CN111301560A - 一种运输机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运输机器人，属于运输技术领域。它解决了现有运输机器人的货架无法倾斜导致其无法进入高度低于运输机器人高度空间的问题。本运输机器人，包括底盘和车轮组件，底盘上设有与车轮组件的轴线平行的倾转轴，倾转轴上设有可绕倾转轴的中轴线摆动的货架，货架上设有用于改变货架倾斜状态的重心调节组件，当货架处于竖直状态时重心调节组件的重心位于倾转轴中轴线的正上方，当货架处于倾斜状态时在重心调节组件的作用下使由重心调节组件与货架构成的整体的重心位于倾转轴中轴线的正上方。本发明的货架倾斜后降低了机器人的整体高度，使运输机器人进入高度较低的空间，配合重心调节组件可平衡由货架的倾斜所导致的重心偏移。

Description

一种运输机器人

技术领域

本发明属于运输技术领域，涉及一种运输机器人。

背景技术

当前，全自动运输机器人的应用越来越广泛，其优势是：可替代越来越高的人力成本，耐用度高、无疲倦感，而且可在污染环境、危险环境中执行任务，以及可执行对人体有伤害的任务。

例如，中国专利公开了一种两轮自平衡运输机器人[授权公告号为CN209176810U]，包括底盘；左车轮组件和右车轮组件；平衡感应组件；控制电路板；电池模组以及货柜；左车轮组件和右车轮组件沿垂直于左右方向的行进方向对称设置；平衡感应组件、控制电路板、电池模组和货柜均沿行进方向对称设置，货柜、控制线路板、电池沿高度方向由上至下依次布置。

上述运输机器人的货柜直接固定在底盘上，无法使货柜相对于底盘倾斜，使其无法进入高度低于运输机器人高度的空间，导致该运输机器人无法在一些极限空间中运输货物，适用范围小。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种适用范围广的运输机器人。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种运输机器人，包括底盘和车轮组件，所述的底盘上设有与车轮组件的轴线平行的倾转轴，所述的倾转轴上设有可绕倾转轴的中轴线摆动的货架，所述的货架上设有用于改变货架倾斜状态的重心调节组件，当所述的货架处于竖直状态时所述重心调节组件的重心位于倾转轴中轴线的正上方，当所述的货架处于倾斜状态时在所述重心调节组件的作用下使由重心调节组件与货架构成的整体的重心位于倾转轴中轴线的正上方。

当货架处于倾斜状态时，整体的重心位于倾转轴中轴线的正上方，该处的整体是指：1、货架上未设置货物时，指由重心调节组件与货架构成的整体；2、货架上设有货物时，指由重心调节组件、货架与货物构成的整体。

当货架处于竖直状态时，货架的重心位于倾转轴中轴线的正上方，货架设有货物后，货物的重心位于倾转轴中轴线的正上方。改变货架的倾斜角度后，货架(有货物时包含货物)的重心向倾转轴中轴线的一侧偏移，通过改变重心调节组件的重心位置，并使重心调节组件的重心位于倾转轴中轴线的另一侧，以达到平衡货架(有货物时包含货物)重心偏移量的目的。

运输机器人在行进过程中，可通过控制行进速度来调节机器人上部分的平衡，机器人的上部分是指由货架、货物和重心调节组件构成的整体。具体的，当机器人的上部分具有向前倾斜的趋势时，增大车轮组件的转速来增加行进速度；当机器人的上部分具有向后倾斜的趋势时，降低车轮组件的转速来降低行进速度。倾转轴沿左右方向水平延伸。

车轮组件包括多个车轮和用于驱动车轮动作的驱动电机，其中车轮的数量可以为两个或四个，且对称设置在底盘的左右两侧；驱动电机可以为一个或多个，当驱动电机为一个时可通过传动组件使各车轮动作，当驱动电机为多个时其数量与车轮的数量相等，用于单独控制车轮的动作。

在上述的一种运输机器人中，所述的重心调节组件包括配重体和用于驱动配重体运动的动力单元，当所述的货架处于竖直状态时所述动力单元的重心位于倾转轴中轴线的正上方，所述配重体的重心位于倾转轴中轴线的正上方。

