CN111845983A - 一种多功能机器人移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种多功能机器人移动平台，其包括：车架，车架具有相互垂直的第一方向和第二方向；行走机构，设置于车架上且设为至少两个，行走机构包括第一行走装置、第二行走装置、第一驱动装置和第二驱动装置，第一行走装置和第二行走装置沿第一方向间隔设置，第一行走装置和第二行走装置均包括第一行走轮和第二行走轮，且第一行走轮和第二行走轮沿第二方向同轴设置；第一驱动装置用于驱动第一行走装置的第一行走轮和第二行走装置的第二行走轮同步转动，第二驱动装置用于驱动第一行走装置的第二行走轮和第二行走装置的第一行走轮同步转动。本发明能达到越障能力强、平稳性好和行走速度快的目的。

Description

一种多功能机器人移动平台

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种多功能机器人移动平台。

背景技术

目前，国内外的机器人按照行走机构可以分为轮式机器人和履带式机器人两种，轮式机器人包括至少两个轮式机构，每个轮式机构为一个行走轮，轮式机器人具有效率高、速度快和行动稳定的优点，但是轮式机器人的越障能力有限，其不能通过路沿和楼梯台阶；履带式机器人的行走机构为履带，履带式机器人具有效率高、越障能力强和行动稳定的优点。但是，履带式机器人的履带结构相较于轮式机器人的轮式结构更复杂，且履带式机器人的重量较为笨重，不利于履带式机器人速度的提高。

发明内容

本发明的目的是：本发明提供了一种多功能机器人移动平台，以达到越障能力强、平稳性好和行走速度快的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多功能机器人移动平台，其包括：

车架，所述车架具有相互垂直的第一方向和第二方向；

行走机构，设置于所述车架上且设为至少两个，所述行走机构包括第一行走装置、第二行走装置、第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一行走装置和所述第二行走装置沿所述第一方向间隔设置，所述第一行走装置和所述第二行走装置均包括第一行走轮和第二行走轮，且所述第一行走轮和所述第二行走轮沿所述第二方向同轴设置；

所述第一驱动装置用于驱动所述第一行走装置的第一行走轮和所述第二行走装置的第二行走轮同步转动，所述第二驱动装置用于驱动所述第一行走装置的第二行走轮和所述第二行走装置的第一行走轮同步转动；

控制机构，其与所述第一驱动装置和所述第二驱动装置电连接。

本申请的一些实施例中，所述第一行走轮和所述第二行走轮均包括轮毂和支撑部，所述第一行走轮的所述轮毂通过第一传动组件与所述第一驱动装置的动力输出端或者所述第二驱动装置的动力输出端连接，所述第二行走轮的所述轮毂通过第二传动组件与所述第一驱动装置的动力输出端或者所述第二驱动装置的动力输出端连接；

所述轮毂具有向远离其中心的方向延伸的支撑腿，所述支撑部设于所述支撑腿远离所述轮毂中心的一端。

本申请的一些实施例中，所述轮毂具有至少两条所述支撑腿，且同一个所述轮毂的全部所述支撑腿沿该所述轮毂的周向均匀设置。

本申请的一些实施例中，同一个所述第一行走装置或者所述第二行走装置的任意相邻的两条所述支撑腿的夹角相等。

本申请的一些实施例中，同一个所述第一行走装置或者所述第二行走装置的所述支撑腿以两两为一对的形式靠近设置。

本申请的一些实施例中，所述轮毂具有三条所述支撑腿，且三条所述支撑腿呈Y形设置。

本申请的一些实施例中，所述支撑部为支撑垫或者滚轮。

本申请的一些实施例中，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均包括电动机和第一传动轴，所述电动机设于所述车架，所述第一传动轴与所述电动机的电机轴连接；

所述第一传动组件包括第一传动主轮、第一传动从轮和第一传动带，所述第二传动组件包括第二传动主轮、第二传动从轮和第二传动带；

其中，所述第一传动主轮和所述第二传动主轮转动连接于所述第一传动轴，所述第一传动从轮通过转动装置与所述第一行走轮的轮毂连接，且所述第一传动主轮和所述第一传动从轮通过所述第一传动带连接；

所述第二传动从轮与所述第二行走轮的轮毂连接，所述第二传动从轮的内孔的直径大于所述第二传动轴的外径，且所述第二传动主轮和所述第二传动轮通过所述第二传动带连接。

本申请的一些实施例中，所述转动装置包括第二传动轴、第一轴承和第二轴承，所述第二传动轴的一端通过所述第一轴承连接于所述车架，所述第一传动从轮与所述第二传动轴传动连接，所述第一轮毂转动连接于所述第二传动轴的另一端；

