CN111976853B

CN111976853B - 一种用于人工智能机器人的行走机构

Info

Publication number: CN111976853B
Application number: CN202010668283.2A
Authority: CN
Inventors: 李君�; 王凌; 刘勇; 彭坚; 鲍翊平; 焦波; 伍国华; 任腾
Original assignee: Central South University of Forestry and Technology
Current assignee: Central South University of Forestry and Technology
Priority date: 2020-07-13
Filing date: 2020-07-13
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2040-07-13
Also published as: CN111976853A

Abstract

本发明涉及人工智能机器人技术领域，具体公开了一种用于人工智能机器人的行走机构，包括承载板，所述承载板的下表面一侧安装有动力移动构件，所述承载板的下表面另一侧安装有防倾倒移动构件，所述承载板的上表面临近防倾倒移动构件的一侧安装有控制箱，所述承载板的上表面临近动力移动构件的一侧安装有转向电机，所述动力移动构件的下端设置有轮体，所述轮体的外表面安装有履带，所述轮体的前方安装有连接板，所述轮体的前表面转动安装有传动杆，所述传动杆的外表面转动安装有电机架。本发明能自动适应路面的倾斜角度，避免装置倾倒，为独立控制机构，能适应各种不利路况，解决了轮体打滑的问题。

Description

一种用于人工智能机器人的行走机构

技术领域

本发明涉及人工智能机器人技术领域，具体是一种用于人工智能机器人的行走机构。

背景技术

智能机器人之所以叫智能机器人，这是因为它有相当发达的“大脑”，在脑中起作用的是中央处理器，这种计算机跟操作它的人有直接的联系，最主要的是，这样的计算机可以进行按目的安排的动作，正因为这样，我们才说这种机器人才是真正的机器人，尽管它们的外表可能有所不同，行走机构为辅助智能机器人移动，增加智能机器人的工作范围。

中国专利公开了一种智能服务机器人的行走机构，(授权公告号CN108861971B)，该专利技术能够智能服务机器人在服务弱势群体上下楼的过程中存在较大的安全隐患，使用非常不便的问题，但是，目前市场上的人工智能机器人的行走机构，大多不能自动适应路面的倾斜角度，不利于机器人行走的稳定性，大多大多行走机构与机器人的其他控制机构为整体控制机构，导致其行走机构不能独立运行，如机器人控制结构出现故障时，导致装置不能移动，变相降低了装置的移动便捷性，大多行走机构不能适应各种不利路况，导致行走范围小，不利于装置的移动便捷性。因此，本领域技术人员提供了一种用于人工智能机器人的行走机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于人工智能机器人的行走机构，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于人工智能机器人的行走机构，包括承载板，所述承载板的下表面一侧安装有动力移动构件，所述承载板的下表面另一侧安装有防倾倒移动构件，所述承载板的上表面临近防倾倒移动构件的一侧安装有控制箱，所述承载板的上表面临近动力移动构件的一侧安装有转向电机，所述动力移动构件的下端设置有轮体，所述轮体的外表面安装有履带，所述轮体的前方安装有连接板，所述轮体的前表面转动安装有传动杆，所述传动杆的外表面转动安装有电机架，所述电机架的上表面焊接有转杆，所述转杆的上端外表面安装有轴承。

作为本发明进一步的方案：所述传动杆的外表面位于电机架的内侧位置处安装有小齿轮，所述电机架的内部安装有行走电机，所述行走电机的后端安装有大齿轮。

作为本发明再进一步的方案：所述防倾倒移动构件的上端设置有安装板，所述安装板的下表面一侧焊接有第一铰接件，所述第一铰接件的下端转动安装有第二铰接件，所述第二铰接件的下表面安装有伸缩杆，所述伸缩杆的下表面焊接有万向轮，所述第二铰接件的上表面铰接有减震杆。

作为本发明再进一步的方案：所述控制箱的前表面安装有控制面板，所述控制箱的内部下表面后端安装有电源，所述控制箱的内部下表面前端一侧安装有倾角传感器，所述控制箱的内部下表面前端另一侧安装有单片机。

作为本发明再进一步的方案：所述履带为一种橡胶材质的构件，所述承载板、动力移动构件、防倾倒移动构件与控制箱均为一种不锈钢材质的构件，所述动力移动构件通过轴承转动安装于承载板的一端外表面位置处，所述转向电机上的转轴焊接于转杆的上表面位置处，所述动力移动构件通过转向电机转动安装于承载板的外表面一端位置处。

