CN111376649A - 一种机器人脚轮的定向万向切换装置及其行走装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人脚轮的定向万向切换装置，包括装置固定座，所述装置固定座的两端分别设置有万向脚轮，所述万向轮与装置固定座相连接，所述装置固定座上还设置有锁止机构，所述锁止机构用于锁定万向轮并使其处于定向模式；或者，所述锁止机构解锁后恢复万向脚轮的万向模式；该机器人脚轮的定向万向切换装置具有结构合理、可降低行走式机器人的制造成本，以及可使机器人双向移动的脚轮的的优点。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人脚轮的定向万向切换装置及其行走装置。
背景技术
随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术逐步发展、以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，移动式机器人(也称作AGV搬运机器人或者AGV小车)为联系和调节离散型物流管理系统使其作业连续化的必要自动化搬运或装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。移动式机器人在现有技术下一般是单驱动形式只能实现单向行驶功能，沿其机器人的行进方向的前部所配置的是万向脚轮，后部设置定向脚轮以把握整个移动式机器人的行驶方向，并在机器人的中部配置动力轮总成，动力轮总成为机器人提供前进的驱动力以及转向力。在使用单向行移动的机器人在动达相应的终点位置时需要调转方向，即相当于调转车头，而调转车头时会产生一个转弯半径，这个转变半径会占用一定的地面空间，同时也会降低机器人的工作效率。若要实现双向行驶，则必须使用双驱动形式，以双动力形式把握行驶方向，在机器人的前后端皆配置万向脚轮的形式，以此避免机器人在动达相应的终点位置时需要调转方向的问题；但是双驱动形式的移动式机器人的价格却是单驱动形式移动式机器人价格的1.5-2倍，即增加了移动式机器人的制造成本。如果只使用单驱动，并在机器人的两端皆配置万向轮，虽然可以实现机器人的双向移动，但是会产生一个严重的问题，就是机器人在移动时的方向稳定性变得不可控，此时的四个万向轮则只能对机器人形成支撑，但不能对机器人运动时的方向进行准确把握。因为，此时只要往机器人上施加一个偏向力(实际应用中如地面不平或者由于某种原因磕碰到了机器人)，由于只有一个动力轮总成一个固定的支点，从而会使得机器人移动方向发生偏移，进而使移动式机器人的行走稳定性达不到使用的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构合理、可降低制造成本，以及可使机器人双向移动的脚轮的定向万向切换装置。
为了解决上述技术问题，本发明所使用的技术方案是：
一种机器人脚轮的定向万向切换装置，包括装置固定座，所述装置固定座的两端分别设置有万向脚轮，所述万向轮与装置固定座相连接，所述装置固定座上还设置有锁止机构，所述锁止机构用于锁定万向轮并使其处于定向模式；或者，所述锁止机构解锁后恢复万向脚轮的万向模式。
作为优选，所述万向脚轮包括脚轮本体、轮架、轴承座和定向盘，所述脚轮本体与轮架相连接，所述轮架上设置有转轴，所述转轴的一端与轮架固定连接，另一端贯穿装置固定座并与定向盘固定连接，所述轴承座位于定向盘和之间，且转轴与轴承座转动连接。
作为优选，所述定向盘的边侧上设置有凹槽，所述凹槽位于定向盘的对称线上。
作为优选，所述凹槽设置有一个；或者，所述凹槽设置有两个，当凹槽设置有两个时，所述凹槽位于定向盘两侧，且所述凹槽位于定向盘的对称线上；所述凹槽相对于脚轮本体的滚动方向呈垂直设置。