所述第二传动轴穿过所述第二轴承的内圈，所述第二轴承的外圈嵌设于所述第二行走轮的内孔。

本申请的一些实施例中，所述第一行走轮和所述第二行走轮交错设置。

本发明实施例提供了一种多功能机器人移动平台，其与现有技术相比，其有益效果在于：

每个行走装置的各行走轮由各自对应的驱动装置驱动，因此该行走机构的动力更强，适用范围更广，可通过路沿、楼梯等复杂地形；此外，第一驱动装置用于驱动第一行走装置的第一行走轮和第二行走装置的第二行走轮同步转动，第二驱动装置用于驱动第一行走装置的第二行走轮和第二行走装置的第一行走轮同步转动，相比于每个行走轮由单独的驱动装置驱动转动，该行走机构的驱动装置的数量更少，因此，该机器人移动平台对驱动装置的设计要求降低，从而具有结构简单和成本可控的优点；另外，又由于行走轮为轮式结构，相比于履带式结构，轮式结构具有重量轻、行走速度快、颠簸小的优点，本发明实施例的多功能机器人移动平台包括结构形式为轮式结构的行走机构，因此，该多功能机器人移动平台还具有灵活度更高、平稳性更好的优点。

附图说明

图1是本发明实施例的多功能机器人移动平台处于快速平移状态的结构示意图一。

图2是本发明实施例的多功能机器人移动平台处于快速平移状态的结构示意图二。

图3是本发明实施例的多功能机器人移动平台的侧视图。

图4是图3的剖视图。

图5是图4在A处的结构示意图。

图6是图4在B处的结构示意图。

图7是本发明实施例的多功能机器人移动平台处于动态调整向前的结构示意图。

图8是本发明实施例的机器人多功能机器人移动平台处于动态调整向后的结构示意图。

图9是本发明实施例的机器人移动平台处于越障状态下的结构示意图。

图10是本发明实施例的第一驱动装置、第二驱动装置、第一传动组件和第二传动组件的连接结构示意图。

图中，1、车架；2、行走机构；21a、第一行走装置；211a、第一行走轮；2111a、轮毂；2112a、支撑腿；2113a、支撑部；212a、第二行走轮；2121a、轮毂；2122a、支腿；2123a、支撑部；21b、第二行走装置；211b、第一行走轮；2111b、轮毂；2112b、支撑腿；2113b、支撑部；212b、第二行走轮；2121b、轮毂；2122b、支腿；2123b、支撑部；22a、第一驱动装置；221a、电动机；222a、第一传动轴；22b、第二驱动装置；221b、电动机；222b、第一传动轴；3、第一传动组件；31、第一传动主轮；32、第一传动从轮；33、第一传动带；4、第二传动组件；41、第二传动主轮；42、第二传动从轮；43、第二传动带；5、转动装置；51、第二传动轴；52、第一轴承；53、第二轴承；6、电源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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发明的限制。

如图1－10所示，本发明提供了一种多功能机器人移动平台，其包括：车架1、行走机构2和控制机构；车架1具有相互垂直的第一方向和第二方向；行走机构2设置于车架1上且设为至少两个，行走机构2包括第一行走装置21a、第二行走装置21b、第一驱动装置22a和第二驱动装置22b，第一行走装置21a和第二行走装置21b沿第一方向间隔设置，第一行走装置21a和第二行走装置21b均包括第一行走轮和第二行走轮，且第一行走轮和第二行走轮沿第二方向同轴设置；第一驱动装置22a用于驱动第一行走装置21a的第一行走轮和第二行走装置21b的第二行走轮同步转动，第二驱动装置22b用于驱动第一行走装置21a的第二行走轮和第二行走装置21b的第一行走轮同步转动；控制机构，其与第一驱动装置22a和第二驱动装置22b电连接。

基于上述设置，每个行走装置的各行走轮由各自对应的驱动装置驱动，因此该行走机构2的动力更强，适用范围更广，可通过路沿、楼梯等复杂地形；此外，第一驱动装置22a用于驱动第一行走装置21a的第一行走轮和第二行走装置21b的第二行走轮同步转动，第二驱动装置22b用于驱动第一行走装置21a的第二行走轮和第二行走装置21b的第一行走轮同步转动，相比于每个行走轮由单独的驱动装置驱动转动，该行走机构2的驱动装置的数量更少，因此，该机器人移动平台对驱动装置的设计要求降低，从而具有结构简单和成本可控的优点；另外，又由于行走轮为轮式结构，相比于履带式结构，轮式结构具有重量轻、行走速度快、颠簸小的优点，本发明实施例的多功能机器人移动平台包括结构形式为轮式结构的行走机构2，因此，该多功能机器人移动平台还具有灵活度更高、平稳性更好的优点。

