CN113492911B - 底盘、移动式机器人及其过坑过坎方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种底盘、移动式机器人及其过坑过坎方法，该底盘包括以下部件：安装有驱动轮的底板具有前侧区域和后侧区域；第一从动轮组件设于前侧区域，前后错开的第一从动轮与第一辅助轮的其中之一与第一升降机构连接，并受第一升降机构驱动上下运动，两者中的另一与底板连接；第二从动轮组件设于后侧区域，前后错开的第二从动轮与第二辅助轮的其中之一与第二升降机构连接，并受第二升降机构驱动上下运动，两者中的另一与底板连接；第一升降机构和第二升降机构均与底板连接，以通过第一从动轮组件和第二从动轮组件伸缩顶撑底板保持水平；第一传感器用于测量所述第一辅助轮离行驶面的距离。本申请提供的底盘能实现水平平稳过坑和坎和水平爬坡。

Description

底盘、移动式机器人及其过坑过坎方法

技术领域

本申请属于智能机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种底盘、移动式机器人及其过坑过坎方法。

背景技术

目前，随着科技技术的快速发展，移动式机器人正越来越多地应用于各种工业和服务领域。移动式机器人通常包括底盘，在底盘上一般设有驱动轮和其他轮子，其中，驱动轮受驱动后可带动底盘向预定的路线行走，从而实现移动式机器人的移动功能，而其他类型的轮子可以是定向轮或万向轮等，可以起到辅助转向等作用。然而，在现有的移动式机器人的底盘设计中，当移动式机器人的底盘在过坑或过坎时都会产生大的晃动，不利于实现移动式机器人的平稳运行，例如，当移动式机器人用于送餐等应用领域时，底盘的晃动会严重影响移动式机器人的送餐能力。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种底盘，以使移动式机器人顺利平稳地过坑或过坎。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种底盘，用于可在行驶面上行进的移动式机器人，该底盘包括：

底板，具有沿移动式机器人的行进方向相对的前侧区域和后侧区域；

驱动轮，安装在底板上；

第一从动轮组件，设于前侧区域，包括第一升降机构、第一从动轮以及第一辅助轮；第一从动轮和第一辅助轮呈前后错开设置，第一从动轮与第一辅助轮的其中之一与第一升降机构连接，并受第一升降机构驱动而上下运动；第一从动轮与第一辅助轮中的另一与底板连接；

第二从动轮组件，设于后侧区域，包括第二升降机构、第二从动轮以及第二辅助轮；第二从动轮和第二辅助轮呈前后错开设置，第二从动轮与第二辅助轮的其中之一与第二升降机构连接，并受第二升降机构驱动而上下运动；第二从动轮与第二辅助轮中的另一与底板连接；

其中，第一升降机构和第二升降机构均与底板连接，以通过第一从动轮组件和第二从动轮组件伸缩顶撑底板保持水平；

监测组件，包括第一传感器，第一传感器用于测量第一辅助轮离行驶面的距离。

可选地，底盘还包括悬架机构，悬架机构安装在底板上并与驱动轮连接，用以使驱动轮与行驶面抵压。

可选地，悬架机构包括第一摆臂、铰座以及第二拉簧，铰座与底板固定连接，第一摆臂朝向第一从动轮组件的前端与铰座铰接，第二拉簧的两端分别连接底板和第一摆臂朝向第二从动轮组件的后端，第一摆臂的后端与驱动轮连接；或者，

悬架机构包括第四摆臂、第五摆臂、铰座以及减震模块；铰座固定在底板上；第四摆臂朝向第二从动轮组件的后端与驱动轮连接，第四摆臂的前端与铰座铰接；第一从动轮与第五摆臂的前端连接，第五摆臂的后端与铰座铰接；减震模块包括压簧和阻尼器，减震模块的两端分别铰接在第四摆臂的后端以及第五摆臂的上端。

可选地，驱动轮位于前侧区域与后侧区域之间，第一辅助轮位于第一从动轮远离驱动轮的前方，第二辅助轮位于第二从动轮与驱动轮之间；或者，

第一辅助轮位于第一从动轮远离驱动轮的前方，第二辅助轮位于第二从动轮远离驱动轮的后方。

可选地，第一升降机构包括第一电机和第一电机座；第一电机座固定在底板的上方；第一电机安装在第一电机座远离底板的上板面，第一从动轮与第一电机座连接；或者，

第一升降机构包括第一电机、第一电机座以及运动板；第一电机座固定在底板的上方，运动板位于第一电机座下方，第一电机安装在第一电机座远离底板的上板面；第一辅助轮可转动安装在运动板上；或者，

第一升降机构包括第二摆臂和减速电机，减速电机安装在底板上两个驱动轮之间的区域，第二摆臂与底板铰接，第二摆臂的一端与减速电机的输出轴连接，第二摆臂的另一端与第一从动轮或第一辅助轮连接。

可选地，底盘还包括第三升降机构，第一从动轮或第一辅助轮通过第三升降机构与底板连接。

可选地，第三升降机构包括第三摆臂，第三摆臂与底板铰接，第二摆臂的一端与驱动轮连接，第二摆臂的另一端与第一从动轮连接。

可选地，监测组件还包括第二传感器；第二传感器安装在底板上，用以检测底板的水平偏转角。

可选地，监测组件还包括第三传感器；第三传感器安装在底板上，且第三传感器位于驱动轮与第二从动轮之间。

本申请还提出一种移动式机器人，该移动式机器人包括如前所述的底盘，移动式机器人的重心在前侧区域与后侧区域之间。

本申请还提出一种移动式机器人的过坑过坎方法，移动式机器人具有如前所述的底盘，移动式机器人的过坑过坎方法包括以下步骤：

移动式机器人在第一行驶面上开始运动，第一传感器检测第一辅助轮与第一行驶面的距离，获取第一离地距离值；根据第一离地距离值的变化趋势判断前方是否有障碍体以及障碍体的类型；

