CN111533043A - 一种机器人用移动底盘 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人用移动底盘，属于机器人技术领域，用于解决如何提高移动底盘的减震性能的技术问题。包括下底盘座、上底盘座、减震机构和货架安装机构，下底盘座的下端面分别固定有万向轮组，下底盘座上端面固定有驱动电机，且驱动电机的输出轴端均固定有驱动轮，通过角钢块在下底盘座的上方固定有安装台，安装台的上端面中心处设置电源控制模块，通过在铰接块组上设置减震机构，下底盘座上端面还设置有货架安装机构；本机器人用移动底盘弹簧减震器和油压减震器通过连接轴座进行X型交叉铰接固定，大大抑制了移动底盘的震动，提高上半部分工作设备的运行稳定性，避免震动损坏工作设备中的零部件，降低故障率。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，涉及一种移动底盘，特别是一种机器人用移动底盘。
背景技术
随着科技水平的不断提高，机器人被越来越多的应用到生产生活中，其中，巡检机器人、安防机器人、搬运机器人等移动型机器人也被广泛应用，移动型机器人需要具有运动能力，现有的移动型机器人通常为一体式的机器人和分体式的机器人，一体式机器人即机器人底盘和机体为一体的，由机器人底盘实现机器人的移动。由于机器人底盘和机体的一体化设计导致机器人的功能单一，功能扩展性较差，因此分体式的机器人应运而生，由独立的机器人底盘承载机器人的运动能力，机器人机体可拆卸的安装于机器人底盘上机器人底盘和机器人机体通常分别配置有电池独立供电，并且由于机器人底盘和机器人机体分别具有控制系统，对机器人底盘和机器人机体分别控制。
就分体式机器人而言，其底盘往往为通用结构，即根据不同场所需要选择不同种类的机器人机体，并与机器人底盘进行固定安装，进而形成完整的移动服务机器人，目前机器人底盘多为集成结构，体积较小，而如具有消毒功能的机器人这类机器人机体较为复杂的机器人而言，其机体内部结构较多，机体本身较高，一方面导致这个服务机器人的重心较高，受到震动以及外力影响时，容易发生侧翻，另一方面刚性连接的底盘结构减震效果较差，当机器人移动的路面环境较差时，连续的高强度震动容易损伤机器人内部的精密结构件，使得机器人的故障率较高。
目前就物流仓储中心所使用的AGV小车而言，其适用范围仅限于物流货物运输，并且针对不同高度的移动货架，为了确保AGV小车能够与不同高度的移动货架更好的配合使用，往往采用一车一架的形式，即相应高度的移动货架匹配相应高度的AGV小车，这就使得整体的成本较高，也局限住了AGV小车的适用范围。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机器人用移动底盘，该装置要解决的技术问题是：如何提高移动底盘的减震性能。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种机器人用移动底盘，包括下底盘座、上底盘座、减震机构和货架安装机构，所述下底盘座的两侧分别开设有相同规格的第一凹口，下底盘座的下端面分别固定有万向轮组，万向轮组分别处于下底盘座的四角处，下底盘座上端面固定有驱动电机，驱动电机设置有两个，驱动电机均位于第一凹口侧壁的中心线处，且驱动电机的输出轴端均固定有驱动轮，驱动轮位于第一凹口内，且驱动轮直接与地面接触，下底盘座上端面还固定有角钢块，角钢块设置四个，并分布在驱动电机的两侧，通过角钢块在下底盘座的上方固定有安装台，安装台的上端面中心处设置电源控制模块，并且安装台上还固定有八个下铰接块，两个下铰接块为一组，四组下铰接块分布在安装台的四个侧壁外围，且每组下铰接块之间的距离相等，上底盘座的下端面上固定有八个上铰接块，两个上铰接块为一组，四组上铰接块分布在上底盘座的四个侧壁外围，位于下底盘座和上底盘座同一侧的两个下铰接块和上铰接块构成一套铰接块组，通过在铰接块组上设置减震机构，将上底盘座与下底盘座相互连接，下底盘座上端面还设置有货架安装机构。
