CN112407086A - 移动装置和机器人 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供一种移动装置和机器人。移动装置包括底盘、驱动轮机构以及转向控制机构，驱动轮机构包括驱动轮安装支架，驱动轮安装支架可转动地安装于底盘。转向控制机构包括转向支架和支架驱动组件，转向支架可滑动地安装于底盘并与驱动轮安装支架连接。转向支架包括齿条，支架驱动组件包括驱动电机和驱动齿轮，驱动电机驱动驱动齿轮转动，驱动齿轮与齿条啮合。驱动齿轮的转动带动齿条移动，以带动转向支架相对底盘滑动，转向支架相对底盘的滑动带动驱动轮安装支架相对底盘转动，从而可以实现驱动轮机构的原地转向，使得移动装置的最小转弯半径为零，有助于移动装置实现横向移动。

Description

移动装置和机器人

技术领域

本发明涉及建筑工业技术领域，具体而言，涉及一种移动装置和机器人。

背景技术

建筑工业领域中通常采用四驱差速底盘作为移动装置，四驱差速底盘一般通过调整左右两侧的轮子的转速来进行转向，然而这种依靠差速的方式使得四驱差速底盘存在最小转弯半径。

发明内容

本发明实施方式提出了一种移动装置和机器人，以解决上述技术问题。

本发明实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本发明实施方式提供一种移动装置，移动装置包括底盘、驱动轮机构以及转向控制机构，驱动轮机构包括驱动轮安装支架，驱动轮安装支架可转动地安装于底盘。转向控制机构包括转向支架和支架驱动组件，转向支架可滑动地安装于底盘并与驱动轮安装支架连接。转向支架包括齿条，支架驱动组件包括驱动电机和驱动齿轮，驱动电机驱动驱动齿轮转动，驱动齿轮与齿条啮合。驱动齿轮的转动带动齿条移动，以带动转向支架相对底盘滑动，转向支架相对底盘的滑动带动驱动轮安装支架相对底盘转动。

本发明实施方式提供的移动装置中，驱动轮机构的驱动轮安装支架可转动地安装于底盘，转向控制机构的转向支架可滑动地安装于底盘并与驱动轮安装支架连接，由于转向控制机构的驱动齿轮的转动带动齿条移动，以带动转向支架相对底盘滑动，转向支架相对底盘的滑动带动驱动轮安装支架相对底盘转动，从而可以实现驱动轮机构的原地转向，使得移动装置的最小转弯半径为零，有助于移动装置实现横向移动。此外，由于转向控制机构通过驱动齿轮与齿条来传动驱动电机的动力，有助于提高驱动轮安装支架转动过程的稳定性，以及有助于提高驱动轮安装支架的转动精确度。

在一些实施方式中，底盘包括板体和板体滑轨，板体滑轨安装于板体，板体滑轨的长度方向平行于齿条的长度方向。转向支架还包括支架主体和支架滑块，支架滑块与齿条均安装于支架主体，支架滑块位于支架主体的朝向板体滑轨的表面，支架滑块的长度方向平行于齿条的长度方向，支架滑块滑动嵌设于板体滑轨内。

本发明实施方式提供的齿条、支架滑块、板体滑轨三者相互平行，从而便于齿条将相对板体移动的力传递到转向支架，使得转向支架的支架滑块易于在板体滑轨进行滑动，从而有助于保证转向支架相对板体滑动的顺畅性。

在一些实施方式中，转向支架还包括支架滑轨，支架滑轨安装于支架主体，支架滑轨的长度方向垂直于齿条的长度方向。驱动轮安装支架包括轮架、转向臂和转向滑块，转向臂连接于轮架，转向滑块的一端铰接于转向臂，转向滑块的另一端滑动嵌设于支架滑轨内。

