CN113511281B - 一种底盘及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机器人底盘领域，具体涉及一种底盘及机器人，底盘包括底盘本体、设置于底盘本体的第一导轨和直线驱动机构，及伸展臂，伸展臂一端设有第一滑动件、另一端设有支腿缸，伸展臂通过第一滑动件配合于第一导轨，第一导轨包括直轨段和弯轨段，直轨段具有远离弯轨段的第一端和连接弯轨段的第二端，直线驱动机构用于驱动伸展臂收起或展开。当第一滑动件从直轨段的第一端向第二端移动时，伸展臂逐渐伸出底盘本体；当第一滑动件从直轨段的第二端向第一端移动时，伸展臂逐渐缩回底盘本体；当第一滑动件沿弯轨段移动时，伸展臂相对于底盘本体摆动。支腿在狭窄地带也能伸出以便支腿缸支起，解决现有技术中支腿在狭窄地带无法使用的问题。

Description

一种底盘及机器人

技术领域

本申请涉及机器人底盘领域，具体而言，涉及一种底盘及机器人。

背景技术

移动机器人的底盘设置的支腿在不使用时收起，使用时支腿向左右两边展开并支撑于地面，例如蜘蛛型支腿等。当移动机器人位于狭窄的空间时，现有的底盘的支腿不能展开，无法使用。

发明内容

本申请旨在提供一种底盘及机器人，以解决现有技术中支腿在狭窄地带无法使用的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种底盘，其包括：

底盘本体；

第一导轨，所述第一导轨设置于所述底盘本体，所述第一导轨包括直轨段和弯轨段，所述直轨段具有远离所述弯轨段的第一端和连接所述弯轨段的第二端；

伸展臂，所述伸展臂的一端设有第一滑动件，另一端设有支腿缸，所述第一滑动件配合于所述第一导轨；

直线驱动机构，所述直线驱动机构用于驱动所述伸展臂收起或展开；

当所述第一滑动件从所述直轨段的第一端向第二端移动时，所述伸展臂逐渐伸出所述底盘本体；

当所述第一滑动件从所述直轨段的第二端向第一端移动时，所述伸展臂逐渐缩回所述底盘本体；

当所述第一滑动件沿所述弯轨段移动时，所述伸展臂相对于所述底盘本体摆动。

上述技术方案中，在底盘本体上设置用于安装伸展臂第一导轨，直线驱动机构驱动伸展臂沿直轨段移动时伸展臂伸出或收回底盘本体，当直线驱动机构驱动伸展臂沿直轨段由第一端移动至第二端并继续沿弯轨段移动时，伸展臂向远离底盘本体的方向摆动。通过上述设置，本申请提供的底盘本体的支腿，在宽阔地带，伸展臂先伸出再摆动展开支起支腿缸，在狭窄地带，伸展臂仅直线伸出以便支腿支起，解决现有技术中支腿在狭窄地带无法使用的问题。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述弯轨段与所述直轨段相切。

上述技术方案中，通过设置弯轨段与直轨段相切，使轨道衔接更流畅。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述底盘还包括：第二导轨，所述第二导轨设置于所述底盘本体且与所述直轨段平行，所述弯轨段的圆心在所述第二导轨上；

所述伸展臂设有所述第一滑动件的一端还设有第二滑动件，所述第二滑动件配合于所述第二导轨。

上述技术方案中，通过设置与直轨段平行的第二导轨，伸展臂同时与第一导轨和第二导轨配合，第一滑动件沿直轨段、第二滑动件沿第二导轨同时直线移动，当第一滑动件移动至直轨段的第二端时，第一滑动件以第二滑动件为圆心转动并沿弯轨段移动，通过设置第一导轨和第二导轨，伸展臂移动更稳定，起到较好的导向作用。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述第二导轨具有远离所述弯轨段的第一端和靠近所述弯轨段的第二端，所述弯轨段的圆心位于所述第二导轨的第二端；

