CN110588834A - 一种全向底盘和机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机械领域，具体而言，涉及一种全向底盘和机器人。一种全向底盘，全向底盘包括：基盘，至少两个驱动舵轮，驱动舵轮均安装于基盘；至少两个随动轮，随动轮均安装于基盘，且随动轮与驱动舵轮位于基盘的同一侧；随动轮为全向轮。全向底盘的主动轮为驱动舵轮，以全向轮作为从动轮，全向底盘在跨越障碍以及在不平整的路面行驶时，全向底盘在移动过程中不会产生偏移的问题；且越障过程中能够很大程度地改善路线精度差的问题。

Description

一种全向底盘和机器人

技术领域

本申请涉及机械领域，具体而言，涉及一种全向底盘和机器人。

背景技术

目前，全向底盘一般采用4个主驱动麦克纳姆轮、3个以上主驱动全向轮、双轮差速或者双舵轮双万向轮配合的方式驱动。但是麦克纳姆轮磨损大，能量损耗高，越障差，不适合室外不平路面；主动全向轮精度差，容易偏移，越障差，不适合室外不平路面；双轮差速越障差，不适合室外不平路面；双舵轮双万向轮方式，越障时由于万向轮的被动转向动作会导致底盘越障时产生偏移。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种全向底盘和机器人，其旨在改善现有的全向底盘精度差、容易偏移的问题。

本申请提供一种全向底盘，全向底盘包括：

基盘，

至少两个驱动舵轮，驱动舵轮均安装于基盘；以及

至少两个随动轮，随动轮均安装于基盘，且随动轮与驱动舵轮位于基盘的同一侧；

随动轮为全向轮。

全向底盘的主动轮为驱动舵轮，以全向轮作为从动轮，全向底盘在跨越障碍以及在不平整的路面行驶时，全向底盘在移动过程中不会产生偏移的问题；且越障过程中能够很大程度地改善路线精度差的问题。

在本申请的一些实施例中，上述驱动舵轮与随动轮沿基盘的四周交叉布置。

驱动舵轮与随动轮交叉设置，可以缩小驱动舵轮和随动轮之间的距离，减小两者之间的距离，从而减小基盘的尺寸，便于全向底盘应用于比较狭小的空间，增加全向底盘的使用范围。

在本申请的一些实施例中，全向底盘包括两个驱动舵轮；全向底盘包括两个随动轮；

两个随动轮分别位于两个驱动舵轮的连线的两侧。

两个驱动舵轮的连线与两个随动轮的连线相互垂直。可以减小驱动舵轮和随动轮之间的距离；减小基盘的尺寸。

在本申请的一些实施例中，基盘的底面具有长方形安装区，两个驱动舵轮分别位于长方形安装区两个对角的位置，两个随动轮分别位于长方形安装区剩余两个对角的位置。

在本申请的一些实施例中，基盘的底面具有长方形安装区，两个驱动舵轮分别位于长方形安装区两个长边的中点；两个随动轮分别位于长方形安装区两个短边的中点。

在本申请的一些实施例中，随动轮通过支架与基盘连接；支架具有用于容纳随动轮的开口，支架与基盘之间设置有弹性件，弹性件一端与支架连接；另一端与基盘连接。

在本申请的一些实施例中，弹性件为弹簧。弹性件可以抑制路面冲击对基盘的影响。

在本申请的一些实施例中，支架配置有带肩铰链销、两个轴承挡圈以及防松螺母，带肩铰链销穿过随动轮与支架连接，两个轴承挡圈分别设置于带肩铰链销相对的两端，防松螺母与带肩铰链销的自由端螺纹连接。