本发明实施方式提供的移动装置中，通过将转向滑块铰接于转向臂且滑动嵌设于支架滑轨内，可以实现转向支架与驱动轮安装支架的滑动连接以及转动连接。

在一些实施方式中，板体设有板体通孔，驱动电机安装于板体的背离转向支架的表面，驱动电机的输出轴穿设板体通孔并与驱动齿轮连接，且驱动齿轮与齿条位于板体的同一侧。

本发明实施方式提供的移动装置中，驱动电机安装于板体的背离转向支架的表面，从而可以减少驱动电机占据板体朝向转向支架一侧的空间位置。此外，齿条与驱动齿轮位于板体的同一侧，便于将齿条与驱动齿轮进行啮合。

在一些实施方式中，支架驱动组件还包括调整套筒，调整套筒套设于驱动电机的输出轴并相抵于驱动电机的机体与驱动齿轮之间。

本发明实施方式提供的移动装置中，便于通过装配不同长度的调整套筒来调节驱动齿轮沿驱动电机的输出轴的轴向距离，从而有助于将驱动齿轮调整至与其他结构处于合适的啮合位置。

在一些实施方式中，驱动轮安装支架还包括转向轴承和转向轴承座，转向轴承的内圈与转向轴承座连接，转向轴承的外圈与转向臂连接，转向轴承座连接于转向滑块。

本发明实施方式提供的转向滑块通过轴承结构安装于转向臂，有助于提高转向滑块相对转向臂转动的稳定性。

在一些实施方式中，轮架设有转轴，转轴与板体可转动地连接，转向臂设有安装通孔，转向臂通过安装通孔套设于转轴。

本发明实施方式提供的转向臂可以根据驱动轮安装支架安装于板体的不同位置而调整与轮架的角度，使得驱动轮安装支架适配于所在位置，从而有助于提高驱动轮安装支架的通用性，避免了驱动轮安装支架由于安装于板体的不同位置而设计多种不同的结构。

在一些实施方式中，驱动轮机构还包括滚轮和滚轮电机，滚轮与滚轮电机均安装于轮架，滚轮电机驱动滚轮转动。

本发明实施方式提供的滚轮电机的输出轴可以直接连接于滚轮，有助于提升滚轮电机的传动效率，并且在轮架相对板体转动过程中，由于滚轮与滚轮电机均安装于轮架，可以带动滚轮电机与滚轮同步转动，从而避免了滚轮电机与滚轮的连接关系因发生改变而导致滚轮电机不能稳定地驱动滚轮的情况。

在一些实施方式中，驱动轮机构的数量为多个，转向控制机构的滑动带动多个驱动轮安装支架同步转动。

本发明实施方式提供的移动装置，转向控制机构的滑动可以带动多个驱动轮安装支架同步转动，从而可以实现所有的驱动轮机构转向时的同步。

第二方面，本发明实施方式还提供一种机器人，机器人包括机身以及上述任一实施方式的移动装置。

本发明实施方式的机器人中，驱动轮机构的驱动轮安装支架可转动地安装于底盘，转向控制机构的转向支架可滑动地安装于底盘并与驱动轮安装支架连接，由于转向控制机构的驱动齿轮的转动带动齿条移动，以带动转向支架相对底盘滑动，转向支架相对底盘的滑动带动驱动轮安装支架相对底盘转动，从而可以实现驱动轮机构的原地转向，使得移动装置的最小转弯半径为零，有助于移动装置实现横向移动。此外，由于转向控制机构通过驱动齿轮与齿条来传动驱动电机的动力，有助于提高驱动轮安装支架转动过程的稳定性，以及有助于提高驱动轮安装支架的转动精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施方式提供的移动装置的结构示意图。