动力单元可驱动配重体移动、转动或摆动等动作，根据货架的倾斜角度使配重体的重心分别位于倾转轴中轴线的正上方或倾转轴中轴线的前后两侧，从而达到改变配重体重心位置的目的。当货架倾斜时，货架的重心与动力单元的重心位于倾转轴中轴线的同一侧，配重体的重心则位于倾转轴中轴线的另一侧。当动力单元驱动配重体移动时，配重体的移动方向与倾转轴垂直；当动力单元驱动配重体摆动时，配重体的摆动中心线与倾转轴平行或同轴。

在上述的一种运输机器人中，所述的动力单元为固定在货架上的电机，所述的配重体设于电机的转轴上，所述电机的中轴线与倾转轴的中轴线位于同一平面内，所述配重体的重心在与电机的中轴线垂直设置的平面上的投影点与电机的重心在该平面上的投影点不重合。电机的重心位于电机的中轴线上。电机工作时带动配重体转动，使配重体的重心绕电机的中轴线运动。根据配重体旋转角度的不同，可平衡不同倾斜角度的机器人上部分。

在上述的一种运输机器人中，所述电机的中轴线与倾转轴的中轴线垂直相交。当货架处于竖直状态时电机的中轴线竖直延伸，此时配重体的重心在水平面上的投影点与电机的重心在该水平面上的投影点不重合。当货架向前倾斜时，电机带动配重体的重心转动至倾转轴的后方，从而改变由货架、电机、配重体构成的整体的重心，使该整体的重心位于倾转轴的正上方，维持机器人上部分的平衡。当货架向后倾斜时，电机带动配重体的重心转动至倾转轴的前方，从而改变由货架、电机、配重体构成的整体的重心，使由货架、电机、配重体构成的整体的重心位于倾转轴的正上方，维持机器人上部分的平衡。当维持了机器人上部分的平衡后，电机停转，使配重体保持在当前状态。

在上述的一种运输机器人中，所述电机的中轴线与倾转轴平行。当货架处于竖直状态时配重体的重心低于电机的重心，当货架向前倾斜时，电机带动配重体的重心转动至倾转轴的后方，使由货架、电机、配重体构成的整体的重心位于倾转轴的正上方，维持机器人上部分的平衡。当货架向后倾斜时，电机带动配重体的重心转动至倾转轴的前方，使由货架、电机、配重体构成的整体的重心位于倾转轴的正上方，维持机器人上部分的平衡。

在上述的一种运输机器人中，所述的配重体包括沿电机的中轴线对称设置的连接部和设于连接部上的配重块，所述配重块的重心在与电机的中轴线垂直设置的平面上的投影点与电机的重心在该平面上的投影点不重合。

连接部的形状可以是圆盘形、长条形、椭圆形、矩形或柱状等多种形状。当连接部沿电机的中轴线对称设置时，需在连接部上设置配重块来改变重心位置。配重块由密度较大的金属材料制成，当货架发生倾斜时，利用配重块的重量或配重块与连接部的整体重量足以让机器人上部分维持平衡。

在上述的一种运输机器人中，所述的底盘上设有支座，所述的倾转轴穿设在支座内；所述的货架上具有连接到倾转轴上的第一连杆和连接到倾转轴上的第二连杆，所述的重心调节组件位于第一连杆与第二连杆之间。

支座为两个且沿底盘前后延伸的中线对称设置。为了实现货架绕倾转轴的中轴线旋转，采用以下两种设置方式：1、在倾转轴与支座之间设置轴承，第一连杆和第二连杆分别与倾转轴固连；2、将倾转轴固定在支座上，在第一连杆与倾转轴之间设置轴承，在第二连杆与倾转轴之间也设置轴承。为了保证第一连杆和第二连杆受力均匀，将第一连杆和第二连杆沿底盘前后延伸的中线对称设置，货架沿底盘前后延伸的中线对称设置。

在上述的一种运输机器人中，所述的第一连杆与第二连杆之间设有横杆，所述的重心调节组件设于横杆上。其中，横杆与倾转轴平行，电机固定在横杆上且电机的中轴线与横杆垂直，当货架处于竖直状态时配重体位于电机的正上方/正下方。

在上述的一种运输机器人中，所述的第一连杆与第二连杆之间设有横杆，所述的横杆与货架之间设有竖杆，所述的重心调节组件设于竖杆上。

在上述的一种运输机器人中，所述的底盘上设有控制电路板，所述控制电路板的信号输入端连接有用于感应货架倾斜角度的平衡感应模组，所述控制电路板的信号输出端与重心调节组件连接。