作为本发明再进一步的方案：所述轮体设置有三个，三个所述轮体通过连接板安装于履带的内部位置处，所述轮体、履带与连接板设置有两组，两组所述轮体、履带与连接板对应安装在传动杆的前后端位置处。

作为本发明再进一步的方案：所述大齿轮与小齿轮外表面的齿卡合连接，且大齿轮通过行走电机转动于小齿轮的上表面位置处。

作为本发明再进一步的方案：所述防倾倒移动构件通过安装板固定于承载板的下表面一端位置处，所述第一铰接件、第二铰接件、伸缩杆、万向轮与减震杆设置有两组，两组所述第一铰接件、第二铰接件、伸缩杆、万向轮与减震杆分别安装在安装板的下表面前后端位置处，所述减震杆的上端铰接于安装板的下表面一侧位置处，所述伸缩杆通过第二铰接件转动安装于第一铰接件的内部位置处，所述伸缩杆于万向轮的内侧焊接角度为150°。

作为本发明再进一步的方案：所述电源的输出端电极连接单片机的输入端，所述单片机的输出端电极连接倾角传感器与控制面板与转向电机的输入端，所述单片机的输出端电极连接动力移动构件与防倾倒移动构件电极构件的输入端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明人工智能机器人的行走机构，能自动适应路面的倾斜角度，有利于机器人行走的稳定性，避免装置倾倒，本行走机构能适应各种不利路况，增加其行走范围，有利于装置的移动便捷性，动力轮为履带式轮体，且履带式轮体的下表面自动贴合地面，解决了轮体打滑的问题，行走电机运行，行走电机通过大齿轮带动小齿轮转动，小齿轮带动传动杆在电机架的内部转动，传动杆带动轮体转动，从而轮体带动履带转动，装置行走，行走过程中履带的下表面贴合地面，转向电机运行，转向电机带动通过轴承带动转杆在承载板的下表面转动，转杆带动电机架与履带调节动力移动构件进行转向，万向轮实时运行，辅助承载板移动，倾角传感器实时运行，检测承载板的平衡度，如检测到装置倾斜时，单片机控制伸缩杆运行，调节万向轮的上下位置，进行平衡度的调节，防倾倒移动构件受力时，伸缩杆的上端通过第二铰接件在第一铰接件的内部转动，减震杆支撑伸缩杆的倾斜度，达到减震作用。

2.本装置的行走机构与机器人的其他控制机构为独立控制机构，当机器人控制机构出现故障时，其行走机构也能独立运行，解决了维修不便移动的麻烦，把人工智能机器人的主体配件安装到承载板的上表面，对电源充电，然后，通过控制面板设定单片机的运行移动程序，开始使用，最后，使用完成，对电源进行充电。

附图说明

图1为一种用于人工智能机器人的行走机构的结构示意图；

图2为一种用于人工智能机器人的行走机构中动力移动构件的结构示意图；

图3为一种用于人工智能机器人的行走机构中动力移动构件的局部结构示意图；

图4为一种用于人工智能机器人的行走机构中防倾倒移动构件的结构示意图；

图5为一种用于人工智能机器人的行走机构中控制箱的透视图。

图中：1、承载板；2、动力移动构件；3、防倾倒移动构件；4、控制箱；5、转向电机；6、轮体；7、履带；8、连接板；9、电机架；10、转杆；11、轴承；12、传动杆；13、行走电机；14、小齿轮；15、大齿轮；16、安装板；17、第一铰接件；18、第二铰接件；19、伸缩杆；20、万向轮；21、减震杆；22、电源；23、倾角传感器；24、单片机；25、控制面板。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1～5，本发明实施例中，一种用于人工智能机器人的行走机构，包括承载板1，承载板1的下表面一侧安装有动力移动构件2，承载板1的下表面另一侧安装有防倾倒移动构件3，承载板1的上表面临近防倾倒移动构件3的一侧安装有控制箱4，承载板1的上表面临近动力移动构件2的一侧安装有转向电机5，动力移动构件2的下端设置有轮体6，轮体6的外表面安装有履带7，轮体6的前方安装有连接板8，轮体6的前表面转动安装有传动杆12，传动杆12的外表面转动安装有电机架9，电机架9的上表面焊接有转杆10，转杆10的上端外表面安装有轴承11，履带7为一种橡胶材质的构件，承载板1、动力移动构件2、防倾倒移动构件3与控制箱4均为一种不锈钢材质的构件，动力移动构件2通过轴承11转动安装于承载板1的一端外表面位置处，转向电机5上的转轴焊接于转杆10的上表面位置处，动力移动构件2通过转向电机5转动安装于承载板1的外表面一端位置处，轮体6设置有三个，三个轮体6通过连接板8安装于履带7的内部位置处，轮体6、履带7与连接板8设置有两组，两组轮体6、履带7与连接板8对应安装在传动杆12的前后端位置处，首先，把人工智能机器人的主体配件安装到承载板1的上表面，然后，通过控制箱4控制动力移动构件2运行，传动杆12带动轮体6转动，从而轮体6带动履带7转动，装置行走，行走过程中履带7的下表面贴合地面，转向电机5运行，转向电机5带动通过轴承11带动转杆10在承载板1的下表面转动，转杆10带动电机架9与履带7调节动力移动构件2进行转向，防倾倒移动构件3实时运行，辅助承载板1移动，如检测到装置倾斜时，控制箱4控制防倾倒移动构件3运行，调节防倾倒移动构件3的置支撑，进行平衡度的调节，最后，使用完成，对控制箱4进行充电。

