CN117163185A - 移动底盘及移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动底盘及移动机器人，其中移动底盘包括：底盘主体；第一轮组，包括设于底盘主体上的第一支座，沿底盘主体宽度方向设置的第一支撑臂以及两个分别设于第一支撑臂两端的第一脚轮；第一支撑臂的中部与第一支座转动连接以使第一脚轮具有上下调节的自由度；两组第二轮组，沿底盘主体的宽度方向分别设于底盘主体的两侧；第二轮组包括设于底盘主体上的第二支座，沿底盘主体长度方向设置的第二支撑臂，设于第二支撑臂靠近第一轮组一端的第二脚轮以及设于第二支撑臂另一端的第三脚轮；第二支撑臂靠近中部的位置与第二支座转动连接以使第二脚轮和第三脚轮具有上下调节的自由度。本发明对于移动机器人运行于特殊路面时，平稳性、通过性较好。

Description

移动底盘及移动机器人

技术领域

本发明涉及运输设备技术领域，尤其是指一种移动底盘及移动机器人。

背景技术

移动机器人是一种在复杂环境下工作的，具有自行组织、自主运行、自主规划的智能机器人，目前在各个行业均有较为广泛的应用。

底盘是移动机器人的主要承载机构，起到驱动移动机器人移动的作用。现有的底盘结构通常包括设于底盘的驱动轮组和从动轮组，通过驱动轮组进行驱动，在从动轮组的协助下实现定向移动、转向等功能。但是在实际应用中，发现对于一些重载的移动机器人或者牵引类机器人在一些特殊路面时，通常会表现吃力，甚至打滑。

以越障或爬坡为例，如图1所示，现有的底盘结构，当前端的从动轮遇到障碍时，会导致底盘的前侧抬高，此时驱动轮会逐渐悬空，导致驱动力不足，极易打滑。再以过坑洼路面为例，如图2所示，当驱动轮经过坑洼处时，驱动轮悬空导致驱动力丧失，产生打滑现象。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种移动底盘及移动机器人。

本发明所采用的技术方案如下：

一种移动底盘，包括：

底盘主体；

第一轮组，包括设于所述底盘主体上的第一支座，沿所述底盘主体的宽度方向设置的第一支撑臂以及两个分别设于第一支撑臂两端的第一脚轮；所述第一支撑臂的中部位置与所述第一支座转动连接以使所述第一脚轮具有上下调节的自由度；

两组第二轮组，沿所述底盘主体的宽度方向分别设于所述底盘主体的两侧；所述第二轮组包括设于所述底盘主体上的第二支座，沿所述底盘主体的长度方向设置的第二支撑臂，设于所述第二支撑臂靠近所述第一轮组一端的第二脚轮以及设于所述第二支撑臂另一端的第三脚轮；所述第二支撑臂靠近中部的位置与第二支座转动连接以使所述第二脚轮和所述第三脚轮具有上下调节的自由度；所述第二脚轮具有动力输入。

在本发明的一个实施例中，所述第一支座包括两个相对设置于所述底盘主体上的支座竖板，所述第一支撑臂位于两个所述支座竖板之间，并通过水平设置的第一支撑轴与所述支座竖板转动连接。

在本发明的一个实施例中，所述第一轮组还包括水平设于所述第一支撑轴两侧的两个第一限位件，所述第一限位件与所述支座竖板连接以对所述第一支撑臂的转动角度进行限制。

在本发明的一个实施例中，所述第一支撑臂的中部设有与所述第一支座转动连接的第一连接部，所述第一连接部呈倒置等腰三角形结构；两个所述第一限位件均采用限位螺栓，所述限位螺栓分别从相反的方向贯穿一个所述支座竖板后与另一个所述支座竖板螺纹连接。

在本发明的一个实施例中，所述第二轮组还包括固定于所述底盘主体的第三支座以及倾斜设置的伸缩组件，所述伸缩组件的一端与所述第二支撑臂靠近第一轮组的端部转动连接，所述伸缩组件的另一端与所述第三支座铰接，所述伸缩组件被设置为保持压缩状态并反作用于所述第二支撑臂。

在本发明的一个实施例中，所述伸缩组件通过连接件与所述第二支撑臂连接，所述连接件包括第二连接部、第三连接部以及倾斜部，其中，所述第二连接部与所述第二支撑臂靠近所述第二脚轮的端部固定连接，第三连接部与所述伸缩组件连接，所述倾斜部连接所述第二连接部和所述第三连接部。