当所述第一滑动件位于所述直轨段的第二端时，所述第二滑动件位于所述第二导轨的第二端。

上述技术方案中，通过将第二导轨的第二端设置为与弯轨段的圆心重合，在第一滑动件移动至直轨段的第二端时，第二滑动件恰好位于第二导轨的第二端，之后第一滑动件只能做绕第二滑动件转动的运动，提高伸展臂摆动动作的稳定性。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述第一滑动件和所述第二滑动件包括轴承或滚轮。

上述技术方案中，通过将第一滑动件、第二滑动件上设置轴承或滚轮，减小动摩擦，伸展臂移动平稳，配件磨损小。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述底盘还包括：

导轨板，所述导轨板固定于所述底盘本体，所述第一导轨和所述第二导轨为开设在所述导轨板上的导槽。

上述技术方案中，通过将第一导轨和第二导轨设置在导轨板上，方便拆装伸展臂，在第一导轨、第二导轨磨损时，更换导轨板即可，方便维修更换。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述伸展臂设置在上下相对设置的两个导轨板之间，所述伸展臂的上下两侧均设置有第一滑动件和第二滑动件。

上述技术方案中，通过设置上下两个导轨板将伸展臂夹设其间，伸展臂安装和移动都更为稳定。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述直线驱动机构与所述底盘本体相对固定，所述直线驱动机构的输出端设有第三导轨，所述第三导轨与所述直轨段成角度设置，所述伸展臂与所述第三导轨滑动配合。

上述技术方案中，通过在直线驱动机构的输出端设置第三导轨，伸展臂移动至直轨段的第二端时，在直线驱动机构的驱动下继续沿平行于直轨段的方向移动，与此同时，伸展臂在弯轨段的限制下沿第三导轨滑动，从而平行于直轨段的移动与沿第三导轨的移动合成为沿弯轨段的移动。本实施例利用一个直线驱动机构作为动力，实现伸展臂既能够沿直轨段直线移动，又能够沿弯轨段稳定摆动。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述底盘包括四个所述伸展臂，四个所述伸展臂分别设置在所述底盘本体的左前部、右前部、左后部和右后部；所述伸展臂具有收起状态、半展开状态和全展开状态；

在所述收起状态，所述伸展臂缩回所述底盘本体；

在所述半展开状态，所述伸展臂伸出所述底盘本体且与所述底盘本体的左侧面或右侧面成平角；

在所述全展开状态，所述伸展臂伸出所述底盘本体且与所述底盘本体的左侧面或右侧面成钝角。

上述技术方案中，通过在底盘本体上设置四个伸展臂，四个伸展臂配合以适应不同使用场景。在不需使用时四个伸展臂全部收起；在狭窄地带时四个伸展臂全部处于半展开状态；在宽阔地带时四个伸展臂可以都处于全展开状态；在依靠其他目标物如墙体时可以使靠墙的两个伸展臂半展开、远离墙体的两个伸展臂全展开。

第二方面，一种机器人，其包括前述的底盘。

通过设置具有前述底盘的机器人，机器人在宽阔地带、狭窄地带都能够稳定于地面以进行其他工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为四个支腿全部处于收起状态的底盘；

图2为四个支腿全部处于半展开状态的底盘；

图3为四个支腿全部处于展开状态的底盘；

图4为一侧的支腿处于半展开状态、另一侧的支腿处于全展开状态的底盘本体；

图5为四个支腿在半展开状态的结构示意图；

图6为四个支腿在全展开状态的结构示意图；

图7为单个支腿的侧视结构示意图；

图8为单个支腿的爆炸图；

图9为图7的A－A剖面图；

图10为伸展臂沿直轨段移动的运动状态示意图；

图11为伸展臂沿弯轨段摆动的运动状态示意图。

图标：10－支腿；20－底盘本体；30－滚轮；100－伸展臂；110－第一滑动件；111－第一固定轴；112－第一轴承；120－第二滑动件；121－第二固定轴；122－第二轴承；130－支腿缸；200－导轨板；210－第一导轨；211－直轨段；212－弯轨段；220－第二导轨；300－直线驱动机构；310－电机；320－同步带轮组；321－第一带轮；322－第二带轮；323－同步带；330－丝杠；340－螺母；350－滑块；351－第三导轨；400－导向板；a－直轨段的第一端；b－直轨段的第二端；c－第二导轨的第一端；d－第二导轨的第二端。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

