CN117416440A - 一种搬运机器人及其底盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及搬运机器人技术领域，尤其为一种搬运机器人及其底盘，包括底座以及安装在底座底部的主动轮和从动轮，所述底座的底部设置有防倾装置；所述防倾装置包括两个辅助轮、同步伸缩机构、驱动机构、支撑机构和压紧板；驱动机构利用底盘上所承载货物的重量驱动同步伸缩机构，使同步伸缩机构驱动两个辅助轮向着底座移动方向的两侧伸出；支撑机构驱动底座竖向升降，使主动轮和从动轮在悬空位与接地位之间转换；当动轮和从动轮处于接地位时，压紧板压紧并锁死同步伸缩机构。本发明通过驱动两个辅助轮沿着底盘移动方向的两侧向外伸出，增大底盘与地面之间的接触面积，以提高整个底盘在输送货物过程中的稳定性，避免货物倾倒，提高运输安全性。

Description

一种搬运机器人及其底盘

技术领域

本发明涉及搬运机器人技术领域，具体为一种搬运机器人及其底盘。

背景技术

搬运机器人是一种自动化设备，专门用于执行搬运、输送和装卸等物料处理任务，在物流、仓储、制造业等领域得到广泛应用。它能够代替人力进行货物的搬运工作，提高效率、降低劳动强度。

搬运机器人通常由底盘和安装在底盘上的搬运结构组成，底盘主要用于驱动整个搬运机器人移动，以完成对货物的搬运。

例如公告号为CN209382137U的中国实用新型专利公开了一种搬运机器人底盘，包括底盘本体，左驱动轮组件，右驱动轮组件，左减速电机，右减速电机，第一从动轮，第二从动轮，第三从动轮，第四从动轮和摆动架；左驱动轮组件包括左驱动轮和左摇臂，左摇臂与底盘本体的左侧铰接，左摇臂的前端与第一从动轮转动连接，后端与左驱动轮转动连接；右驱动轮组件包括右驱动轮和右摇臂，右摇臂与底盘本体的右侧铰接，右摇臂的前端与第二从动轮转动连接，后端与右驱动轮转动连接；摆动架的中部与底盘本体的后端中部铰接，摆动架的一端与第三从动轮转动连接，另一端与第四从动轮转动连接。它的优点是底盘本体始终与地面形成良好的接触；消除了由于地面不平情况带来的打滑风险，提高了承载能力。

上述专利所提供的技术方案中，虽然消除了由于地面不平情况带来的打滑风险，但在实际使用时仍存在以下的不足之处：该方案中的多个从动轮无法进行水平方向上的位置调节，多个从动轮在整个底盘移动的过程中都处于底盘的正下方，如此，当底盘上放置的货物的高度过高时，一旦因路面不平导致底盘有轻微的倾斜，那么就很可能会出现整个搬运机器人因重心不稳而侧翻倾倒，轻则需要重装货物，重则货物损坏，甚至砸伤工作人员。

发明内容

本发明的目的在于提供一种搬运机器人及其底盘，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种搬运机器人底盘，包括底座以及安装在底座底部的主动轮和从动轮，所述底座的底部设置有防倾装置；