在图2、3中：传动杆12的外表面位于电机架9的内侧位置处安装有小齿轮14，电机架9的内部安装有行走电机13，行走电机13的后端安装有大齿轮15，大齿轮15与小齿轮14外表面的齿卡合连接，且大齿轮15通过行走电机13转动于小齿轮14的上表面位置处，行走电机13运行，行走电机13通过大齿轮15带动小齿轮14转动，小齿轮14带动传动杆12在电机架9的内部转动，传动杆12带动轮体6转动，从而轮体6带动履带7转动，装置行走。

在图1、4中：防倾倒移动构件3的上端设置有安装板16，安装板16的下表面一侧焊接有第一铰接件17，第一铰接件17的下端转动安装有第二铰接件18，第二铰接件18的下表面安装有伸缩杆19，伸缩杆19的下表面焊接有万向轮20，第二铰接件18的上表面铰接有减震杆21，防倾倒移动构件3通过安装板16固定于承载板1的下表面一端位置处，第一铰接件17、第二铰接件18、伸缩杆19、万向轮20与减震杆21设置有两组，两组第一铰接件17、第二铰接件18、伸缩杆19、万向轮20与减震杆21分别安装在安装板16的下表面前后端位置处，减震杆21的上端铰接于安装板16的下表面一侧位置处，伸缩杆19通过第二铰接件18转动安装于第一铰接件17的内部位置处，伸缩杆19于万向轮20的内侧焊接角度为150°，如检测到装置倾斜时，伸缩杆19运行，调节万向轮20的上下位置，进行平衡度的调节，防倾倒移动构件3受力时，伸缩杆19的上端通过第二铰接件18在第一铰接件17的内部转动，减震杆21支撑伸缩杆19的倾斜度，达到减震作用。

在图5中：控制箱4的前表面安装有控制面板25，控制箱4的内部下表面后端安装有电源22，控制箱4的内部下表面前端一侧安装有倾角传感器23，控制箱4的内部下表面前端另一侧安装有单片机24，电源22的输出端电极连接单片机24的输入端，单片机24的输出端电极连接倾角传感器23与控制面板25与转向电机5的输入端，单片机24的输出端电极连接动力移动构件2与防倾倒移动构件3电极构件的输入端，使用前，对电源22充电，通过控制面板25设定单片机24的运行移动程序，使用后，对电源22充电。

需要说明的是：转向电机5(型号为CM35D-20)，行走电机13(型号为CM35D-20)，伸缩杆19(型号为CLA-500mm)，减震杆21(型号为QD)，倾角传感器23(型号为MMA7361)，单片机24(型号为YTW12DI8DOMR)。