移动机器人的底盘常会设置支腿，支腿向机器人的左右两边展开并支撑于地面，以便机器人能够稳定站立，以便开展工作。常见的支腿例如蜘蛛型支腿等，这类连杆型支腿在不使用时各连杆折叠收起，使用时各连杆伸开。现有的支腿在折叠收起时会占据底盘的上部空间，在伸开时需要较大的活动空间，当机器人所在的空间较为狭窄时，支腿可能无法展开。

本申请实施例提供一种机器人及其底盘，该机器人的底盘如图1～图4所示，该机器人的底盘具有底盘本体20和安装在底盘本体20上的四个支腿10。四个支腿10分别安装在底盘本体20的左前部、右前部、左后部、右后部。

支腿10的结构如图5所示，包括伸展臂100和支腿缸130，支腿缸130安装在伸展臂100的一端，支腿缸130被配置为液压伸缩缸，伸展臂100的另一端设有第一滑动件110。

底盘本体20上设有图5中示出的导轨板200，导轨板200用于安装前述的伸展臂100，为提高稳定性，导轨板200被配置为上下两个，伸展臂100被夹设在两个导轨板200之间。

每个导轨板200上设有第一导轨210，伸展臂100的第一滑动件110包括第一固定轴111，第一固定轴111凸起于伸展臂100的表面，本实施例中第一固定轴111的两端分别从伸展臂100的上下表面伸出，第一固定轴111的两端滑动配合于上下两个导轨板200的第一导轨210内。

第一导轨210包括直轨段211和弯轨段212，参照图10，直轨段211沿直线延伸并与弯轨段212连接。直轨段的第一端a远离弯轨段212，直轨段的第二端b连接弯轨段212。

可选地，直轨段211被配置为与弯轨段212相切，使得直轨段的第二端b与弯轨段212衔接更流畅，第一滑动件110运动更平稳。

支腿10的展开过程包括伸出步骤和向外摆动步骤，支腿10的收起过程包括向内摆动步骤和收起步骤。

伸出步骤：结合图5和图10所示，伸展臂100上的第一滑动件110沿直轨段211由直轨段的第一端a朝向直轨段的第二端b移动，此时伸展臂100具有支腿10的一端相对于底盘本体20伸出。

伸出步骤后，伸展臂100处于半展开状态，此时伸展臂100与其所靠近的底盘本体20的一个侧面呈平角，即伸展臂100保持在沿底盘本体20的前后方向伸出的状态。

收起步骤与伸出步骤的动作相反。

向外摆动步骤：结合图6和图11所示，伸展臂100上的第一滑动件110滑动至直轨段的第二端b时，继续沿弯轨段212移动，此时伸展臂100相对于底盘本体20向外摆动展开。向外摆动步骤完成后，支腿缸130伸出并支撑于地面。

向外摆动步骤后，伸展臂100处于全展开状态，此时伸展臂100与其所靠近的底盘本体20的一个侧面呈钝角，即四个伸展臂100分别能够向底盘本体20的左前方、左后方、右前方、右后方伸出。

向内摆动步骤与向外摆动步骤的动作相反。

支腿10展开过程中，伸展臂100先伸出后向外摆动。支腿10收起过程中，若伸展臂100在全展开状态，则伸展臂100先向内摆动再收起；若伸展臂100在半展开状态，则收起即可。

