CN112977646A - 一种重心可调式机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人自动控制领域，具体地说是一种重心可调式机器人底盘，包括万向轮、底盘定平台、滑轨、底盘动平台及直线电缸，其中底盘定平台的底部安装有实现机器人底盘运动及转向的万向轮，所述底盘定平台的顶部安装有滑轨；所述底盘动平台位于底盘定平台的上方，与机器人上身装配固定，该底盘动平台与所述滑轨滑动连接；所述直线电缸的两端分别与底盘定平台及底盘动平台铰接，通过该直线电缸的伸长或缩短，驱动所述底盘动平台沿底盘定平台上的滑轨前后滑动，实现机器人底盘的重心调节。本发明通过直线电缸改变机器人重心时，无需增加配重，无需改变机器人结构，可节约二次开发设计成本与改造成本。

Description

一种重心可调式机器人底盘

技术领域

本发明属于机器人自动控制领域，具体地说是一种重心可调式机器人底盘。

背景技术

近年来，服务机器人的研发与使用日益广泛，对服务类机器人的产品要求也越来越高。目前，市面上常见的服务类机器人主要可实现自主巡航、人机交互、票据打印等功能。其中，机器人的自主巡航功能是该类产品实现各种附属功能的基础。服务类机器人多数分为底盘与上身两个部分。决定自主巡航性能的关键便是机器人底盘部分。目前，大部分机器人底盘可实现自主路径规划，自主避障、自主充电等功能，可实现灵活转向，自主运行。但是，传统底盘往往仅能实现驱动转向等功能，底盘结构往往是固定不变的，多数机器人底盘与上身通过刚性连接，无法调节上身相对底盘的位置，从而无法调节机器人重心。由于服务类机器人根据不同使用需求会进行二次开发，从而引起重心变化。服务机器人往往重心较高，且机器人在运行时，对重心变化较为敏感。当遇到颠簸路面或机器人二次开发引起机器人重心变化，将会严重影响机器人运行的平稳性，严重时易发生机器人倾覆事故。若通过配重来调节重心又会引起机器人重量增加。另外，传统的改变重心方式多为仿真设计、计算重心位置或增加配重来实现平衡重心。该方式往往存在误差，不利最终的实施效果。

发明内容

为了解决传统机器人底盘固定不变、无法调节重心的问题，本发明的目的在于提供一种重心可调式机器人底盘。该重心可调式机器人底盘使得当机器人由于二次开发等原因重心发生变化时可通过底盘调节重心，能够提升机器人运行平稳度，保证机器人可以平稳运行。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括万向轮、底盘定平台、滑轨、底盘动平台及直线电缸，其中底盘定平台的底部安装有实现机器人底盘运动及转向的万向轮，所述底盘定平台的顶部安装有滑轨；所述底盘动平台位于底盘定平台的上方，与机器人上身装配固定，该底盘动平台与所述滑轨滑动连接；所述直线电缸的两端分别与底盘定平台及底盘动平台铰接，通过该直线电缸的伸长或缩短，驱动所述底盘动平台沿底盘定平台上的滑轨前后滑动，实现机器人底盘的重心调节。

其中：所述底盘定平台包括定平台上框、定平台下框、立柱及铰链销座A，该定平台上框与定平台下框通过立柱相连，所述滑轨安装于定平台上框的上表面，所述万向轮安装于定平台下框的下表面；所述定平台上框或定平台下框上安装有铰链销座A，该铰链销座A上设有供所述直线电缸铰接的铰链销。

所述定平台上框与定平台下框形状相同，均为长方形框架结构，在长方形框架的四角均设有所述立柱。

所述铰链销座A安装于长方形的任意一条短边的中间位置。

所述定平台上框与定平台下框相平行。

所述底盘动平台包括动平台上框、动平台侧框及铰链销座B，该动平台上框的两侧对称设有动平台侧框，所述动平台侧框与所述滑轨滑动连接；所述动平台上框上安装有铰链销座B，该铰链销座B上设有供所述直线电缸铰接的铰链销。

所述动平台上框为“日”字形框架，该“日”字两条长边的下表面均设有所述动平台侧框，两侧的所述动平台侧框相互平行，并垂直于所述动平台上框；所述铰链销座B安装于“日”字中间横框的中间位置。

所述动平台侧框为长方形框架结构。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明通过直线电缸改变机器人重心时，无需增加配重，无需改变机器人结构，可节约二次开发设计成本与改造成本。

2.本发明在重心调节测试阶段可进行重心位置连续调节，通过机器人控制器实时连续调节。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的的结构主视图；

图3为本发明的爆炸图；

图4为本发明底盘定平台及直线电缸的立体结构示意图；

图5为本发明底盘动平台的立体结构示意图；

其中：1为万向轮，2为底盘定平台，201为定平台上框，202为定平台下框，203为立柱，204为铰链销座A，3为滑轨，4为底盘动平台，401为动平台上框，402为动平台侧框，403为铰链销座B，5为直线电缸，6为铰链销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括万向轮1、底盘定平台2、滑轨3、底盘动平台4及直线电缸5，其中底盘定平台2的底部安装有实现机器人底盘运动及转向的万向轮1，底盘定平台2的顶部安装有滑轨3；底盘动平台4位于底盘定平台2的上方，与机器人上身装配固定，该底盘动平台4与滑轨3滑动连接；直线电缸5的两端分别与底盘定平台2及底盘动平台4铰接，通过该直线电缸5的伸长或缩短，驱动底盘动平台4沿底盘定平台2上的滑轨3前后滑动，实现机器人底盘的重心调节。