图2为图1的移动装置的另一视角的结构示意图。

图3为图1的移动装置的部分结构示意图。

图4为图3的分解示意图。

图5为图1的移动装置的驱动轮机构的结构示意图。

图6为图5的驱动轮机构的分解示意图。

图7为图5的驱动轮机构的转向臂与轮架调整至不同角度的示意图。

图8为图1的移动装置的又一视角的结构示意图。

图9为图1的移动装置的转向支架的结构示意图。

图10为图8的移动装置的驱动轮机构转向后的结构示意图。

附图标记

移动装置100、底盘10、板体11、板体滑轨安装部111、安装孔1111、板体滑轨13、紧固孔131、板体通孔15、驱动轮机构30、驱动轮安装支架31、轮架311、转轴3111、转向臂313、安装通孔3131、转向滑块315、滚轮317、滚轮电机319、转向轴承312、转向轴承座314、支承轴承33、支承轴承座35、转向控制机构50、转向支架51、齿条511、支架主体513、支架滑块515、支架滑轨517、支架驱动组件53、驱动电机531、输出轴5311、机体5313、驱动齿轮533、调整套筒535。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域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方式，都属于本发明保护的范围。

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1，本发明实施方式提供一种移动装置100，移动装置100可以是四驱差速底盘10并应用于建筑施工环境中。

移动装置100包括底盘10、驱动轮机构30以及转向控制机构50，驱动轮机构30与转向控制机构50均安装于底盘10，驱动轮机构30与转向控制机构50连接。底盘10可以作为移动装置100的搭接平台，使得移动装置100与其他装置搭接组合成搬运机器人、喷涂机器人、弧焊机器人、地板铺设机器人等等。驱动轮机构30可以实现移动装置100的移动，转向控制机构50可以改变移动装置100的移动方向，转向控制机构50与驱动轮机构30相互配合可以实现移动装置100的横向移动。

请参阅图2至图4，底盘10可以包括板体11和板体滑轨13，板体滑轨13安装于板体11。底盘10可以通过板体11来与其他装置进行搭接组合。板体11设有板体滑轨安装部111，板体滑轨安装部111用于与板体滑轨13进行连接，从而便于装配底盘10的过程中可以快速地定位出板体滑轨13安装在板体11的位置，有助于提高底盘10的装配效率。

例如板体滑轨安装部111可以设有多个安装孔1111，多个安装孔1111间隔排布；对应地，板体滑轨13设有与多个紧固孔131，多个紧固孔131与多个安装孔1111对应设置，通过利用螺钉、螺栓等紧固件安装于紧固孔131与安装孔1111内，从而可以将板体滑轨13与板体11进行固定连接。

板体11还可以设有板体通孔15，板体通孔15与滑轨安装部间隔设置。板体通孔15可用于与转向控制机构50进行配合。

请参阅图5和图6，驱动轮机构30包括驱动轮安装支架31，驱动轮安装支架31可转动地安装于底盘10，例如驱动轮安装支架31可转动地安装于板体11。

驱动轮安装支架31可以包括轮架311，轮架311设有转轴3111，驱动轮机构30可以通过转轴3111与板体11进行转动连接。为实现转轴3111与板体11的转动连接，驱动轮机构30还可以包括支承轴承33以及支承轴承座35，支承轴承33的内圈连接于轮架311，例如轮架311的转轴3111可以安装于支承轴承33的内圈并与支承轴承33的内圈进行过盈配合。支承轴承33的外圈连接于支承轴承座35，例如支承轴承33的外圈可以安装于支承轴承座35内并与支承轴承座35进行过盈配合。支承轴承座35则可以与板体11连接，例如支承轴承座35可以通过螺钉、螺栓等紧固件安装于板体11。如此，驱动轮安装支架31通过轴承结构安装于板体11，有助于提高驱动轮安装支架31相对板体11转动的稳定性。