本实施例提供的底盘，在狭窄地带、宽阔地带和单侧受限的地带都能够使用。

在不使用时，结合图1所示，四个支腿10的伸展臂100全部处于收起状态，四个伸展臂100全部缩进两个导轨板200之间，支腿缸130向底盘本体20靠拢并在竖直方向上缩短。此时底盘本体20上设置的滚轮30着地，滚轮30转动带动底盘本体20移动。

图2～图4示出了支腿10着地架起底盘本体20的状态，支腿缸130伸长并着地，限制滚轮30带动底盘本体20。

在狭窄地带时，结合图2所示，四个支腿10的伸展臂100全部处于半展开状态，四个伸展臂100沿底盘本体20的前后方向伸出。

在宽阔地带时，四个支腿10的伸展臂100全部处于展开状态，结合图3所示，左前部的伸展臂100向底盘本体20的左前方展开，右前部的伸展臂100向底盘本体20的右前方展开，左后部的伸展臂100向底盘本体20的左后方展开，右后部的伸展臂100向底盘本体20的右后方展开。

在单侧受限的地带，例如靠近墙体时，靠近墙体一侧的两个支腿10半展开，远离墙体一侧的两个支腿10全展开。结合图4所示，底盘本体20的右侧靠墙时，底盘本体20右前部的支腿10和右后部的支腿10半展开，左前部的支腿10和左后部的支腿10全展开；当底盘本体20的左侧靠墙时，左右的支腿10状态则相反，底盘本体20左前部的支腿10和左后部的支腿10半展开，右前部的支腿10和右后部的支腿10全展开。

在底盘本体20上还设有四个直线驱动机构300，一个直线驱动机构300与一个支腿10对应，直线驱动机构300的输出端与伸展臂100之间具有一定自由度，以使伸展臂100能够受限地远离直线驱动机构300的输出端，从而允许伸展臂100沿第一导轨210的弯轨段212移动。

在本实施例中，直线驱动机构300固定安装在两个导轨板200之间。

直线驱动机构300可以采用多种类型，本实施例中采用的直线驱动机构300包括电机310、丝杠330和螺母340。请结合图5、图7、图8和图9所示，电机310固定安装下方的导轨板200上且位于远离伸缩臂的一面，丝杠330可转动地安装在梁导轨板200之间，电机310与丝杠330通过同步带轮组320传动。电机310的输出端设有第一带轮321，丝杠330的端部设有第二带轮322，同步带323传动连接第一带轮321和第二带轮322。螺母340与丝杠330螺纹配合，螺母340连接有一滑块350，在上下两个导轨板200夹设的状态下，滑块350被限制转动，因此，当电机310驱动丝杠330转动时，滑块350能够沿丝杠330做直线移动。

在直线驱动机构300不工作的情况下，通过电机310自锁限制滑块350沿丝杠330移动，进一步地，丝杠330采用梯形螺杆，利用梯形螺杆防止滑块350自由移动。

可选地，在两个导轨板200之间设有一个导向板400，在导向板400上设有滑块350导向轨道，滑块350与导向板400上的滑块350导向轨道滑动配合，以进一步限制滑块350转动，提高移动平稳度。

滑块350上设有第三导轨351，伸展臂100与第三导轨351滑动配合，第三导轨351与第一导轨210的直轨段211成角度设置。结合图9所示，本实施例中伸展臂100上的第一固定轴111同时穿设于第一导轨210和第三导轨351。

当第一滑动件110在直轨段211移动时，伸展臂100在直轨段211和第三导轨351的共同限制下，只能在滑块350的带动下沿直轨段211做直线移动。当第一滑动件110在弯轨段212移动时，第三导轨351给伸展臂100提供一定的自由度，使伸展臂100能够沿第三导轨351滑动，从而在滑块350的带动下，以及第三导轨351和弯轨段212的配合下，伸展臂100做直线运动和沿第三导轨351滑动的合运动。可选地，第三导轨351与第一导轨210的直轨段211垂直，二者之间形成90°的夹角。