所述防倾装置包括两个辅助轮、同步伸缩机构、驱动机构、支撑机构和压紧板；

所述驱动机构利用底盘上所承载货物的重量驱动同步伸缩机构，使同步伸缩机构驱动两个辅助轮向着底座移动方向的两侧伸出；

所述支撑机构驱动底座竖向升降，使主动轮和从动轮在悬空位与接地位之间转换；

当所述动轮和从动轮处于接地位时，所述压紧板压紧并锁死同步伸缩机构。

优选的，所述同步伸缩机构包括水平设置的齿轮以及对称布置在齿轮两侧并与齿轮啮合的两个齿条；

两个辅助轮分别设置在两个齿条相反的端部上；

所述齿轮通过安装座与底座转动连接；

所述齿条与底座滑动连接，且齿条的滑动方向与底座的移动方向相垂直。

优选的，所述驱动机构包括上筒、下筒和压缩弹簧；

所述底座的顶部竖向滑动连接有置物座，所述上筒的顶端与置物座固接；

所述下筒固定在齿轮的圆心位置；

所述上筒的内底部固定有圆柱，所述下筒的外表面开设有螺旋槽，所述上筒的底端套设在下筒的顶端，所述圆柱滑动连接在螺旋槽的内部；

所述压缩弹簧的上下两端分别与置物座和齿轮相连接，且压缩弹簧与齿轮同轴设置。

优选的，所述支撑机构包括至少两个电缸，所述电缸固定安装在底座上。

优选的，所述电缸输出轴的自由端固定连接有水平设置的底架。

优选的，所述压紧板的两端分别固定连接在两个底架上；

所述压紧板包括水平设置的压抵部以及连接在压抵部两端的连接部，所述压抵部的上表面为粗糙面。

优选的，所述安装座包括固定连接的横板和竖板以及轴承座，所述横板的一端通过竖板与底座固定连接，所述横板的另一端通过轴承座与齿轮转动连接。

优选的，所述齿轮的下表面固定连接有与其同轴设置的环形滑轨，所述横板与环形滑轨滑动连接。

优选的，所述底座包括底板以及固定在底板四周的第一侧框，所述底板上开设有供上筒和下筒贯穿的通孔；

所述置物座包括顶板以及固定在顶板四周的第二侧框；

所述第一侧框与第二侧框滑动套接。

一种搬运机器人，该搬运机器人包括上述的搬运机器人底盘。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过将两个辅助轮分别安装在两个齿条上，并使两个齿条啮合在同一个齿轮的两侧，如此，通过转动齿轮，即可驱动两个辅助轮沿着底盘移动方向的两侧向外伸出，增大底盘与地面之间的接触面积，从而可以提高整个底盘在输送货物过程中的稳定性，避免货物倾倒，提高运输安全性；进一步的，结合驱动机构，利用圆柱和螺旋槽的配合，使得底盘能够将所运输货物的重量转化成驱动齿轮旋转的扭力，从而使得两个辅助轮向外伸出的长度可以根据底盘所运输货物的重量进行自适应的调整，底盘所运输的货物越重，两个辅助轮向外伸出的长度就越大，使两个辅助轮的位置调节无需手动操作；更进一步的，本发明还设置有支撑机构和压紧板，一方面，支撑机构利用电缸和底架的配合，使主动轮和从动轮以及辅助轮在悬空位与接地位之间转换，当主动轮和从动轮以及辅助轮处于悬空位时，整个底盘通过底架与地面接触，因此上下料的过程中不会出现主动轮和从动轮以及辅助轮滚动的情况，稳定性好，同时，也可以避免辅助轮与地面接触，使得辅助轮在伸出或回缩过程更加顺畅，减小辅助轮的磨损，当主动轮和从动轮以及辅助轮处于接地位时，则可以用于运输货物；另一方面，压紧板在主动轮和从动轮以及辅助轮处于接地位时，会将同步伸缩机构压紧锁定，也即，在底盘运输货物的过程中，由于齿轮被压紧板压紧而不会旋转，因此，辅助轮也不会因为货物的上下震动而出现收缩移位，提高货物在运输过程中的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖视立体结构示意图；

图3为本发明防倾装置的结构示意图；

图4为本发明的侧视剖面结构示意图；

图5为本发明的正视结构示意图；

图6为本发明防倾装置的俯视结构示意图；

图7为本发明防倾装置的仰视结构示意图；

图8为本发明驱动机构的剖视立体结构示意图；

图9为本发明安装座的结构示意图；

图10为本发明压紧板的结构示意图。

图中：

1、底座；11、底板；111、通孔；12、第一侧框；

2、置物座；21、顶板；22、第二侧框；

3、主动轮；

4、从动轮；

5、防倾装置；51、辅助轮；52、同步伸缩机构；521、齿轮；522、齿条；523、安装座；5231、横板；5232、轴承座；5233、竖板；5234、环形滑轨；53、驱动机构；531、上筒；532、下筒；533、螺旋槽；534、圆柱；535、压缩弹簧；54、支撑机构；541、电缸；542、底架；55、压紧板；551、压抵部；552、连接部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-10，本发明提供一种技术方案：

一种搬运机器人底盘，包括底座1以及安装在底座1底部的主动轮3和从动轮4，实际使用时，主动轮3由设置在底盘内部的电机(图中未示出)驱动旋转，从而可以利用主动轮3带动底盘移动，以上所述为现有技术中底盘的移动方式，在此不做赘述。

下面对本发明区别于现有技术的部分进行详细的描述。

如图1所示，底座1的底部设置有防倾装置5，防倾装置5具有防止底座1以及整个底盘倾倒的功能。本实施例对于防倾装置5的数量不做具体的限定，换句话说，防倾装置5的数量可以是一个，例如在一些较短的底盘上安装一个防倾装置5就可以起到很好的防倾倒作用，而对于一些较长的底盘来说，可以在其底部设置多个防倾装置5，如此就可以实现该较长底盘的防倾倒作用。