移动式机器人判断有障碍体后，停止运动，并使第一辅助轮越过障碍体并位于第二行驶面上方；第一传感器检测第一辅助轮与第二行驶面的距离，获取第二离地距离值；

底板带动第一辅助轮下降第二离地距离值，直至第一辅助轮落在第二行驶面上；第二从动轮保持静止并落在第一行驶面上，驱动轮压在第一行驶面，第一从动轮相对底板上升，直至第一从动轮同时高于障碍体和第二行驶面；

移动式机器人前进第一预设距离后停止，第一从动轮越过障碍体，并使障碍体位于第二辅助轮和第二从动轮之间；

第二从动轮上升，直至第二从动轮同时高于障碍体和第二行驶面；第二辅助轮下降至落在第二行驶面上；

驱动轮驱动移动式机器人前进至第二从动轮越过障碍体；

第一从动轮和第二从动轮同步下降至均落在第二行驶面上，第一辅助轮和第二辅助轮上升至离开第二行驶面，以致移动式机器人从第一行驶面经过障碍体后移动至第二行驶面。

可选地，根据第一离地距离值的变化趋势判断前方是否有障碍体以及障碍体的类型的步骤包括以下分步骤：

障碍体为坑时，以第一行驶面为水平面时测得的第一离地距离值为第一阈值，以第一辅助轮与坑的坑底的距离值为第二阈值；第一传感器检测到的第一离地距离值大于第一阈值时，判断为坑的下降沿，移动式机器人移动第二预设距离后，第一传感器检测到的第一离地距离值小于第二阈值时，判断为坑的上升沿；或者，

障碍体为坎时，以第一行驶面为水平面时测得的第一离地距离值为第一阈值，以第一辅助轮与坎的顶端的距离值为第三阈值；第一传感器检测到的第一离地距离值小于第一阈值时，判断为坎的上升沿，移动式机器人移动第二预设距离后，第一传感器检测到的第一离地距离值大于第三阈值时，判断为坎的下降沿；

其中，第二预设距离小于第一从动轮和第一辅助轮之间的轴心距。

可选地，移动式机器人判断有障碍体后，停止运动，并使第一辅助轮越过障碍体的步骤之前还包括以下步骤：

移动式机器人判断有障碍体后，底板、第一辅助轮以及第二辅助轮均上升至高于障碍体以及第二行驶面的高度。

可选地，移动式机器人的过坑过坎方法还包括以下步骤：

移动式机器人从第一行驶面移动至第三行驶面，第三行驶面相对第一行驶面具有坡度夹角；

第三行驶面为上坡面时，第二升降机构驱动第二从动轮向下运动直至底板与第三行驶面之间的夹角等于坡度夹角，底板保持水平；

第三行驶面为下坡面时，第一升降机构驱动第一从动轮向下运动直至底板与第三行驶面之间的夹角等于坡度夹角，底板保持水平。

本申请提供的底盘的有益效果在于：与现有技术相比，由于在底板的前侧区域设有第一从动轮组件，在底板的后侧区域设有第二从动轮组件，在第一从动轮组件中，第一从动轮和第一辅助轮具有前后位置差异且均可受控制而上下运动；同样地，在第二从动轮组件中，第二从动轮和第二辅助轮具有前后位置差异且均可受控制而上下运动；因此，当底盘需要越过障碍体时，通过分别位于底盘重心前后位置的第一从动轮组件和第二从动轮组件，底盘的前后部就能实现交替支撑，并同时通过轮子的上升而避开直接从障碍体上滚过，这样，就能有效避免底盘的从动轮从障碍体上滚过时产生的晃动和倾斜，从而使得底盘水平过障碍体时的平稳性大大提高。此外，在本申请的技术方案中，由于第一从动轮组件和第二从动轮组件均可以相对底板升降，故本申请的底盘也可以很便利的实现底盘的水平爬坡。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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他的附图。

