CN111168639B - 一种机器人轮子及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机器人轮子，所述机器人轮子包括固定模块、动力模块和转动部；所述固定模块包括框架和多个滚珠，所述滚珠可滚动地设于所述框架上；所述转动部为环状，所述框架设有滚珠的一侧为所述转动部提供支撑，所述转动部的靠近所述框架的一侧与所述滚珠之间接触；所述动力模块固定设在所述固定模块内，所述动力模块与所述转动部传动连接，所述动力模块驱动所述转动部绕着所述框架转动，所述滚珠在所述转动部与所述框架之间滚动。所述机器人轮子及机器人，其通过将转动部设在固定模块的一侧，与滚珠相接触，且动力模块设于固定模块内，通过控制动力模块即可驱动转动部，而转动部通过滚珠结构可实现小摩擦力转动。

Description

一种机器人轮子及机器人

【技术领域】

本发明涉及电子产品领域，特别涉及一种机器人轮子及机器人。

【背景技术】

随着社会的发展，各种各样的新型轮子不断地出现并且被广泛应用与不同领域，而在机器人领域，也经常需要运用轮子结构。

但是，现有的机器人轮子的结构还存在着转动过程中内部摩擦力大的问题，因此，现有的机器人轮子无法满足对轮子滑行高流畅度的需求，亟待提供一种新的机器人轮子的结构及具体解决的方案。

【发明内容】

为克服目前的技术问题，本发明提供了一种机器人轮子及机器人。

本发明解决技术问题的方案是提供一种机器人轮子，所述机器人轮子包括固定模块、动力模块和转动部；所述固定模块包括框架和多个滚珠，所述滚珠可滚动地设于所述框架上；所述转动部为环状，所述框架设有滚珠的一侧为所述转动部提供支撑，所述转动部的靠近所述框架的一侧与所述滚珠之间接触；所述动力模块固定设在所述固定模块内，所述动力模块与所述转动部传动连接，所述动力模块驱动所述转动部绕着所述框架转动，所述滚珠在所述转动部与所述框架之间滚动。

优选地，所述框架靠近所述转动部的一侧设有凹槽，所述凹槽的横截面为倾斜台阶结构，在所述凹槽内还开设第一滚珠容置槽，所述第一滚珠容置槽与所述转动部的径向或轴向成角度；所述框架还包括保持架，所述保持架设于所述第一滚珠容置槽的槽口，所述滚珠可滚动地设于所述保持架上。

优选地，所述转动部的靠近所述框架的一侧与所述凹槽相匹配，所述转动部的靠近所述框架的一侧还设有容纳所述滚珠的第二滚珠容置槽，所述第一滚珠容置槽和所述第二滚珠容置槽位置角度相配合。

优选地，所述固定模块包括可拆卸连接的第一固定模块与第二固定模块，当所述第一固定模块与所述第二固定模块连接固定时，所述第一固定模块与所述第二固定模块之间形成所述凹槽，在所述第一固定模块与所述第二固定模块上分别设有所述第一滚珠容置槽。

优选地，设于所述第一固定模块与设于所述第二固定模块上的所述滚珠分别从相反的方向约束所述转动部的轴向运动。

优选地，所述动力模块包括电机和传动结构，所述电机设于所述固定模块上，所述传动结构分别与电机、转动部连接，当电机驱动所述传动结构并带动所述转动部绕着所述框架转动；所述第一固定模块还包括电机槽，所述电机设于所述电机槽内，所述传动结构设于所述第一固定模块与所述第二固定模块之间。

优选地，所述机器人轮子还包括第一连接部，所述第一连接部设于所述第一固定模块靠近所述电机槽开口的一侧，所述第一连接部在所述电机槽开口处与所述电机接触，使所述电机固定在所述电机槽内，所述第一连接部上还设有连接结构。

