CN113276078A - 一种机器人的驻车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人的驻车装置，其特征是，包括底盘，底盘下侧设有若干个驱动轮，底盘包括框架，框架内设有安装板，安装板上设有环形导轨，环形导轨上滑动设有滑块和电机座，滑块两端和电机座同步连接，滑块配备有动力组件，电机座上配合驱动轮的驱动电机，驱动电机设有配合的传动组件，驱动轮包括与驱动轮连接的转动轴，传动组件和转动轴配合，转动轴外配合设有转动轴座，转动轴座固定连接在滑块的下侧；安装板和框架之间设有减震弹簧。本发明的好处是每个驱动轮独立驱动和转向控制，至少有三个驱动轮承受压力，驱动力稳定，底盘内部结构集成，纵向承载能力高，稳定性好，提高了机器人的通行和避障能力。

Description

一种机器人的驻车装置

技术领域

本申请涉及工业机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的驻车装置。

背景技术

安防机巡检器人又称安保机器人，是半自主、自主或者在人类完全控制下协助人

类完成安全防护工作的机器人；安防巡检机器人作为机器人行业的一个细分领域，立足于

实际生产生活需要，用来解决安全隐患、巡逻监控及灾情预警等。随着经济的高速发展，电力系统规模不断扩大，相应的城市配电房及配电柜越来愈多，为保障电力供应，需投入大量人力和财力进行巡检和维护，人工维护成本高，而且无法实现全天24小时巡检，并且涉及到安全问题。近年国家电网公司大力推广智能巡检机器人在无人值守或少人值守配电房、变电站、变电站开关室中的应用，其主要作用是替代人工完成无人值守或少人值守变电站、配电房的巡视工作，及时发现电力设备的内部热缺陷、外部机械或电气问题。

例如，中国专利文献中，授权公告号为CN 212805117 U于2021年3月26日授权公告的名为“一种的安防巡检机器人”的实用新型专利，该申请案公开了一种安防巡检机器人，包括设备箱，在设备箱的顶面上方设有安装板，安装板的顶面中部横向固接有T型滑轨，T型滑轨的轨道上安装有轨道式巡检机器，T型滑轨的两端均固接有防脱块，防脱块内侧的T型滑轨上均设有缓冲块，防脱块内的上部均开设有缓冲腔，缓冲腔内均设有防撞组件；分隔板的顶面四角均固接有减震盒，减震盒内均设有减震组件；设备箱内的底部两侧均纵向水平设有转动轴；设备箱内的底部一侧设有驱动组件。

现有技术中机器人大都为万向轮辅助驱动轮进行驱动，底座尺寸大、造价高，所需的行走空间大，底盘的承载能力和机器人的通行能力难以兼顾。

发明内容

为了克服现有技术中的上述不足，本发明提供了一种机器人的驻车装置，每个驱动轮独立驱动和转向控制，至少有三个驱动轮承受压力，驱动力稳定，底盘内部结构集成，纵向承载能力高，稳定性好，提高了机器人的通行和避障能力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种机器人的驻车装置，其特征是，包括底盘，底盘下侧设有若干个驱动轮，底盘包括框架，框架内设有安装板，安装板上设有环形导轨，环形导轨上滑动设有滑块和电机座，滑块两端和电机座同步连接，滑块配备有动力组件，电机座上配合驱动轮的驱动电机，驱动电机设有配合的传动组件，驱动轮包括与驱动轮连接的转动轴，传动组件和转动轴配合，转动轴外配合设有转动轴座，转动轴座固定连接在滑块的下侧；安装板和框架之间设有减震弹簧。