图1为本申请第一实施例提供的底盘的结构示意图；

图2为本申请第一实施例提供的底盘的俯视图；

图3为本申请第一实施例提供的底盘的侧视图；

图4为图3中沿S1-S1方向的剖视图；

图5为本申请第一实施例提供的底盘的过坑过程的示意图；

图6为本申请第一实施例提供的底盘的过坎过程的示意图；

图7为本申请第一实施例提供的底盘水平爬上坡的示意图；

图8为本申请第一实施例提供的底盘水平爬下坡的示意图；

图9为本申请第二实施例提供的底盘的结构示意图；

图10为本申请第二实施例提供的底盘的侧视图；

图11为图10中沿S2-S2方向的剖视图；

图12为本申请第三实施例提供的底盘一角度的结构示意图；

图13为本申请第三实施例提供的底盘另一角度的结构示意图；

图14为本申请第三实施例提供的底盘的侧视图；

图15为本申请第三实施例提供的底盘的俯视图；

图16为本申请第四实施例提供的底盘一角度的结构示意图；

图17为本申请第四实施例提供的底盘另一角度的结构示意图；

图18为本申请第五实施例提供的底盘一角度的结构示意图；

图19为本申请第五实施例提供的底盘另一角度的结构示意图；

图20为本申请第五实施例提供的底盘的俯视图；

图21为本申请第五实施例提供的底盘的侧视图。

附图标号说明：

100、底板；200、驱动轮；300、第一从动轮组件；400、第二从动轮组件；310、第一升降机构；320、第一从动轮；330、第一辅助轮；410、第二升降机构；420、第二从动轮；430、第二辅助轮；500、悬架机构；510、第一摆臂；520、铰座；530、第二拉簧；610、第一传感器；620、第二传感器；630、第三传感器；311、第一电机；312、第一电机座；313、直线轴承；314、导向轴；315、螺母；316、第一拉簧；317、运动板；318、第二摆臂；319、减速电机；340、第三升降机构；331、第三摆臂；540、第四摆臂；550、减震模块；551、压簧；552、阻尼器；560、第五摆臂；710、第一行驶面；720、第二行驶面；730、第三行驶面。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本申请实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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申请中的具体含义。

本申请实施例提供一种底盘以及具有该底盘的移动式机器人。

请参阅图1至图8，在第一实施例中，该底盘包括底板100、驱动轮200、第一从动轮组件300、第二从动轮组件400以及监测组件(未标示)。其中，底板100具有沿移动式机器人(未图示)的行进方向相对的前侧区域和后侧区域。驱动轮200安装在底板100上，并优选位于前侧区域和后侧区域之间，当然也可以是其他位置，只要确保移动式机器人的重心在前侧区域和后侧区域之间即可。第一从动轮组件300设于前侧区域，包括第一升降机构310、第一从动轮320以及第一辅助轮330；第一从动轮320和第一辅助轮330呈前后错开设置而具有前后位置差异，并非是处于同一位置或并排位置，第一从动轮320与第一辅助轮330的其中之一与第一升降机构310连接，并受第一升降机构310驱动而上下运动；第一从动轮320与第一辅助轮330中的另一与底板100连接。第二从动轮组件400设于后侧区域，包括第二升降机构410、第二从动轮420以及第二辅助轮430；第二从动轮420和第二辅助轮430呈前后错开设置而具有前后位置差异，第二从动轮420与第二辅助轮430的其中之一与第二升降机构410连接，并受第二升降机构410驱动而上下运动；第二从动轮420与第二辅助轮430中的另一与底板100连接。其中，第一升降机构310和第二升降机构410均与底板100连接，以通过第一从动轮组件300和第二从动轮组件400伸缩顶撑底板100保持水平。监测组件包括第一传感器610，该第一传感器610用于测量第一辅助轮330离行驶面的距离。在此，行驶面应做广义理解，只要是能够供本移动式机器人行进的面均为行驶面，行驶面具体可以但不限于是室外地面、室内地面以及电梯轿厢的底面等等。

基于此结构设计，在本实施例中，由于在底板100的前侧区域设有第一从动轮组件300，在底板100的后侧区域设有第二从动轮组件400，在第一从动轮组件300中，第一从动轮320和第一辅助轮330具有前后位置差异且均可受控制而上下运动；同样地，在第二从动轮组件400中，第二从动轮420和第二辅助轮430具有前后位置差异且均可受控制而上下运动；因此，当底盘需要越过障碍体时，通过分别位于底盘重心前后位置的第一从动轮组件300和第二从动轮组件400，底盘的前后部就能实现交替支撑，并同时通过轮子的上升而避开直接从障碍体上滚过，这样，就能有效避免底盘的从动轮从障碍体上滚过时产生的晃动和倾斜，从而使得底盘水平过障碍体时的平稳性大大提高。此外，在本申请的技术方案中，由于第一从动轮组件300和第二从动轮组件400均可以相对底板100升降，故本申请的底盘也可以很便利的实现底盘的水平爬坡。

在此需说明的是，在本申请中，在底盘上均以移动式机器人的前行方向为向前的方向。通常，驱动轮200有两个并分设于底板100的左右两侧，底盘的重心通常位于底板100的中部区域，即两个驱动轮200之间，而第一从动轮组件300和第二从动轮组件400则分设于底盘重心的前后两侧。第一从动轮组件300和第二从动轮组件400均具有多种结构形式，两者的结构可以一致也可以不一致，只要能实现对从动轮和辅助轮的上下升降即可。在第一从动轮组件300中，第一从动轮320和第一辅助轮330的数量均可以是一个或者多个，通常第一从动轮320设有两个且左右排布，当第一从动轮320为一个时，从支撑稳定性方面考虑，第一辅助轮330应设有多个；在第二从动轮组件400中，第二从动轮420和第二辅助轮430的数量均可以是一个或者多个，通常第二从动轮420设有两个并左右排布。在此，第一辅助轮330和第二辅助轮430通常可优选为定向轮，当然，也可以为万向轮或万向球等，当选择定向轮时，本底盘在水平爬坡时不可转向。

此外，本底盘还包括悬架机构500，该悬架机构500安装在底板100上并与驱动轮200连接，具体在第一实施例中，如图1和图2所示，该悬架机构500具体为摆臂悬架的设计，包括第一摆臂510、铰座520以及第二拉簧530，铰座520与底板100固定连接，第一摆臂510朝向第一从动轮组件300的前端与铰座520铰接，第二拉簧530的两端分别连接底板100和第一摆臂510朝向第二从动轮组件400的后端，第一摆臂510的后端与驱动轮200连接。这样，通过第二拉簧530和第一摆臂510，就能确保驱动轮200能压在行驶面上，进而防止驱动轮200打滑以确保驱动轮200对底盘的驱动作用。然本设计不限于此，于其他实施例中，其他结构的悬架机构500也可以，只要能确保驱动轮200压向行驶面即可。

