CN117429506A - 机器人底盘及该机器人 - Google Patents

Abstract

一种机器人底盘及该机器人包括：车架、前转向模组、后驱动轮模组，前转向模组包括左从动轮、右从动轮、左转向组件、右转向组件，后驱动轮模组包括：左驱动轮、左后轮组件、左驱动组件、右驱动轮、右后轮组件、右驱动组件、转向机构，转向机构包括：推动动力组件、推杆、固定座、左连杆、右连杆；上述机器人底盘及机器人通过设置转向机构推动左、右驱动轮转向，转向结构通过推动动力组件驱动推杆，推杆推动固定座，固定座推动左连杆与右连杆，左连杆推动左驱动轮、右连杆推动右区动轮转向，通过一个推动动力组件驱动两个驱动轮转向，相对于现有的四轮需四转向电机来驱动转向的底盘来说，在实现相同功能前提下，结构简单，同时减少整机成本。

Description

机器人底盘及该机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人底盘。

背景技术

当前轮式移动机器人应用服务于各种领域。机器人底盘是整个机器人系统中最主要的一部分。机器人可应用于楼宇配送领域，由于楼宇配送某些区域空间比较狭小，比如楼道及电梯，这就需要机器人更小的行走及转弯半径。现有很多机器人为适应狭小空间，设计四转两驱或四驱的结构，即每个车轮上都需配套安装伺服转向电机，每个车轮都需一个伺服电机精确控制转向，这种设计结构复杂繁琐且实现成本较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种结构简单的机器人底盘。

同时，提供一种结构简单的机器人。

一种机器人底盘，包括：车架、相对置于所述车架一端的前转向模组、相对置于所述车架另一端的后驱动轮模组，所述前转向模组包括：左从动轮、右从动轮、与所述左从动轮连接并驱动该左从动轮转向的左转向组件、与所述右从动轮连接并驱动该右从动轮转向的右转向组件，所述后驱动轮模组包括：左驱动轮、与所述左驱动轮连接并驱动该左驱动轮转向摆动的左后轮组件、与所述左驱动轮连接并驱动该左驱动轮转动的左驱动组件、右驱动轮、与所述右驱动轮连接并驱动该右驱动轮转向摆动的右后轮组件、与所述右驱动轮连接并驱动所述右驱动轮转动的右驱动组件、与所述左后轮组件及右后轮组件连接的转向机构，所述转向机构包括：推动动力组件、与所述推动动力组件连接并由该推动动力组件驱动运动的推杆、与所述推杆连接的固定座、与所述固定座铰接并连接所述左后轮组件以通过该左后轮组件驱动所述左驱动轮摆动的左连杆、与所述固定座铰接并连接所述右后轮组件连接以通过该右后轮组件驱动所述右驱动轮摆动的右连杆。

在优选实施例中，所述转向机构还包括：设置在所述车架上并连接安装所述推动动力组件且连接安装所述推杆的后座、引导所述固定座运动的导轨、设置在所述导轨上并连接所述固定座的滑块，所述推杆推动所述固定座沿导轨或所述推杆轴向方向上前后运动。

在优选实施例中，所述推动动力组件为推杆电机组件，所述推杆为电推杆。

在优选实施例中，所述左驱动轮或右驱动轮包括：轮毂、设置在所述轮毂上的轮胎、与所述轮毂连接的轮轴，所述轮毂相对所述轮轴转动运动，所述左后轮组件或右后轮组件包括：限位所述轮轴的压块、设置在所述压块上并与所述压块配合限位固定所述轮轴的羊角座、与所述羊角座连接的转轴座、设置在所述转轴座中的转轴堵头。

在优选实施例中，所述羊角座包括：拐状基座、及设置在所述基座上的转轴、设置在所述转轴两端的第一轴承与第二轴承，所述转轴座包括：固定在所述车架上的座架、及与所述座架连接并容设所述转轴的转轴筒，所述压块上设置有容设所述轮轴的第一容槽，所述基座上设置有与所述第一容槽配合容纳限位固定所述轮轴的第二容槽；所述基座包括：基座主体、及与所述基座主体连接并连接所述左连杆或右连杆的角连部，所述第二容槽设置在所述基座主体上。