本发明的工作原理是：第一凹口处用来放置驱动轮，缩小移动底盘的的体积，提高便捷性和美观性；通过螺栓组将万向轮组上的安装块与下底盘座上开设的孔相互固定，四个万向轮组能够提高整个移动底盘的稳定性，配合驱动轮能够提高整个移动底盘的移动便捷性，起到辅助移动作用，位于安装台上的电源控制模块用来对驱动电机供电，可以对整个移动底座进行供电，并且当底盘上安装工作设备时，可以为安装的工作设备进行供电，通过减震机构铰接的上底盘座用来安装适用于不同场所的机器人的上半部分工作设备，并且减震机构能够对整个移动底盘传出的震动进行减缓，一方面能够提高上半部分工作设备的运行稳定性，避免震动损坏工作设备中的零部件，降低故障率，另一方面能够避免重心较高受外力而导致的机器人摔倒问题，防止整个机器人在使用过程中发生侧翻，下底盘座上设置的货架安装机构能够托起不同高度的移动物流架，使得移动底盘不仅能够适用不同上半部分工作设备，还可以在物流仓储中心充当运输车，并且货架安装机构能够进行升降，便于适应不同高度的移动货架，扩大了移动底盘的适用范围，提高了移动底盘的实用性。
所述电源控制模块包括垫板、电源模块、电机驱动器和工控机，垫板固定在安装台上端面的中心处，电源模块、电机驱动器和工控机均固定在垫板上端面上，电源模块、电机驱动器、工控机和驱动电机之间保持电性连接。
采用以上结构，电源模块采用以锂金属或锂合金为负极材料的锂电池模块，使用非水电解质溶液的可充电电池，可以对整个移动底座进行供电，并且当底盘上安装工作设备时，可以为安装的工作设备进行供电，电机驱动器中电机驱动电路既可通过继电器或功率晶体管驱动，也可利用可控硅或功率型MOS场效应管驱动，进而通过控制电机的旋转角度和运转速度，以此来实现对占空比的控制，来达到对电机怠速控制的方式，实现控制两个驱动电机的单独控制，便于整个移动底盘的全向移动，工控机是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称，工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面，通过工控机便于实现整个移动底盘的参数设定以及移动途径的设定。
所述减震机构包括连接轴座，连接轴座上端铰接有两个油压减震器，油压减震器的上端铰接在上铰接块上，连接轴座下端铰接有两个弹簧减震器，弹簧减震器的下端铰接在下铰接块上。
采用以上结构，弹簧减震器减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击，当整个移动底盘经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的，油压减震器的动态性能稳定、拉伸、压缩力不对称率小于％，采用液体单环流高压射流阻尼结构，阻尼刚度和固有频率高，可以用小行程实现减振作用，能够避免重心较高受外力而导致的机器人摔倒问题，防止整个机器人在使用过程中发生侧翻，通过连接轴座将弹簧减震器和油压减震器进行X型交叉铰接固定，大大抑制了移动底盘的震动，提高上半部分工作设备的运行稳定性，避免震动损坏工作设备中的零部件，降低故障率。
所述连接轴座包括两个圆形钢块和十字隔板，两块圆形钢块分别固定在十字隔板的侧面，圆形钢块和十字隔板之间形成四个扇形的铰接槽，铰接槽上分别开设有贯穿的铰接孔，铰接槽上通过销柱分别铰接弹簧减震器和油压减震器。
采用以上结构，扇形的铰接槽配合十字隔板能够限制弹簧减震器和油压减震器的转动行程，提高弹簧减震器和油压减震器的连接稳定性，并且等面积的扇形，能够确保上底盘座保持水平。
所述上底盘座两侧分别开设有相同规格的第二凹口。
采用以上结构，第二凹口为货架安装机构提供升降空间，避免安装物流货架时，货架安装机构与上底盘座接触，降低了整个移动底盘的使用故障率。
所述货架安装机构包括电液推杆和货架安装板，电液推杆设置两个，且电液推杆的一端均固定在下底盘座上，货架安装板固定在电液推杆的输出端上，电液推杆电连接在电源控制模块上，且货架安装板位于第凹口的正下方，货架安装板上开设有安装物流货架的安装孔，货架安装板的外形尺寸小于第二凹口的内部尺寸。
采用以上结构，电液推杆是一种机、电、液一体化的新型柔性传动机构，它以执行机构(油缸)、控制机构(液压控制阀组)和动力源(油泵电机等到)组成，电动机通过正反转驱动双向液压泵正反输出压力油，经液压控制阀送至油缸，也实现活塞杆的往复运动，能够将货架安装板抬升至不同高度，进而适应不同高度的移动货架，扩大了移动底盘的适用范围，提高了移动底盘的实用性。
与现有技术相比，本机器人用移动底盘具有以下优点：
1、弹簧减震器和油压减震器通过连接轴座进行X型交叉铰接固定，大大抑制了移动底盘的震动，提高上半部分工作设备的运行稳定性，避免震动损坏工作设备中的零部件，降低故障率。
2、电液推杆能够将货架安装板抬升至不同高度，当移动底盘应用于物流仓储中心时，能够适应不同高度的移动货架，扩大了移动底盘的适用范围，提高了移动底盘的实用性。