在本实施例中，为实现对第一从动轮组件300和第二从动轮组件400更加精确地控制，监测组件还包括第二传感器620，第一传感器610和第二传感器620均与移动式机器人的控制系统(未图示)电连接。其中，第一传感器610安装在底板100上并优选位于第一从动轮320的前侧，用以测量离行驶面的距离，从而来检测行驶面上的障碍体。具体如第一实施例的图3以及图5和图6所示，第一辅助轮330不处于升降过程时，由于第一传感器610和第一辅助轮330的上下距离固定，故可通过第一传感器610测出第一辅助轮330和行驶面的距离。第二传感器620安装在底板100上，用以检测底板100的水平偏转角。在此，第二传感器620可优选为陀螺仪或IMU(Inertial Measurement Unit，惯性传感器)，这样，在底盘上下坡时，通过第二传感器620就能检测到底盘的水平情况，进而使得控制系统能够控制第一从动轮组件300和/或第二从动轮组件400升降来调整底盘相对坡面的倾斜角度，实现在爬坡时，移动式机器人也可以保持底盘水平的水平爬坡功能。在轮子的升降过程中，可以通过第二传感器620来判断第一从动轮320和/或第二从动轮420的升降高度，当检测到的倾斜角度超过预设值时，控制系统就可控制第一从动轮320和/或第二从动轮420停止升降。

此外，由于驱动轮200在过障碍体时可能会发生打滑的现象，导致驱动轮200里程计不能准确反馈底盘运动距离，故为解决该问题，监测组件还包括安装在底板100上的第三传感器630，且第三传感器630优选位于驱动轮200的轴心线与第二从动轮420的轴心线之间，与第一传感器610一样，第三传感器630可通过检测其和行驶面的距离来检测障碍体。然本设计不限于此，于其他实施例中，除了测距的传感器之外，本底盘还可以设置其他监测件来替代测距的传感器，例如但不限于，底盘上设置有激光雷达，然后通过激光雷达和路径记忆的方式来判断障碍体的实际位置。

在如图1至图8所示的第一实施例、在如图12至图15所示的第三实施例、在如图16至图17所示的第四实施例、以及在如图18至图21所示的第五实施例中，第一辅助轮330位于第一从动轮320远离驱动轮200的前方，第二辅助轮430位于第二从动轮420与驱动轮200之间。或者，在如图9至图11所示的第二实施例中，第一辅助轮330位于第一从动轮320远离驱动轮200的前方，第二辅助轮430位于第二从动轮420远离驱动轮200的后方。换言之，在分设于底板100前后两侧的第一从动轮组件300和第二从动轮组件400中，均设有两组轮子，这两组轮子可交替升降，从而实现底盘平稳地水平过障碍体或水平爬坡。

在如图1至图8所示的第一实施例中，第一升降机构310和第二升降机构410的结构一致，第一从动轮组件300和第二从动轮组件400的结构也一致。

具体地，如图1至图4所示，第一升降机构310包括第一电机311、第一电机座312、直线轴承313、导向轴314、螺母315以及第一拉簧316；第一电机座312固定在底板100的上方，第一电机311安装在第一电机座312远离底板100的上板面，分设于底板100两侧的两个第一从动轮320均与第一电机座312连接；直线轴承313固定在第一电机座312上，导向轴314穿设直线轴承313后与底板100连接，且导向轴314可在直线轴承313中上下运动；螺母315固定在底板100的上板面，第一电机311的输出轴与螺母315螺接；第一拉簧316的两端分别连接第一电机座312和底板100。这样，控制系统发出调节指令后，通过第一电机311的驱动，底板100和第一从动轮320之间的距离会得到调整，从而实现对第一辅助轮330的升降控制，当然，第一电机311也驱动第一从动轮320实现受控升降。此外，在本实施例中，第一拉簧316的数量为两个，能够提供更均匀的拉力，从而可以降低第一电机311的负载。

在如图9至图11所示的第二实施例中，其与第一实施例的主要区别在于，第一从动轮320位于第一辅助轮330的后方，第二从动轮420位于第二辅助轮430的前方，第一辅助轮330与第一升降机构310连接，第二辅助轮430与第二升降机构410连接，其中，第一升降机构310和第二升降机构410的结构一致。在本实施例中，第一辅助轮330的数量为两个；第一升降机构310包括第一电机311、第一电机座312、直线轴承313、导向轴314、螺母315、运动板317；第一电机座312固定在底板100的上方，运动板317位于第一电机座312下方，第一电机311安装在第一电机座312远离底板100的上板面；直线轴承313固定在第一电机座312上，导向轴314穿设直线轴承313后与运动板317连接，且导向轴314可在直线轴承313中上下运动；螺母315固定在运动板317的上板面，第一电机311的输出轴与螺母315螺接；第一辅助轮330可转动安装在运动板317上，且两个第一辅助轮330分设于运动板317的两侧。如此，第一辅助轮330和第二辅助轮430均通过对应的升降机构实现上下运动，而第一从动轮320和第二从动轮420则直接或间接的通过底板100实现升降。