在本发明的一个实施例中，所述底盘主体包括底盘底板、设于所述底盘底板上的底盘支架以及设于所述底盘支架上的底盘顶板，所述底盘顶板安装有所述第三支座。

在本发明的一个实施例中，所述第二脚轮和所述第三脚轮分别设于所述第二支撑臂的两侧。

在本发明的一个实施例中，还包括清扫组件，所述清扫组件包括横置于所述底盘主体前侧的第一清扫件以及分设于所述第一清扫件两端的第二清扫件，所述第二清扫件位于所述第一清扫件的后侧，并与所述第一清扫件呈预设夹角。

本发明还提供一种移动机器人，包括如上述所述的移动底盘。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的移动结构经过障碍物时或者上坡路段时，基座的前侧上翘，在此情况下，第二轮组为了保持平衡，使得第二支撑臂依然水平，从而使第二脚轮着地，以实现驱动功能。

本发明所述的移动结构经过坑洼路面时，当第二脚轮经过坑洼时，第二轮组为了保持平衡，第二支撑臂转动使得第二脚轮与坑洼面接触，从而能够进行驱动。

因此，本发明所述的移动结构运行于特殊路面时，平稳性较好，且通过性较好。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有的底盘遇到坡道凸起障碍时的状态示意图。

图2是现有的底盘遇到坑洼路面时的状态示意图。

图3是本发明中移动底盘的结构示意图。

图4是本发明中移动底盘的侧视图。

图5是本发明中第一轮组的结构示意图。

图6是本发明中第一轮组在平整路面时的受力示意图。

图7是本发明中第一轮组在凸起障碍或地面凹陷时的受力示意图。

图8是本发明中第二轮组的结构示意图。

图9是本发明中第二轮组的受力示意图。

图10是本发明中移动底盘遇到坡道凸起障碍时的状态示意图。

图11是本发明中移动底盘遇到坑洼路面时的状态示意图。

说明书附图标记说明：10、底盘主体；101、底盘底板；102、底盘支架；103、底盘顶板；20、第一轮组；201、第一支撑臂；2011、第一连接部；202、第一支座；203、第一支撑轴；204、第一脚轮；205、第一限位件；30、第二轮组；301、第二支撑臂；302、第二脚轮；303、驱动电机；304、减速器；305、第二支座；306、第二支撑轴；307、第三脚轮；308、第三支座；309、连接件；3091、第二连接部；3092、第三连接部；3093、倾斜部；310、伸缩组件；3101、伸缩引导件；3102、弹性件；40、清扫组件；401、第一清扫件；402、第二清扫件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

移动机器人的底盘是承载机器人主体的关键，起到驱动移动机器人移动的作用。然而申请人在实际应用中发现，发现对于一些重载的移动机器人或者牵引类机器人在一些特殊路面时，经常会出现打滑的现象。经过申请人研究发现，导致这一问题产生的原因主要在于移动机器人底盘的驱动轮组通常不具有上下调节的功能，导致驱动轮组在经过特殊路面时悬空，失去驱动力。当然，在现有技术中可能也存在采用驱动轮组具有上下调节的功能，但是现有技术中的驱动轮组在调节过程中，会出现与地面压紧力减小，导致驱动力减弱的情况，这种情形也会导致移动机器人打滑，尤其是重载或牵引类的移动机器人。

