴8穿过安装孔与锁紧螺栓12固定安装,所述安装轴7上套设转动安装有轮毂11,所述轮毂11上安装有橡胶脚轮10,所述橡胶脚轮10相对两侧的安装轴7上螺纹安装有橡胶垫圈9。
具体的,所述前防护组件2包括第一侧板21、第二侧板22、前挡板23、螺纹孔24、距离传感器25和六角螺栓26,所述脚轮架6相对的两侧上均开设有螺栓孔13,所述第一侧板21和第二侧板22的上端均开设有与螺栓孔13相对应的螺纹孔24,所述第一侧板21和第二侧板22均通过六角螺栓26与脚轮架6的一侧固定安装,所述第一侧板21和第二侧板22之间固定安装与前挡板23,所述前挡板23远离橡胶脚轮10的一侧上端内嵌固定安装有距离传感器25,第一侧板21和第二侧板22之间的前挡板23将万向脚轮移动路面上低于距离传感器25高度的障碍物进行清理,检测到高于测距传感器的障碍物时,驱动机构5根据传感器检测数据驱动万向脚轮转向,可防止机器人在行走时发生碰撞,有效提高万向脚轮的稳定性。
具体的,所述清灰组件3包括清灰板31、清灰软毛刷32和支撑弹簧33,所述橡胶脚轮10上方的脚轮架6上固定安装有清灰板31,所述清灰板31的底部固定安装有清灰软毛刷32,所述清灰板31呈弧形结构设置,所述清灰板31相对两侧的顶部和脚轮架6之间均固定安装有支撑弹簧33,所述支撑弹簧33设置有两组,两组所述支撑弹簧33对称设置,且所述清灰板31顶部中间和脚轮架6之间安装有锁紧机构4,利用清灰软毛刷32对橡胶脚轮10进行清灰处理。
具体的,所述锁紧机构4包括第一伸缩套筒41、第二伸缩套筒42、电动马达43、螺纹杆44、螺纹套45和限位滑槽46,所述第一伸缩套筒41的顶部与脚轮架6的顶部固定安装,所述第二伸缩套筒42的底部与清灰板31的顶部固定安装,所述第二伸缩套筒42远离清灰板31的一端套设在第一伸缩套筒41内,所述第一伸缩套筒41内部远离第二伸缩套筒42的一端固定安装有电动马达43,所述电动马达43的输出端与螺纹杆44固定安装,所述螺纹杆44上螺纹安装有螺纹套45,所述螺纹套45远离电动马达43的一侧与第二伸缩套筒42固定安装,所述第二伸缩套筒42套设在螺纹杆44外部,且所述螺纹套45相对的两侧固定安装有限位滑块,所述第一伸缩套筒41内部相对的两侧开设有与限位滑块相对应的限位滑槽46,限位滑块滑动安装在限位滑槽46内,电动马达43驱动螺纹杆44转动,使得螺纹套45在螺纹杆44上升降移动,同时螺纹套45上的限位滑块在第一伸缩套筒41上的限位滑槽46内导向滑动,从而使得第二伸缩套筒42在第一伸缩套筒41内伸缩移动,锁紧机构4上的第一伸缩套筒41和第二伸缩套筒42之间伸缩调节,第一伸缩套筒41和第二伸缩套筒42长度的改变伸缩驱动弧形结构的清灰板31下凹与橡胶脚轮10抵触,从而实现万向脚轮的锁紧,将清灰机构与锁紧机构4相结合,在增加万向脚轮使用功能性的同时,避免万向脚轮结构复杂。
具体的,所述驱动机构5包括转动轴51、联轴器52和伺服电机53,所述脚轮架6的顶部固定安装有转动轴51,所述转动轴51的顶部穿过支撑底板1、并通过联轴器52与伺服电机53的输出端传动安装,所述支撑底板1与机器人移动底盘固定安装,所述伺服电机53固定安装在机器人移动底盘上,便于驱动万向脚轮转向。
具体的,所述清灰板31采用弹性薄钢板设置,且所述清灰板31底部的清灰软毛刷32与橡胶脚轮10接触设置,弹性薄钢板具有良好的形变性能。
具体的,所述支撑底板1的顶部和机器人移动底盘之间安装有称重传感器,称重传感器采用FSH03842传感器,对万向脚轮称重进行检测,避免万向脚轮承重过载造成的损耗较大。