优选地，所述机器人轮子还包括第二连接部，所述第二连接部设于所述第二固定模块远离所述第一固定模块的一侧，所述第二连接部设有环状分布的凸台和凹孔，所述凸台和凹孔的形状相同。

优选地，所述传动结构包括齿轮组和在所述转动部一侧设置的内齿圈，所述内齿圈与所述齿轮组啮合，以使所述传动结构带动所述转动部转动；所述转动部包括转圈和轮胎，所述轮胎设于所述转圈的外侧，所述内齿圈设于所述转圈的靠近所述框架的一侧。

本发明还提供了一种机器人，其包括至少两个所述机器人轮子。

本发明解决技术问题的方案是提供以下技术方案：一种机器人，其包括至少两个如上所述机器人轮子。

相对于现有技术，本发明提供的一种机器人轮子及机器人具有以下优点：

1.本发明提供一种机器人轮子包括固定模块、动力模块和转动部，其中所述固定模块包括框架和多个滚珠，所述滚珠可滚动地设于所述框架上；所述转动部为环状，所述框架的为所述转动部提供支撑，所述转动部的靠近所述框架一侧与所述滚珠之间接触；所述动力模块包括电机和传动结构，所述电机设于所述固定模块上，所述传动结构分别与电机、转动部连接，当电机驱动所述传动结构并带动所述转动部绕着所述框架转动，所述滚珠在所述转动部与所述框架之间滚动。所述滚珠可以大大减小所述固定模块和所述转动部之间的摩擦力，使轮子转动受到的摩擦力大幅度减小，本发明所提供的机器人轮子的结构简单，便于大规模生产和使用。

2.任意一个所述机器人轮子的所述凸台与另一个所述机器人轮子的所述凹孔配合，通过将任意一个所述机器人轮子的所述第二连接部凸台插入另一个所述机器人轮子的所述第二连接部的凹孔，可以使两个所述机器人轮子组合成一体，组成所述轮子组合结构。在使用所述两个或以上机器人轮子的时候，轮子组合结构提供了一种体积小的轮子变形方案。

3.所述动力模块包括电机和传动结构，所述电机与所述传动结构传动连接，所述传动结构与所述转动部传动连接，所述传动结构包括齿轮组，所述转动部的靠近所述框架的一侧还设有内齿圈，所述内齿圈与所述齿轮组啮合，以使所述传动结构带动所述转动部转动，只需要控制所述机器人轮子的所述电机转动，即可实现对控制整轮子的转动。

4.所述第一固定模块还包括电机槽，所述电机521设于所述电机槽内，所述传动结构设于所述第一固定模块与所述第二固定模块之间，通过将所述传动结构设于所述第一固定模块与所述第二固定模块之间，充分利用了电机的空间，减小了体积。

5.第一滚珠容置槽与所述转动部的径向或轴向成角度设置，使所述两排滚珠可以一定的角度从不同方向与所述转动部接触，从而限制所述转动部的轴向运动，节省了其他限制所述转动部的结构。

