CN111906754A - 一种室内巡检机器人及其底盘结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种室内巡检机器人底盘结构，包括：底盘、支撑架、两主动轮组以及从动轮；支撑架竖直安装于底盘顶部上；两主动轮组对称安装于支撑架于自身左右端方向的两侧；主动轮组包括主动轮、上支架、下支架、电机固定座、驱动电机以及减震器；从动轮安装于底盘底部上；从以上技术方案可以看出，本申请提供的一种室内巡检机器人底盘结构，主动轮通过上支架、下支架、电机固定座、驱动电机以及减震器组成能够与支撑架以及底盘弹性连接的主动轮组，刚性好；配合从动轮使用，行驶稳定好，适应性好。而且，整体结构简单，安装方便。本申请还提供的一种室内巡检机器人，具有结构简单、安装方便、刚性好以及适应性好的有益效果。

Description

一种室内巡检机器人及其底盘结构

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种室内巡检机器人及其底盘结构。

背景技术

随着社会技术的发展，越来越多的机器人被应用到生活及工作中，大大提高了现实的工作效率。特别是自主移动机器人已逐渐应用到火车站、广场、商场等室内场所之中，越来越受到人们的重视，使用价值也越来越高。具备自主移动的机器人，其重要的核心之一便是其底盘，目前使用最多的底盘驱动方式为差速驱动，主要是它具备价格较低，重量较轻等特点，但也存在着结构复杂、安装难度大、刚性差、适应性差等缺点。

发明内容

有鉴于此，本申请的第一目的是提供一种室内巡检机器人底盘结构，能够解决现有技术中底盘结构复杂、安装难度大、刚性差以及适应性差的技术问题。

本申请的第二目的是提供一种室内巡检机器人。

为达到上述技术目的，本申请提供了一种室内巡检机器人底盘结构，包括：底盘、支撑架、两主动轮组以及从动轮；

所述支撑架竖直安装于所述底盘顶部上；

两所述主动轮组对称安装于所述支撑架于自身左右端方向的两侧；

所述主动轮组包括主动轮、上支架、下支架、电机固定座、驱动电机以及减震器；

所述驱动电机安装所述电机固定座上，且输出轴与所述主动轮同步转动连接；

所述上支架的第一端沿竖直方向与所述电机固定座铰接，第二端沿竖直方向与所述支撑架位于所述底盘上方的位置铰接；

所述下支架的第一端沿竖直方向与所述电机固定座铰接且位于所述上支架的第一端下方，所述下支架的第二端沿竖直方向与所述底盘底部铰接且位于所述上支架的第二端下方；

所述减震器的第一端沿竖直方向与所述电机固定座铰接且位于所述上支架第一端与所述下支架的第一端之间，所述减震器的第二端沿竖直方向与所述支撑架铰接且位于所述上支架第二端上方；