附图说明
图1是本发明上部的立体结构示意图；
图2是本发明中下底盘的立体结构示意图；
图3是本发明中下底盘的正面结构示意图；
图4是本发明底部的立体结构示意图；
图5是本发明中连接轴座的立体结构示意图；
图6是本发明中连接轴座的剖面结构示意图；
图7是本发明的平面结构示意图；
图中：1、下底盘座；2、第一凹口；3、万向轮组；4、驱动电机；5、驱动轮；6、角钢块；7、安装台；8、垫板；9、电源模块；10、电机驱动器；11、工控机；12、下铰接块；13、弹簧减震器；14、连接轴座；1401、圆形钢块；1402、十字隔板；1403、铰接槽；15、油压减震器；16、上底盘座；17、上铰接块；18、第二凹口；19、电液推杆；20、货架安装板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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专利和简化描述，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专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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专利中的具体含义。
请参阅图1-7，本实施例提供了一种机器人用移动底盘，包括下底盘座1、上底盘座16、减震机构和货架安装机构，下底盘座1的两侧分别开设有相同规格的第一凹口2，下底盘座1的下端面分别固定有万向轮组3，万向轮组3分别处于下底盘座1的四角处，下底盘座1上端面固定有驱动电机4，驱动电机4设置有两个，驱动电机4均位于第一凹口2侧壁的中心线处，且驱动电机4的输出轴端均固定有驱动轮5，驱动轮5位于第一凹口2内，且驱动轮5直接与地面接触，下底盘座1上端面还固定有角钢块6，角钢块6设置四个，并分布在驱动电机4的两侧，通过角钢块6在下底盘座1的上方固定有安装台7，安装台7的上端面中心处设置电源控制模块，并且安装台7上还固定有八个下铰接块12，两个下铰接块12为一组，四组下铰接块12分布在安装台7的四个侧壁外围，且每组下铰接块12之间的距离相等，上底盘座16的下端面上固定有八个上铰接块17，两个上铰接块17为一组，四组上铰接块17分布在上底盘座16的四个侧壁外围，位于下底盘座1和上底盘座16同一侧的两个下铰接块12和上铰接块17构成一套铰接块组，通过在铰接块组上设置减震机构，将上底盘座16与下底盘座1相互连接，下底盘座1上端面还设置有货架安装机构，在本实施例中，第一凹口2处用来放置驱动轮5，缩小移动底盘的的体积，提高便捷性和美观性；通过螺栓组将万向轮组3上的安装块与下底盘座1上开设的孔相互固定，四个万向轮组3能够提高整个移动底盘的稳定性，配合驱动轮5能够提高整个移动底盘的移动便捷性，起到辅助移动作用，位于安装台7上的电源控制模块用来对驱动电机4供电，可以对整个移动底座进行供电，并且当底盘上安装工作设备时，可以为安装的工作设备进行供电，通过减震机构铰接的上底盘座16用来安装适用于不同场所的机器人的上半部分工作设备，并且减震机构能够对整个移动底盘传出的震动进行减缓，一方面能够提高上半部分工作设备的运行稳定性，避免震动损坏工作设备中的零部件，降低故障率，另一方面能够避免重心较高受外力而导致的机器人摔倒问题，防止整个机器人在使用过程中发生侧翻，下底盘座1上设置的货架安装机构能够托起不同高度的移动物流架，使得移动底盘不仅能够适用不同上半部分工作设备，还可以在物流仓储中心充当运输车，并且货架安装机构能够进行升降，便于适应不同高度的移动货架，扩大了移动底盘的适用范围，提高了移动底盘的实用性。
电源控制模块包括垫板8、电源模块9、电机驱动器10和工控机11，垫板8固定在安装台7上端面的中心处，电源模块9、电机驱动器10和工控机11均固定在垫板8上端面上，电源模块9、电机驱动器10、工控机11和驱动电机4之间保持电性连接，在本实施例中，电源模块9采用以锂金属或锂合金为负极材料的锂电池模块，使用非水电解质溶液的可充电电池，可以对整个移动底座进行供电，并且当底盘上安装工作设备时，可以为安装的工作设备进行供电，电机驱动器10中电机驱动电路既可通过继电器或功率晶体管驱动，也可利用可控硅或功率型MOS场效应管驱动，进而通过控制电机的旋转角度和运转速度，以此来实现对占空比的控制，来达到对电机怠速控制的方式，实现控制两个驱动电机4的单独控制，便于整个移动底盘的全向移动，工控机11是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称，工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面，通过工控机11便于实现整个移动底盘的参数设定以及移动途径的设定。
