CN111319589B - 防倾覆底盘 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，具体涉及防倾覆底盘。本发明在不增加质量的情况下，可有效防止机器人倾覆，使小面积的底盘能够支撑大高度作业，还可以使底盘通过狭窄区域。具体地，当可伸缩支撑机构处于收缩状态时，底盘具有高灵活性，可以通过狭窄区域；当可伸缩支撑机构处于伸出状态时，可伸缩支撑机构能够与承载轮共同承载底盘重量，底盘具有高的稳定性，具有防倾覆的功能。本发明的底盘还具有结构简单、安装方便、体积小、灵活性大、稳定性高、成本低廉等优点。

Description

防倾覆底盘

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及防倾覆底盘。

背景技术

机器人可以协助人类的工作，机器人可以应用于生产业、建筑业和服务业等领域。使用巡检机器人进行巡检已经成为一种趋势，大大解放劳动力的同时降低出错风险。

受制于各种地形的限制，往往对巡检机器人的作业高度和底盘尺寸有严格要求，以使其适用多种场景。通常底盘尺寸小，作业高度大的巡检机器人应用场景更广，其可以抵达更窄通道对更高的作业目标进行操作。但是底盘窄、作业高度大会使机器人的稳定性降低，容易倾覆。现有解决方案为增加底盘配重，但会使机器人的质量过大，增加功耗，灵活性下降。

因此，研发一种可以解决上述技术问题的底盘具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了防倾覆底盘，所述底盘包括底座4、承载轮和可伸缩支撑机构；

所述承载轮和所述可伸缩支撑机构均设置在所述底座4的下方；

所述承载轮用于承载底盘重量，还用于带动所述底盘运动。

进一步地，所述可伸缩支撑机构包括滑块支架6、滑轨7、支撑轮、驱动机构；

所述滑轨7固定安装在所述底座4的下方；所述滑块支架6卡接在所述滑轨7中，所述滑块支架6能够沿滑轨7的轴线方向伸出或缩回；

所述支撑轮安装在所述滑块支架6的端部；

所述驱动机构固定安装在所述底座4的下方，所述驱动机构能够带动所述滑块支架6伸出或缩回。

进一步地，所述驱动机构为驱动电机5；

所述可伸缩支撑机构还包括丝杆10和齿轮组；所述驱动电机5与所述齿轮组连接；所述齿轮组与所述丝杆10连接；

所述滑块支架6上设置有螺纹孔；所述丝杆10从所述螺纹孔中穿过，所述螺纹孔具有与所述丝杆10相匹配的螺纹。

进一步地，所述齿轮组包括第一齿轮8与第二齿轮9；

所述驱动电机5的输出轴与所述第一齿轮8连接；所述第一齿轮8与所述第二齿轮9相啮合；

所述丝杆10与所述第二齿轮9连接；具体地，所述丝杆10穿插到所述第二齿轮9中。

进一步地，所述支撑轮为球轮或万向轮。

进一步地，所述支撑轮的最低点比承载轮的最低点高1-10mm。

进一步地，所述支撑轮的最低点比承载轮的最低点高5mm。

进一步地，当可伸缩支撑机构的数量为2个以上时，多个可伸缩支撑结构能够共用1个驱动机构。

进一步地，所述可伸缩支撑机构中的滑轨7的轴线能够与所述承载轮的轴线平行，和/或所述可伸缩支撑机构中的滑轨7的轴线能够与所述承载轮的轴线垂直。

进一步地，所述承载轮包括两个主动轮2和四个从动轮；

两个主动轮2对称设置在所述底座4的中部；四个从动轮对称设置在所述底座4的四周。

本发明的有益效果

本发明提供了一种防倾覆底盘，本发明在不增加质量的情况下，可有效防止机器人倾覆，使小面积的底盘能够支撑大高度作业，还可以使底盘通过狭窄区域。具体地，当可伸缩支撑机构处于收缩状态时，底盘具有高灵活性，可以通过狭窄区域；当可伸缩支撑机构处于伸出状态时，可伸缩支撑机构能够与承载轮共同承载底盘重量，底盘具有高的稳定性，具有防倾覆的功能。本发明的底盘还具有结构简单、安装方便、体积小、灵活性大、稳定性高、成本低廉等优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1示出了根据本发明实施例的防倾覆底盘的示意图。

图2示出了可伸缩支撑机构处于收缩状态时，防倾覆底盘的示意图。

图3示出了可伸缩支撑机构处于伸出状态时，防倾覆底盘的示意图。

图4示出了可伸缩支撑机构处于收缩状态时，带有升降机构的防倾覆底盘的示意图。

图5示出了可伸缩支撑机构处于收缩状态时，带有升降机构的防倾覆底盘的俯视图。

图6示出了可伸缩支撑机构处于伸出状态时，带有升降机构的防倾覆底盘的示意图。

图7示出了可伸缩支撑机构处于伸出状态时，带有升降机构的防倾覆底盘的俯视图。

其中，1-万向轮，2-主动轮，3-球轮，4-底座，5-驱动电机，6-滑块支架，7-滑轨，8-第一齿轮，9-第二齿轮，10-丝杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本实施例提供了防倾覆底盘，图1示出了根据本发明实施例的防倾覆底盘的示意图，如图1所示，所述防倾覆底盘包括主动轮2、万向轮1、球轮3。所述主动轮2、万向轮1、球轮3均安装在所述底座4的下方。