所述从动轮安装于所述底盘底部上。

进一步地，所述上支架以及所述下支架均呈类V型；

所述上支架以及下支架背离自身开口朝向的端部分别与所述电机固定座铰接，沿自身开口方向的端部分别与所述支撑架铰接。

进一步地，所述底盘上于所述支撑架两侧位置分别开设有用于避让所述主动轮组的避让豁口。

进一步地，所述上支架的第二端与所述下支架的第二端分别通过支架固定座与所述支撑架以及所述底盘铰接。

进一步地，所述减震器的第二端通过减震器固定座与所述支撑架铰接。

进一步地，所述从动轮具体为万向轮，所述从动轮数量为四个，且两两对称分布于所述主动轮组于所述底盘前后端方向的两侧。

一种室内巡检机器人，包括底盘结构、主控装置、巡检装置、供电装置以及激光雷达；

所述主控装置、所述巡检装置、所述供电装置以及所述激光雷达均安装于所述底盘结构上；

所述主控装置分别与所述底盘结构的驱动电机、所述巡检装置、所述供电装置以及所述激光雷达电连接。

进一步地，所述巡检装置包括机械臂、机械臂固定座以及末端检测模块；

所述机械臂通过所述机械臂固定座安装于所述底盘结构的支撑架顶部；

所述末端检测模块安装于所述机械臂的活动端上，所述末端检测模块包括红外摄像机、摄像机、补光灯以及局放检测模块。

进一步地，所述供电装置包括两电池、两电池仓、无线充电受电端以及电源管理模块；

两所述电池仓相对所述支撑架对称安装于所述底盘底部的前端部以及后端部上；

两所述电池分别安装于所述电池仓内；

所述电源管理模块通过电源管理模块支架安装于所述底盘顶部的后端部上，且分别与所述电池以及所述无线充电受电端电连接；

所述无线充电受电端通过无线充电受电端支架安装于所述电源管理模块支架上。

进一步地，所述主控装置包括上位机、下位机、电机控制器、指示灯以及无线路由通信模块；

所述上位机分别与所述电源管理模块、所述无线充电受电端以及所述下位机电连接，还通过所述无线路由通信模块与所述末端检测模块以及所述激光雷达电连接；

所述下位机分别与所述电机控制器、指示灯以及机械臂电连接；

所述电机控制器与所述驱动电机电连接。

从以上技术方案可以看出，本申请提供的一种室内巡检机器人底盘结构，主动轮通过上支架、下支架、电机固定座、驱动电机以及减震器组成能够与支撑架以及底盘弹性连接的主动轮组，刚性好；配合从动轮使用，行驶稳定好，适应性好。而且，整体结构简单，安装方便。

本申请还提供的一种室内巡检机器人，具有结构简单、安装方便、刚性好以及适应性好的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请中提供的一种室内巡检机器人底盘结构的轴侧示意图；

图2为本申请中提供的一种室内巡检机器人底盘结构的正视图；

图3为本申请中提供的一种室内巡检机器人的整体结构示意图；

图4为本申请中提供的一种室内巡检机器人的仰视图；

图5为本申请中提供的一种室内巡检机器人的俯视图；

图6为本申请中提供的一种室内巡检机器人的流程框图；

图中：1-主动轮组，1-1-减震器固定座，1-2-减震器，1-3-支架固定座，1-4-上支架，1-5-下支架，1-6-主动轮，1-7-电机固定座，1-8-驱动电机，2-电机控制器，3-从动轮，4-下位机，5-底盘，6-电池仓，7-指示灯支架，8-指示灯，9-激光雷达支架，10-激光雷达，11-支撑架，12-机械臂固定座，13-末端检测模块，13-1红外摄像机，13-2补光灯，13-3摄像机，13-4局放检测模块，14-机械臂，15-无线充电受电端支架，16-无线充电受电端，17-电源管理模块，18-上位机，19-电源管理模块支架，20-无线路由通信模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，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，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例公开了一种室内巡检机器人底盘结构。

请参阅图1以及图2，本申请实施例中提供的一种室内巡检机器人底盘结构的一个实施例包括：

底盘5、支撑架11、两主动轮组1以及从动轮3；支撑架11竖直安装于底盘5顶部上；两主动轮组1对称安装于支撑架11于自身左右端方向的两侧；主动轮组1包括主动轮1-6、上支架1-4、下支架1-5、电机固定座1-7、驱动电机1-8以及减震器1-2；驱动电机1-8安装电机固定座1-7上，且输出轴与主动轮1-6同步转动连接；上支架1-4的第一端沿竖直方向与电机固定座1-7铰接，第二端沿竖直方向与支撑架11位于底盘5上方的位置铰接；下支架1-5的第一端沿竖直方向与电机固定座1-7铰接且位于上支架1-4的第一端下方，下支架1-5的第二端沿竖直方向与底盘5底部铰接且位于上支架1-4的第二端下方；减震器1-2的第一端沿竖直方向与电机固定座1-7铰接且位于上支架1-4第一端与下支架1-5的第一端之间，减震器1-2的第二端沿竖直方向与支撑架11铰接且位于上支架1-4第二端上方；从动轮3安装于底盘5底部上。

具体来说，上支架1-4、下支架1-5以及电机固定座1-7组成固定主动轮1-6的三连杆机构，使得主动轮1-6可相对于底盘5在竖直方向做相对运动。同时，可调节减震器1-2的弹力大小，以根据实际使用情况调整主动轮1-6与地面之间的作用力，实现主动轮1-6与地面的实时贴合同时调整相互之间作用力的大小，可有效防止主动轮1-6悬空。特别是当底盘5遇到路面不平的情形时，主动轮1-6在减震器1-2推力和三连杆机构的共同作用下在垂直方向往下偏移运动贴合地面，保证两主动轮1-6在任何时刻都不悬空，避免机器人系统行走异常及失效情况发生。支撑架11可以安装底盘5顶部的中心位置，具体不做限制。另外，通过主动轮组1结合从动轮3，能够提高底盘5的整体稳定性，减少侧翻情况。