具体的,所述距离传感器25的输出端通过单片机与伺服电机53、电动马达43电性连接,所述距离传感器25采用BPU1440IFAH09-01LF传感器,检测精度高,灵敏度更好。
在使用时,首先将装有橡胶脚轮10的轮毂11套设在安装轴7上,然后在橡胶脚轮10相对两侧的安装轴7上固定安装有橡胶垫圈9,再将安装轴7相对两端的连接轴8插入在脚轮架6的安装孔内,并通过锁紧螺栓12将连接轴8与脚轮架6之间固定安装,从而使得橡胶脚轮10在脚轮架6上转动,通过六角螺栓26、螺栓孔13及螺纹孔24将第一侧板21和第二侧板22固定安装在脚轮架6上,距离传感器25安装在前挡板23上端,机器人移动过程中,第一侧板21和第二侧板22之间的前挡板23将万向脚轮移动路面上低于距离传感器25高度的障碍物进行清理,检测到高于距离传感器25的障碍物时,驱动机构5根据传感器检测数据,通过伺服电机53驱动转动轴51转动,转动轴51转动带动脚轮架6及橡胶脚轮10转动改变机器人行走方向,可防止机器人在行走时发生碰撞,有效提高万向脚轮的稳定性,通过设置在脚轮架6上的清灰组件3,清灰板31上的清灰软毛刷32与橡胶脚轮10接触,利用清灰软毛刷32对橡胶脚轮10进行清灰处理,以及安装在清灰板31和脚轮架6之间的锁紧机构4,电动马达43驱动螺纹杆44转动,使得螺纹套45在螺纹杆44上升降移动,同时螺纹套45上的限位滑块在第一伸缩套筒41上的限位滑槽46内导向滑动,从而使得第二伸缩套筒42在第一伸缩套筒41内伸缩移动,锁紧机构4上的第一伸缩套筒41和第二伸缩套筒42之间伸缩调节,第一伸缩套筒41和第二伸缩套筒42长度的改变伸缩驱动弧形结构的清灰板31下凹与橡胶脚轮10抵触,从而实现万向脚轮的锁紧,将清灰机构与锁紧机构4相结合,在增加万向脚轮使用功能性的同时,避免万向脚轮结构复杂,且在清灰板31上安装的支撑弹簧33,对清灰板31支撑及弹性复位,实用性更强。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种机器人移动底盘万向脚轮,其特征在于:包括支撑底板(1)、前防护组件(2)、清灰组件(3)、锁紧机构(4)、驱动机构(5)、脚轮架(6)、安装轴(7)、连接轴(8)、橡胶垫圈(9)和橡胶脚轮(10),所述支撑底板(1)的底部转动安装有脚轮架(6),所述脚轮架(6)的一侧固定安装有前防护组件(2),所述脚轮架(6)的上端固定安装有清灰组件(3),所述清灰组件(3)和脚轮架(6)之间安装有锁紧机构(4),所述支撑底板(1)的顶部固定安装有驱动机构(5),所述脚轮架(6)呈U型结构设置,所述脚轮架(6)下端相对的两侧上开设有安装孔,所述脚轮架(6)下端安装有安装轴(7),所述安装轴(7)相对两端固定安装有连接轴(8),所述连接轴(8)穿过安装孔与锁紧螺栓(12)固定安装,所述安装轴(7)上套设转动安装有轮毂(11),所述轮毂(11)上安装有橡胶脚轮(10),所述橡胶脚轮(10)相对两侧的安装轴(7)上螺纹安装有橡胶垫圈(9)。
2.根据权利要求1所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,其特征在于:所述前防护组件(2)包括第一侧板(21)、第二侧板(22)、前挡板(23)、螺纹孔(24)、距离传感器(25)和六角螺栓(26),所述脚轮架(6)相对的两侧上均开设有螺栓孔(13),所述第一侧板(21)和第二侧板(22)的上端均开设有与螺栓孔(13)相对应的螺纹孔(24),所述第一侧板(21)和第二侧板(22)均通过六角螺栓(26)与脚轮架(6)的一侧固定安装,所述第一侧板(21)和第二侧板(22)之间固定安装与前挡板(23),所述前挡板(23)远离橡胶脚轮(10)的一侧上端内嵌固定安装有距离传感器(25)。