6.所述传动结构中所述齿轮组与内齿圈啮合，使所述电机可以通过驱动所述齿轮组，从而使所述齿轮组直接驱动所述转动部，结构简单，传动效率高。

【附图说明】

图1是本发明的所提供的机器人轮子的正面整体结构示意图；

图2是本发明的所提供的机器人轮子的背面整体结构示意图；

图3是本发明的所提供的机器人轮子的轮子组合结构示意图；

图4是本发明的所提供的机器人轮子的爆炸图；

图5是本发明的所提供的机器人轮子的整体剖面示意图；

图6是本发明的所提供的机器人轮子的固定模块分离状态剖面示意图；

图7是本发明的所提供的机器人轮子的转动部结构剖面示意图；

图8是本发明的所提供的机器人轮子的连接结构立体的示意图；

图9是本发明的所提供的机器人轮子的连接结构的正面结构的示意图；

图10是本发明的所提供的机器人轮子的连接结构的背面结构的示意图；

图11是本发明的图10沿A-A方向的剖面图；

图12是本发明的机器人的安装结构示意图。

附图标记说明：

421、第一PCB板；4213、调节孔；422、连接结构；4221、第一连接块；4223、第一凸块；424、第一扣合块；4241、第二凸块；4242、第一卡接块；425、第二扣合块；4251、凹槽；4252、第二卡接块；500、机器人轮子；510、固定模块；511、第一固定模块；512、第二固定模块；513、第一滚珠容置槽；514、滚珠；515、保持架；516、凹槽；517、框架；518、电机槽；520、动力模块；521、电机；522、传动结构；523、齿轮组；530、转动部；531、转圈；532、轮胎；533、第二滚珠容置槽；534、内齿圈；540、第一连接部；550、第二连接部；551、凸台；552、凹孔；600、轮子组合结构；700、机器人；710、机器人主体；711、机器人连接部。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

请参阅图1，本发明提供一种机器人轮子500，所述机器人轮子500包括第一连接部540，所述第一连接部540设于所述机器人轮子500的一侧。

请参阅图2，所述机器人轮子500还包括第二连接部550，所述第二连接部550设于所述机器人轮子500远离所述第一连接部540的一侧，所述第二连接部550设有凸台551和凹孔552，所述凸台551和凹孔552的形状相同。

请参阅图3，一种轮子组合结构600，所述轮子组合结构600，其包括两个所述机器人轮子500，任意一个所述机器人轮子500的所述凸台551与另一个所述机器人轮子500的所述凹孔552配合，通过将任意一个所述机器人轮子500的所述第二连接部550的凸台551插入另一个所述机器人轮子500的所述第二连接部550的凹孔552，可以使两个所述机器人轮子500组合成一体，组成所述轮子组合结构600。在使用所述两个或以上机器人轮子500的时候，轮子组合结构600提供了另一种机器人轮子的组合变形方案，从而可在保证机器人轮子500运行稳定性的同时，可以使机器人轮子500的整体结构更稳定。

在一些实施例中，所述凸台551和凹孔552的数量为三个，所述凸台551绕所述第二连接部550的圆周均匀分布，任意两个所述凸台551到圆心的连线之间的角度为120°；所述凹孔552绕所述第二连接部550的圆周均匀分布，任意两个所述凹孔552到圆心的连线之间的角度为120°。

请参阅图4、图5，对于单个所述机器人轮子500可进一步包括固定模块510、动力模块520和转动部530，其中，所述动力模块520设于固定模块510之内，所述固定模块510为所述转动部530提供支撑，所述动力模块520与所述转动部530之间接触，并为所述转动部530绕所述固定模块510转动提供动力。

具体地，所述固定模块510包括框架517和滚珠514，多个所述滚珠514可滚动地设于所述框架517的一侧。参考图4，可以定义框架517的一侧为所述框架517的外侧，可以理解，此处所指的外侧仅为基于附图中所示实施例的一种实施方式，在此仅作为示例，不作为本发明的限定。

如图4中所示，所述转动部530设于所述固定模块510设有滚珠的一侧，所述转动部530靠近所述固定模块510的一侧与多个所述滚珠514接触，可以定义所述转动部530靠近所述框架517的一侧为所述转动部530的内侧，可以理解，此处所指的外侧仅为基于附图中所示实施例的一种实施方式，在此仅作为示例，不作为本发明的限定。

所述动力模块520固定设在所述框架517内，所述转动部530与所述动力模块520传动连接。当所述动力模块520驱动所述转动部530转动的时候，多个所述滚珠514在所述框架517与所述转动部530之间滚动，通过多个所述滚珠514和所述转动部530的靠近所述固定模块520的一侧接触，从而可在所述转动部530转动时，多个所述滚珠514随之在所述框架517上滚动，从而可以减小所述动力模块520与所述转动部530之间的摩擦力，可使所述机器人轮子500的运行更顺畅。