从以上技术方案可以看出，本申请提供的一种室内巡检机器人底盘结构，主动轮1-6通过上支架1-4、下支架1-5、电机固定座1-7、驱动电机1-8以及减震器1-2组成能够与支撑架11以及底盘5弹性连接的主动轮组1，刚性好；配合从动轮3使用，行驶稳定好，适应性好。而且，整体结构简单，安装方便。

以上为本申请实施例提供的一种室内巡检机器人底盘结构的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种室内巡检机器人底盘结构的实施例二，具体请参阅图1至图2。

一种室内巡检机器人底盘结构，包括：底盘5、支撑架11、两主动轮组1以及从动轮3；支撑架11竖直安装于底盘5顶部上；两主动轮组1对称安装于支撑架11于自身左右端方向的两侧；主动轮组1包括主动轮1-6、上支架1-4、下支架1-5、电机固定座1-7、驱动电机1-8以及减震器1-2；驱动电机1-8安装电机固定座1-7上，且输出轴与主动轮1-6同步转动连接；上支架1-4的第一端沿竖直方向与电机固定座1-7铰接，第二端沿竖直方向与支撑架11位于底盘5上方的位置铰接；下支架1-5的第一端沿竖直方向与电机固定座1-7铰接且位于上支架1-4的第一端下方，下支架1-5的第二端沿竖直方向与底盘5底部铰接且位于上支架1-4的第二端下方；减震器1-2的第一端沿竖直方向与电机固定座1-7铰接且位于上支架1-4第一端与下支架1-5的第一端之间，减震器1-2的第二端沿竖直方向与支撑架11铰接且位于上支架1-4第二端上方；从动轮3安装于底盘5底部上。

进一步地，如图1以及图2所示，上支架1-4以及下支架1-5均呈类V型；上支架1-4以及下支架1-5背离自身开口朝向的端部分别与电机固定座1-7铰接，沿自身开口方向的端部分别与支撑架11铰接。本实施例中，采用类V型结构，并使得上支架1-4以及下支架1-5背离自身开口朝向的端部与支撑架11连接，提高与支撑架11的连接稳定性。当然，本实施例中上支架1-4以及下支架1-5也可以是其它形状结构，具体不做限制。

进一步地，底盘5上于支撑架11两侧位置分别开设有用于避让主动轮组1的避让豁口(图中未示)。方便主动轮组1的安装，而且能够节约安装空间，使得整体结构更加紧凑。

进一步地，如图1所示，上支架1-4的第二端与下支架1-5的第二端分别通过支架固定座1-3与支撑架11以及底盘5铰接。对应的，减震器1-2的第二端通过减震器固定座1-1与支撑架11铰接。其中支架固定座1-3以及减震器固定座1-1均可以是如下例如图1以及图2所示结构，包括座板以及设置于座板上的连接块，连接块用于铰接相连用，而座板则通过螺丝等紧固件与支撑架11或底盘5连接固定用，具体不做限制。

进一步地，从动轮3具体可以为万向轮，保证底盘结构的转向顺畅，同时从动轮3数量为四个，且两两对称分布于主动轮组1于底盘5前后端方向的两侧。呈现六轮结构，进一步提高底盘5的行驶稳定性。本申请中，从动轮3的数量可以根据实际需要做适当的变换选择，具体不做限制。

本申请实施例还公开了一种室内巡检机器人。

请参阅图3，本申请实施例中提供的一种室内巡检机器人的一个实施例包括：

底盘结构、主控装置、巡检装置、供电装置以及激光雷达10；主控装置、巡检装置、供电装置以及激光雷达10均安装于底盘结构上；主控装置分别与底盘结构的驱动电机1-8、巡检装置、供电装置以及激光雷达10电连接。