本申请可以直接通过驱动轮就完成底盘移动，每个驱动轮独立驱动和独立转向控制，传统机器人底盘通常为驱动轮和导向轮配合，导向轮为万向结构，导向轮出现悬空或经过障碍时，会影响机器人的行车稳定，从而不能提供可靠的驱动力；导向轮和驱动轮配合受力，底盘的减震难以实现，为了方便底盘的减震，在导向轮和驱动轮上设置悬挂，会将导向轮和驱动轮设置在底盘外侧，该种结构又会降低底盘的承载能力，而且底盘占用的空间过大，降低了机器人的避障能力，本申请能够独立通过驱动轮实现底盘移动，驱动轮与地面的可靠接触提供稳定驱动力；克服了现有技术的问题，且驱动轮设置在安装板上，能够通过安装板的减震来实现驱动轮和机器人底部的减震；并且通过框架结构实现了底盘内结构的集成，纵向承载能力强，使底盘具有较高的承载能力，为操作端大力矩大悬臂操作提供足够的结构刚度；由于驱动轮设置在底盘内，在保证底盘减震能力的情况下，缩小了底盘的横向面积，方便机器人的避障和通行。

作为优选，底盘的形状为长方体，驱动轮设有三个，其中两个驱动轮在底盘下侧的一条对角线上设置，底盘下侧的另一条对角线上设有一个导向轮和另一个驱动轮，框架内设有升降板，升降板上固定设有旋转电机，旋转电机连接一回转轴，回转轴和升降板转动连接，回转轴的下端设有开口槽，导向轮转动设置在开口槽内，框架上设有竖直设置的升降轴，升降板滑动设置在升降轴上，升降轴外设有连接升降板和框架的复位弹簧。导向轮配合旋转电机和回转轴，能够完成绕回转轴的转动，升降板和升降轴滑动配合，通过复位弹簧起到可靠的减震能力，而驱动轮设置三个能够确保至少有两个驱动轮能够提供可靠的驱动力作用，无论是转向还是行驶都能防止过驱动，确保机器人行驶的可靠性，且相比四个轮子全部采用驱动轮的形式具有降低成本的作用。

作为优选，安装板的上侧设有若干根弹性杆，弹性杆在环形导轨径向倾斜设置，弹性杆两端分别连接安装板和框架，若干根弹性杆绕环形导轨的轴线圆周阵列设置；安装板上还设有竖直设置的支撑杆，支撑杆的上端和安装板之间设有支撑弹簧。弹性杆和支撑杆作为安装板的支撑，在实际使用时，由于机器人重力的作用，弹性杆受到压力，而支撑弹簧为压缩状态，保证安装板和底座之间的限位，在经过障碍时，支撑弹簧和弹性杆进一步压缩，从而能够起到机器人减震的作用。

作为优选，弹性杆的下端设有连接球头，安装板上设有配合连接球头的球形槽。连接球头和球形槽形成万向转动连接，弹性杆即使发生弹性形变，安装板也能与弹性杆可靠连接。

作为优选，减震弹簧位于安装板下侧，减震弹簧设有四根，四根减震弹簧绕环形导轨的轴线螺旋阵列设置。减震弹簧在机器人安装后呈拉伸状态，作为辅助减震和限位部件，增强安装板的连接可靠性。

作为优选，动力组件包括固定在安装板上的动力电机，动力电机连接设有蜗杆，滑块外周侧设有配合蜗杆的蜗齿。蜗杆与蜗齿形成减速转动配合，并且蜗杆和蜗齿配合还具有自锁能力，能够防止驱动轮绕环形导轨转向偏移，保证驱动轮方向控制的可靠性；能够避免滑块轴向跳动，提高驱动轮转向的稳定性。

作为优选，滑块的形状为带缺口的圆盘形，电机座与滑块缺口接触固定，转动轴座与滑块同轴固定。滑块和电机座接触设置，保证滑块和电机座同步运动的可靠性。

作为优选，底盘的形状为长方体，底盘的四个侧面均设有超声波雷达、激光雷达和防跌落传感器。通过超声波雷达、激光雷达和防跌落传感器来感应底盘位置，感知底盘周围的障碍物，从而能够方便照相通行路径，使机器人能够通过狭小的路径，由于本申请的驱动轮能够进行超过转动，配合驱动电机的正反转能够完成底盘在360度方向的任意转向，并且该转向可以在底盘位置不变时进行调整，从而使机器人具有在狭小路径原路退回的能力，防止机器人卡死，提高机器人的移动效率。