请继续参阅图4、图5，所述动力模块520包括电机521和传动结构522，所述电机521与所述传动结构522传动连接，所述传动结构522与所述转动部530传动连接，所述传动结构522包括齿轮组523，所述转动部530的一侧还设有内齿圈534，所述内齿圈534与所述齿轮组523啮合，以使所述传动结构522带动所述转动部530转动，从而可以控制所述机器人轮子500的整体转动。

具体的运行步骤如下：当所述机器人轮子500的所述电机521启动的时候，带动所述齿轮组523转动，从而使齿轮组523带动所述转动部530转动，从而驱动所述机器人700行进；使两个所述机器人轮子500的所述转动部530的转动速度不同，即可实现转弯。

请再参阅图5、图6，所述框架517的靠近所述转动部530的一侧设有凹槽516，所述凹槽516的横截面为倾斜台阶结构，在所述凹槽516内还开设第一滚珠容置槽513，所述第一滚珠容置槽513与所述转动部530的径向或轴向成角度设置；所述框架517还包括保持架515，所述保持架515设于所述第一滚珠容置槽513的槽口，所述滚珠514可滚动地设于所述保持架515上。具体地，所述转动部530靠近所述框架517的一侧与所述框架517的凹槽516相匹配，在简化结构的同时，所述滚珠514和所述凹槽516的结构组合还可以有效约束所述转动部530的运动方向。

所述转动部530的靠近所述框架517的一侧还设有容纳所述滚珠的第二滚珠容置槽533，所述第一滚珠容置槽513和所述第二滚珠容置槽533的位置角度相配合。

请再参阅图5、图6，为了便于所述机器人轮子500的组装和提高整体结构的稳定性。所述固定模块510包括可拆卸连接的第一固定模块511与第二固定模块512，所述第一固定模块511与所述第二固定模块512的连接包括但不限于螺纹连接和卡扣连接，当所述第一固定模块511与所述第二固定模块512连接固定时，所述第一固定模块511与所述第二固定模块512之间形成所述凹槽516，在所述第一固定模块511与所述第二固定模块512上分别设有所述第一滚珠容置槽513。设于所述第一固定模块511与设于所述第二固定模块512上的所述滚珠514分别从相反的方向约束所述转动部530的轴向运动。

所述第一固定模块511还包括电机槽518，所述电机521设于所述电机槽518内，所述传动结构522设于所述第一固定模块511与所述第二固定模块512之间，通过将所述传动结构522设于所述第一固定模块511与所述第二固定模块512之间，可以简化所述传动结构522的固定方式，从而可以使所述传动结构522更好地固定在所述第一固定模块511与所述第二固定模块512之间，而且可以使所述电机521所占的体积更小。

请再参阅图5、图6，所述第一连接部540设于所述第一固定模块511远离所述第二固定模块512的一侧，所述第一连接部540靠近所述第二固定模块512的一侧在所述电机槽518的槽口与所述电机521接触，对所述电机521起固定作用，所述第二连接部550设于所述第二固定模块512远离所述第一固定模块511的一侧。

请参阅图7，所述转动部530包括转圈531和轮胎532，所述轮胎532设于所述转圈531的外侧，所述内齿圈534设于所述转圈531的靠近所述框架517的一侧，所述第二滚珠容置槽533设于所述转圈531靠近所述框架517的一侧。

参阅图8和图9，所述第一连接部540包括连接结构422、第一PCB板421和调节孔4213。所述连接结构422可以与外部设备进行连接。所述连接结构422进一步包括第一凸块4223，及对应所述第一凸块4223延伸方向的相对的两侧上分别设有第一扣合块424、第二扣合块425，所述第一扣合块424、第二扣合块425受力后可发生一定形变且所述调节孔4213与所述第一扣合块424相对应。所述第一扣合块424、第二扣合块425分别朝远离所述第一PCB板421延伸且所述第一扣合块424、第二扣合块425分别与所述第一凸块4223之间留有间隙空间。所述第一扣合块424沿远离所述第一连接块4221的一侧延伸形成有第二凸块4241，所述第二扣合块425靠近所述第一连接块4221的一侧凹陷形成凹槽4251，所述第二凸块4241与所述凹槽4251相对应且两者呈弧形。