在优选实施例中，所述第一容槽底部设置有止转平面，所述轮轴的中间段设置有与所述止转平面配合的平位豁口。

在优选实施例中，所述左驱动组件为与所述左驱动轮的轮毂连接并驱动该轮毂转动的左轮毂电机组件，所述右驱动组件为与所述右驱动轮的轮毂连接并驱动该轮毂转动的右轮毂电机组件。

在优选实施例中，所述左从动轮或右从动轮包括：从动轮毂、及设置在所述从动轮毂上的从动轮胎，所述左转向组件或右转向组件包括：设置在所述车架上的转向动力元件、与所述转向动力元件连接由该转向动力元件驱动的直角传动装置、与所述直角传动装置连接的支架、与所述支架连接并由所述直角传动装置驱动摆动的摆臂、与所述摆臂连接的连接筒、容设于所述连接筒中并与所述从动轮毂连接的连接轴。

在优选实施例中，所述直角传动装置为直角减速机，所述支架包括：与所述直角减速机输出端配合安装的支架主体、及与所述支架主体连接的支架支撑部，所述支架支撑部为由所述支架主体一端弯折延伸形成的拐臂结构，所述支架主体上设置有中空的支架配合筒，所述摆臂包括：摆臂安装部、由摆臂安装部弯折延伸形成的摆臂主体、与所述摆臂主体连接并连接所述连接筒的摆臂连接部，所述摆臂安装部上设置有与所述直角减速机的输出轴键连接的摆臂转筒，所述支架配合筒中设置有与所述摆臂转筒配合的摆臂轴承，所述连接轴包括：与所述连接筒连接的连接轴主体、及与所述从动轮毂连接的安装盘，所述连接筒中并于所述连接轴主体的端部设置有连接轴轴承，所述摆臂安装部端部通过固定件与所述直角传动装置的输出轴固定连接，所述连接轴靠近所述摆臂一端通过连接轴堵头轴向固定。

一种机器人，包括如上所述的机器人底盘。

上述机器人底盘及该机器人，通过设置转向机构推动左、右驱动轮转向，转向结构通过推动动力组件驱动推杆，推杆推动固定座，固定座推动左连杆与右连杆，左连杆推动左驱动轮、右连杆推动右区动轮转向。一个推动动力组件驱动两个驱动轮转向，相对于现有的四轮需四转向电机来驱动转向的底盘来说，在实现相同功能前提下，结构简单，同时减少整机成本。

本发明采用了后驱，左、右驱动轮采用伺服电机轮，前轮可实现阿克曼的底盘，前转向模组包括两个从动轮及两个转向伺服电机，后驱动轮模组包括两个驱动轮及一套转向机构。这种结构形式的底盘既能实现阿克曼转向，又能实现底盘自旋。相对于现有的四轮需四转向电机来驱动转向的底盘来说，在实现相同功能前提下，结构简单，同时减少整机成本。

附图说明

图1为本发明一实施例的机器人底盘的部分结构示意图；

图2为本发明的一实施例的机器人底盘的部分结构俯视图；

图3为本发明的一实施例的机器人底盘的部分结构仰视图；

图4为本发明的一实施例的机器人底盘的前轮阿克曼转向示意图；

图5为本发明的一实施例的机器人底盘的自旋状态示意图；

图6为本发明的一实施例的机器人底盘的后驱动模组部分爆炸结构的示意图；

图7为本发明的一实施例的机器人底盘的后驱动模组部分结构的示意图；

图8为本发明的一实施例的机器人底盘的另一视角的后驱动模组部分爆炸结构的示意图；

图9为本发明的一实施例的机器人底盘的后驱动模组部分结构的剖视图；

图10为本发明的一实施例的机器人底盘的前转向模组部分爆炸结构的示意图；

图11为本发明的一实施例的机器人底盘的前转向模组另一视角的部分爆炸结构示意图；

图12为本发明的一实施例的机器人底盘的前转向模组的部分结构剖视图。

具体实施方式

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。

如图1至图5所示，本发明的一实施例的机器人底盘100，包括：车架20、相对置于车架20一端的前转向模组40、相对置于车架20另一端的后驱动轮模组60。

如图10至图12所示，本实施例的前转向模组40包括：左从动轮42、右从动轮44、与左从动轮42连接并驱动该左从动轮42转向的左转向组件46、与右从动轮44连接并驱动该右从动轮44转向的右转向组件48。本实施例中，左从动轮42、右从动轮44构成了前轮。