随动轮通过支架、带肩铰链销等连接方式与基盘连接，可以节约空间。

在本申请的一些实施例中，全向轮为双排的全方位轮。

双排的全方位轮可以较好地避免基盘抖动的问题。

在本申请的一些实施例中，驱动舵轮通过减震器与基盘连接。

通过减震器与基盘连接。可以抑制地面冲击对驱动舵轮的震动。

本申请还提供一种机器人，机器人包括本体和上述的全向底盘；所述本体安装于所述基盘背离所述驱动舵轮的一侧。

通过上述的全向底盘，使机器人在跨越障碍以及在不平整的路面行驶时，机器人在移动过程中不会产生偏移的问题；且越障过程中能够很大程度地改善路线精度差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了万向轮的被动转向的回转半径；

图2示出了本申请实施例1提供的全向底盘第一视角的结构示意图；

图3示出了本申请实施例1提供的全向底盘第二视角的结构示意图；

图4示出了本申请实施例1提供的随动轮第一视角的结构示意图；

图5示出了本申请实施例1提供的随动轮第二视角的结构示意图；

图6示出了本申请实施例1提供的随动轮第三视角的结构示意图；

图7示出了本申请实施例1提供的随动轮第四视角的结构示意图；

图8示出了本申请实施例1提供的随动轮与支架的分解示意图；

图9示出了本申请实施例2提供的全向底盘第一视角的结构示意图；

图10示出了本申请实施例2提供的全向底盘第二视角的结构示意图。

图标：100-全向底盘；110-基盘；120-驱动舵轮；130-随动轮；131-支架；1311-底板；1312-第一肩板；1313-第二肩板；1314-销口；132-带肩铰链销；133-轴承挡圈；134-防松螺母；200-全向底盘。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现有技术中，底盘一般采用万向轮转向，万向轮有的为驱动轮有的为从动轮，但是由于万向轮特殊的回转半径会导致路径的偏移。图1示出了万向轮的被动转向的回转半径。请参阅图1。在转向过程中，万向轮会被动转向，万向轮的被动转向动作会导致底盘越障时产生偏移。

实施例1

图2示出了本申请实施例2提供的全向底盘100第一视角的结构示意图，请参阅图2，本实施例提供一种全向底盘100，全向底盘100主要用于承载建筑机器人，在本申请的其他实施例中，全向底盘100也可以用于其他场景，例如用于推车等。

图3示出了本申请实施例1提供的全向底盘100第二视角的结构示意图，请一并参阅图2与图3。全向底盘100包括基盘110、两个驱动舵轮120以及两个随动轮130；两个随动轮130均为全向轮。

基盘110主要用于安装驱动舵轮120和随动轮130，驱动舵轮120与随动轮130均安装于基盘110的同一侧。驱动舵轮120为主动轮。

在本实施例中，基盘110大致为正方形薄板，基盘110设置有用于安装驱动舵轮120和随动轮130的螺纹孔。基盘110的四角设置有倒角。

在本申请的其他实施例中，基盘110也可以为其他结构或者形状，例如长方形薄板，椭圆形薄板，圆形板或者其他不规则形状的板件。进一步地，在一些其他实施例中，基盘110的形状也不仅限于板状。

请再次参阅图1，在本实施例中，两个驱动舵轮120安装于基盘110相对的两个对角，两个随动轮130安装于基盘110剩余的两个对角。

两个驱动舵轮120与两个随动轮130交叉设置，两个随动轮130分别位于两个驱动舵轮120的连线的两侧；换言之，两个随动轮130的连线与两个驱动舵轮120的连线相交。

进一步地，在本实施例中，基盘110的底面具有一长方形的安装区域(如图2中的虚线区域)，两个驱动舵轮120安装于该长方形安装区域相对的两个对角，两个随动轮130安装于该长方形安装区域剩余的两个对角。

作为示例性地，在本申请的一些实施例中，上述的长方形安装区域可以为正方形安装区域，即安装区域四边均相等。两个驱动舵轮120安装于正方形区域相对的两个对角，两个随动轮130安装于剩余的两个对角。

在本申请的其他实施例中，上述的安装区域也可以为多边形、椭圆形或者圆形等。

可以缩小驱动舵轮120和随动轮130之间的距离，减小两者之间的距离，从而减小基盘110的尺寸，便于全向底盘100应用于比较狭小的空间，增加全向底盘100的使用范围。