所述底盘还包括可伸缩支撑机构，图2示出了可伸缩支撑机构处于收缩状态时，防倾覆底盘的示意图，如图2所示，所述底盘包括两个主动轮2和四个万向轮1，两个主动轮2对称设置在所述底座4的中部，主动轮2与传动装置连接，与两个主动轮2相连接的传动装置在图中未示出；四个万向轮1对称设置在所述底座4的四周，所述四个万向轮1是从动轮。具体地，主动轮2的前侧安装有两个万向轮1，主动轮2的后侧安装有两个万向轮1。所述四个万向轮1和两个主动轮2均为底盘的承载轮，用于承载底盘重量，还用于带动底盘运动。

所述可伸缩支撑机构设置在所述底座4的下方。所述可伸缩支撑机构包括滑块支架6、滑轨7、球轮3、驱动电机5、齿轮组、丝杆10。所述滑轨7固定安装在所述底座4的下方；所述滑块支架6卡接在所述滑轨7中，所述滑块支架6可以沿滑轨7的轴线方向运动，具体地，滑块支架6可以沿滑轨7的轴线方向伸出或缩回。所述球轮3安装在所述滑块支架6的末端。所述驱动电机5与所述齿轮组连接，齿轮组与丝杆10连接。滑块支架6上设置有螺纹孔，丝杆10从所述螺纹孔中穿过，所述螺纹孔具有与所述丝杆10相匹配的螺纹。所述驱动电机5能够为滑块支架6的伸出或缩回提供动力。

具体地，所述齿轮组包括第一齿轮8和第二齿轮9。所述驱动电机5的输出轴与第一齿轮8连接，第一齿轮8与第二齿轮9相啮合，丝杆10穿插到第二齿轮9中。

当驱动电机5转动时，驱动电机5可以带动第一齿轮8与第二齿轮9转动，第二齿轮9可以带动与其连接的丝杆10转动；丝杆10可以带动与其螺纹连接的滑块支架6沿滑轨7的轴线方向伸出或缩回。

球轮3的作用是当可伸缩支撑结构伸开时，球轮3可以起到支撑底盘的作用，使得底盘的实际承力点分散的更开，底盘更稳定，可以防止底盘倾覆。应当理解，球轮3仅为其中一具体实施例，还可采用万向轮等具有支撑作用的部件代替球轮。

进一步地，球轮3的最低点高于承载轮(万向轮1和主动轮2)的最低点。球轮3的最低点比承载轮(万向轮1和主动轮2)的最低点高1-10mm，优选5mm。这样设计可以在可伸缩支撑机构伸开的过程中，球轮3不承受垂向力，即不承载底盘的重量，有助于延长可伸缩支撑机构的使用寿命。同时，球轮3离地1-10mm是一个小空隙，同样能够防止底盘倾覆，当发生倾覆趋势时，球轮3可以很快触地，保持支撑。

本发明对可伸缩支撑机构的数量不作限制，所述可伸缩支撑机构的数量可以为1个以上，本领域技术人员可以根据使用需求选择可伸缩支撑机构的数量；例如，可伸缩支撑机构的数量可以为1个、2个、3个或4个。

本发明对可伸缩支撑机构的位置不作限制，所述可伸缩支撑机构中的滑轨7的轴线可以与主动轮2的轴线平行，和/或所述可伸缩支撑机构中的滑轨7的轴线可以与所述主动轮2的轴线垂直，和/或所述可伸缩支撑机构中的滑轨7的轴线可以位于底座4的对角线位置处。

示例性的，本实施例中可伸缩支撑机构的数量为3个，其中1个可伸缩支撑机构中的滑轨7的轴线与主动轮2的轴线相垂直。其中2个可伸缩支撑机构中的滑轨7的轴线与主动轮2的轴线相平行。三个可伸缩支撑机构的球轮3之间呈三角形分布。在可伸缩支撑机构从底座4中伸出时，可伸缩支撑机构能够与承载轮共同承载底盘重量，优选地，三个球轮3能够与承载轮(四个万向轮1和两个主动轮2)共同承载底盘重量。

当底盘包含多个可伸缩支撑机构时，可以通过单一驱动机构同时控制多个可伸缩支撑机构的伸缩，具有结构简单、成本低廉的优点；还可以通过多个驱动机构分别对可伸缩支撑机构进行独立控制，具有灵活性强的优点。