如图6至图9所示，本实施例的后驱动轮模组60包括：左驱动轮62、与左驱动轮62连接并驱动该左驱动轮62转向摆动的左后轮组件64、与左驱动轮62连接并驱动该左驱动轮62转动的左驱动组件66、右驱动轮68、与右驱动轮68连接并驱动该右驱动轮68转向摆动的右后轮组件69、与右驱动轮68连接并驱动右驱动轮68转动的右驱动组件67、与左后轮组件64及右后轮组件68连接的转向机构63。左驱动轮62与右驱动轮68组成驱动轮，也构成后轮。

如图3所示，本实施例的转向机构63包括：推动动力组件、与推动动力组件连接并由该推动动力组件驱动运动的推杆632、与推杆632连接的固定座634、与固定座634铰接并连接左后轮组件64以通过左后轮组件64驱动左驱动轮62摆动的左连杆636、与固定座634铰接并连接右后轮组件69连接以通过右后轮组件69驱动右驱动轮68摆动的右连杆638。

进一步，本实施例的转向机构63还包括：设置在车架20上并连接安装推动动力组件且连接安装推杆632的后座639、引导固定座634运动的导轨637、设置在导轨637上并连接固定座634的滑块。推杆632推动固定座634沿导轨或推杆632轴向方向上前后运动。

进一步，本实施例的推动动力组件为推杆电机组件。推杆632为电推杆。

如图6至图9所示，进一步，本实施例的左驱动轮62或右驱动轮68包括：轮毂622、设置在轮毂622上的轮胎624、与轮毂622连接的轮轴626。轮毂622相对轮轴626转动运动。

进一步，本实施例的左后轮组件64或右后轮组件69包括：限位轮轴626的压块642、设置在压块642上并与压块642配合限位固定轮轴626的羊角座644、与羊角座644连接的转轴座646、设置在转轴座646中的转轴堵头648。

进一步，本实施例的羊角座644包括：拐状基座6442、及设置在基座6442上的转轴6444、设置在转轴6444两端的第一轴承6446与第二轴承6448。转轴堵头648设置在转轴座646与转轴6444端部通过固定件连接固定。

进一步，本实施例的转轴座646包括：固定在车架20上的座架6462、及与座架6462连接并容设转轴6444的转轴筒6464。

进一步，本实施例的压块642上设置有容设轮轴626的第一容槽6422。基座6442上设置有与第一容槽6422配合容纳限位固定轮轴626的第二容槽6443。

进一步，本实施例的基座6442包括：基座主体64422、及与基座主体64422连接并连接左连杆636或右连杆638的角连部64424。第二容槽6443设置在基座主体64422上。

进一步，本实施例的第一容槽6422底部设置有止转平面6421。轮轴626的中间段设置有与止转平面6421配合的平位豁口6262。

进一步，本实施例的左驱动组件66为与左驱动轮62的轮毂622连接并驱动该轮毂622转动的左轮毂电机组件。本实施例的右驱动组件66为与右驱动轮68的轮毂622连接并驱动该轮毂622转动的右轮毂电机组件。本实施例中，优选的，将左驱动组件66与右驱动组件66的结构设置为一样，并相对对称设置在车架20的左右两边。

进一步，本实施例的后座639连接推杆电机组件，后座639与机架20通过螺栓固定，后座639与推杆632在推杆632套筒的轴向通过螺栓连接。

如图10至图12所示，进一步，本实施例的左从动轮42或右从动轮44包括：从动轮毂422、及设置在从动轮毂422上的从动轮胎424。本实施例中，优选的，将左从动轮42与右从动轮44的结构设置一样，相对设置在车架左右两边并对称设置。