如图2至图4所示，防倾装置5包括两个辅助轮51、同步伸缩机构52、驱动机构53、支撑机构54和压紧板55；其中，驱动机构53可以利用底盘上所承载货物的重量驱动同步伸缩机构52，使同步伸缩机构52驱动两个辅助轮51向着底座1移动方向的两侧伸出，底盘上所承载货物的重量越大，两个辅助轮51伸出的长度越长，反之，底盘上所承载货物的重量越小，两个辅助轮51伸出的长度越小，如此，随着货物逐渐堆放在底盘上，使得货物的高度越来越高，货物的重量也越来越大，使得两个辅助轮51伸出的长度越长，从而可以提高底盘在运输货物过程中的稳定性。

支撑机构54驱动底座1竖向升降，使主动轮3和从动轮4在悬空位与接地位之间转换，悬空位是指主动轮3和从动轮4处于不与地面接触的悬空状态，接地位是指主动轮3和从动轮4处于与地面接触的状态。实际使用时，当支撑机构54推动主动轮3和从动轮4处于悬空位的状态时，则可以用于向底盘上添加或者卸下货物，此过程中，由于主动轮3和从动轮4处于悬空位，而且辅助轮51也处于悬空位，因此可以防止添加或卸下货物过程中底盘出现移位现象，同时，辅助轮51处于悬空位状态时也可以避免辅助轮51与地面之间产生摩擦力，方便辅助轮51的伸出或缩回；反之，当支撑机构54推动主动轮3和从动轮4处于接地位状态时，可以利用主动轮3和从动轮4以及辅助轮51的配合来运输货物。

在本实施例中，当动轮3和从动轮4处于接地位时，压紧板55压紧并锁死同步伸缩机构52，如此设置的好处在于：在底盘运输货物的过程中，会不可避免的因地面等因素产生震动，此过程中，由于采用了压紧板55来压紧并锁死同步伸缩机构52，使得辅助轮51的位置不会因为震动而发生改变，减小了辅助轮51的磨损，提高了辅助轮51的稳定性，确保货物在运输过程中的安全性。

本实施例中的辅助轮51可以采用万向轮。

如图3、图6和图7所示，所述的同步伸缩机构52包括水平设置的齿轮521以及对称布置在齿轮521两侧并与齿轮521啮合的两个齿条522，两个辅助轮51分别设置在两个齿条522相反的端部上，当齿轮521转动时，两个齿条522就会向着相反的方向移动，例如两个齿条522逐渐从底座1的底部向外伸出，或者两个齿条522逐渐缩回底座1的底部。

如图4和图9所示，齿轮521通过安装座523与底座1转动连接，更为准确的说，是齿轮521的圆心位置通过安装座523与底座1转动连接，从而使得齿轮521可以围绕其自身的圆心旋转，以驱动两个齿条522伸出或缩回底座1的底部。

如图3所示，齿条522与底座1滑动连接，齿条522与底座1之间的具体滑动连接方式可以是采用直线导轨副滑动连接，且齿条522的滑动方向与底座1的移动方向相垂直，例如，当底座1的移动方向是左右方向时，那么此时齿条522的滑动方向就是前后方向上的。当然，本实施例中只是指出了齿条522的这一种滑动方向，在其他的实施例当中，也可以是齿条522的滑动方向与底座1的移动方向不垂直。

如图2、图3、图4和图8所示，驱动机构53包括上筒531、下筒532和压缩弹簧535，其中，上筒531、下筒532均为圆筒状，并采用金属材质制成，上筒531的内径大于下筒532的外径，且上筒531的底端套设在下筒532的顶端(如图8所示)，压缩弹簧535设置在上筒531和下筒532的内部。

如图2所示，底座1的顶部竖向滑动连接有置物座2，上筒531的顶端与置物座2固接；下筒532的底端固定在齿轮521的圆心位置，进一步的，如图8所示，上筒531的内底部固定有圆柱534，下筒532的外表面开设有螺旋槽533，圆柱534滑动连接在螺旋槽533的内部；压缩弹簧535的上下两端分别与置物座2和齿轮521相连接，且压缩弹簧535与齿轮521同轴设置，本实施例中，压缩弹簧535可以通过轴承等与置物座2和/或齿轮521转动连接，如此，当置物座2因承重逐渐靠近齿轮521的过程中，压缩弹簧535只会进行轴向的伸缩，而不会出现扭转的现象；当然，压缩弹簧535也可以与置物座2和齿轮521固定连接，如此，当置物座2因承重逐渐靠近齿轮521的过程中，由于圆柱534和螺旋槽533的配合，使得下筒532旋转，就会导致压缩弹簧535不仅会轴向伸缩，还会出现扭转现象，产生径向扭力，利于有置物座的快速复位。