具体地，本申请中与主动轮2的轴线相平行的两个可伸缩支撑机构之间共用1个驱动电机5和齿轮组。两个可伸缩支撑机构的丝杆10分别与共用的齿轮组连接。当共用的驱动电机5转动时，带动与其连接的齿轮组转动，进一步带动两个可伸缩支撑机构中的两个丝杆10转动，使两个可伸缩支撑机构中的两个球轮3同步向外伸出或向内缩进。

当可伸缩支撑机构处于收缩状态时，可伸缩支撑机构位于底盘下方，可伸缩支撑机构的尺寸不超过底座4的尺寸，底盘具有高灵活性，可以通过狭窄区域。

图3示出了可伸缩支撑机构处于伸出状态时，防倾覆底盘的示意图，如图3所示，3个可伸缩支撑机构均处于伸出状态时，三个球轮3均从底座4中伸出，使机器人底盘更稳定。本发明对可伸缩支撑机构伸出底座4的距离不作限制，本领域技术人员可以根据底座4的尺寸和负重选择满足其需求的参数。

图4示出了可伸缩支撑机构处于收缩状态时，带有升降机构的防倾覆底盘的示意图。可伸缩支撑机构位于底座4的下方，可伸缩支撑机构整体的大小不超过底盘的大小，机器人灵活性高，可以通过狭窄通道。此时带有升降机构的防倾覆底盘的俯视图如图5所示。

图6示出了可伸缩支撑机构处于伸出状态时，带有升降机构的防倾覆底盘的示意图。机器人执行高处目标物的操作时，升降机构带动机械臂举升至一定高度，底盘的重心上移，此时底盘伸出3个可伸缩支撑机构，使得底盘的实际承力点分散的更开，底盘更稳定。此时带有升降机构的防倾覆底盘的俯视图如图7所示。

本发明在不增加质量的情况下，可有效防止机器人倾覆，使小面积的底盘能够支撑大高度作业，还可以使底盘通过狭窄区域。本发明可以灵活控制可伸缩支撑机构的伸出或缩进，当可伸缩支撑机构处于收缩状态时，底盘具有高灵活性，可以通过狭窄区域，当可伸缩支撑机构处于伸出状态时，可伸缩支撑机构的支撑轮能够与承载轮共同承载底盘重量，底盘具有高的稳定性，具有防倾覆的功能。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.巡检机器人防倾覆底盘，其特征在于，所述底盘包括底座(4)、承载轮和可伸缩支撑机构；

所述承载轮和所述可伸缩支撑机构均设置在所述底座(4)的下方；

所述承载轮用于承载底盘重量，还用于带动所述底盘运动；

所述可伸缩支撑机构包括滑块支架(6)、滑轨(7)、支撑轮、驱动机构；

所述滑轨(7)固定安装在所述底座(4)的下方；所述滑块支架(6)卡接在所述滑轨(7)中，所述滑块支架(6)能够沿滑轨(7)的轴线方向伸出或缩回；

所述支撑轮安装在所述滑块支架(6)的端部；

所述驱动机构固定安装在所述底座(4)的下方，所述驱动机构能够带动所述滑块支架(6)伸出或缩回；

所述驱动机构为驱动电机(5)；

所述可伸缩支撑机构还包括丝杆(10)和齿轮组；所述驱动电机(5)与所述齿轮组连接；所述齿轮组与所述丝杆(10)连接；

所述滑块支架(6)上设置有螺纹孔；所述丝杆(10)从所述螺纹孔中穿过，所述螺纹孔具有与所述丝杆(10)相匹配的螺纹；

所述齿轮组包括第一齿轮(8)与第二齿轮(9)；

所述驱动电机(5)的输出轴与所述第一齿轮(8)连接；所述第一齿轮(8)与所述第二齿轮(9)相啮合；

所述丝杆(10)与所述第二齿轮(9)连接；

所述可伸缩支撑机构中的滑轨(7)的轴线能够与所述承载轮的轴线平行，和/或所述可伸缩支撑机构中的滑轨(7)的轴线能够与所述承载轮的轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的防倾覆底盘，其特征在于，所述支撑轮为球轮或万向轮。

3.根据权利要求2所述的防倾覆底盘，其特征在于，所述支撑轮的最低点比承载轮的最低点高1-10mm。

4.根据权利要求3所述的防倾覆底盘，其特征在于，所述支撑轮的最低点比承载轮的最低点高5mm。

5.根据权利要求1所述的防倾覆底盘，其特征在于，当可伸缩支撑机构的数量为2个以上时，多个可伸缩支撑结构能够共用1个驱动机构。

6.根据权利要求1所述的防倾覆底盘，其特征在于，所述承载轮包括两个主动轮(2)和四个从动轮；

两个主动轮(2)对称设置在所述底座(4)的中部；四个从动轮对称设置在所述底座(4)的四周。

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