在其他实施例中，也可以通过其他结构来使伸展臂100能够在直线驱动机构300的带动下受限移动，例如将前述的滑块350替换为连杆，连杆的一端铰接于螺母340，连杆的另一端铰接于伸缩臂。

可选地，伸缩臂上的第一滑动件110也可以被配置为多个。

前述的导轨板200上还设有第二导轨220，第二导轨220与直轨段211平行，第二导轨220具有第一端和第二端，第二导轨的第一端c相对靠近直轨段的第一端a，第二导轨的第二端d相对靠近直轨段的第二端b，也就是说，第二导轨的第二端d相对靠近弯轨段212，弯轨段212的圆心在直轨段211上。这里所说的弯轨段212的圆心在直轨段211上是指弯轨段212的圆心在直轨段211的中心线上。

伸缩臂上设有用于与第二导轨220配合的第二滑动件120，第二滑动件120与第一滑动件110设置在伸缩臂的同一端。同样的，第二滑动件120包括第二固定轴121，第二固定轴121的两端分别从伸展臂100的上下表面伸出，第二固定轴121的两端滑动配合于上下两个导轨板200的第二导轨220内。

伸展臂100通过第一滑动件110和第二滑动件120同时与第一导轨210和第二导轨220配合。第一滑动件110沿直轨段211移动，第二滑动件120沿第二导轨220移动时，伸展臂100伸出或收起；第一滑动件110沿弯轨段212移动时，第一滑动件110以第二滑动件120为圆心转动，伸展臂100向外或向内摆动。

可选地，使弯轨段212的圆心位于第二导轨的第二端d，即弯轨段212的圆心与第二导轨220的中心线在第二导轨的第二端d重合。在第一滑动件110移动至直轨段的第二端b时，第二滑动件120恰好位于第二导轨的第二端d，之后第一滑动件110只能做绕第二滑动件120转动的运动，提高伸展臂100摆动动作的稳定性。

可选地，第一滑动件110还包括第一轴承112，所述第一固定轴111的两端分别设置有第一轴承112，第一轴承112设置在第一导轨210中，第一滑动件110通过第一轴承112与第一导轨210配合，以减小动摩擦，使伸展臂100移动平稳，且第一滑动件110的磨损更小，耐久性高，当第一轴承112磨损后，更换第一轴承112即可。

同样地，第二滑动件120还包括第二轴承122，所述第二固定轴121的两端分别设置有第二轴承122，第二轴承122设置在第二导轨220中，第二滑动件120通过第二轴承122与第二导轨220配合，以减小动摩擦，使伸展臂100移动平稳，且第二滑动件120的磨损更小，耐久性高，当第二轴承122磨损后，更换第二轴承122即可。

第一轴承112、第二轴承122还可以为滚轮30等滚动元件。

第一导轨210、第二导轨220、第三导轨351的结构可以为多种，本实施例中，第一导轨210、第二导轨220被配置为开设在导轨板200上的导槽，第三导轨351被配置为开设在滑块350上的导槽。

本申请实施例提供的底盘，其每个支腿10包括伸展臂100和支腿缸130，在底盘本体20上对应每个支腿10安装导轨板200和直线驱动机构300，通过直线驱动机构300驱动、并通过导轨板200上的第一导轨210引导，使伸展臂100实现先伸出后展开，并且伸展臂100能够维持在收起状态、半展开状态或展开状态。底盘本体20上的多个支腿10配合，使底盘本体20能够收起支腿10移动，也能够在宽阔地带、狭窄地带及单侧受限地带使支腿10着地工作，通过灵活设置每个支腿10的状态，满足较多的适用场景，解决现有技术中支腿10容易受场景空间限制无法使用的问题。