两个驱动舵轮120为主驱动，可实现底盘原地回转，及360度全向行驶，并且有一定越障性能可在室外使用。

承上所述，在本申请的实施例中，随动轮130为全向轮，全向轮由轮毂和从动辊轮组成，轮毂外圆周处均匀设置有多个轮毂齿，每两个轮毂齿之间装设有从动辊轮，从动辊轮方向与轮毂外圆周切线方向垂直，因此，全向轮提供了较好的承载力，全向轮作为从动轮，全向底盘100在移动过程中不会产生偏移的问题；且越障过程中能够很大程度地改善路线精度差的问题。

例如，与万向轮作为从动轮的底盘相比，请再次参阅图3，假设采用万向轮作为从动轮，在底盘转向过程中，万向轮会被动转向，万向轮的被动转向动作会导致底盘越障时产生偏移。采用全向轮，无须回转，可以避免上述问题。节省了万向轮回转半径占用的空间。

此外，万向轮有回转动作半径，万向轮与主动轮之间需要具有一定的间距，增加底盘的尺寸。全向轮无须考虑回转动作半径，全向轮可以缩小其与主动轮之间的距离，可进一步优化缩小底盘的尺寸。

再者，就全向轮作为主动轮的底盘而言，全向轮作为驱动轮驱动底盘进行直线或转向运动需要提供至少3个驱动轮进行差速运动才能实现驱动，会具有在不平路面线路精度较差的问题：若按规定的路径行驶，必须至少三个轮同步，只要路面有一点颠簸，任何一个轮子受到波动，都会使底盘改变轨迹，控制要求及结构相较也更为复杂，并且差速对轮胎磨损大，后期维护及更换成本较高。本申请的实施例中，采用驱动舵轮120作为主动轮，采用全向轮作为从动轮，可以很大程度地避免上述问题。

在本实施例中，全向轮为双排的全方位轮。双排的全方位轮可以较好地避免基盘110抖动的问题，在一些其他实施例中，全向轮也可以选用单排万向轮。

图4示出了本申请实施例1提供的随动轮130第一视角的结构示意图，图5示出了本申请实施例1提供的随动轮130第二视角的结构示意图。图6示出了本申请实施例1提供的随动轮130第三视角的结构示意图，图7示出了本申请实施例1提供的随动轮130第四视角的结构示意图。请参阅图4-图7。在本实施例中，随动轮130通过支架131与基盘110连接。

图8示出了本申请实施例1提供的随动轮130与支架131的分解示意图，请参阅图4-图8。在本实施例中，支架131包括底板1311、第一肩板1312、第二肩板1313，第一肩板1312、第二肩板1313均设置于底板1311的同一侧。第一肩板1312、第二肩板1313分别与底板1311相对的两端固定连接。第一肩板1312、第二肩板1313之间围设成能容纳随动轮130的开口。

底板1311与基盘110通过螺栓连接。第一肩板1312、第二肩板1313均设置有销口1314。

支架131配置有带肩铰链销132、两个轴承挡圈133以及防松螺母134。

带肩铰链销132大致为圆柱形，带肩铰链销132的一端设置有限位挡块，限位挡块用于限制轴承挡圈133脱落。带肩铰链销132的另一端设置有螺纹，用于与防松螺母134连接。销口1314与带肩铰链销132相互匹配。

带肩铰链销132穿过一个轴承挡圈133、第一肩板1312的销口1314、随动轮130、第二肩板1313的销口1314与支架131连接。

在带肩铰链销132远离限位挡块的一端套设另一个轴承挡圈133，然后将防松螺母134与设置于带肩铰链销132端部的螺纹连接。

随动轮130通过支架131、带肩铰链销132等连接方式与基盘110连接，可以节约空间。

进一步地，在本申请的一些实施例中，支架131与基盘110之间设置有弹性件(图中未示出)，弹性件一端与支架131连接；另一端与基盘110连接。弹性件可以抑制路面冲击对基盘110的影响。