请继续参阅图8，第一扣合块424远离所述第一连接块4221的一侧凸出形成第一卡接块4242，第二扣合块425靠近所述第一连接块4221的一侧凹陷形成第二卡接块4252，所述第一卡接块4242、第二卡接块4252分别与所述第二凸块4241、凹槽4251形成“T”字型，所述第一卡接块4242、第二卡接块4252呈弧形设置。

请参阅图9、图10和图11，以两个所述连接结构配合连接为例，当所述第二凸块4241与对应的凹槽4251抵触配合时，所述第一卡接块4242与第二卡接块4252弹性抵触。

请参阅图12，本发明还进一步提供一种机器人700，其包括机器人主体710，和两个所述机器人轮子500，所述机器人主体710包括机器人连接部711，所述机器人连接部711的两侧分别与所述两个所述机器人轮子500的所述第一连接部540相连接，使两个所述机器人轮子500并排设置。

在一些实施例中，所述机器人轮子500的数量可以为两个或者多个；相应地，所述机器人连接部711还可以为两个或者多个，以满足多样化机器人组合的需求。

相比于现有技术，本发明所提供的一种机器人轮子及机器人具有以下优点：

1.本发明提供一种机器人轮子包括固定模块、动力模块和转动部，其中所述固定模块包括框架和多个滚珠，所述滚珠可滚动地设于所述框架的一侧；所述转动部为环状，所述框架为所述转动部提供支撑，所述转动部的一侧与所述滚珠之间接触；所述动力模块包括电机和传动结构，所述电机设于所述固定模块上，所述传动结构分别与电机、转动部连接，当电机驱动所述传动结构并带动所述转动部绕着所述框架转动，所述滚珠在所述转动部与所述框架之间滚动。所述滚珠可以大大减小所述固定模块和所述转动部之间的摩擦力，使轮子转动受到的摩擦力大幅度减小，本发明所提供的机器人轮子的结构简单，便于大规模生产和使用。

2.任意一个所述机器人轮子的所述凸台与另一个所述机器人轮子的所述凹孔配合，通过将任意一个所述机器人轮子的所述第二连接部凸台插入另一个所述机器人轮子的所述第二连接部的凹孔，可以使两个所述机器人轮子组合成一体，组成所述轮子组合结构。在使用所述两个或以上机器人轮子的时候，轮子组合结构提供了一种体积小的轮子变形方案。

3.所述动力模块包括电机和传动结构，所述电机与所述传动结构传动连接，所述传动结构与所述转动部传动连接，所述传动结构包括齿轮组，所述转动部的一侧还设有内齿圈，所述内齿圈与所述齿轮组啮合，以使所述传动结构带动所述转动部转动，只需要控制所述机器人轮子的所述电机转动，即可实现对控制整轮子的转动。

4.所述第一固定模块还包括电机槽，所述电机521设于所述电机槽内，所述传动结构设于所述第一固定模块与所述第二固定模块之间，通过将所述传动结构设于所述第一固定模块与所述第二固定模块之间，充分利用了电机的空间，减小了体积。

5、第一滚珠容置槽与所述转动部的径向或轴向成角度设置，使所述两排滚珠可以一定的角度从不同方向与所述转动部接触，从而限制所述转动部的轴向运动，节省了其他限制所述转动部的结构。

6、所述传动结构中所述齿轮组与内齿圈啮合，使所述电机可以通过驱动所述齿轮组，从而使所述齿轮组直接驱动所述转动部，结构简单，传动效率高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人轮子，其特征在于：所述机器人轮子包括第一连接部、固定模块、动力模块和转动部；