可选地，在一些实施例中，如图1－9所示，第一行走轮和第二行走轮均包括轮毂和支撑部，第一行走轮的轮毂通过第一传动组件3与第一驱动装置22a的动力输出端或者第二驱动装置22b的动力输出端连接，第二行走轮的轮毂通过第二传动组件4与第一驱动装置22a的动力输出端或者第二驱动装置22b的动力输出端连接；轮毂具有向远离其中心的方向延伸的支撑腿，支撑部设于支撑腿远离轮毂中心的一端。基于上述结构，为了便于说明，第一行走装置21a包括第一行走轮211a和第二行走轮211a，第一行走轮211a包括轮毂2111a、支撑腿2112a和支撑部2113a，第二行走轮212a包括轮毂2121a、支撑腿2122a和支撑部2123a；第二行走装置21b包括第一行走轮211b和第二行走轮211b，第一行走轮211b包括轮毂2111b、支撑腿2112b和支撑部2113b，第二行走轮212b包括轮毂2121b、支撑腿2122b和支撑部2123b，以下所述的轮毂包括轮毂2111a、轮毂2121a、轮毂2111b和轮毂2121b，支撑腿包括支撑腿2112a、支撑腿2122a、支撑腿2112b和支撑腿2122b，支撑部包括支撑部2113a、支撑部2123a、支撑部2113b和支撑部2123b；

支撑部和支撑腿为多功能移动平台提供稳定的支撑力；此外，同一行走机构2的各个驱动装置驱动与其对应的两个行走轮转动，从而使得同一行走机构2的支撑部交替与地面接触，进而便于多功能机器人移动平台的移动。

可选地，本申请的一些实施例中，如图1－9所示，轮毂具有至少两条支撑腿，且同一个轮毂的全部支撑腿沿该轮毂的周向均匀设置。由此，各个支撑腿在单位时间为摆动的角度一样，从而使得行走轮具有更加平稳的行走状态。

可选地，本申请的一些实施例中，如图1－2所示，同一个第一行走装置21a或者第二行走装置21b的任意相邻的两条支撑腿的夹角相等。基于此，当第一驱动装置22a输出的转速和第二驱动装置22b输出的转速相等时，第一行走轮的转速和第二行走轮的转速相等，且第一行走轮的支撑部和第二行走轮的支撑部交替与地面接触，从而实现多功能机器人移动平台的快速平移。

可选地，本申请的一些实施例中，如图9所示，同一个第一行走装置21a或者第二行走装置21b的支撑腿以两两为一对的形式靠近设置。基于此，相对于只由一个驱动装置驱动一个行走装置移动而言，本申请实施例的第一行走装置21a和第二行走装置21b通过以两两为一对形式靠近设置的两个支撑部与地面接触，且驱动每个行走装置的第一行走轮和第二行走轮分别由相对应的第一驱动装置22a和第二驱动装置22b提供，从而增大行走机构2的捉地力，进而提高机器人移动平台的越障能力；此外，当该多功能机器人移动平台处于越障状态时，第一驱动装置22a输出的转速和第二驱动装置22b输出的转速相等，从而使得该多功能机器人移动平台的平稳性更好；

另外，需要说明的是，当该多功能机器人移动平台处于越障状态时，以两两为一对的形式设置的两个支撑腿的轴线之间的夹角为10°－30°。

可选地，本申请的一些实施例中，如图7－8所示，该多功能机器人移动平台具有动态调整状态，对于同一个行走装置而言，定义与地面接触的行走轮为支撑轮，另外一个行走轮为摆动轮，支撑轮的其中一个支撑部着地；当该多功能机器人移动平台缓慢向前移动时，第一驱动装置22a和第二驱动装置22b交替转动，第一行走装置21a的其中一个行走轮和第二行走装置21b的其中一个行走轮同时转动，且摆动轮朝向支撑轮作顺时针摆动，着地的支撑部与位于其前方的支撑部之间的夹角变小，直至摆动轮的其中一个支撑部着地，此时摆动轮成为新的支撑轮，接着原支撑轮顺时针转动，原支撑轮成为新的摆动轮，循环支撑轮和摆动轮的交替过程，即可实现该多功能机器人移动平台的缓慢前进；