进一步地，支架131与随动轮130连接；弹性件安装于基盘110和支架131之间，当随动轮130发生震动或者弹跳时，支架131与随动轮130一起震动或者弹跳；弹性件的弹性性能缓冲该震动或者弹跳；使该震动或者弹跳尽可能小地波及基盘110。

弹性件具有沿随动轮130径向方向的弹性势能。

在一些实施例中，弹性件为弹簧，在本申请的一些其他实施例中，弹性件也可以为弹性橡胶套筒等部件。

相应地，为了抑制地面冲击对驱动舵轮120的震动，驱动舵轮120也通过减震器与基盘110连接。驱动舵轮120也通过弹性件与基盘110连接。承上所述，整个驱动舵轮120均与一基底连接，弹性件安装于基底和基盘110之间，当驱动舵轮120发生震动或者弹跳时，基底与驱动舵轮120一起震动或者弹跳；弹性件的弹性性能缓冲该震动或者弹跳；使该震动或者弹跳尽可能小地波及基盘110。

在本实施例中，两个随动轮130均通过支架131、带肩铰链销132与基盘110连接。

在本申请的一些其他实施例中，全向底盘100可以包括三个、四个或者更多个的驱动舵轮120，根据基盘110的大小以及需要的驱动力设定驱动舵轮120的数量。多个驱动舵轮120均与基盘110连接，多个驱动舵轮120间隔布置。

相应地，在本申请的一些实施例中，随动轮130的数量也可以为三个、四个、五个或者更多个。根据基盘110的大小设定随动轮130的数量。

驱动舵轮120与随动轮130沿基盘110的四周交叉布置。换言之，相邻两个驱动舵轮120之间设置一个随动轮130；相邻两个随动轮130之间设置一个驱动舵轮120。且驱动舵轮120与随动轮130沿基盘110的四周间隔分布。如图2所示，沿基盘110的周向，相邻两个驱动舵轮120之间具有一个随动轮130。

驱动舵轮120与随动轮130沿基盘110的四周交叉布置，能够缩小基盘110的尺寸，使全向底盘100可以应用于比较狭窄的路径。

本申请实施例提供的全向底盘100至少具有以下优点：

全向底盘100的主动轮为驱动舵轮120，以全向轮作为从动轮，全向底盘100在跨越障碍以及在不平整的路面行驶时，全向底盘100在移动过程中不会产生偏移的问题；且越障过程中能够很大程度地改善路线精度差的问题。

两个驱动舵轮120与两个随动轮130交叉设置，且两个驱动舵轮120的连线与两个随动轮130的连线相互垂直。可以缩小驱动舵轮120和随动轮130之间的距离，减小两者之间的距离，从而减小基盘110的尺寸，便于全向底盘100应用于比较狭小的空间，增加全向底盘100的使用范围。

实施例2

图9示出了本申请实施例2提供的全向底盘200第一视角的结构示意图；图10示出了本申请实施例2提供的全向底盘200第二视角的结构示意图；请参阅图9与图10。本实施例提供一种全向底盘200，本实施例提供的全向底盘200与实施例1提供的全向底盘100的区别在于两个驱动舵轮120以及两个随动轮130的位置关系不相同。

请一并参阅图1-图10，本实施例将不再赘述全向底盘200与全向底盘100相同的结构。

在本实施例中，基盘110的底面具有长方形的安装区域(图10中所示的虚线区域)，两个驱动舵轮120分别位于安装区域两个边的中点；两个随动轮130分别位于安装区域另外边的中点。

换言之，基盘110具有依次连续的第一边、第二边、第三边以及第四边。一个驱动舵轮120位于基盘110第一边的中点，另一个驱动舵轮120位于基盘110第三边的中点；一个随动轮130位于基盘110第二边的中点，另一个随动轮130位于基盘110第四边的中点。需要说明的是，上述所述的“中点位置”并非仅仅是指绝对长度的中点位置，其可以是在绝对长度的中点位置处在一定范围内波动和变化的。