本发明具有如下有益效果：能够独立通过驱动轮实现底盘移动，驱动轮与地面的可靠接触提供稳定驱动力；克服了现有技术的问题，且驱动轮设置在安装板上，能够通过安装板的减震来实现驱动轮和机器人底部的减震，减震作用好；并且通过框架结构实现了底盘内结构的集成，纵向承载能力强，使底盘具有较高的承载能力，为操作端大力矩大悬臂操作提供足够的结构刚度；由于驱动轮设置在底盘内，在保证底盘减震能力的情况下，缩小了底盘的横向面积，方便机器人的避障和通行；机器人的移动效率高。

附图说明

图1是本发明第一种实施例的结构示意图。

图2是本发明第二种实施例的结构示意图。

图3是本发明图1所示实施例中安装板上的结构俯视图。

图4是本发明行车时驱动轮的位置示意图。

图5是本发明驻车时的驱动轮的位置示意图。

图6是本发明原地转动时驱动轮的位置示意图。

图7是本发明第三种实施例的结构示意图。

图中：框架1 固定板2 驱动轮3 安装板4 环形导轨5 滑块6 电机座7 动力电机8 蜗杆9 驱动电机10 转动轴11 转动轴座12 减震弹簧13 弹性杆14 连接球头15 球形槽16 导向轮17 升降板18 升降轴19 旋转电机20 回转轴21 复位弹簧22 传动组件23 通孔24 支撑杆25 支撑弹簧26。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步的阐述。

实施例1，

如图1和图3所示，一种机器人的驻车装置，其特征是，包括底盘，底盘下侧设有四个驱动轮3，四个驱动轮3位于底盘的四角，底盘包括框架1，框架1为长方体结构，框架1包括上下两层框板，两层框板之间形成空腔，两层框板的边沿通过侧板连接，上层框板的下侧可以设置加强筋或加强梁来提高框板的承重能力。上层框板和下层框板之间设置支撑柱支撑。框架1内设有安装板4，安装板4上设有环形导轨5，环形导轨5为圆形。环形导轨5上滑动设有滑块6和电机座7，滑块6两端和电机座7同步连接，滑块6配备有动力组件，动力组件包括固定在安装板4上的动力电机8，动力电机8连接设有蜗杆9，安装板4上设有两轴承座，蜗杆9两端通过轴承连接轴承座。滑块6外周侧设有配合蜗杆9的蜗齿。滑块6的形状为带缺口的圆盘形，电机座7与滑块6缺口接触固定，转动轴11对应的传动组件23也设置在缺口内。实际生产中，电机座7和滑块6焊接固定成一体，环形导轨5设有同轴的两圈，使电机座7和滑块6组成的整体和环形导轨5形成双重环形限位，保证电机座7、滑块6和环形导轨5之间的连接强度，为了降低摩擦，可以在环形导轨5外侧设有滚轮。转动轴座12与滑块6同轴固定。安装板4和底盘下层框板上分别设有配合转动轴11安装的通孔24，保证转动轴座12和传动组件23的同步转动能力。底盘的四个侧面均设有超声波雷达、激光雷达和防跌落传感器。通过超声波雷达、激光雷达和防跌落传感器来感应底盘位置，感知底盘周围的障碍物，从而能够方便照相通行路径，使机器人能够通过狭小的路径，由于本申请的驱动轮3能够进行超过转动，配合驱动电机10的正反转能够完成底盘在360度方向的任意转向，并且该转向可以在底盘位置不变时进行调整，从而使机器人具有在狭小路径原路退回的能力，防止机器人卡死，提高机器人的移动效率。电机座7上配合驱动轮3的驱动电机10，驱动轮3包括与驱动轮3连接的转动轴11，传动组件23和转动轴11配合，转动轴11外配合设有转动轴座12，转动轴座12固定连接在滑块6的下侧；驱动电机10设有配合的传动组件23，传动组件23为规定在转动轴座12侧面的齿轮箱和齿轮组，实现驱动电机10和转动轴11的传动。安装板4和框架1之间设有减震弹簧13。减震弹簧13位于安装板4下侧，减震弹簧13竖直设置。减震弹簧13设有四根，四根减震弹簧13绕环形导轨5的轴线螺旋阵列设置。减震弹簧13在机器人安装后呈拉伸状态，作为辅助减震和限位部件，增强安装板4的连接可靠性。安装板4的上侧设有四根弹性杆14，弹性杆14在环形导轨5径向倾斜设置，弹性杆14两端分别连接安装板4和框架1，四根弹性杆14绕环形导轨5的轴线圆周阵列设置；安装板4上还设有竖直设置的支撑杆25，支撑杆25的上端和安装板4之间设有支撑弹簧26。弹性杆14的下端设有连接球头15，安装板4上设有配合连接球头15的球形槽16。弹性杆14和支撑杆25作为安装板4的支撑，在实际使用时，由于机器人重力的作用，弹性杆14受到压力，而支撑弹簧26为压缩状态，保证安装板4和底座之间的限位，在经过障碍时，支撑弹簧26和弹性杆14进一步压缩，从而能够起到机器人减震的作用。底盘侧面还可以设置充电口，当机器人电量低时可以自动回归充电桩进行充电，此外底盘上还可以设置温湿度传感器和气体传感器等，以丰富机器人的功能性。