具体来说，控制装置用于机器人的控制，例如控制机器人巡检检测、行驶等，供电装置用于提供各器部件电能，以保证机器人正常运作；激光雷达10可以通过激光雷达支架9安装于底盘5顶部前端部位置，用于检测环境，以方便机器人自主导航行驶使用。

以上为本申请实施例提供的一种室内巡检机器人的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种室内巡检机器人的实施例二，具体请参阅图3至图6。

进一步地，巡检装置包括机械臂14、机械臂14固定座12以及末端检测模块13；机械臂14通过机械臂14固定座12安装于底盘结构的支撑架11顶部；末端检测模块13安装于机械臂14的活动端上，末端检测模块13包括红外摄像机13-1、摄像机13-3、补光灯13-2以及局放检测模块13-4。

具体来说，机械臂14固定座12安装在支撑架11顶部，机械臂14安装在机械臂14固定座12上，其中机械臂14可以是多关节组成，以实现多轴操作，以使得末端检测模块13可以多方位多角度进行检测。摄像机13-3可以是高清相机装置，可拍摄高清照片数据并将数据传输给上位机18处理。补光灯13-2可用于环境的补光和照明。红外摄像机13-1可拍摄被检测设备的温度照片数据，并将带有温度数据的图片数据传输给上位机18。局放检测模块13-4可对被检测设备进行局部放电检测，可先于其它检测手段例如红外检测而检测到被检测设备早期的故障现象。

进一步地，供电装置包括两电池(图中未示)、两电池仓6、无线充电受电端16以及电源管理模块17；两电池仓6相对支撑架11对称安装于底盘5底部的前端部以及后端部上；两电池分别安装于电池仓6内；电源管理模块17通过电源管理模块支架19安装于底盘5顶部的后端部上，且分别与电池以及无线充电受电端16电连接；无线充电受电端16通过无线充电受电端16支架15安装于电源管理模块支架19上。

具体来说，设置两个电池仓6并对称设置在底盘5的前后端部位置，起到平衡底盘5负载，提高稳定性，避免机器人在行走过程中出现前倾情况，拆装更换也方便。电源管理模块17可以将电池电压转换成机器人各个器件所需的电压并控制系统电能的通断。无线充电受电端16可接受无线充电供电端的无线充电，机械人可自动导航至无线充电供电端位置，实现其自动充电功能。

进一步地，如图6所示，主控装置包括上位机18、下位机4、电机控制器2、指示灯8以及无线路由通信模块20；上位机18分别与电源管理模块17、无线充电受电端16以及下位机4电连接，还通过无线路由通信模块20与末端检测模块13以及激光雷达10电连接；下位机4分别与电机控制器2、指示灯8以及机械臂14电连接；电机控制器2与驱动电机1-8电连接。指示灯8可以通过指示灯支架7安装于底盘5顶部前端部位置。

具体来说，上位机18是机器人的控制核心，上位机18与下位机4之间的通讯协议是全双工模式串口通讯协议，下位机4实时向上位机18反馈其控制的器件状态及必备数据，上位机18通过下位机4传输其控制指令，最终控制机器人的各种状态。

下位机4通过实时输出不同端口电压控制指示灯8显示出的颜色及时长，达到状态显示目的。下位机4与电机控制器2之间的通讯是CAN协议通讯，下位机4向电机控制器2发送控制指令，控制减速电机的转速及转向，电机控制器2则不断向下位机4发送其实时状态，最终可精准控制主动轮1-6的转速及转向。下位机4与机械臂14之间的通讯可以是CAN协议通讯，下位机4解析上位机18对机械臂14的控制指令，并转化为各个关节的控制指令，控制各个关节精准到达指定的位置。

上位机18、激光雷达10、天线路由通讯模块、末端检测模块13之间均可以通过以太网连接。上位机18可通过以太网获取末端检测模块13的摄像机13-3和红外摄像机13-1的检测数据。上位机18通过以太网可实时获取激光雷达10检测到的数据，处理数据后可获得机器人的定位及导航数据，并向下位机4发送行走及转向控制指令使机器人导航至设定位置。达到指定位置后，解析后台系统的机械臂14关节运动指令，将检测末端摆放至指定检测状态，末端检测模块13可检测所需的高清图像、红外图像、局部放电等数据。后台系统通过天线路由通讯模块向机器人发送任务指令，机器人上位机18解析获取的任务指令，同时获取激光雷达10实时数据，控制下位机4及末端检测模块13执行相应的控制指令并获取相对应的检测数据，并向后台系统发送机器人的实时状态及检测数据，实现机器人室内的自动化巡检。