进一步地，在本申请的其他实施例中，基盘110的形状可以为正方形薄板，基盘110的底面具有正方形的安装区域。

两个驱动舵轮120可以分别位于正方形的安装区域相对两条边的中点位置；两个随动轮130可以正方形的安装区域剩余两条边的中点位置。

两个驱动舵轮120之间的连线与两个随动轮130之间的连线相互垂直。将两个驱动舵轮120与两个随动轮130设置为上述位置关系，可以缩小驱动舵轮120与随动轮130之间的距离，减小基盘110的尺寸。使全向底盘100可以应用于比较狭窄的路径。

本实施例提供的全向底盘200的主要优点在于：

全向底盘200的以全向轮作为从动轮，以驱动舵轮120作为主动轮，可以使全向底盘200在跨越障碍以及在不平整的路面行驶时不会产生偏移，且行驶过程中路线比较精准。

全向底盘200的两个驱动舵轮120与两个随动轮130均设置于基盘110四周的中间位置，可以缩小驱动舵轮120和随动轮130之间的距离，从而减小基盘110的尺寸，增加全向底盘200的使用范围。

本申请还提供一种机器人，机器人包括本体和上述的全向底盘100或者全向底盘200；本体安装于基盘110背离驱动舵轮120的一侧。

进一步地，该机器人可以根据其用途进行本体的设计，本体可以进行市购。例如，该机器人可以用于地面喷涂，用于地面清洁亦或者用于短距离的运送等。本申请不对该机器人的具体的用途进行限定，该机器人的本体具体的结构和相应的功能模块可以根据具体需求进行设定。

该机器人在跨越障碍以及在不平整的路面行驶时，机器人在移动过程中不会产生偏移的问题；且越障过程中能够很大程度地改善路线精度差的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全向底盘，其特征在于，所述全向底盘包括：

基盘，

至少两个驱动舵轮，所述驱动舵轮均安装于所述基盘；以及

至少两个随动轮，所述随动轮均安装于所述基盘，且所述随动轮与所述驱动舵轮位于所述基盘的同一侧；

所述随动轮为全向轮。

2.根据权利要求1所述的全向底盘，其特征在于，所述驱动舵轮与所述随动轮沿所述基盘的四周交叉布置。

3.根据权利要求2所述的全向底盘，其特征在于，所述全向底盘包括两个所述驱动舵轮；所述全向底盘包括两个所述随动轮；

两个所述随动轮分别位于两个所述驱动舵轮的连线的两侧。

4.根据权利要求3所述的全向底盘，其特征在于，所述基盘的底面具有长方形安装区，两个所述驱动舵轮分别位于所述长方形安装区两个对角的位置，两个所述随动轮分别位于所述长方形安装区剩余两个对角的位置。

5.根据权利要求3所述的全向底盘，其特征在于，所述基盘的底面具有长方形安装区，两个所述驱动舵轮分别位于所述长方形安装区两个长边的中点；两个所述随动轮分别位于所述长方形安装区两个短边的中点。

6.根据权利要求1-5任一项所述的全向底盘，其特征在于，所述随动轮通过支架与所述基盘连接；所述支架具有用于容纳所述随动轮的开口，所述支架与所述基盘之间设置有弹性件，所述弹性件一端与所述支架连接；另一端与所述基盘连接。

7.根据权利要求6所述的全向底盘，其特征在于，所述支架配置有带肩铰链销、两个轴承挡圈以及防松螺母，所述带肩铰链销穿过所述随动轮与所述支架连接，两个所述轴承挡圈分别设置于所述带肩铰链销相对的两端，所述防松螺母与所述带肩铰链销的自由端螺纹连接。

8.根据权利要求1-5任一项所述的全向底盘，其特征在于，所述全向轮为双排的全方位轮。

9.根据权利要求1-5任一项所述的全向底盘，其特征在于，所述驱动舵轮通过减震器与所述基盘连接。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括本体和权利要求1-9任一项所述的全向底盘；所述本体安装于所述基盘背离所述驱动舵轮的一侧。