为解决上述问题，本发明提供了一种移动底盘及移动机器人。

结合图3和图4，本发明提供移动机器人的移动底盘，包括底盘主体10、第一轮组20和两组第二轮组30。

底盘主体10包括底盘底板101、设于底盘底板101上的底盘支架102以及设于底盘支架102上的底盘顶板103。

结合图5-图7，第一轮组20包括第一支撑臂201、第一支座202、第一支撑轴203、第一脚轮204以及第一限位件205。第一支座202包括两个相对设置于底盘主体10上的支座竖板，支座竖板设于底盘底板101靠前的位置，并与底盘底板101固定连接。第一支撑臂201设于两个支座竖板之间，并通过水平设置的第一支撑轴203与支座竖板转动连接。具体地，第一支撑臂201的中部设有大致形状为倒置等腰三角形的第一连接部2011。第一支撑臂201的第一连接部2011通过第一支撑轴203与两个支座竖板转动连接。第一限位件205可采用螺栓。第一限位件205共有两个，两个第一限位件205对称设于第一连接部2011的两侧，并且第一限位件205沿水平方向贯穿一个支座竖板后与另一支座竖板螺栓连接。第一脚轮204的数量为两个，分别与第一支撑臂201的两端固定连接。在本实施例中，第一脚轮204采用万向轮，万向轮可以让移动机器人在行驶中更加轻松自如地转向,尤其是在狭小的空间中转向。需要说明的是，支座竖板设于底盘底板101靠前的位置中“靠前”主要针对的是移动底盘的前进和后退方向而言，移动底盘前进方向的端部为前端，移动底盘后退方向的端部为后端。而“靠前”的则表示为靠近移动底盘前端的意思。一般地，底盘底板101具有两组对边，沿前进方向的一组对边相对较长，水平垂直于前进方向的一组对边相对较短，相对较短的对边则为底盘底板101的宽边，则支座竖板设于沿移动底盘前进方向靠近底盘底板101的宽边的位置。本实施例中，第一支撑臂201的中部的含义如下：第一支撑臂201具有两个端部，第一连接部2011的底边中点优选设置为与第一支撑臂201的中点重合。

在此设置下，通过第一支撑臂201的转动，能够使得第一脚轮204能够同时着地，避免因凸起障碍或地面凹陷导致第一脚轮204悬空的情况，进而使两个第一脚轮204同时着地，以为本发明提供的底盘结构提供向上的支撑，从而确保底盘结构经过不平地面时的平稳性。同时，第一限位件205与第一支撑臂201的第一连接部2011限位配合能够对第一支撑臂201的转动角度进行限制，避免转动角度过大，导致第一脚轮204的侧向受力明显，加速第一脚轮204的损坏速率。

同时，还需注意到，本实施例中第一限位件205的作用远不如此，通过第一限位件205能够限制两个支座竖板之间的间隙大小，避免在长期运行过程中出现以下情况：两个支座竖板之间的间隙变大，进而导致第一支撑臂201在水平面内偏转晃动，严重影响底盘行进过程中的平稳性，以及底盘行进过程中方向不稳，需要不停调整实际行进方向等问题。

结合图8和图9，两组第二轮组30沿底盘主体10的宽度方向分别设于底盘主体10的两侧。优选地，两组第二轮组30沿底盘主体10的宽度方向分别对称设于底盘主体10的两侧，此时底盘主体10的配重更合理，在移动时更稳定。其中，底盘主体10的宽度方向是指底盘底板101的宽边方向。第二轮组30包括第二支撑臂301、第二脚轮302、驱动组件、第二支座305、第二支撑轴306、第三脚轮307、第三支座308、连接件309以及伸缩组件310。

第二支座305垂直固定于底盘底板101上。第二支撑轴306的一端水平插于第二支座305并与第二支座305固定连接。具体地，通过两个限位螺栓或限位螺钉进行轴向和周向限位，避免第二支座305发生窜动。第二支撑轴306的另一端沿底盘主体10的宽度方向延伸并通过同轴设置的轴承与第二支撑臂301靠近中部的位置转动连接，然后再通过圆螺母和止动垫圈进行轴向限位。需要说明的是，第二支撑臂301靠近中部的位置是指靠近第二支撑臂301的整体重心位置处。第二脚轮302和驱动组件设于第二支撑臂301靠近第一轮组20的一端。其中，第二脚轮302采用减速驱动一体轮，减速驱动一体轮的减速器304的外侧法兰与第二支撑臂301固定连接，减速驱动一体轮的减速器304的内侧法兰和驱动电机303连接。第三脚轮307设于第二支撑臂301远离第一轮组20的一端。第三脚轮307同样可以采用万向轮。

伸缩组件310包括伸缩引导件3101、弹性件3102，伸缩引导件3101的一端与第二支撑臂301靠近第一轮组20的端部转动连接。伸缩引导件3101的另一端与第三支座308铰接，第三支座308与底盘顶板103固定连接，并保证伸缩组件310向第一轮组20一侧倾斜。弹性件3102采用圆柱弹簧，圆柱弹簧套设于伸缩引导件3101。伸缩引导件的两端分别同轴固定有限位环。圆柱弹簧的两端分别抵靠于伸缩引导件3101两端的限位环。并且，圆柱弹簧处于压缩状态。本实施例中的伸缩引导件3101可以采用液压减震器。在其他实施例中，伸缩组件310也可为橡胶、海绵等能够提供缓冲及回弹的材料与结构。