如图3和图5所示，所述的支撑机构54包括至少两个电缸541，也即，电缸541的数量为两个或两个以上，本实施例中的电缸541设置有两个，且电缸541固定安装在底座1上，电缸541输出轴的自由端固定连接有水平设置的底架542，如图10所示，底架542为底部开口的长条形盒状结构，其内部固定有加强筋，启动电缸541就可以带动底架542升降，电缸541与底盘内置的电源(例如电池电连接)，启动电缸541的按钮等开关可以设置在置物座2等位置处，实际使用时，可以通过该按钮等开关打开或关闭电缸541。

上述方案的集体工作原理为：

第一步，先利用主动轮3和从动轮4的配合将整个底盘移动至上料位置；

第二步，启动电缸541，推动底架542向下移动，将原本处于接地位的主动轮3和从动轮4以及辅助轮51调整至悬空位，使主动轮3和从动轮4以及辅助轮51不与地面接触，同时也使得压紧板55解除对同步伸缩机构52的锁定；

第三步，开始将待运输的货物逐渐搬移至底盘上，也即置物座2上，随着货物的增多，置物座2所承受的重量越来越大，在此过程中，压缩弹簧535会逐渐收缩，上筒531会逐渐下移，在圆柱534和螺旋槽533的配合下，下筒532会旋转一定的角度，由于下筒532与齿轮521固定连接，因此齿轮521也会跟随下筒532一同旋转，继而使得两个齿条522带动两个辅助轮51逐渐从底座1的底部伸出，直至停止添加货物时，齿条522也停止伸出；

第四步，利用电缸541带动底架542上移，使得主动轮3和从动轮4以及辅助轮51从悬空位转换为接地位，此时，随着底架542的上移，压紧板55也会对同步伸缩机构52进行压紧锁定，防止齿轮521旋转；

第五步，利用主动轮3和从动轮4以及辅助轮51的配合，将货物输送到指定的位置；

第六步，再次将原本处于接地位的主动轮3和从动轮4以及辅助轮51调整至悬空位，然后将底盘上的货物取下即可。

本实施例中，通过将两个辅助轮51分别安装在两个齿条522上，并使两个齿条522啮合在同一个齿轮521的两侧，如此，通过转动齿轮521，即可驱动两个辅助轮51沿着底盘移动方向的两侧向外伸出，增大底盘与地面之间的接触面积，从而可以提高整个底盘在输送货物过程中的稳定性，避免货物倾倒，提高运输安全性；进一步的，结合驱动机构53，利用圆柱534和螺旋槽533的配合，使得底盘能够将所运输货物的重量转化成驱动齿轮521旋转的扭力，从而使得两个辅助轮51向外伸出的长度可以根据底盘所运输货物的重量进行自适应的调整，底盘所运输的货物越重，两个辅助轮51向外伸出的长度就越大，使两个辅助轮51的位置调节无需手动操作；更进一步的，本发明还设置有支撑机构54和压紧板55，一方面，支撑机构54利用电缸541和底架542的配合，使主动轮3和从动轮4以及辅助轮51在悬空位与接地位之间转换，当主动轮3和从动轮4以及辅助轮51处于悬空位时，整个底盘通过底架542与地面接触，因此上下料的过程中不会出现主动轮3和从动轮4以及辅助轮51滚动的情况，稳定性好，同时，也可以避免辅助轮51与地面接触，使得辅助轮51在伸出或回缩过程更加顺畅，减小辅助轮51的磨损，当主动轮3和从动轮4以及辅助轮51处于接地位时，则可以用于运输货物；另一方面，压紧板55在主动轮3和从动轮4以及辅助轮51处于接地位时，会将同步伸缩机构52压紧锁定，也即，在底盘运输货物的过程中，由于齿轮521被压紧板55压紧而不会旋转，因此，辅助轮51也不会因为货物的上下震动而出现收缩移位，提高货物在运输过程中的稳定性。

如图4所示，压紧板55的两端分别固定连接在两个底架542上，在底架542升降的过程中，压紧板55也会跟随底架542一同升降，本实施例不对压紧板55和底架542之间的具体连接方式进行限定(例如焊接或螺栓固定均可)。