如图1～4所示，底盘定平台2包括定平台上框201、定平台下框202、立柱203及铰链销座A204，该定平台上框201与定平台下框202通过立柱203相连，滑轨3安装于定平台上框201的上表面，万向轮1安装于定平台下框202的下表面。定平台上框201或定平台下框202上安装有铰链销座A204，该铰链销座A204上设有供直线电缸5铰接的铰链销6。

本实施例的定平台上框201与定平台下框202形状相同，均为长方形框架结构，定平台上框201与定平台下框202相互平行。在长方形框架的四角均设有立柱203，四根立柱203的轴各中心线与定平台上框201和定平台下框202相垂直。铰链销座A204安装于长方形的任意一条短边的中间位置，本实施例的铰链销座A204是固定在定平台下框202的一条短边的中间位置。本实施例在定平台上框201每条长边的上表面各固定了两个滑轨3，在定平台下框202下表面的四个角均安装了万向轮1。

如图1～3及图5所示，底盘动平台4包括动平台上框401、动平台侧框402及铰链销座B403，该动平台上框401的两侧对称设有动平台侧框402，动平台侧框402与滑轨3滑动连接。动平台上框401上安装有铰链销座B403，该铰链销座B403上设有供直线电缸5铰接的铰链销6。

本实施例的动平台上框401为“日”字形框架，该“日”字两条长边的下表面均设有动平台侧框402，两侧的动平台侧框402相互平行，并垂直于动平台上框401。动平台上框401与定平台上框201及定平台下框202相平行，动平台上框401的长宽与定平台上框201和定平台下框202的长宽均相等。本实施例的动平台侧框402为长方形框架结构，动平台侧框402的长小于或等于动平台上框401的长。本实施例的铰链销座B403安装于“日”字中间横框的中间位置。

本发明的工作原理为：

当直线电缸5在机器人控制器的驱动下进行伸长，此时驱动底盘动平台4在滑轨3上向机器人前进方向运动，从而带动机器人上身向前运动，使机器人重心前移。

当直线电缸5在机器人控制器的驱动下进行缩短，此时驱动底盘动平台4在滑轨3上向机器人后退方向运动，从而带动机器人上身向后运动，使机器人重心后移。

根据具体机器人改动情况，可实时调整机器人重心，从而达到最优的运动平稳性，改善机器人运动性能。

本发明在机器人底盘与机器人上身连接处增加调节机构，代替原来机器人底盘与机器人上身的刚性连接，从而实现机器人重心调节功能。当机器人由于二次开发增加附加设备而使得重心位置改变时，可通过重心调节机构使机器人中心重新回到中心位置，无需改变机器人结构或增加配重便可达到增强机器人平稳性的效果。本发明需同时保证重心调节的便捷性与稳定性，使得机器人上身位置调节后重心接近机器人中心位置提升运行平稳度，避免发生倾覆事故的几率。

Claims (8)

1.一种重心可调式机器人底盘，其特征在于：包括万向轮(1)、底盘定平台(2)、滑轨(3)、底盘动平台(4)及直线电缸(5)，其中底盘定平台(2)的底部安装有实现机器人底盘运动及转向的万向轮(1)，所述底盘定平台(2)的顶部安装有滑轨(3)；所述底盘动平台(4)位于底盘定平台(2)的上方，与机器人上身装配固定，该底盘动平台(4)与所述滑轨(3)滑动连接；所述直线电缸(5)的两端分别与底盘定平台(2)及底盘动平台(4)铰接，通过该直线电缸(5)的伸长或缩短，驱动所述底盘动平台(4)沿底盘定平台(2)上的滑轨(3)前后滑动，实现机器人底盘的重心调节。

2.根据权利要求1所述的重心可调式机器人底盘，其特征在于：所述底盘定平台(2)包括定平台上框(201)、定平台下框(202)、立柱(203)及铰链销座A(204)，该定平台上框(201)与定平台下框(202)通过立柱(203)相连，所述滑轨(3)安装于定平台上框(201)的上表面，所述万向轮(1)安装于定平台下框(202)的下表面；所述定平台上框(201)或定平台下框(202)上安装有铰链销座A(204)，该铰链销座A(204)上设有供所述直线电缸(5)铰接的铰链销(6)。

3.根据权利要求2所述的重心可调式机器人底盘，其特征在于：所述定平台上框(201)与定平台下框(202)形状相同，均为长方形框架结构，在长方形框架的四角均设有所述立柱(203)。

4.根据权利要求3所述的重心可调式机器人底盘，其特征在于：所述铰链销座A(204)安装于长方形的任意一条短边的中间位置。

5.根据权利要求2所述的重心可调式机器人底盘，其特征在于：所述定平台上框(201)与定平台下框(202)相平行。

6.根据权利要求1所述的重心可调式机器人底盘，其特征在于：所述底盘动平台(4)包括动平台上框(401)、动平台侧框(402)及铰链销座B(403)，该动平台上框(401)的两侧对称设有动平台侧框(402)，所述动平台侧框(402)与所述滑轨(3)滑动连接；所述动平台上框(401)上安装有铰链销座B(403)，该铰链销座B(403)上设有供所述直线电缸(5)铰接的铰链销(6)。

7.根据权利要求6所述的重心可调式机器人底盘，其特征在于：所述动平台上框(401)为“日”字形框架，该“日”字两条长边的下表面均设有所述动平台侧框(402)，两侧的所述动平台侧框(402)相互平行，并垂直于所述动平台上框(401)；所述铰链销座B(403)安装于“日”字中间横框的中间位置。

8.根据权利要求6所述的重心可调式机器人底盘，其特征在于：所述动平台侧框(402)为长方形框架结构。

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