在如图12至图15所示的第三实施例中，其与前两个实施例的主要区别在于，第一辅助轮330的数量为一个，第一辅助轮330与第一升降机构310连接；第一升降机构310具体包括第二摆臂318和减速电机319，减速电机319安装在底板100上两个驱动轮200之间的区域，第二摆臂318与底板100铰接，第二摆臂318的一端与减速电机319的输出轴连接，第二摆臂318的另一端与第一辅助轮330连接。两个第一从动轮320设于第一辅助轮330的后方，并分别与底板100间接连接，即两个第一从动轮320均位于第一辅助轮330和驱动轮200之间。两个第二从动轮420均与第二升降机构410连接，一个第二辅助轮430与底板100连接，且第二辅助轮430位于第二从动轮420和驱动轮200之间。本实施例的第二从动轮组件400与实施例一的第二从动轮组件400结构一致，在此不再赘述。

在如图16至图17所示的第四实施例中，第一辅助轮330与第一升降机构310连接实现升降，其第一升降机构310与第二实施例中的第一升降机构310一致；第一从动轮320与底板100间接连接；第二辅助轮430通过电机实现升降；第二从动轮420与第二升降机构410连接，该第二升降机构410与第一实施例的第二升降机构410的结构一致，在此不再赘述。当然，第一从动轮320和驱动轮200一样，也可以直接安装在底板100上。

在如图18至图21所示的第五实施例中，第一辅助轮330与第一升降机构310连接实现升降，其第一升降机构310与第二实施例中的第一升降机构310一致；第一从动轮320与底板100间接连接，但连接方式与第三实施例等具有区别；第二辅助轮430与底板100连接；第二从动轮420与第二升降机构410连接，该第二升降机构410与第一实施例的第二升降机构410的结构一致，在此不再赘述。

在本申请的一些实施例中，底盘还包括第三升降机构340，第一从动轮320或第一辅助轮330通过第三升降机构340与底板100连接。其中，第三升降机构340具有多种结构形式，例如，在第二实施例、第三实施例以及第四实施例中，第三升降机构340包括第三摆臂331，第三摆臂331与底板100铰接，第三摆臂331的一端与驱动轮200连接，第三摆臂331的另一端与第一从动轮320连接，如此，也可以实现对第一从动轮320的升降控制。

然本设计不限于此，在如图18至图21所示的第五实施例中，采用的是四连杆的悬架机构500，其具体包括第四摆臂540、第五摆臂560、铰座520、减震模块550；第四摆臂540的后端与驱动轮200连接，第四摆臂540的前端与固定在底板100上的铰座520连接；第一从动轮320与第五摆臂560的前端连接，第五摆臂560的后端则与铰座520铰接；减震模块550包括压簧551和阻尼器552，减震模块550的两端分别铰接在第四摆臂540的后端以及第五摆臂560的上端。此外，在铰座520上还设有限位部(未标示)，该限位部主要用于对第一从动轮320下降时的限位，以保证两个第一辅助轮330撑起时，第一从动轮320能被撑起并脱离行驶面，并提高驱动轮200的下降幅度，以保证第一从动轮320脱离行驶面后，驱动轮200能压在行驶面上。

本申请还提出一种移动式机器人的过坑过坎方法，该移动式机器人具有前述底盘，该底盘能实现第一从动轮组件300和第二从动轮组件400的交替支撑，从而使得底盘水平过障碍体时的平稳性大大提高。

下面以如图3、图5和图6所示的第一实施例为例，说明本移动式机器人的过坑过坎方法。第一行驶面710与第二行驶面720之间具有障碍体，该障碍体可以是坑或坎，移动式机器人需要从第一行驶面710经过障碍体后移动至第二行驶面720。在此，第一行驶面710和第二行驶面720具体均为水平面，第二行驶面720可以是高于或低于或等于第一行驶面710的。具体在本实施例中，如图5所示，第一行驶面710为水平地面，第二行驶面720为电梯轿厢的底面，在第一行驶面710与第二行驶面720的相接处具有坑，第二行驶面720与第一行驶面710之间具有高度差a。如图6所示，在第一行驶面710与第二行驶面720的相接处具有坎，第二行驶面720与第一行驶面710平齐。

本移动式机器人的过坑过坎方法包括以下步骤：

移动式机器人在第一行驶面710上开始运动，第一传感器610检测第一辅助轮330与第一行驶面710的距离，获取第一离地距离值；根据第一离地距离值的变化趋势判断前方是否有障碍体以及障碍体的类型。具体的，根据第一离地距离值的变化趋势判断前方是否有障碍体以及障碍体的类型的步骤包括以下分步骤：

障碍体为坑时，以第一行驶面710为水平面时测得的第一离地距离值为第一阈值，即图3中标示的距离b，以第一辅助轮330与坑的坑底的距离值为第二阈值；第一传感器610检测到的第一离地距离值大于第一阈值时，判断为坑的下降沿，移动式机器人移动第二预设距离后，第一传感器610检测到的第一离地距离值小于第二阈值时，判断为坑的上升沿；或者，

障碍体为坎时，以第一行驶面710为水平面时测得的第一离地距离值为第一阈值，以第一辅助轮330与坎的顶端的距离值为第三阈值；第一传感器610检测到的第一离地距离值小于第一阈值时，判断为坎的上升沿，移动式机器人移动第二预设距离后，第一传感器610检测到的第一离地距离值大于第三阈值时，判断为坎的下降沿；

其中，第二预设距离小于第一从动轮320和第一辅助轮330之间的轴心距。

可以理解，在该步骤，移动式机器人可以通过设于底盘前端的第一传感器610而测得前方是否有障碍体以及障碍体的类型，并为后续的相关轮子的精确升降控制提供必要的参考值。

移动式机器人判断有障碍体后，停止运动，并使第一辅助轮330越过障碍体并位于第二行驶面720上方，坑或坎位于第一辅助轮330和第一从动轮320之间；第一传感器610检测第一辅助轮330与第二行驶面720的距离，获取第二离地距离值；