如图10所示，压紧板55包括水平设置的压抵部551以及连接在压抵部551两端的连接部552，使得整个压紧板55呈现向上拱起的形状，压抵部551的上表面为粗糙面，例如类似于汽车刹车片的粗糙面，以增大压抵部551和齿轮521之间的摩擦力。

如图7和图9所示，安装座523包括固定连接的横板5231和竖板5233以及轴承座5232，横板5231设置有多根，横板5231的一端通过竖板5233与底座1固定连接，横板5231的另一端通过轴承座5232与齿轮521转动连接。

如图9所示，齿轮521的下表面固定连接有与其同轴设置的环形滑轨5234，横板5231与环形滑轨5234滑动连接，如此可以进一步提高横板5231对齿轮521的支撑能力，提高齿轮521在旋转过程中的稳定性。

如图2所示，底座1包括底板11以及固定在底板11四周的第一侧框12，换句话说，底座1呈开口向上的盒状结构，底板11上开设有供上筒531和下筒532贯穿的通孔111；置物座2包括顶板21以及固定在顶板21四周的第二侧框22，换句话说，置物座2呈开口向下的盒状结构。

第一侧框12与第二侧框22滑动套接，例如通过直线导轨实现第一侧框12与第二侧框22之间的滑动连接。

底座1和置物座2可以采用金属材质(例如不锈钢)制成。

一种搬运机器人，该搬运机器人包括上述的搬运机器人底盘。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种搬运机器人底盘，包括底座以及安装在底座底部的主动轮和从动轮，其特征在于，所述底座的底部设置有防倾装置；

所述防倾装置包括两个辅助轮、同步伸缩机构、驱动机构、支撑机构和压紧板；

所述驱动机构利用底盘上所承载货物的重量驱动同步伸缩机构，使同步伸缩机构驱动两个辅助轮向着底座移动方向的两侧伸出；

所述支撑机构驱动底座竖向升降，使主动轮和从动轮在悬空位与接地位之间转换；

当所述动轮和从动轮处于接地位时，所述压紧板压紧并锁死同步伸缩机构。

2.根据权利要求1所述的一种搬运机器人底盘，其特征在于：所述同步伸缩机构包括水平设置的齿轮以及对称布置在齿轮两侧并与齿轮啮合的两个齿条；

两个辅助轮分别设置在两个齿条相反的端部上；

所述齿轮通过安装座与底座转动连接；

所述齿条与底座滑动连接，且齿条的滑动方向与底座的移动方向相垂直。

3.根据权利要求2所述的一种搬运机器人底盘，其特征在于：所述驱动机构包括上筒、下筒和压缩弹簧；

所述底座的顶部竖向滑动连接有置物座，所述上筒的顶端与置物座固接；

所述下筒固定在齿轮的圆心位置；

所述上筒的内底部固定有圆柱，所述下筒的外表面开设有螺旋槽，所述上筒的底端套设在下筒的顶端，所述圆柱滑动连接在螺旋槽的内部；

所述压缩弹簧的上下两端分别与置物座和齿轮相连接，且压缩弹簧与齿轮同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种搬运机器人底盘，其特征在于：所述支撑机构包括至少两个电缸，所述电缸固定安装在底座上。

5.根据权利要求4所述的一种搬运机器人底盘，其特征在于：所述电缸输出轴的自由端固定连接有水平设置的底架。

6.根据权利要求5所述的一种搬运机器人底盘，其特征在于：所述压紧板的两端分别固定连接在两个底架上；

所述压紧板包括水平设置的压抵部以及连接在压抵部两端的连接部，所述压抵部的上表面为粗糙面。

7.根据权利要求2所述的一种搬运机器人底盘，其特征在于：所述安装座包括固定连接的横板和竖板以及轴承座，所述横板的一端通过竖板与底座固定连接，所述横板的另一端通过轴承座与齿轮转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种搬运机器人底盘，其特征在于：所述齿轮的下表面固定连接有与其同轴设置的环形滑轨，所述横板与环形滑轨滑动连接。

9.根据权利要求3所述的一种搬运机器人底盘，其特征在于：所述底座包括底板以及固定在底板四周的第一侧框，所述底板上开设有供上筒和下筒贯穿的通孔；

所述置物座包括顶板以及固定在顶板四周的第二侧框；

所述第一侧框与第二侧框滑动套接。

10.一种搬运机器人，其特征在于，该搬运机器人包括权利要求1-9任意一项所述的搬运机器人底盘。