当货架发生倾斜时，平衡感应模组将货架的倾斜角度、方向等信号传递给控制电路板，控制电路板控制电机工作，从而改变配重体的重心位置。平衡感应模组还能感应机器人的上部分是否处于平衡状态，当由机器人上部分的重心位于倾转轴的正上方即机器人的上部分处于平衡状态时，平衡感应模组传递信号给控制电路板，控制电路板控制电机停转，使配重体保持在当前状态。

当货架由倾斜状态变为竖直状态时，平衡感应模组传递信号给控制电路板，控制电路板控制电机反向工作，当配重体的重心位于倾转轴的正上方时，控制电路板控制电机停转，此时机器人上部分的重心位于倾转轴的正上方。

在上述的一种运输机器人中，所述控制电路板的信号输入端连接有传感器。传感器设置在货架上，传感器主要用于检测机器人前方的空间高度，或者检测机器人前方是否有障碍。通过设置的传感器可实现货架的自动倾斜。工作时，传感器将信号传递给控制电路板，控制电路板处理分析是否能够通过，当确定无法通过前方空间时，控制电路板驱动电机工作，电机带动配重体转动并使配重体的重心前移，从而使整个机器人上部分的重心前移，货架发生倾斜。当货架倾斜到一定角度后，控制电路板驱动电机反向旋转，使配重体的重心后移至倾转轴中轴线的后侧，配合平衡感应模组使货架倾斜至合适角度并保持在平衡状态。

与现有技术相比，本运输机器人具有以下优点：

通过设置的重心调节组件可平衡由货架的倾斜所导致的重心偏移，调节快速方便，可有效保证机器人上部分的平衡；由于货架可发生倾斜，可使运输机器人进入高度较低的空间，还可配合设置在货架上的摆臂使运输机器人实现越障动作，功能多样化。

附图说明

图1是本发明提供的实施例一的结构示意图。

图2是本发明提供的实施例一的正视图。

图3是本发明提供的实施例一中货架倾斜时的结构示意图。

图4是本发明提供的实施例二的正视图。

图5是本发明提供的实施例三的正视图。

图中，1、底盘；2、车轮；3、驱动电机；4、电气箱；5、倾转轴；6、货架；61、第一连杆；62、第二连杆；63、横杆；64、竖杆；7、电机；81、连接部；82、配重块；9、支座。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示的运输机器人，包括底盘1和车轮组件，车轮组件包括两个分别位于底盘1左右两侧且同轴设置的车轮2和两个与车轮2一一对应设置的驱动电机3，其中一个驱动电机3固定在底盘1的左侧边，其中一个车轮2同轴固定在该驱动电机3的转轴上，另一个驱动电机3固定在底盘1的右侧边，另一个车轮2同轴固定在该驱动电机3的转轴上。在底盘1的下部设置电气箱4，在电气箱4内设置电池模组。

如图2所示，在底盘1上设有两个相对设置的支座9，在两个支座9之间穿设有沿水平延伸的倾转轴5，该倾转轴5与车轮2的中轴线平行，倾转轴5上设有可绕倾转轴5的中轴线摆动的货架6，货架6沿底盘1前后延伸的中线对称设置。其中，货架6的底部设有套设到倾转轴5上的第一连杆61和第二连杆62，第一连杆61和第二连杆62沿底盘1前后延伸的中线对称设置，在第一连杆61与倾转轴5之间设置轴承，在第二连杆62与倾转轴5之间设置轴承。

如图2所示，在第一连杆61与第二连杆62之间设有用于改变货架6倾斜状态的重心调节组件，当货架6处于竖直状态时重心调节组件的重心位于倾转轴5中轴线的正上方，当货架6处于倾斜状态时在重心调节组件的作用下使由重心调节组件与货架6构成的整体的重心位于倾转轴5中轴线的正上方，该处的整体是指：1、货架6上未设置货物时，指由重心调节组件与货架6构成的整体；2、货架6上设有货物时，指由重心调节组件、货架6与货物构成的整体。

当货架6处于竖直状态时，货架6的重心位于倾转轴5中轴线的正上方，货架6设有货物后，货物的重心位于倾转轴5中轴线的正上方。改变货架6的倾斜角度后，货架6(有货物时包含货物)的重心向倾转轴5中轴线的一侧偏移，通过改变重心调节组件的重心位置，并使重心调节组件的重心位于倾转轴5中轴线的另一侧，以达到平衡货架6(有货物时包含货物)重心偏移量的目的。