以上对本申请所提供的一种室内巡检机器人及其底盘结构进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种室内巡检机器人底盘结构，其特征在于，包括：底盘、支撑架、两主动轮组以及从动轮；

所述支撑架竖直安装于所述底盘顶部上；

两所述主动轮组对称安装于所述支撑架于自身左右端方向的两侧；

所述主动轮组包括主动轮、上支架、下支架、电机固定座、驱动电机以及减震器；

所述驱动电机安装所述电机固定座上，且输出轴与所述主动轮同步转动连接；

所述上支架的第一端沿竖直方向与所述电机固定座铰接，第二端沿竖直方向与所述支撑架位于所述底盘上方的位置铰接；

所述下支架的第一端沿竖直方向与所述电机固定座铰接且位于所述上支架的第一端下方，所述下支架的第二端沿竖直方向与所述底盘底部铰接且位于所述上支架的第二端下方；

所述减震器的第一端沿竖直方向与所述电机固定座铰接且位于所述上支架第一端与所述下支架的第一端之间，所述减震器的第二端沿竖直方向与所述支撑架铰接且位于所述上支架第二端上方；

所述从动轮安装于所述底盘底部上。

2.根据权利要求1所述的一种室内巡检机器人底盘结构，其特征在于，所述上支架以及所述下支架均呈类V型；

所述上支架以及下支架背离自身开口朝向的端部分别与所述电机固定座铰接，沿自身开口方向的端部分别与所述支撑架铰接。

3.根据权利要求1所述的一种室内巡检机器人底盘结构，其特征在于，所述底盘上于所述支撑架两侧位置分别开设有用于避让所述主动轮组的避让豁口。

4.根据权利要求1所述的一种室内巡检机器人底盘结构，其特征在于，所述上支架的第二端与所述下支架的第二端分别通过支架固定座与所述支撑架以及所述底盘铰接。

5.根据权利要求1所述的一种室内巡检机器人底盘结构，其特征在于，所述减震器的第二端通过减震器固定座与所述支撑架铰接。

6.根据权利要求1所述的一种室内巡检机器人底盘结构，其特征在于，所述从动轮具体为万向轮，所述从动轮数量为四个，且两两对称分布于所述主动轮组于所述底盘前后端方向的两侧。

7.一种室内巡检机器人，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的底盘结构、主控装置、巡检装置、供电装置以及激光雷达；

所述主控装置、所述巡检装置、所述供电装置以及所述激光雷达均安装于所述底盘结构上；

所述主控装置分别与所述底盘结构的驱动电机、所述巡检装置、所述供电装置以及所述激光雷达电连接。

8.根据权利要求7所述的一种室内巡检机器人，其特征在于，所述巡检装置包括机械臂、机械臂固定座以及末端检测模块；

所述机械臂通过所述机械臂固定座安装于所述底盘结构的支撑架顶部；

所述末端检测模块安装于所述机械臂的活动端上，所述末端检测模块包括红外摄像机、摄像机、补光灯以及局放检测模块。

9.根据权利要求8所述的一种室内巡检机器人，其特征在于，所述供电装置包括两电池、两电池仓、无线充电受电端以及电源管理模块；

两所述电池仓相对所述支撑架对称安装于所述底盘底部的前端部以及后端部上；

两所述电池分别安装于所述电池仓内；

所述电源管理模块通过电源管理模块支架安装于所述底盘顶部的后端部上，且分别与所述电池以及所述无线充电受电端电连接；

所述无线充电受电端通过无线充电受电端支架安装于所述电源管理模块支架上。

10.根据权利要求9所述的一种室内巡检机器人，其特征在于，所述主控装置包括上位机、下位机、电机控制器、指示灯以及无线路由通信模块；

所述上位机分别与所述电源管理模块、所述无线充电受电端以及所述下位机电连接，还通过所述无线路由通信模块与所述末端检测模块以及所述激光雷达电连接；

所述下位机分别与所述电机控制器、指示灯以及机械臂电连接；

所述电机控制器与所述驱动电机电连接。

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