作为优选，所述锁止机构包括滑座、滑块和定位销，所述滑座、滑块和定位销皆设置有两个，所述滑座分别与定向盘相靠近，所述滑座与装置固定座固定连接，所述滑块与滑座滑动连接，所述定位销连接在滑块上靠近定向盘的端部，且定位销可卡入定向盘的凹槽内。
作为优选，所述定位销与滑块为弹性连接。
作为优选，所述锁止机构还包括连杆、从动齿轮、主动齿轮、减速箱和驱动电机，所述连杆和从动齿轮皆设置有两个，所述从动齿轮相互啮合并转动连接在装置固定座上，所述驱动电机固定在减速箱上并与减速箱传动连接，所述主动齿轮与减速箱的输出轴传动连接，且主动齿轮与任一从动齿轮相啮合，所述减速箱与装置固定座固定连接，所述的两根连杆的一端分别与滑块转动连接，另一端与从动齿轮偏心连接。
作为优选，所述锁止机构还包括状态检测组件，所述状态检测组件包括挡片和位置传感器，所述挡片固定连接在滑块上，所述位置传感器设置有两个，所述位置传感器分别挡片的两侧，且位置传感器与装置固定座固定连接。
一种机器人的行走装置，包括底盘、动力轮总成，以及机器人脚轮的定向万向切换装置，所述机器人脚轮的定向万向切换装置设置有两个并分别固定在所底盘的两端，所述动力轮总成连接在底盘的中部。
本发明的有益效果主要体现在：由于装置固定座上设置了万向脚轮，并且在装置固定座上设置了与万向脚轮相互配合的锁止机构，当锁止机构将万向脚轮锁定时可以使其不能进行转向而变成定向轮，或者解锁后恢复万向脚轮的万向性；当机器人前进时，前部万向脚轮设置为万向轮模式，尾部万向脚轮则锁定为定向轮模式。当机器人前进时，前部万向脚轮设置为定向轮模式，尾部万向脚轮则设置为万向轮模式；从而使得机器人使用作为单驱动的动力轮总成即可实现机器人的双向移动，从而有效降低了机器人的制造成本。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明的一种机器人脚轮的定向万向切换装置的立体结构示意图；
图2为本发明的一种机器人脚轮的定向万向切换装置的俯视结构示意图；
图3为本发明的一种机器人脚轮的定向万向切换装置的万向脚轮的结构示意图；
图4为本发明的一种机器人的行走装置的仰视结构示意图；
图5为本发明的一种机器人的行走装置的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在本实施例中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制；另，在本具体实施方式中如未特别说明部件之间的连接或固定方式，其连接或固定方式均可为通过现有技术中常用的螺栓固定或焊接固定或销轴固定等方式，因此，在本实施例中不再详述。
如图1-2所示，该实施例中公开了一种机器人脚轮的定向万向切换装置，包括装置固定座1，装置固定座1的两端分别设置有万向脚轮2，万向脚轮2与装置固定座1相连接，装置固定座1上还设置有锁止机构3，锁止机构3用于锁定万向脚轮2并使其处于定向模式；或者，锁止机构3解锁后恢复万向脚轮2的万向模式。
如图3所示，在优选实施例中，万向脚轮2包括脚轮本体21、轮架22、轴承座23和定向盘24，脚轮本体21与轮架22通过销轴相连接，轮架22的上端面上设置有转轴25，转轴25的一端与轮架22通过焊接或者螺栓固定，另一端贯穿装置固定座1并与定向盘24固定连接，轴承座23位于定向盘24和之间，且转轴与轴承座23通过轴承转动连接，轴承座23与装置固定座1通过螺栓固定。
如图1-2所示，在优选实施例中，定向盘24的边侧上设置有凹槽26，凹槽26位于定向盘24的对称线上，凹槽26设置有一个；或者，凹槽26设置有两个，当凹槽26设置有两个时，凹槽26位于定向盘24两侧，且凹槽26位于定向盘24的对称线上；凹槽26相对于脚轮本体21的滚动方向呈垂直设置。