在本实施例中，第二脚轮302和第三脚轮307分布于第二支座305的两侧，从而使得第二脚轮302和第三脚轮307对第二支座305的力矩部分抵消。即在第二支座305的两侧均有向上的作用力，这两个向上的作用力对第二支座305产生相反方向的作用力矩，从而降低第二支座305作用于第二支撑轴306的力矩，降低第二支撑轴306弯曲变形的风险，提升第二支座305的支撑性能，避免长时间运行导致第二支座305、第二脚轮302以及第三脚轮307外扩。

另外，与现有技术相比，本发明中的第二脚轮302和第三脚轮能307够同时着地，从而使得第二脚轮302能够提供稳定的驱动力。具体表现为：首先，由于第二支座305形成摇臂的形式，从而使第二脚轮302和第三脚轮307能够形成稳定的支撑结构，即只要其中一个脚轮着地，另一脚轮为了保持平衡，也会着地，进而使得第二脚轮302或第三脚轮307能够与地面保持稳定的压力，从而形成稳定的驱动力，避免底盘因驱动力不足打滑，以应对不同的路况。同时，伸缩组件310能够对第二支座305靠近第二脚轮302的一端施加斜向下的压力，进一步保证第二脚轮302和地面保持足够的压力，以实现驱动功能。

相较于现有技术中可能出现的两个驱动功能丧失的情形，一个是在遇到坡道凸起障碍时，驱动轮会处于悬空状态，此时无法进行驱动；另一种情况是遇到坑洼路面时，驱动轮在路面的坑洼处处于悬空状态，这两种情况都会导致底盘结构的驱动功能丧失。

本发明提供的底盘结构则能够很好的解决上述问题：

结合图10和图11，当底盘经过障碍物时或者上坡路段时，底盘主体10的前侧上翘，在此情况下，第二轮组30为了保持平衡，使得第二支撑臂301依然水平，从而使第二脚轮302着地，以实现驱动功能。当底盘经过坑洼路面时，当第二脚轮302经过坑洼路面时，第二轮组30为了保持平衡，第二支撑臂301转动使得第二脚轮302与坑洼路面接触，从而能够进行驱动。

需要说明的是，伸缩组件310向第一轮组20一侧倾斜，在应对上述两种情况时，能够最大化减小第二脚轮302与地面压力的丧失，从而使第二脚轮302能够提供较大的驱动力。虽然两种情况分别对应的是底盘主体10向上翘起以及第二支撑臂301转动，但是实际表现出来的情况都是底盘主体10相对于第二支撑臂301逆时针转动一定的角度，由此则会使得伸缩组件310与垂直方向的夹角变小。虽然伸缩组件310的长度变成导致伸缩组件310对第二支撑臂301的压力减小，但是伸缩组件310和垂直方向的夹角变小，又会使得伸缩组件310在垂直方向的作用力分量变大，从而补偿因油压减震器3101伸长导致的伸缩组件310对第二支撑臂301的压力减小的情况，进而缓解由此导致的第二脚轮302对地面的压力减小的情况，以保证足够的驱动力。

在进一步的实施例中，伸缩组件310通过连接件309与第二支撑臂301连接。具体地，连接件309包括第二连接部3091、第三连接部3092以及倾斜部3093。其中，第二连接部3091与第二支撑臂301靠近第二脚轮302的端部固定连接，第三连接部3092与伸缩组件310连接，倾斜部3093连接第二连接部3091和第三连接部3092形成一体式结构。通过此设置一方面能够解决伸缩组件310直接和第二支撑臂301连接造成第二支撑臂301的长度增加，影响其平衡性和增加材料成本的问题。另一方面，能够使得连接件309形成两个拐点，以强化连接件309的力学性能，降低连接件309形变受损的风险。

在其他实施例中，移动底盘还包括清扫组件40，清扫组件40包括横置于第一底盘前侧的第一清扫件401以及分设于第一清扫件401两端的第二清扫件402，第二清扫件402位于第一清扫件401的后侧，并与第一清扫件401呈预设夹角，其中，预设夹角可为30°、45°和60°。其中，第二清扫件402位于第一清扫件401的后侧是以移动机器人的前进方向作为基准方向，定义第一清扫件401和第二清扫件402之间的相对位置。在移动底盘前进过程中，移动底盘前方的杂物颗粒会被第一清扫件401清理，并逐渐向两侧引导，最终通过第二清扫件402斜向引导至移动底盘的两侧，避免杂物颗粒在出现在移动底盘个脚轮的行进路径上。