驱动轮安装支架31还可以包括转向臂313和转向滑块315，驱动轮安装支架31通过转向臂313和转向滑块315来与转向控制机构50进行连接。

转向臂313可以连接于轮架311，例如转向臂313设有安装通孔3131，转向臂313通过安装通孔3131套设于轮架311的转轴3111，则转向臂313可以根据驱动轮安装支架31安装于板体11的不同位置而调整与轮架311的角度，如图7所示，使得驱动轮安装支架31适配于所在位置，从而有助于提高驱动轮安装支架31的通用性，避免了驱动轮安装支架31由于安装于板体11的不同位置而设计多种不同的结构。此外，在转向臂313与轮架311调整至合适角度后，转向臂313与轮架311可以通过螺钉、螺栓等紧固件进行固定连接，从而可以避免转向臂313相对轮架311发生转动。

转向滑块315的一端可以铰接于转向臂313，例如转向滑块315铰接于转向臂313的背离轮架311的一端。为实现转向滑块315与转向臂313的铰接，驱动轮安装支架31还可以包括转向轴承312和转向轴承座314，转向轴承312的内圈与转向轴承座314连接，转向轴承312的外圈与转向臂313连接，转向轴承座314连接于转向滑块315。如此，转向滑块315通过轴承结构安装于转向臂313，有助于提高转向滑块315相对转向臂313转动的稳定性。

驱动轮机构30还可以包括滚轮317和滚轮电机319，滚轮317与滚轮电机319均安装于轮架311。滚轮电机319驱动滚轮317转动，例如滚轮电机319的输出轴5311可以直接连接于滚轮317，有助于提升滚轮电机319的传动效率，并且在轮架311相对板体11转动过程中，由于滚轮317与滚轮电机319均安装于轮架311，可以带动滚轮电机319与滚轮317同步转动，从而避免了滚轮电机319与滚轮317的连接关系因发生改变而导致滚轮电机319不能稳定地驱动滚轮317的情况。

驱动轮机构30的数量为多个，例如本发明实施方式中，如图8所示，驱动轮机构30的数量为四个，四个驱动轮机构30排列形成两排两列的排布方式，四个驱动轮机构30可以稳定地支撑底盘10，有助于实现移动装置100的稳定移动。

此外，四个驱动轮机构30根据连接于转向控制机构50的不同位置而通过调整转向臂313与轮架311的安装角度、以及调整驱动电机531安装于轮架311的位置，从而可以划分为第一驱动轮机构301和第二驱动轮机构302，第一驱动轮机构301和第二驱动轮机构302对称地连接于转向控制机构50，使得四个驱动轮机构30之间的排布方式较为合理。本发明实施方式中，第一驱动轮机构301的数量为两个，第二驱动轮机构302的数量为两个。

请参阅图4和图9，转向控制机构50包括转向支架51和支架驱动组件53，转向支架51可滑动地安装于底盘10并与驱动轮安装支架31连接，支架驱动组件53与转向支架51连接并用于带动转向支架51相对底盘10滑动。

支架驱动组件53包括驱动电机531和驱动齿轮533，驱动电机531驱动驱动齿轮533转动。驱动电机531安装于板体11的背离转向支架51的表面，从而可以减少驱动电机531占据板体11朝向转向支架51一侧的空间位置。驱动电机531驱动电机531的输出轴5311穿设板体通孔15并与驱动齿轮533连接。其中，驱动齿轮533可以通过螺钉、螺栓等紧固件与驱动电机531的输出轴5311进行固定连接。

支架驱动组件53还可以包括调整套筒535，调整套筒535套设于驱动电机531的输出轴5311并相抵于驱动电机531的机体5313与驱动齿轮533之间，便于通过装配不同长度的调整套筒535来调节驱动齿轮533沿驱动电机531的输出轴5311的轴向距离，从而有助于将驱动齿轮533调整至与其他结构处于合适的啮合位置。