如图1-2所示，在优选实施例中，锁止机构3包括滑座31、滑块32和定位销33，滑座31、滑块32和定位销33皆设置有两个，滑座31分别与定向盘24相靠近，滑座31与装置固定座1通过螺栓固定，滑块32与滑座31内滑动，定位销33连接在滑块32上靠近定向盘24的端部，且定位销33可卡入定向盘24的凹槽26内。当滑块32向定向盘24处运动时，便可带动定位销33卡入定向盘24的凹槽26中而使得万向脚轮2处于锁定状态，即，使得万向脚轮2变成定向轮；当滑块32向远离定向盘24位置运动时，即可带动定位销33脱离定向盘24上的凹槽26从而解除对万向脚轮2的转向限制。
在优选实施例中，定位销33与滑块32为弹性连接。当定位销33可在滑块32内缓冲滑动一小段距离时并在定位销33与滑块32之间设置弹簧，当滑块32带动定位销33对定向盘24进行锁定时，如果此时定位销33没有对准凹槽26时，定位销26将被压向滑块32内；当定位销33与凹槽26对准时，在弹簧的作用力下即可将定位销33从滑块32内推入到凹槽26内，以完成万向脚轮2的锁止定向；以避免定位销33在卡入凹槽26之前的刚性接触而造成万向脚轮2的转向不灵活。
如图1-2所示，在优选实施例中，锁止机构3还包括连杆34、从动齿轮35、主动齿轮36、减速箱37和驱动电机38，连杆34和从动齿轮35皆设置有两个，两个从动齿轮35相互啮合并通过转轴转动连接在装置固定座1上。从动齿轮35位于两个滑块33之间，驱动电机38通过螺栓固定在减速箱37上并与减速箱37形成传动连接，主动齿轮36与减速箱37的输出轴传动连接，且主动齿轮36与任一从动齿轮35相啮合，减速箱37与装置固定座1通过螺栓固定。两根连杆34的一端分别与两个滑块32通过销轴转动连接，另一端分别与两个从动齿轮35偏心连接。当驱动电机38启动时经过减速箱37进行降速，同时也提高了减速箱37的输出扭矩。与减速箱37传动连接的主动齿轮36驱动从动齿轮35进行转动，由于两个从动齿轮35相互啮合，因此两个从动齿轮35可以同步转动。由于连杆34与从动齿轮35偏心连接，因此从动齿轮35转动时可带动与其连接的滑块32在滑座31内作往复直线运动，即带动位于滑块32上的定位销33完成对定向盘24的锁定或解锁。
如图1-2所示，在优选实施例中，锁止机构3还包括状态检测组件4，状态检测组件4包括挡片41和位置传感器42，挡片41通过螺栓固定在滑块32上，位置传感器42设置有两个，位置传感器42分别挡片41的两侧，且位置传感器42与装置固定座1通过支架固定。其中位置传感器42可以是磁式接近开关或者光电接近开关；滑块32进行移动时即可带动挡片41进行移动，由于位置传感器42设置有两个，当挡片41靠近其中任意一个位置传感器42，就可以感知当前万向脚轮2是处于锁止的定向状态或处于解锁的万向状态。
如图4-5所示，该实施例提供了一种机器人的行走装置，包括底盘5、动力轮总成6，以及脚轮的定向万向切换装置，所述脚轮的定向万向切换装置设置有两个并分别固定在所底盘5的两端，所述动力轮总成6连接在机器人脚轮的定向万向切换装置的之间。其中，动力轮总成6为可转向的动力轮总成，动力轮总成6包括转盘，转盘的上端面与底盘5通过螺栓固定，下端面与行走电机固定，行走电机的驱动轴上固定有行走轮；。在使用时，当机器人行走装置前进时，将位于行走装置前进方向一端的脚轮的定向万向切换装置解锁使万向脚轮2为万向模式，尾部定向万向切换装置则将万向脚轮2锁定为定向模式。若机器人行走装置后退时，此时，则将前部万向脚轮2锁定为定向脚轮模式，尾部万向脚轮2则解锁为万向模式；从而避免了机器人行走装置在反向移动时需要调转底盘5。此时，动力轮总成6与处于定向模式的两个脚轮，为三个定点，从而保持了行直装置在行走时的稳定性；虽然动力轮总成6负责转向，但是其方向性相对于万向轮是可控的。