可以理解，该步骤对应图5中的(a)部分，此时，驱动轮200、第一从动轮320以及第二从动轮420均压向第一行驶面710，同时，第一辅助轮330脱离第二行驶面720，且两者间的距离即第二离地距离值为c，即第一辅助轮330是位于第二行驶面720上方，第一辅助轮330已顺利越过坑；第二辅助轮430脱离第一行驶面710。当然，在图6所示的底盘过坎的示意图中，该步骤对应图6中的(a)部分，此时，第一辅助轮330位于第二行驶面720上方，并高于坎的高度，即第一辅助轮330已顺利越过坎。

然后，底板100带动第一辅助轮330下降第二离地距离值，直至第一辅助轮330落在第二行驶面720上；第二从动轮420保持静止并落在第一行驶面710上，驱动轮200压在第一行驶面710，第一从动轮320相对底板100上升，直至第一从动轮320同时高于障碍体和第二行驶面720；

可以理解，该步骤对应图5中的(b)图，此时，底板100是水平下降的，驱动轮200、第二从动轮420以及第一辅助轮330均压向对应的行驶面以提供支撑。同时，第一从动轮320脱离第一行驶面710上升，且由于其上升的程度大于或等于第一离地距离值，故第一从动轮320可上升直至高于第二行驶面720，这样，在下一步中，第一从动轮320就能够顺利越过坑和第二行驶面720的边缘。当然，在图6所示的底盘过坎的示意图中，该步骤对应图6中的(b)部分，此时，第一辅助轮330压在第二行驶面720，第一从动轮320则上升至高于坎的高度。

然后，移动式机器人前进第一预设距离后停止，第一从动轮320越过障碍体，并使障碍体位于第二辅助轮430和第二从动轮420之间；

可以理解，该步骤对应图5中的(c)图，第一预设距离约为第一辅助轮330和第二辅助轮430的轴心距离。此时，由于驱动轮200、第二从动轮420以及第一辅助轮330均压向对应的行驶面以提供支撑，且第一从动轮320高于坑和第二行驶面720，故移动式机器人前进第一预设距离后，可使得第一从动轮320顺利越过坑并停留至第二行驶面720上方，然后第一从动轮320可以下降至与第二行驶面720接触增大支撑力，也可以不下降，但驱动轮200应压在第二行驶面720上。当然，在图6所示的底盘过坎的示意图中，该步骤对应图6中的(c)至(e)部分，此时，第一辅助轮330压在第二行驶面720，第一从动轮320则上升至高于坎的高度。在图6的(c)部分，移动式机器人前进，使得第一从动轮320顺利越过坎；在(d)部分，第一从动轮320下降至与第二行驶面720接触，此时，驱动轮200、第一从动轮320以及第二从动轮420均压向对应的行驶面以提供前后支撑，坎位于第一从动轮320和驱动轮200之间；在(e)部分，移动式机器人继续前进，驱动轮200行至第二行驶面720上，坎位于第二辅助轮430和第二从动轮420之间。

然后，第二从动轮420上升，直至第二从动轮420同时高于障碍体和第二行驶面720；第二辅助轮430下降至落在第二行驶面720上；

可以理解，该步骤对应图5中的(d)图，此时，驱动轮200、第一辅助轮330和第二辅助轮430均压向第二行驶面720以提供支撑。同时，第二从动轮420脱离第一行驶面710上升，且由于其上升的程度大于或等于第一离地距离值，故第二从动轮420可上升直至高于第二行驶面720。当然，在图6所示的底盘过坎的示意图中，该步骤对应图6中的(f)部分，此时，第一辅助轮330和第二辅助轮430均压在第二行驶面720，第二从动轮420则上升至高于坎的高度。

然后，驱动轮200驱动移动式机器人前进至第二从动轮420越过障碍体；

可以理解，该步骤对应图5中的(e)图，由于上一步骤中，第二从动轮420已上升至高位，故移动式机器人前进后，第二从动轮420就能够顺利迈过坑，并位于第二行驶面720上方。当然，在图6所示的底盘过坎的示意图中，该步骤对应图6中的(g)部分，由于第二从动轮420的上升后高于坎的高度，故移动式机器人前进后，第二从动轮420就能够顺利迈过坎，并位于第二行驶面720上方。

然后，第一从动轮320和第二从动轮420同步下降至均落在第二行驶面720上，第一辅助轮330和第二辅助轮430上升至离开第二行驶面720。

可以理解，该步骤对应图5中的(f)图，在此步骤完成后，移动式机器人即能够在第二行驶面720上正常行驶。当然，在图6所示的底盘过坎的示意图中，该步骤对应图6中的(h)部分。

由以上过程可知，本移动式机器人的过坑过坎方法通过在不同的阶段，控制不同的从动轮或辅助轮的交替升降，可使得在越过障碍体的过程中，底盘的前后均能达到有效支撑，并同时避免从动轮或辅助轮直接从障碍体上滚过，而底板100在这些过程中可以保持水平状态，这样，就能有效避免底盘的从动轮从障碍体上滚过时产生的晃动和倾斜，从而使得底盘水平过障碍体时的平稳性大大提高。