其中，重心调节组件包括配重体和用于驱动配重体运动的动力单元，当货架6处于竖直状态时动力单元的重心位于倾转轴5中轴线的正上方，配重体的重心位于倾转轴5中轴线的正上方。动力单元可驱动配重体移动、转动或摆动等动作，根据货架6的倾斜角度使配重体的重心分别位于倾转轴5中轴线的正上方或倾转轴5中轴线的前后两侧，从而达到改变配重体重心位置的目的。当货架6倾斜时，货架6的重心与动力单元的重心位于倾转轴5中轴线的同一侧，配重体的重心则位于倾转轴5中轴线的另一侧。

如图2所示，在第一连杆61与第二连杆62之间设有横杆63，横杆63与倾转轴5平行。动力单元为倒置设置在横杆63上的电机7，电机7的重心位于电机7的中轴线上，电机7的中轴线与倾转轴5的中轴线垂直相交，配重体设于电机7的转轴上，当货架6处于竖直状态时配重体位于电机7的正上方。配重体的重心在与电机7的中轴线垂直设置的平面上的投影点与电机7的重心在该平面上的投影点不重合。电机7工作时带动配重体转动，使配重体的重心绕电机7的中轴线运动。根据配重体旋转角度的不同，可平衡不同倾斜角度的机器人上部分。

当货架6处于竖直状态时电机7的中轴线竖直延伸，此时配重体的重心在水平面上的投影点与电机7的重心在该水平面上的投影点不重合。当货架6向前倾斜时，电机7带动配重体的重心转动至倾转轴5的后方，从而改变由货架6、电机7、配重体构成的整体的重心，使该整体的重心位于倾转轴5的正上方，维持机器人上部分的平衡。当货架6向后倾斜时，电机7带动配重体的重心转动至倾转轴5的前方，从而改变由货架6、电机7、配重体构成的整体的重心，使由货架6、电机7、配重体构成的整体的重心位于倾转轴5的正上方，维持机器人上部分的平衡。当维持了机器人上部分的平衡后，电机7停转，使配重体保持在当前状态。

具体的，如图1和图3所示，配重体包括沿电机7的中轴线对称设置的连接部81和设于连接部81上的配重块82，配重块82的重心在与电机7的中轴线垂直设置的平面上的投影点与电机7的重心在该平面上的投影点不重合。连接部81的形状可以是圆盘形、长条形、椭圆形、矩形或柱状等多种形状，本实施例中，连接部81的形状为圆盘形。配重块82由密度较大的金属材料制成，当货架6发生倾斜时，利用配重块82的重量或配重块82与连接部81的整体重量足以让机器人上部分维持平衡。

本实施例中，在底盘1的电气箱4内设置控制电路板，控制电路板的信号输入端连接有用于感应货架6倾斜角度的平衡感应模组，控制电路板的信号输出端与重心调节组件连接。其中，平衡感应模组为陀螺仪，当货架6发生如图3所示的倾斜时，平衡感应模组将货架6的倾斜角度、方向等信号传递给控制电路板，控制电路板控制电机7工作，从而改变配重体的重心位置。平衡感应模组还能感应机器人的上部分是否处于平衡状态，当由机器人上部分的重心位于倾转轴5的正上方即机器人的上部分处于平衡状态时，平衡感应模组传递信号给控制电路板，控制电路板控制电机7停转，使配重体保持在当前状态。

控制电路板的信号输出端分别与两个驱动电机3连接，运输机器人在行进过程中，平衡感应模组感应机器人的上部分是否处于平衡状态，当机器人的上部分具有向前倾斜的趋势时，增大车轮组件的转速来增加行进速度；当机器人的上部分具有向后倾斜的趋势时，降低车轮组件的转速来降低行进速度。

当货架6由倾斜状态变为竖直状态时，平衡感应模组传递信号给控制电路板，控制电路板控制电机7反向工作，当配重体的重心位于倾转轴5的正上方时，控制电路板控制电机7停转，此时机器人上部分的重心位于倾转轴5的正上方。

在控制电路板的信号输入端连接有设于货架6上的传感器，传感器主要用于检测机器人前方的空间高度，或者检测机器人前方是否有障碍。传感器可以是激光导航模组、视觉传感器、超声波检测模组或摄像头等。