本发明的有益效果主要体现在：由于装置固定座上设置了万向脚轮，并且在装置固定座上设置了与万向脚轮相互配合的锁止机构，当锁止机构将万向脚轮锁定时可以使其不能进行转向而变成定向轮，或者解锁后恢复万向脚轮的万向性；当机器人前进时，前部万向脚轮设置为万向轮模式，尾部万向脚轮则锁定为定向轮模式。当机器人前进时，前部万向脚轮设置为定向轮模式，尾部万向脚轮则设置为万向轮模式；从而使得机器人使用作为单驱动的动力轮总成即可实现机器人的双向移动，从而有效降低了机器人的制造成本。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种机器人脚轮的定向万向切换装置，其特征在于：包括装置固定座，所述装置固定座的两端分别设置有万向脚轮，所述万向轮与装置固定座相连接，所述装置固定座上还设置有锁止机构，所述锁止机构用于锁定万向轮并使其处于定向模式；或者，所述锁止机构解锁后恢复万向脚轮的万向模式。
2.如权利要求1所述的机器人脚轮的定向万向切换装置，其特征在于：所述万向脚轮包括脚轮本体、轮架、轴承座和定向盘，所述脚轮本体与轮架相连接，所述轮架上设置有转轴，所述转轴的一端与轮架固定连接，另一端贯穿装置固定座并与定向盘固定连接，所述轴承座位于定向盘和之间，且转轴与轴承座转动连接。
3.如权利要求2所述的机器人脚轮的定向万向切换装置，其特征在于：所述定向盘的边侧上设置有凹槽，所述凹槽位于定向盘的对称线上。
4.如权利要求3所述的机器人脚轮的定向万向切换装置，其特征在于：所述凹槽设置有一个或者两个，当凹槽设置有两个时，所述凹槽位于定向盘两侧，且所述凹槽位于定向盘的对称线上；
所述凹槽相对于脚轮本体的滚动方向呈垂直设置。
5.如权利要求1所述的机器人脚轮的定向万向切换装置，其特征在于：所述锁止机构包括滑座、滑块和定位销，所述滑座、滑块和定位销皆设置有两个，所述滑座分别与定向盘相靠近，所述滑座与装置固定座固定连接，所述滑块与滑座滑动连接，所述定位销连接在滑块上靠近定向盘的端部，且定位销可卡入定向盘的凹槽内。
6.如权利要求5所述的机器人脚轮的定向万向切换装置，其特征在于：所述定位销与滑块为弹性连接。
7.如权利要求5或6所述的机器人脚轮的定向万向切换装置，其特征在于：所述锁止机构还包括连杆、从动齿轮、主动齿轮、减速箱和驱动电机，所述连杆和从动齿轮皆设置有两个，所述从动齿轮相互啮合并转动连接在装置固定座上，所述驱动电机固定在减速箱上并与减速箱传动连接，所述主动齿轮与减速箱的输出轴传动连接，且主动齿轮与任一从动齿轮相啮合，所述减速箱与装置固定座固定连接，所述的两根连杆的一端分别与滑块转动连接，另一端与从动齿轮偏心连接。
8.如权利要求5所述的机器人脚轮的定向万向切换装置，其特征在于：所述锁止机构还包括状态检测组件，所述状态检测组件包括挡片和位置传感器，所述挡片固定连接在滑块上，所述位置传感器设置有两个，所述位置传感器分别挡片的两侧，且位置传感器与装置固定座固定连接。
9.一种机器人的行走装置，其特征在于：包括底盘、动力轮总成，以及如权利要求1-8中任一项所述的机器人脚轮的定向万向切换装置，所述机器人脚轮的定向万向切换装置设置有两个并分别固定在所底盘的两端，所述动力轮总成连接在机器人脚轮的定向万向切换装置的之间。
10.如权利要求9所述的一种机器人行走装置，其特征在于：所述动力轮总成为可转向的动力轮总成。
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