3.根据权利要求1所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,其特征在于:所述清灰组件(3)包括清灰板(31)、清灰软毛刷(32)和支撑弹簧(33),所述橡胶脚轮(10)上方的脚轮架(6)上固定安装有清灰板(31),所述清灰板(31)的底部固定安装有清灰软毛刷(32),所述清灰板(31)呈弧形结构设置,所述清灰板(31)相对两侧的顶部和脚轮架(6)之间均固定安装有支撑弹簧(33),所述支撑弹簧(33)设置有两组,两组所述支撑弹簧(33)对称设置,且所述清灰板(31)顶部中间和脚轮架(6)之间安装有锁紧机构(4)。
4.根据权利要求3所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,其特征在于:所述锁紧机构(4)包括第一伸缩套筒(41)、第二伸缩套筒(42)、电动马达(43)、螺纹杆(44)、螺纹套(45)和限位滑槽(46),所述第一伸缩套筒(41)的顶部与脚轮架(6)的顶部固定安装,所述第二伸缩套筒(42)的底部与清灰板(31)的顶部固定安装,所述第二伸缩套筒(42)远离清灰板(31)的一端套设在第一伸缩套筒(41)内,所述第一伸缩套筒(41)内部远离第二伸缩套筒(42)的一端固定安装有电动马达(43),所述电动马达(43)的输出端与螺纹杆(44)固定安装,所述螺纹杆(44)上螺纹安装有螺纹套(45),所述螺纹套(45)远离电动马达(43)的一侧与第二伸缩套筒(42)固定安装,所述第二伸缩套筒(42)套设在螺纹杆(44)外部,且所述螺纹套(45)相对的两侧固定安装有限位滑块,所述第一伸缩套筒(41)内部相对的两侧开设有与限位滑块相对应的限位滑槽(46),限位滑块滑动安装在限位滑槽(46)内。
5.根据权利要求1所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,其特征在于:所述驱动机构(5)包括转动轴(51)、联轴器(52)和伺服电机(53),所述脚轮架(6)的顶部固定安装有转动轴(51),所述转动轴(51)的顶部穿过支撑底板(1)、并通过联轴器(52)与伺服电机(53)的输出端传动安装,所述支撑底板(1)与机器人移动底盘固定安装,所述伺服电机(53)固定安装在机器人移动底盘上。
6.根据权利要求3所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,其特征在于:所述清灰板(31)采用弹性薄钢板设置,且所述清灰板(31)底部的清灰软毛刷(32)与橡胶脚轮(10)接触设置。
7.根据权利要求1所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,其特征在于:所述支撑底板(1)的顶部和机器人移动底盘之间安装有称重传感器,称重传感器采用FSH03842传感器。
8.根据权利要求1所述的一种机器人移动底盘万向脚轮,其特征在于:所述距离传感器(25)的输出端通过单片机与伺服电机(53)、电动马达(43)电性连接,所述距离传感器(25)采用BPU1440IFAH09-01LF传感器。
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