所述减震机构包括连接轴座14，连接轴座14上端铰接有两个油压减震器15，油压减震器15的上端铰接在上铰接块17上，连接轴座14下端铰接有两个弹簧减震器13，弹簧减震器13的下端铰接在下铰接块12，在本实施例中，弹簧减震器13减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击，当整个移动底盘经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的，油压减震器15的动态性能稳定、拉伸、压缩力不对称率小于10％，采用液体单环流高压射流阻尼结构，阻尼刚度和固有频率高，可以用小行程实现减振作用，能够避免重心较高受外力而导致的机器人摔倒问题，防止整个机器人在使用过程中发生侧翻，通过连接轴座14将弹簧减震器13和油压减震器15进行X型交叉铰接固定，大大抑制了移动底盘的震动，提高上半部分工作设备的运行稳定性，避免震动损坏工作设备中的零部件，降低故障率。
连接轴座14包括两个圆形钢块1401和十字隔板1402，两块圆形钢块1401分别固定在十字隔板1402的侧面，圆形钢块1401和十字隔板1402之间形成四个扇形的铰接槽1403，铰接槽1403上分别开设有贯穿的铰接孔，铰接槽1403上通过销柱分别铰接弹簧减震器13和油压减震器15，在本实施例中，扇形的铰接槽1403配合十字隔板1402能够限制弹簧减震器13和油压减震器15的转动行程，提高弹簧减震器13和油压减震器15的连接稳定性，并且等面积的扇形，能够确保上底盘座17保持水平。
上底盘座16两侧分别开设有相同规格的第二凹口18，在本实施例中，第二凹口18为货架安装机构提供升降空间，避免安装物流货架时，货架安装机构与上底盘座17接触，降低了整个移动底盘的使用故障率。
货架安装机构包括电液推杆19和货架安装板20，电液推杆19设置两个，且电液推杆19的一端均固定在下底盘座1上，货架安装板20固定在电液推杆19的输出端上，电液推杆19电连接在电源控制模块上，且货架安装板20位于第凹口18的正下方，货架安装板20上开设有安装物流货架的安装孔，货架安装板20的外形尺寸小于第二凹口18的内部尺寸，在本实施例中，电液推杆19是一种机、电、液一体化的新型柔性传动机构，它以执行机构(油缸)、控制机构(液压控制阀组)和动力源(油泵电机等到)组成，电动机通过正反转驱动双向液压泵正反输出压力油，经液压控制阀送至油缸，也实现活塞杆的往复运动，能够将货架安装板20抬升至不同高度，进而适应不同高度的移动货架，扩大了移动底盘的适用范围，提高了移动底盘的实用性。
本发明的工作原理：
使用过程中，电源模块9为电机驱动器10、工控机11以及驱动电机4进行供电，通过工控机11便于实现整个移动底盘的参数设定以及移动途径的设定，通过电机驱动器10中电机驱动电路既可通过继电器或功率晶体管驱动，也可利用可控硅或功率型MOS场效应管驱动，进而通过控制电机的旋转角度和运转速度，以此来实现对占空比的控制，来达到对电机怠速控制的方式，实现控制两个驱动电机4的单独控制，便于整个移动底盘的全向移动，通过上底盘座16上预留的安装孔安装适用于不同场所的机器人上半部分工作设备，电源模块9可为工作设备进行供电，在整个移动底盘移动过程中，弹簧减震器13减震器抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击，当整个移动底盘经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的，油压减震器15的动态性能稳定、拉伸、压缩力不对称率小于10％，采用液体单环流高压射流阻尼结构，阻尼刚度和固有频率高，可以用小行程实现减振作用，能够避免重心较高受外力而导致的机器人摔倒问题，防止整个机器人在使用过程中发生侧翻，，扇形的铰接槽1403配合十字隔板1402能够限制弹簧减震器13和油压减震器15的转动行程，提高弹簧减震器13和油压减震器15的连接稳定性，并且等面积的扇形，能够确保上底盘座17保持水平，通过连接轴座14将弹簧减震器13和油压减震器15进行X型交叉铰接固定，大大抑制了移动底盘的震动，提高上半部分工作设备的运行稳定性，避免震动损坏工作设备中的零部件，降低故障率；