工作时，传感器将信号传递给控制电路板，控制电路板处理分析是否能够通过，当确定无法通过前方空间时，控制电路板驱动电机3工作，电机7带动配重体转动并使配重体的重心前移，从而使整个机器人上部分的重心前移，货架6发生倾斜。当货架6倾斜到一定角度后，控制电路板驱动电机3反向旋转，使配重体的重心后移至倾转轴5中轴线的后侧，配合平衡感应模组使货架6倾斜至合适角度并保持在平衡状态。

实施例二

本实施例的结构原理同实施例一的结构原理基本相同，不同的地方在于，如图4所示，在第一连杆61与第二连杆62之间设有横杆63，横杆63与倾转轴5平行，横杆63与货架6之间设有竖杆64，电机7设置在竖杆64上，电机7的中轴线与倾转轴5平行。

当货架6处于竖直状态时配重体的重心低于电机7的重心，当货架6向前倾斜时，电机7带动配重体的重心转动至倾转轴5的后方，使由货架6、电机7、配重体构成的整体的重心位于倾转轴5的正上方，维持机器人上部分的平衡。当货架6向后倾斜时，电机7带动配重体的重心转动至倾转轴5的前方，使由货架6、电机7、配重体构成的整体的重心位于倾转轴5的正上方，维持机器人上部分的平衡。

实施例三

本实施例的结构原理同实施例一的结构原理基本相同，不同的地方在于，在货架6上设置电气箱4，在电气箱4内设置电池模组。具体的，如图5所示，将电气箱4设置在第一连杆61与第二连杆62之间，电气箱4位于重心调节组件的上方。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种运输机器人，包括底盘(1)和车轮组件，其特征在于，所述的底盘(1)上设有与车轮组件的轴线平行的倾转轴(5)，所述的倾转轴(5)上设有可绕倾转轴(5)的中轴线摆动的货架(6)，所述的货架(6)上设有用于改变货架(6)倾斜状态的重心调节组件，当所述的货架(6)处于竖直状态时所述重心调节组件的重心位于倾转轴(5)中轴线的正上方，当所述的货架(6)处于倾斜状态时在所述重心调节组件的作用下使由重心调节组件与货架(6)构成的整体的重心位于倾转轴(5)中轴线的正上方。

2.根据权利要求1所述的一种运输机器人，其特征在于，所述的重心调节组件包括配重体和用于驱动配重体运动的动力单元，当所述的货架(6)处于竖直状态时所述动力单元的重心位于倾转轴(5)中轴线的正上方，所述配重体的重心位于倾转轴(5)中轴线的正上方。

3.根据权利要求2所述的一种运输机器人，其特征在于，所述的动力单元为固定在货架(6)上的电机(7)，所述的配重体设于电机(7)的转轴上，所述电机(7)的中轴线与倾转轴(5)的中轴线位于同一平面内，所述配重体的重心在与电机(7)的中轴线垂直设置的平面上的投影点与电机(7)的重心在该平面上的投影点不重合。

4.根据权利要求3所述的一种运输机器人，其特征在于，所述电机(7)的中轴线与倾转轴(5)的中轴线垂直相交。

5.根据权利要求3所述的一种运输机器人，其特征在于，所述电机(7)的中轴线与倾转轴(5)平行。

6.根据权利要求4或5所述的一种运输机器人，其特征在于，所述的配重体包括沿电机(7)的中轴线对称设置的连接部(81)和设于连接部(81)上的配重块(82)，所述配重块(82)的重心在与电机(7)的中轴线垂直设置的平面上的投影点与电机(7)的重心在该平面上的投影点不重合。

7.根据权利要求1所述的一种运输机器人，其特征在于，所述的底盘(1)上设有支座(9)，所述的倾转轴(5)穿设在支座(9)内；所述的货架(6)上具有连接到倾转轴(5)上的第一连杆(61)和连接到倾转轴(5)上的第二连杆(62)，所述的重心调节组件位于第一连杆(61)与第二连杆(62)之间。

8.根据权利要求7所述的一种运输机器人，其特征在于，所述的第一连杆(61)与第二连杆(62)之间设有横杆(63)，所述的重心调节组件设于横杆(63)上。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或7所述的一种运输机器人，其特征在于，所述的底盘(1)上设有控制电路板，所述控制电路板的信号输入端连接有用于感应货架(6)倾斜角度的平衡感应模组，所述控制电路板的信号输出端与重心调节组件连接。

10.根据权利要求9所述的一种运输机器人，其特征在于，所述控制电路板的信号输入端连接有传感器。

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