实施例1中，可以直接通过驱动轮3就完成底盘移动，每个驱动轮3独立驱动和独立转向控制，传统机器人底盘通常为驱动轮3和导向轮17配合，导向轮17为万向结构，导向轮17出现悬空或经过障碍时，会影响机器人的行车稳定，从而不能提供可靠的驱动力；导向轮17和驱动轮3配合受力，底盘的减震难以实现，为了方便底盘的减震，在导向轮17和驱动轮3上设置悬挂，会将导向轮17和驱动轮3设置在底盘外侧，该种结构又会降低底盘的承载能力，而且底盘占用的空间过大，降低了机器人的避障能力，本申请能够独立通过驱动轮3实现底盘移动，驱动轮3与地面的可靠接触提供稳定驱动力；克服了现有技术的问题，且驱动轮3设置在安装板4上，能够通过安装板4的减震来实现驱动轮3和机器人底部的减震；并且通过框架1结构实现了底盘内结构的集成，纵向承载能力强，使底盘具有较高的承载能力，为操作端大力矩大悬臂操作提供足够的结构刚度；由于驱动轮3设置在底盘内，在保证底盘减震能力的情况下，缩小了底盘的横向面积，方便机器人的避障和通行。如图4中，四个驱动轮3同向设置，即可完成机器人的移动，如图5所示，四个驱动轮3轴线交叉在一点，能够完成机器人的驻车停止，如图6所示，四个驱动轮3相切同一虚拟圆，可以完成机器人的原地旋转。由于驱动轮3独立设置和控制，各个驱动轮3的朝向可以随时调整，因此机器人能够随时完成位置调整和转向，具有传统底盘难以企及的转向性能。