转向支架51包括齿条511，齿条511可以位于板体11的背离驱动电机531的表面，并且齿条511与驱动齿轮533可以位于板体11的同一侧，便于将齿条511与驱动齿轮533进行啮合，则驱动齿轮533的转动带动齿条511移动，以带动转向支架51相对底盘10滑动，转向支架51相对底盘10的滑动带动驱动轮安装支架31相对底盘10转动，例如使得移动装置100从图8所示的姿态变化为如图10所示的姿态，从而可以实现驱动轮机构30的原地转向，使得移动装置100的最小转弯半径为零，有助于移动装置100实现横向移动。此外，由于转向控制机构50通过驱动齿轮533与齿条511来传动驱动电机531的动力，有助于提高驱动轮安装支架31转动过程的稳定性，以及有助于提高驱动轮安装支架31的转动精确度。

转向支架51还可以包括支架主体513和支架滑块515，支架滑块515与齿条511均安装于支架主体513，支架滑块515位于支架主体513的朝向板体滑轨13的表面。支架滑块515的长度方向平行于齿条511的长度方向，板体滑轨13的长度方向平行于齿条511的长度方向，支架滑块515滑动嵌设于板体滑轨13内，由于齿条511、支架滑块515、板体滑轨13三者相互平行，从而便于齿条511将相对板体11移动的力传递到转向支架51，使得转向支架51的支架滑块515易于在板体滑轨13进行滑动，从而有助于保证转向支架51相对板体11滑动的顺畅性。

转向支架51还可以包括支架滑轨517，支架滑轨517安装于支架主体513，支架滑轨517的长度方向垂直于齿条511的长度方向，转向滑块315的另一端可以滑动嵌设于支架滑轨517内，从而可以实现转向支架51与驱动轮安装支架31的滑动连接。

此外，在驱动轮机构30的数量为多个时，转向控制机构50的滑动可以带动多个驱动轮安装支架31同步转动，从而可以实现所有的驱动轮机构30转向时的同步。例如在图8和图10所示中，驱动轮机构30的数量为四个，四个驱动轮机构30分别连接于转向控制机构50的支架主体513，使得支架主体513可以同步带动四个驱动轮机构30转向，并且相较于采用舵轮来实现横向的差速底盘10，本发明的移动装置100可以克服舵轮转向不同步的问题。

在转向控制机构50带动驱动轮机构30转向的过程中，由于第一驱动轮机构301和第二驱动轮机构302分别连接转向控制机构50的两侧，使得第一驱动轮机构301和第二驱动轮机构302的分别相对底盘10的转动方向不同，在移动装置从图8变化为图10的姿态时，第一驱动轮机构301为逆时针转动，第二驱动轮机构302为顺时针转动。

本发明实施方式还提供一种机器人(图未示)，机器人包括机身(图未示)以及上述任一实施方式的移动装置100。

本发明实施方式提供的机器人中，驱动轮机构30的驱动轮安装支架31可转动地安装于底盘10，转向控制机构50的转向支架51可滑动地安装于底盘10并与驱动轮安装支架31连接，由于转向控制机构50的驱动齿轮533的转动带动齿条511移动，以带动转向支架51相对底盘10滑动，转向支架51相对底盘10的滑动带动驱动轮安装支架31相对底盘10转动，从而可以实现驱动轮机构30的原地转向，使得移动装置100的最小转弯半径为零，有助于移动装置100实现横向移动。此外，由于转向控制机构50通过驱动齿轮533与齿条511来传动驱动电机531的动力，有助于提高驱动轮安装支架31转动过程的稳定性，以及有助于提高驱动轮安装支架31的转动精确度。

在本发明中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触，或者通过中间媒介的表面接触连接。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发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”、“其他实施方式”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本发明中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种移动装置(100)，其特征在于，包括：