当该底盘处于物流仓储中心时，电源控制模块能够控制电液推杆19的输出端将货架安装板20抬升至不同高度，进而适应不同高度的移动货架，能够带动货架进行移动，扩大了移动底盘的适用范围，提高了移动底盘的实用性。
综上，弹簧减震器和油压减震器通过连接轴座进行X型交叉铰接固定，大大抑制了移动底盘的震动，提高上半部分工作设备的运行稳定性，避免震动损坏工作设备中的零部件，降低故障率；并且电液推杆能够将货架安装板抬升至不同高度，当移动底盘应用于物流仓储中心时，能够适应不同高度的移动货架，扩大了移动底盘的适用范围，提高了移动底盘的实用性。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (6)
1.一种机器人用移动底盘，包括下底盘座(1)、上底盘座(16)、减震机构和货架安装机构，其特征在于，所述下底盘座(1)的两侧分别开设有相同规格的第一凹口(2)，下底盘座(1)的下端面分别固定有万向轮组(3)，万向轮组(3)分别处于下底盘座(1)的四角处，下底盘座(1)上端面固定有驱动电机(4)，驱动电机(4)设置有两个，驱动电机(4)均位于第一凹口(2)侧壁的中心线处，且驱动电机(4)的输出轴端均固定有驱动轮(5)，驱动轮(5)位于第一凹口(2)内，且驱动轮(5)直接与地面接触，下底盘座(1)上端面还固定有角钢块(6)，角钢块(6)设置四个，并分布在驱动电机(4)的两侧，通过角钢块(6)在下底盘座(1)的上方固定有安装台(7)，安装台(7)的上端面中心处设置电源控制模块，并且安装台(7)上还固定有八个下铰接块(12)，两个下铰接块(12)为一组，四组下铰接块(12)分布在安装台(7)的四个侧壁外围，且每组下铰接块(12)之间的距离相等，上底盘座(16)的下端面上固定有八个上铰接块(17)，两个上铰接块(17)为一组，四组上铰接块(17)分布在上底盘座(16)的四个侧壁外围，位于下底盘座(1)和上底盘座(16)同一侧的两个下铰接块(12)和上铰接块(17)构成一套铰接块组，通过在铰接块组上设置减震机构，将上底盘座(16)与下底盘座(1)相互连接，下底盘座(1)上端面还设置有货架安装机构。
2.根据权利要求1所述的一种机器人用移动底盘，其特征在于，所述电源控制模块包括垫板(8)、电源模块(9)、电机驱动器(10)和工控机(11)，垫板(8)固定在安装台(7)上端面的中心处，电源模块(9)、电机驱动器(10)和工控机(11)均固定在垫板(8)上端面上，电源模块(9)、电机驱动器(10)、工控机(11)和驱动电机(4)之间保持电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种机器人用移动底盘，其特征在于，所述减震机构包括连接轴座(14)，连接轴座(14)上端铰接有两个油压减震器(15)，油压减震器(15)的上端铰接在上铰接块(17)上，连接轴座(14)下端铰接有两个弹簧减震器(13)，弹簧减震器(13)的下端铰接在下铰接块(12)上。
4.根据权利要求3所述的一种机器人用移动底盘，其特征在于，所述连接轴座(14)包括两个圆形钢块(1401)和十字隔板(1402)，两块圆形钢块(1401)分别固定在十字隔板(1402)的侧面，圆形钢块(1401)和十字隔板(1402)之间形成四个扇形的铰接槽(1403)，铰接槽(1403)上分别开设有贯穿的铰接孔，铰接槽(1403)上通过销柱分别铰接弹簧减震器(13)和油压减震器(15)。
5.根据权利要求1所述的一种机器人用移动底盘，其特征在于，所述上底盘座(16)两侧分别开设有相同规格的第二凹口(18)。
6.根据权利要求5所述的一种机器人用移动底盘，其特征在于，所述货架安装机构包括电液推杆(19)和货架安装板(20)，电液推杆(19)设置两个，且电液推杆(19)的一端均固定在下底盘座(1)上，货架安装板(20)固定在电液推杆(19)的输出端上，电液推杆(19)电连接在电源控制模块上，且货架安装板(20)位于第凹口(18)的正下方，货架安装板(20)上开设有安装物流货架的安装孔，货架安装板(20)的外形尺寸小于第二凹口(18)的内部尺寸。
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