本发明的工作原理是：首先，把人工智能机器人的主体配件安装到承载板1的上表面，对电源22充电，然后，通过控制面板25设定单片机24的运行移动程序，开始使用，行走电机13运行，行走电机13通过大齿轮15带动小齿轮14转动，小齿轮14带动传动杆12在电机架9的内部转动，传动杆12带动轮体6转动，从而轮体6带动履带7转动，装置行走，行走过程中履带7的下表面贴合地面，转向电机5运行，转向电机5带动通过轴承11带动转杆10在承载板1的下表面转动，转杆10带动电机架9与履带7调节动力移动构件2进行转向，万向轮20实时运行，辅助承载板1移动，倾角传感器23实时运行，检测承载板1的平衡度，如检测到装置倾斜时，单片机24控制伸缩杆19运行，调节万向轮20的上下位置，进行平衡度的调节，防倾倒移动构件3受力时，伸缩杆19的上端通过第二铰接件18在第一铰接件17的内部转动，减震杆21支撑伸缩杆19的倾斜度，达到减震作用，最后，使用完成，对电源22进行充电。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种用于人工智能机器人的行走机构，包括承载板（1），其特征在于，所述承载板（1）的下表面一侧安装有动力移动构件（2），所述承载板（1）的下表面另一侧安装有防倾倒移动构件（3），所述承载板（1）的上表面临近防倾倒移动构件（3）的一侧安装有控制箱（4），所述承载板（1）的上表面临近动力移动构件（2）的一侧安装有转向电机（5），所述动力移动构件（2）的下端设置有轮体（6），所述轮体（6）的外表面安装有履带（7），所述轮体（6）的侧面安装有连接板（8），所述轮体（6）转动安装有传动杆（12），所述传动杆（12）的外表面转动安装有电机架（9），所述电机架（9）的上表面焊接有转杆（10），所述转杆（10）的上端外表面安装有轴承（11）, 所述动力移动构件（2）通过轴承（11）转动安装于承载板（1）的一端外表面位置处，所述转向电机（5）上的转轴焊接于转杆（10）的上表面位置处，所述动力移动构件（2）通过转向电机（5）转动安装于承载板（1）的外表面一端位置处；

所述传动杆（12）的外表面位于电机架（9）的内侧位置处安装有小齿轮（14），所述电机架（9）的内部安装有行走电机（13），所述行走电机（13）的后端安装有大齿轮（15）；

所述轮体（6）设置有三个，三个所述轮体（6）通过连接板（8）安装于履带（7）的内部位置处，所述轮体（6）、履带（7）与连接板（8）设置有两组，两组所述轮体（6）、履带（7）与连接板（8）对应安装在传动杆（12）的前后端位置处。

2.根据权利要求1所述的一种用于人工智能机器人的行走机构，其特征在于，所述防倾倒移动构件（3）的上端设置有安装板（16），所述安装板（16）的下表面一侧焊接有第一铰接件（17），所述第一铰接件（17）的下端转动安装有第二铰接件（18），所述第二铰接件（18）的下表面安装有伸缩杆（19），所述伸缩杆（19）的下表面焊接有万向轮（20），所述第二铰接件（18）的上表面铰接有减震杆（21）。

3.根据权利要求1所述的一种用于人工智能机器人的行走机构，其特征在于，所述控制箱（4）的前表面安装有控制面板（25），所述控制箱（4）的内部下表面后端安装有电源（22），所述控制箱（4）的内部下表面前端一侧安装有倾角传感器（23），所述控制箱（4）的内部下表面前端另一侧安装有单片机（24）。

4.根据权利要求1所述的一种用于人工智能机器人的行走机构，其特征在于，所述履带（7）为一种橡胶材质的构件，所述承载板（1）、动力移动构件（2）、防倾倒移动构件（3）与控制箱（4）均为一种不锈钢材质的构件。

5.根据权利要求2所述的一种用于人工智能机器人的行走机构，其特征在于，所述大齿轮（15）与小齿轮（14）外表面的齿卡合连接，且大齿轮（15）通过行走电机（13）转动于小齿轮（14）的上表面位置处。

6.根据权利要求2所述的一种用于人工智能机器人的行走机构，其特征在于，所述防倾倒移动构件（3）通过安装板（16）固定于承载板（1）的下表面一端位置处，所述第一铰接件（17）、第二铰接件（18）、伸缩杆（19）、万向轮（20）与减震杆（21）设置有两组，两组所述第一铰接件（17）、第二铰接件（18）、伸缩杆（19）、万向轮（20）与减震杆（21）分别安装在安装板（16）的下表面前后端位置处，所述减震杆（21）的上端铰接于安装板（16）的下表面一侧位置处，所述伸缩杆（19）通过第二铰接件（18）转动安装于第一铰接件（17）的内部位置处，所述伸缩杆（19）于万向轮（20）的内侧焊接角度为150°。

7.根据权利要求3所述的一种用于人工智能机器人的行走机构，其特征在于，所述电源（22）的输出端电极连接单片机（24）的输入端，所述单片机（24）的输出端电极连接倾角传感器（23）与控制面板（25）与转向电机（5）的输入端，所述单片机（24）的输出端电极连接动力移动构件（2）与防倾倒移动构件（3）电极构件的输入端。