底盘(10)；

驱动轮机构(30)，所述驱动轮机构(30)包括驱动轮安装支架(31)，所述驱动轮安装支架(31)可转动地安装于所述底盘(10)；以及

转向控制机构(50)，所述转向控制机构(50)包括转向支架(51)和支架驱动组件(53)，所述转向支架(51)可滑动地安装于所述底盘(10)并与所述驱动轮安装支架(31)连接，所述转向支架(51)包括齿条(511)，所述支架驱动组件(53)包括驱动电机(531)和驱动齿轮(533)，所述驱动电机(531)驱动所述驱动齿轮(533)转动，所述驱动齿轮(533)与所述齿条(511)啮合，所述驱动齿轮(533)的转动带动所述齿条(511)移动，以带动所述转向支架(51)相对所述底盘(10)滑动，所述转向支架(51)相对所述底盘(10)的滑动带动所述驱动轮安装支架(31)相对所述底盘(10)转动。

2.根据权利要求1所述的移动装置(100)，其特征在于，所述底盘(10)包括板体(11)和板体滑轨(13)，所述板体滑轨(13)安装于所述板体(11)，所述板体滑轨(13)的长度方向平行于所述齿条(511)的长度方向；

所述转向支架(51)还包括支架主体(513)和支架滑块(515)，所述支架滑块(515)与所述齿条(511)均安装于所述支架主体(513)，所述支架滑块(515)位于所述支架主体(513)的朝向所述板体滑轨(13)的表面，所述支架滑块(515)的长度方向平行于所述齿条(511)的长度方向，所述支架滑块(515)滑动嵌设于所述板体滑轨(13)内。

3.根据权利要求2所述的移动装置(100)，其特征在于，所述转向支架(51)还包括支架滑轨(517)，所述支架滑轨(517)安装于所述支架主体(513)，所述支架滑轨(517)的长度方向垂直于所述齿条(511)的长度方向；

所述驱动轮安装支架(31)包括轮架(311)、转向臂(313)和转向滑块(315)，所述转向臂(313)连接于所述轮架(311)，所述转向滑块(315)的一端铰接于所述转向臂(313)，所述转向滑块(315)的另一端滑动嵌设于所述支架滑轨(517)内。

4.根据权利要求2所述的移动装置(100)，其特征在于，所述板体(11)设有板体通孔(15)，所述驱动电机(531)安装于所述板体(11)的背离所述转向支架(51)的表面，所述驱动电机(531)的输出轴(5311)穿设所述板体通孔(15)并与所述驱动齿轮(533)连接，且所述驱动齿轮(533)与所述齿条(511)位于所述板体(11)的同一侧。

5.根据权利要求4所述的移动装置(100)，其特征在于，所述支架驱动组件(53)还包括调整套筒(535)，所述调整套筒(535)套设于所述驱动电机(531)的输出轴(5311)并相抵于所述驱动电机(531)的机体(5313)与所述驱动齿轮(533)之间。

6.根据权利要求3所述的移动装置(100)，其特征在于，所述驱动轮安装支架(31)还包括转向轴承(312)和转向轴承座(314)，所述转向轴承(312)的内圈与所述转向轴承座(314)连接，所述转向轴承(312)的外圈与所述转向臂(313)连接，所述转向轴承座(314)连接于所述转向滑块(315)。

7.根据权利要求3所述的移动装置(100)，其特征在于，所述轮架(311)设有转轴(3111)，所述转轴(3111)与所述板体(11)可转动地连接，所述转向臂(313)设有安装通孔(3131)，所述转向臂(313)通过所述安装通孔(3131)套设于所述转轴(3111)。

8.根据权利要求7所述的移动装置(100)，其特征在于，所述驱动轮机构(30)还包括滚轮(317)和滚轮电机(319)，所述滚轮(317)与所述滚轮电机(319)均安装于所述轮架(311)，所述滚轮电机(319)驱动所述滚轮(317)转动。

9.根据权利要求1-8任一项所述的移动装置(100)，其特征在于，所述驱动轮机构(30)的数量为多个，所述转向控制机构(50)的滑动带动多个所述驱动轮安装支架(31)同步转动。

10.一种移动机器人，其特征在于，包括：

机身；以及

权利要求1至9任一项所述的移动装置(100)，所述机身安装于所述移动装置(100)。

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