实施例2，

一种机器人的驻车装置，如图2所示，底盘的形状为长方体，实施例2与实施例1的不同之处在于，驱动轮3设有三个，其中两个驱动轮3在底盘下侧的一条对角线上设置，底盘下侧的另一条对角线上设有一个导向轮17和另一个驱动轮3，也就是图3所示的四个驱动轮3中其中一个驱动轮3被替换成导向轮17。导向轮17的结构和尺寸与驱动轮3完全相同。框架1内设有升降板18，升降板18上固定设有旋转电机20，旋转电机20连接一回转轴21，回转轴21和升降板18转动连接，回转轴21的下端设有开口槽，导向轮17通过轴承转动设置在开口槽内，框架1上设有竖直设置的升降轴19，升降板18滑动设置在升降轴19上，升降轴19外设有连接升降板18和框架1的复位弹簧22。导向轮17配合旋转电机20和回转轴21，能够完成绕回转轴21的转动，升降板18和升降轴19滑动配合，通过复位弹簧22起到可靠的减震能力，而驱动轮3设置三个能够确保至少有两个驱动轮3能够提供可靠的驱动力作用，无论是转向还是行驶都能防止过驱动，确保机器人行驶的可靠性，且相比四个轮子全部采用驱动轮3的形式具有降低成本的作用。

实施例2中的框架1包括长方体的壳体，壳体内设置单个导向轮17或单个驱动轮3，壳体上设置固定板2，壳体上端和固定板2螺钉固定，壳体之间通过螺钉或焊接固定，实现了导向轮17和驱动轮3的模块化设置，在底盘具体成型时可以根据需要自由设置驱动轮3和导向轮17的数量，扩大底盘的应用场合，减小底盘的重复设计的成本。

实施例3，

一种机器人的驻车装置，如图7所示，实施例3月实施例1的不同之处在于，环形导轨5设置在安装板4的下侧，环形导轨5向下设置，动力组件、滑块6和电机座7也因此设置在环形滑轨的下侧，底盘成型后，环形导轨5和滑块6呈压力作用，具有更高的稳定性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种机器人的驻车装置，其特征是，包括底盘，底盘下侧设有若干个驱动轮，底盘包括框架，框架内设有安装板，安装板上设有环形导轨，环形导轨上滑动设有滑块和电机座，滑块两端和电机座同步连接，滑块配备有动力组件，电机座上配合驱动轮的驱动电机，驱动电机设有配合的传动组件，驱动轮包括与驱动轮连接的转动轴，传动组件和转动轴配合，转动轴外配合设有转动轴座，转动轴座固定连接在滑块的下侧；安装板和框架之间设有减震弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种机器人的驻车装置，其特征是，所述底盘的形状为长方体，驱动轮设有三个，其中两个驱动轮在底盘下侧的一条对角线上设置，底盘下侧的另一条对角线上设有一个导向轮和另一个驱动轮，框架内设有升降板，升降板上固定设有旋转电机，旋转电机连接一回转轴，回转轴和升降板转动连接，回转轴的下端设有开口槽，导向轮转动设置在开口槽内，框架上设有竖直设置的升降轴，升降板滑动设置在升降轴上，升降轴外设有连接升降板和框架的复位弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种机器人的驻车装置，其特征是，所述安装板的上侧设有若干根弹性杆，弹性杆在环形导轨径向倾斜设置，弹性杆两端分别连接安装板和框架，若干根弹性杆绕环形导轨的轴线圆周阵列设置；安装板上还设有竖直设置的支撑杆，支撑杆的上端和安装板之间设有支撑弹簧。

4.根据权利要求3所述的一种机器人的驻车装置，其特征是，所述弹性杆的下端设有连接球头，安装板上设有配合连接球头的球形槽。

5.根据权利要求1所述的一种机器人的驻车装置，其特征是，所述减震弹簧位于安装板下侧，减震弹簧设有四根，四根减震弹簧绕环形导轨的轴线螺旋阵列设置。

6.根据权利要求1所述的一种机器人的驻车装置，其特征是，所述动力组件包括固定在安装板上的动力电机，动力电机连接设有蜗杆，滑块外周侧设有配合蜗杆的蜗齿。

7.根据权利要求1或6所述的一种机器人的驻车装置，其特征是，所述滑块的形状为带缺口的圆盘形，电机座与滑块缺口接触固定，转动轴座与滑块同轴固定。

8.根据权利要求1所述的一种机器人的驻车装置，其特征是，所述底盘的形状为长方体，底盘的四个侧面均设有超声波雷达、激光雷达和防跌落传感器。

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