当该多功能机器人移动平台缓慢向后移动时，第一驱动装置22a和第二驱动装置22b交替转动，第一行走装置21a的其中一个行走轮和第二行走装置21b的其中一个行走轮同时转动，且摆动轮朝向支撑轮作逆时针摆动，着地的支撑部与位于其后方的支撑部之间的夹角变小，直至摆动轮的其中一个支撑部着地，此时摆动轮成为新的支撑轮，接着原支撑轮逆时针转动，原支撑轮成为新的摆动轮，循环支撑轮和摆动轮的交替过程，即可实现该多功能机器人移动平台的缓慢后退。

可选地，本申请的一些实施例中，如图1－9所示，为了使得行走轮能更好地与地面接触，轮毂具有三条支撑腿，且三条支撑腿呈Y形设置；当然，在其他实施例中，轮毂可以具有两条支撑腿或者四条支撑腿等，本申请实施例对支撑腿的数量不以为限。

可选地，本申请的一些实施例中，如图1－9所示，为了进一步使得行走轮能更好地与地面接触，支撑部为支撑垫或者滚轮，优选地，支撑部为支撑垫，支撑垫的材质为橡胶，橡胶的使用寿命更长。

可选地，本申请的一些实施例中，如图3、4、5、6和9所示，第一驱动装置22a和第二驱动装置22b均包括电动机和第一传动轴，电动机设于车架1，第一传动轴与电动机的电机轴连接；

第一传动组件3包括第一传动主轮31、第一传动从轮32和第一传动带33，第二传动组件4包括第二传动主轮41、第二传动从轮42和第二传动带43；

其中，第一传动主轮31和第二传动主轮41从内至外依次转动连接于第一传动轴，第一传动主轮31和第一传动从轮32通过第一传动带33连接，第一传动从轮32通过转动装置5与第一行走轮的轮毂连接，其中，转动装置5包括第二传动轴51、第一轴承52和第二轴承53，第二传动轴51的一端通过第一轴承52连接于车架1，第一传动从轮32转动连接于第二传动轴51，第一行走轮转动连接于第二传动轴51的另一端；

第二传动轴51穿过第二轴承53的内圈，第二轴承53的外圈嵌设于第二行走轮的内孔；

第二传动从轮42与第二行走轮的轮毂连接，且第二传动主轮41和第二传动轮通过第二传动带43连接。

基于上述结构，为了便于说明，第一驱动装置22a包括电动机221a和第一传动轴222a，第二驱动装置22b包括电动机221b和第二传动轴222b，以下所述的电动机为电动机221a和电动机221b，第一传动轴为第一驱动装置22a的第一传动轴222a和第二驱动装置22b的第二传动轴222b；连接于同一第一传动轴的第一传动主轮31和第二传动主轮41分别对应一个行走装置的第一行走轮和另一个行走装置的第二行走轮，电动机所输出的动力经过第一传动轴、第一传动主轮31、第一传动带33、第一传动从轮32和转动装置5传递至第一行走轮，电动机所输出的动力经过第一传动轴、第二传动主轮41、第二传动带43和第二传动从轮42传递至第二行走轮，从而便于一个驱动装置带动一个行走装置的第一行走轮和另一个行走装置的第二行走轮同步转动；

此外，通过设置第二轴承53，第二轴承53将第二传动轴51和第二传动从轮42分隔，从而使得第二传动轴51的转动和第二传动从轮42的转动独立进行，进而使得同一行走装置的第一行走轮的转动和第二行走轮的转动独立进行。

可选地，本申请的一些实施例中，如图1－9所示，第一行走轮和第二行走轮交错设置，从而使得同一行走装置的第一行走轮和第二行走轮所占用的安装空间更小，进而便于行走装置的安装。

可选地，本申请的一些实施例中，如图1－9所示，该多功能机器人移动平台还包括用于为控制机构、第一驱动装置22a和第二驱动装置22b提供电量的电源6，电源6设于车架1，控制机构和控制组件均与电源6电连接，电源6能保证控制机构、第一驱动装置22a和第二驱动装置22b的正常工作。

可选地，本申请的一些实施例中，如图1－9所示，该多功能机器人移动平台还包括若干避障传感器，若干避障传感器设于车架1的周侧，且各避障传感器与控制机构电连接，避障传感器能感应周围的路况，并且将路况信息发送至控制中心，当前方出现障碍物时，控制机构会控制第一驱动装置22a和第二驱动装置22b，以使得多功能机器人移动平台避开障碍物，从而保证机器人移动平台的正常运行；优选地，避障传感器为超声波传感器。