进一步地，在本实施例中，在移动式机器人判断有障碍体后，停止运动，并使第一辅助轮330越过障碍体的步骤之前还包括以下步骤：移动式机器人判断有障碍体后，底板100以及第一辅助轮330以及第二辅助轮430均上升至高于障碍体以及第二行驶面720的高度。可以理解，出于机器人行走时的稳定考虑，在行走时为降低重心，底板100通常较低，但在过障碍体前，控制系统可控制对底板100进行提前抬高，以使得辅助轮能够高于或等于越障极限。

此外，本移动式机器人的过坑过坎方法还包括以下步骤：

移动式机器人从第一行驶面710移动至第三行驶面730，第三行驶面730相对第一行驶面710具有坡度夹角；其中，第一行驶面710为水平面，第三行驶面730是具有坡度的坡面。

如图7所示，第三行驶面730为上坡面时，第二升降机构410驱动第二从动轮420向下运动直至底板100与第三行驶面730之间的夹角等于坡度夹角，底板100保持水平。如图8所示，第三行驶面730为下坡面时，第一升降机构310驱动第一从动轮320向下运动直至底板100与第三行驶面730之间的夹角等于坡度夹角，底板100保持水平。可以理解，该步骤可以实现移动式机器人的水平爬坡。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种底盘，用于可在行驶面上行进的移动式机器人，其特征在于，包括：

底板，具有沿所述移动式机器人的行进方向相对的前侧区域和后侧区域；

驱动轮，安装在所述底板上的前侧区域和后侧区域之间；

第一从动轮组件，设于所述前侧区域，包括第一升降机构、第一从动轮以及第一辅助轮；所述第一从动轮和所述第一辅助轮呈前后错开设置，所述第一从动轮与所述第一辅助轮的其中之一与所述第一升降机构连接，并受所述第一升降机构驱动而上下运动；所述第一从动轮与所述第一辅助轮中的另一与所述底板连接；

第二从动轮组件，设于所述后侧区域，包括第二升降机构、第二从动轮以及第二辅助轮；所述第二从动轮和所述第二辅助轮呈前后错开设置，所述第二从动轮与所述第二辅助轮的其中之一与所述第二升降机构连接，并受所述第二升降机构驱动而上下运动；所述第二从动轮与所述第二辅助轮中的另一与所述底板连接；

其中，所述第一升降机构和所述第二升降机构均与所述底板连接，以通过所述第一从动轮组件和所述第二从动轮组件伸缩顶撑所述底板保持水平；

监测组件，包括第一传感器，所述第一传感器用于测量所述第一辅助轮离所述行驶面的距离，所述第一辅助轮离所述行驶面的距离用于判断前方是否有障碍体以及障碍体的类型；

其中，所述监测组件具体用于：

所述障碍体为坑时，以所述行驶面为水平面时测得的第一离地距离值为第一阈值，以所述第一辅助轮与所述坑的坑底的距离值为第二阈值；所述第一传感器检测到的所述第一离地距离值大于所述第一阈值时，判断为所述坑的下降沿，所述移动式机器人移动第二预设距离后，所述第一传感器检测到的所述第一离地距离值小于所述第二阈值时，判断为所述坑的上升沿；或者，

所述障碍体为坎时，以所述行驶面为水平面时测得的所述第一离地距离值为第一阈值，以所述第一辅助轮与所述坎的顶端的距离值为第三阈值；所述第一传感器检测到的所述第一离地距离值小于所述第一阈值时，判断为所述坎的上升沿，所述移动式机器人移动第二预设距离后，所述第一传感器检测到的所述第一离地距离值大于所述第三阈值时，判断为所述坎的下降沿；

其中，所述第二预设距离小于所述第一从动轮和所述第一辅助轮之间的轴心距。

2.如权利要求1所述的底盘，其特征在于，所述底盘还包括悬架机构，所述悬架机构安装在所述底板上并与所述驱动轮连接，用以使所述驱动轮与所述行驶面抵压。

3.如权利要求2所述的底盘，其特征在于，所述悬架机构包括第一摆臂、铰座以及第二拉簧，所述铰座与所述底板固定连接，所述第一摆臂朝向所述第一从动轮组件的前端与所述铰座铰接，所述第二拉簧的两端分别连接所述底板和所述第一摆臂朝向所述第二从动轮组件的后端，所述第一摆臂的后端与所述驱动轮连接；或者，

所述悬架机构包括第四摆臂、第五摆臂、铰座以及减震模块；所述铰座固定在所述底板上；所述第四摆臂朝向所述第二从动轮组件的后端与所述驱动轮连接，所述第四摆臂的前端与所述铰座铰接；所述第一从动轮与所述第五摆臂的前端连接，所述第五摆臂的后端与所述铰座铰接；所述减震模块包括压簧和阻尼器，所述减震模块的两端分别铰接在所述第四摆臂的后端以及所述第五摆臂的上端。

4.如权利要求1所述的底盘，其特征在于，所述驱动轮位于所述前侧区域与所述后侧区域之间，所述第一辅助轮位于所述第一从动轮远离所述驱动轮的前方，所述第二辅助轮位于所述第二从动轮与所述驱动轮之间；或者，

所述第一辅助轮位于所述第一从动轮远离所述驱动轮的前方，所述第二辅助轮位于所述第二从动轮远离所述驱动轮的后方。

5.如权利要求4所述的底盘，其特征在于，所述第一升降机构包括第一电机和第一电机座；所述第一电机座固定在所述底板的上方；所述第一电机安装在所述第一电机座远离所述底板的上板面，所述第一从动轮与所述第一电机座连接；或者，