本实施例中仅对伸展臂100的收起状态、半展开状态和展开状态的极限位置进行描述，本领域技术人员应当理解，伸展臂100在半展开状态时，第一滑动件110还能够在直轨段的第一端a和直轨段的第二端b之间移动以调节伸展臂100的伸出长度；伸展臂100在全展开状态时，第一滑动件110能够在弯轨段212上移动以调节伸展臂100的摆动角度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种底盘，其特征在于，包括：

底盘本体(20)；

第一导轨(210)，所述第一导轨(210)设置于所述底盘本体(20)，所述第一导轨(210)包括直轨段(211)和弯轨段(212)，所述直轨段(211)具有远离所述弯轨段(212)的第一端和连接所述弯轨段(212)第二端；

伸展臂(100)，所述伸展臂(100)的一端设有第一滑动件(110)，另一端设有支腿缸(130)，所述第一滑动件(110)配合于所述第一导轨(210)；

直线驱动机构(300)，所述直线驱动机构(300)用于驱动所述伸展臂(100)收起或展开；

当所述第一滑动件(110)从所述直轨段(211)的第一端向第二端移动时，所述伸展臂(100)逐渐伸出所述底盘本体(20)；

当所述第一滑动件(110)从所述直轨段(211)的第二端向第一端移动时，所述伸展臂(100)逐渐缩回所述底盘本体(20)；

当所述第一滑动件(110)沿所述弯轨段(212)移动时，所述伸展臂(100)相对于所述底盘本体(20)摆动；

所述底盘还包括：

第二导轨(220)，所述第二导轨(220)设置于所述底盘本体(20)且与所述直轨段(211)平行，所述第二导轨(220)具有远离所述弯轨段(212)的第一端和靠近所述弯轨段(212)的第二端，所述弯轨段(212)的圆心位于所述第二导轨(220)的第二端；

所述伸展臂(100)设有所述第一滑动件(110)的一端还设有第二滑动件(120)，所述第二滑动件(120)配合于所述第二导轨(220)；当所述第一滑动件(110)位于所述直轨段(211)的第二端时，所述第二滑动件(120)位于所述第二导轨(220)的第二端。

2.根据权利要求1所述的一种底盘，其特征在于，所述弯轨段(212)与所述直轨段(211)相切。

3.根据权利要求1所述的一种底盘，其特征在于，所述第一滑动件(110)和所述第二滑动件(120)包括轴承或滚轮。

4.根据权利要求1所述的一种底盘，其特征在于，所述底盘还包括：

导轨板(200)，所述导轨板(200)固定于所述底盘本体(20)，所述第一导轨(210)和所述第二导轨(220)为开设在所述导轨板(200)上的导槽。

5.根据权利要求4所述的一种底盘，其特征在于，所述伸展臂(100)设置在上下相对设置的两个所述导轨板(200)之间，所述伸展臂(100)的上下两侧均设置有所述第一滑动件(110)和所述第二滑动件(120)。

6.根据权利要求1所述的一种底盘，其特征在于，所述直线驱动机构(300)与所述底盘本体(20)相对固定，所述直线驱动机构(300)的输出端设有第三导轨(351)，所述第三导轨(351)与所述直轨段(211)成角度设置，所述伸展臂(100)与所述第三导轨(351)滑动配合。

7.根据权利要求1所述的一种底盘，其特征在于，所述底盘包括四个所述伸展臂(100)，四个所述伸展臂(100)分别设置在所述底盘本体(20)的左前部、右前部、左后部和右后部；所述伸展臂(100)具有收起状态、半展开状态和全展开状态；

在所述收起状态，所述伸展臂(100)缩回所述底盘本体(20)；

在所述半展开状态，所述伸展臂(100)伸出所述底盘本体(20)且与所述底盘本体(20)的左侧面或右侧面成平角；

在所述全展开状态，所述伸展臂(100)伸出所述底盘本体(20)且与所述底盘本体(20)的左侧面或右侧面成钝角。

8.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的底盘。

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