综上，本申请的多功能机器人移动平台，由于每个行走装置的各行走轮由各自对应的驱动装置驱动，因此该行走机构2的动力更强，适用范围更广，可通过路沿、楼梯等复杂地形；此外，第一驱动装置22a用于驱动第一行走装置21a的第一行走轮和第二行走装置21b的第二行走轮同步转动，第二驱动装置22b用于驱动第一行走装置21a的第二行走轮和第二行走装置21b的第一行走轮同步转动，相比于每个行走轮由单独的驱动装置驱动转动，该行走机构2的驱动装置的数量更少，因此，该机器人移动平台对驱动装置的设计要求降低，从而具有结构简单和成本可控的优点；另外，又由于行走轮为轮式结构，相比于履带式结构，轮式结构具有重量轻、行走速度快、颠簸小的优点，因此，该多功能机器人移动平台还具有灵活度更高、平稳性更好的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能机器人移动平台，其特征在于，包括：

车架，所述车架具有相互垂直的第一方向和第二方向；

行走机构，设置于所述车架上且设为至少两个，所述行走机构包括第一行走装置、第二行走装置、第一驱动装置和第二驱动装置，所述第一行走装置和所述第二行走装置沿所述第一方向间隔设置，所述第一行走装置和所述第二行走装置均包括第一行走轮和第二行走轮，且所述第一行走轮和所述第二行走轮沿所述第二方向同轴设置；

所述第一驱动装置用于驱动所述第一行走装置的第一行走轮和所述第二行走装置的第二行走轮同步转动，所述第二驱动装置用于驱动所述第一行走装置的第二行走轮和所述第二行走装置的第一行走轮同步转动；

控制机构，其与所述第一驱动装置和所述第二驱动装置电连接。

2.根据权利要求1所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，所述第一行走轮和所述第二行走轮均包括轮毂和支撑部，所述第一行走轮的所述轮毂通过第一传动组件与所述第一驱动装置的动力输出端或者所述第二驱动装置的动力输出端连接，所述第二行走轮的所述轮毂通过第二传动组件与所述第一驱动装置的动力输出端或者所述第二驱动装置的动力输出端连接；

所述轮毂具有向远离其中心的方向延伸的支撑腿，所述支撑部设于所述支撑腿远离所述轮毂中心的一端。

3.根据权利要求2所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，所述轮毂具有至少两条所述支撑腿，且同一个所述轮毂的全部所述支撑腿沿该所述轮毂的周向均匀设置。

4.根据权利要求3所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，同一个所述第一行走装置或者所述第二行走装置的任意相邻的两条所述支撑腿的夹角相等。

5.根据权利要求3所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，同一个所述第一行走装置或者所述第二行走装置的所述支撑腿以两两为一对的形式靠近设置。

6.根据权利要求3所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，所述轮毂具有三条所述支撑腿，且三条所述支撑腿呈Y形设置。

7.根据权利要求3所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，所述支撑部为支撑垫或者滚轮。

8.根据权利要求3所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均包括电动机和第一传动轴，所述电动机设于所述车架，所述第一传动轴与所述电动机的电机轴连接；

所述第一传动组件包括第一传动主轮、第一传动从轮和第一传动带，所述第二传动组件包括第二传动主轮、第二传动从轮和第二传动带；

其中，所述第一传动主轮和所述第二传动主轮转动连接于所述第一传动轴，所述第一传动从轮通过转动装置与所述第一行走轮的轮毂连接，且所述第一传动主轮和所述第一传动从轮通过所述第一传动带连接；

所述第二传动从轮与所述第二行走轮的轮毂连接，所述第二传动从轮的内孔的直径大于所述第二传动轴的外径，且所述第二传动主轮和所述第二传动轮通过所述第二传动带连接。

9.根据权利要求8所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，所述转动装置包括第二传动轴、第一轴承和第二轴承，所述第二传动轴的一端通过所述第一轴承连接于所述车架，所述第一传动从轮与所述第二传动轴传动连接，所述第一轮毂转动连接于所述第二传动轴的另一端；

所述第二传动轴穿过所述第二轴承的内圈，所述第二轴承的外圈嵌设于所述第二行走轮的内孔。

10.根据权利要求9所述的多功能机器人移动平台，其特征在于，所述第一行走轮和所述第二行走轮交错设置。

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