所述第一连接部包括连接结构，所述连接结构进一步包括第一连接块、第一扣合块及第二扣合块，所述第一扣合块沿远离所述第一连接块的一侧形成有第二凸块并凸出形成有第一卡接块，所述第二扣合块靠近所述第一连接块的一侧凹陷形成凹槽并凹陷形成有第二卡接块，所述第二凸块与所述凹槽相对应，当两所述连接结构配合连接时，所述第二凸块与对应的凹槽相抵触，所述第一卡接块与第二卡接块弹性抵触；

所述固定模块包括框架和多个滚珠，所述滚珠可滚动地设于所述框架上；

所述转动部为环状，所述框架设有滚珠的一侧为所述转动部提供支撑，所述转动部的靠近所述框架的一侧与所述滚珠之间接触；

所述动力模块固定设在所述固定模块内，所述动力模块与所述转动部传动连接，所述动力模块驱动所述转动部绕着所述框架转动，所述滚珠在所述转动部与所述框架之间滚动。

2.如权利要求1中所述的一种机器人轮子，其特征在于：所述框架靠近所述转动部的一侧设有凹槽，所述凹槽的横截面为倾斜台阶结构，在所述凹槽内还开设第一滚珠容置槽，所述第一滚珠容置槽与所述转动部的径向或轴向成角度；所述框架还包括保持架，所述保持架设于所述第一滚珠容置槽的槽口，所述滚珠可滚动地设于所述保持架上。

3.如权利要求2中所述的一种机器人轮子，其特征在于：所述转动部的靠近所述框架的一侧与所述凹槽相匹配，所述转动部的靠近所述框架的一侧还设有容纳所述滚珠的第二滚珠容置槽，所述第一滚珠容置槽和所述第二滚珠容置槽位置角度相配合。

4.如权利要求3中所述的一种机器人轮子，其特征在于：所述固定模块包括可拆卸连接的第一固定模块与第二固定模块，当所述第一固定模块与所述第二固定模块连接固定时，所述第一固定模块与所述第二固定模块之间形成所述凹槽，在所述第一固定模块与所述第二固定模块上分别设有所述第一滚珠容置槽。

5.如权利要求4中所述的一种机器人轮子，其特征在于：设于所述第一固定模块与设于所述第二固定模块上的所述滚珠分别从相反的方向约束所述转动部的轴向运动。

6.如权利要求5中所述的一种机器人轮子，其特征在于：所述动力模块包括电机和传动结构，所述电机设于所述固定模块上，所述传动结构分别与电机、转动部连接，当电机驱动所述传动结构并带动所述转动部绕着所述框架转动；所述第一固定模块还包括电机槽，所述电机设于所述电机槽内，所述传动结构设于所述第一固定模块与所述第二固定模块之间。

7.如权利要求6中所述的一种机器人轮子，其特征在于：所述第一连接部设于所述第一固定模块靠近所述电机槽开口的一侧，所述第一连接部在所述电机槽开口处与所述电机接触，使所述电机固定在所述电机槽内，所述第一连接部上还设有连接结构。

8.如权利要求6中所述的一种机器人轮子，其特征在于：所述机器人轮子还包括第二连接部，所述第二连接部设于所述第二固定模块远离所述第一固定模块的一侧，所述第二连接部设有环状分布的凸台和凹孔，所述凸台和凹孔的形状相同。

9.如权利要求6-8中任一项所述一种机器人轮子，其特征在于：所述传动结构包括齿轮组和在所述转动部一侧设置的内齿圈，所述内齿圈与所述齿轮组啮合，以使所述传动结构带动所述转动部转动；所述转动部包括转圈和轮胎，所述轮胎设于所述转圈的外侧，所述内齿圈设于所述转圈的靠近所述框架的一侧。

10.一种机器人，其特征在于：其包括至少两个如权利要求1-9中任一项中所述机器人轮子。

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