所述第一升降机构包括第一电机、第一电机座以及运动板；所述第一电机座固定在所述底板的上方，所述运动板位于所述第一电机座下方，所述第一电机安装在所述第一电机座远离所述底板的上板面；所述第一辅助轮可转动安装在所述运动板上；或者，

所述第一升降机构包括第二摆臂和减速电机，所述减速电机安装在所述底板上两个所述驱动轮之间的区域，所述第二摆臂与所述底板铰接，所述第二摆臂的一端与所述减速电机的输出轴连接，所述第二摆臂的另一端与所述第一从动轮或所述第一辅助轮连接。

6.如权利要求4所述的底盘，其特征在于，所述底盘还包括第三升降机构，所述第一从动轮或所述第一辅助轮通过所述第三升降机构与所述底板连接。

7.如权利要求6所述的底盘，其特征在于，所述第三升降机构包括第三摆臂，所述第三摆臂与所述底板铰接，所述第三摆臂的一端与所述驱动轮连接，所述第三摆臂的另一端与所述第一从动轮连接。

8.如权利要求1所述的底盘，其特征在于，所述监测组件还包括第二传感器；所述第二传感器安装在所述底板上，用以检测所述底板的水平偏转角。

9.如权利要求1所述的底盘，其特征在于，所述监测组件还包括第三传感器；所述第三传感器安装在所述底板上，且所述第三传感器位于所述驱动轮与所述第二从动轮之间。

10.一种移动式机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的底盘，所述移动式机器人的重心在所述前侧区域与所述后侧区域之间。

11.一种移动式机器人的过坑过坎方法，其特征在于，移动式机器人具有如权利要求1至9任意一项所述的底盘，所述移动式机器人的过坑过坎方法包括以下步骤：

所述移动式机器人在第一行驶面上开始运动，所述第一传感器检测所述第一辅助轮与所述第一行驶面的距离，获取第一离地距离值；根据所述第一离地距离值的变化趋势判断前方是否有障碍体以及所述障碍体的类型；

所述移动式机器人判断有所述障碍体后，停止运动，并使所述第一辅助轮越过所述障碍体并位于第二行驶面上方；所述第一传感器检测所述第一辅助轮与所述第二行驶面的距离，获取第二离地距离值；

所述底板带动所述第一辅助轮下降所述第二离地距离值，直至所述第一辅助轮落在所述第二行驶面上；所述第二从动轮保持静止并落在所述第一行驶面上，所述驱动轮压在所述第一行驶面，所述第一从动轮相对所述底板上升，直至所述第一从动轮同时高于所述障碍体和所述第二行驶面；

所述移动式机器人前进第一预设距离后停止，所述第一从动轮越过所述障碍体，并使所述障碍体位于所述第二辅助轮和所述第二从动轮之间；

所述第二从动轮上升，直至所述第二从动轮同时高于所述障碍体和所述第二行驶面；所述第二辅助轮下降至落在所述第二行驶面上；

所述驱动轮驱动所述移动式机器人前进至所述第二从动轮越过所述障碍体；

所述第一从动轮和所述第二从动轮同步下降至均落在所述第二行驶面上，所述第一辅助轮和所述第二辅助轮上升至离开所述第二行驶面，以致所述移动式机器人从所述第一行驶面经过所述障碍体后移动至第二行驶面；

所述根据所述第一离地距离值的变化趋势判断前方是否有障碍体以及所述障碍体的类型的步骤包括以下分步骤：

所述障碍体为坑时，以所述第一行驶面为水平面时测得的所述第一离地距离值为第一阈值，以所述第一辅助轮与所述坑的坑底的距离值为第二阈值；所述第一传感器检测到的所述第一离地距离值大于所述第一阈值时，判断为所述坑的下降沿，所述移动式机器人移动第二预设距离后，所述第一传感器检测到的所述第一离地距离值小于所述第二阈值时，判断为所述坑的上升沿；或者，

所述障碍体为坎时，以所述第一行驶面为水平面时测得的所述第一离地距离值为第一阈值，以所述第一辅助轮与所述坎的顶端的距离值为第三阈值；所述第一传感器检测到的所述第一离地距离值小于所述第一阈值时，判断为所述坎的上升沿，所述移动式机器人移动第二预设距离后，所述第一传感器检测到的所述第一离地距离值大于所述第三阈值时，判断为所述坎的下降沿；

其中，所述第二预设距离小于所述第一从动轮和所述第一辅助轮之间的轴心距。

12.如权利要求11所述的移动式机器人的过坑过坎方法，其特征在于，所述移动式机器人判断有所述障碍体后，停止运动，并使所述第一辅助轮越过所述障碍体并位于所述第二行驶面上方的步骤之前还包括以下步骤：

所述移动式机器人判断有所述障碍体后，所述底板、所述第一辅助轮以及所述第二辅助轮均上升至高于所述障碍体以及所述第二行驶面的高度。

13.如权利要求11所述的移动式机器人的过坑过坎方法，其特征在于，所述移动式机器人的过坑过坎方法还包括以下步骤：

所述移动式机器人从所述第一行驶面移动至第三行驶面，所述第三行驶面相对所述第一行驶面具有坡度夹角；

所述第三行驶面为上坡面时，所述第二升降机构驱动所述第二从动轮向下运动直至所述底板与所述第三行驶面之间的夹角等于所述坡度夹角，所述底板保持水平；

所述第三行驶面为下坡面时，所述第一升降机构驱动所述第一从动轮向下运动直至所述底板与所述第三行驶面之间的夹角等于所述坡度夹角，所述底板保持水平。

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