具体地，第一清扫件401和第二清扫件402的结构相同或不同，第一清扫件401和第二清扫件402为毛刷或刮板，则可以理解的是，第一清扫件401和第二清扫件402均为毛刷，或者，第一清扫件401和第二清扫件402均为刮板，或者，第一清扫件401为毛刷，第二清扫件402为刮板，或者，第一清扫件401为刮板，第二清扫件402为毛刷。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种移动底盘，其特征在于，包括：

底盘主体(10)；

第一轮组(20)，包括设于所述底盘主体(10)上的第一支座(202)，沿所述底盘主体(10)的宽度方向设置的第一支撑臂(201)以及两个分别设于第一支撑臂(201)两端的第一脚轮(204)；所述第一支撑臂(201)的中部位置与所述第一支座(202)转动连接以使所述第一脚轮(204)具有上下调节的自由度；

两组第二轮组(30)，沿所述底盘主体(10)的宽度方向分别设于所述底盘主体(10)的两侧；所述第二轮组(30)包括设于所述底盘主体(10)上的第二支座(305)，沿所述底盘主体(10)的长度方向设置的第二支撑臂(301)，设于所述第二支撑臂(301)靠近所述第一轮组(20)一端的第二脚轮(302)以及设于所述第二支撑臂(301)另一端的第三脚轮(307)；所述第二支撑臂(301)靠近中部的位置与第二支座(305)转动连接以使所述第二脚轮(302)和所述第三脚轮(307)具有上下调节的自由度；所述第二脚轮(302)具有动力输入。

2.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于，所述第一支座(202)包括两个相对设置于所述底盘主体(10)上的支座竖板，所述第一支撑臂(201)位于两个所述支座竖板之间，并通过水平设置的第一支撑轴(203)与所述支座竖板转动连接。

3.根据权利要求2所述的移动底盘，其特征在于，所述第一轮组(20)还包括水平设于所述第一支撑轴(203)两侧的两个第一限位件(205)，所述第一限位件(205)与所述支座竖板连接以对所述第一支撑臂(201)的转动角度进行限制。

4.根据权利要求3所述的移动底盘，其特征在于，所述第一支撑臂(201)的中部设有与所述第一支座(202)转动连接的第一连接部(2011)，所述第一连接部(2011)呈倒置等腰三角形结构；两个所述第一限位件(205)均采用限位螺栓，所述限位螺栓分别从相反的方向贯穿一个所述支座竖板后与另一个所述支座竖板螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于，所述第二轮组(30)还包括固定于所述底盘主体(10)的第三支座(308)以及倾斜设置的伸缩组件(310)，所述伸缩组件(310)的一端与所述第二支撑臂(301)靠近第一轮组(20)的端部转动连接，所述伸缩组件(310)的另一端与所述第三支座(308)铰接，所述伸缩组件(310)被设置为保持压缩状态并反作用于所述第二支撑臂(301)。

6.根据权利要求5所述的移动底盘，其特征在于，所述伸缩组件(310)通过连接件(309)与所述第二支撑臂(301)连接，所述连接件(309)包括第二连接部(3091)、第三连接部(3092)以及倾斜部(3093)，其中，所述第二连接部(3091)与所述第二支撑臂(301)靠近所述第二脚轮(302)的端部固定连接，第三连接部(3092)与所述伸缩组件(310)连接，所述倾斜部(3093)连接所述第二连接部(3091)和所述第三连接部(3092)。

7.根据权利要求5所述的移动底盘，其特征在于，所述底盘主体(10)包括底盘底板(101)、设于所述底盘底板(101)上的底盘支架(102)以及设于所述底盘支架(102)上的底盘顶板(103)，所述底盘顶板(103)安装有所述第三支座(308)。

8.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于，所述第二脚轮(302)和所述第三脚轮(307)分别设于所述第二支撑臂(301)的两侧。

9.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于，还包括清扫组件(40)，所述清扫组件(40)包括横置于所述底盘主体(10)前侧的第一清扫件(401)以及分设于所述第一清扫件(401)两端的第二清扫件(402)，所述第二清扫件(402)位于所述第一清扫件(401)的后侧，并与所述第一清扫件(401)呈预设夹角。

10.一种移动机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的移动底盘。