如图10至图12所示，进一步，本实施例的左转向组件46或右转向组件48包括：设置在车架20上的转向动力元件462、与转向动力元件462连接由该转向动力元件642驱动的直角传动装置464、与直角传动装置464连接的支架466、与支架466连接并由直角传动装置464驱动摆动的摆臂468、与摆臂468连接的连接筒469、容设于连接筒469中并与动轮毂422连接的连接轴467。本实施中，优选的，转向动力元件462采用伺服电机实现。优选的，本实施例的左转向组件46与右转向组件48设置为结构一样，设置位置不同，一个相对设置在车架20左边，一个相对设置在车架20右边，对称设置。

进一步，本实施例的直角传动装置646为直角减速机。本实施例的支架466包括：与直角减速机输出端配合安装的支架主体4662、及与支架主体4662连接的支架支撑部4664。支架支撑部4664为由支架主体4662一端弯折延伸形成的拐臂结构。进一步，本实施例的支架主体4662上设置有中空的支架配合筒4661。

进一步，本实施例的摆臂468包括：摆臂安装部4682、由摆臂安装部4682弯折延伸形成的摆臂主体4684、与摆臂主体4684连接并连接固定连接筒469的摆臂连接部4686。

进一步，本实施例的摆臂安装部4682上设置有与直角减速机的输出轴键连接的摆臂转筒4681。

进一步，本实施例的支架配合筒4661中设置有与摆臂转筒4681配合的摆臂轴承4680。摆臂安装部4682端部通过固定件4680如螺丝与直角传动装置464的输出轴固定连接。

进一步，本实施例的连接轴467包括：与连接筒469连接的连接轴主体4672、及与从动轮毂422连接的安装盘4674。连接筒469中并于连接轴主体4672端部设置有连接轴轴承4671。

本发明中，前轮阿克曼转向主要由伺服电机驱动前轮实现，伺服电机通过直角减速机来实现转动换向，减速机通过支架固定在车架20上，减速机出轴端与摆臂468内孔通过轴键相连，减速机出轴通过螺丝与摆臂468固定。轮胎与轮毂通过螺丝相固定，连接轴467与从动轮毂422固连，连接轴467插入两侧有轴承的连接筒469，顶端通过连接轴堵头461与连接轴467轴向固定。将连接筒469与摆臂468通过对应的螺纹孔固定。这样，伺服电机通过直角减速机就能实现前轮左右摆动。既能实现左右阿克曼转动，又能实现前轮朝内侧90度摆动。

后驱动轮模组60包括驱动轮、羊角座644、压块642、转轴座646、转轴堵头648。驱动轮通过羊角座644与压块642固定，将装有轴承的转轴座646插入羊角座644的出轴端，上面用转轴堵头648固定。

本发明的转向机构63包括推杆632、后座639、连杆、固定座634、导轨637、滑块。左连杆636与右连杆638两根连杆一端与左右羊角座644通过销轴相连，连杆一端与固定座634通过销轴连接，固定座634底部留有与滑块固定的螺纹孔，滑块装在导轨637上，然后固定座634与电推杆出轴相连接，电推杆后端与后座639相连，这样当电推杆推动固定座634沿着导轨637向前移动时，后轮由朝内90°实现后轮平行的状态，反之（电推杆回拉到位）后两轮是一个夹角90°的状态。当前两轮由伺服转向电机也转动摆臂至夹角90°的位置时，整个底盘可以实现自旋的转动。

本发明一实施例的机器人，包括上述机器人底盘100，还包括设置在车架20上的电池30、控制系统50。

本发明采用了一种后驱（伺服电机轮），前轮可实现阿克曼的底盘，前转向模组40包括两个从动轮及两个转向伺服电机，后驱动轮模组60包括两个驱动轮及一套转向机构。这种结构形式的底盘既能实现阿克曼转向，又能实现底盘自旋。相对于现有的四轮需四转向电机来驱动转向的底盘来说，在实现相同功能前提下，结构简单，同时减少整机成本。

以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种机器人底盘，其特征在于，包括：车架、相对置于所述车架一端的前转向模组、相对置于所述车架另一端的后驱动轮模组，所述前转向模组包括：左从动轮、右从动轮、与所述左从动轮连接并驱动该左从动轮转向的左转向组件、与所述右从动轮连接并驱动该右从动轮转向的右转向组件，所述后驱动轮模组包括：左驱动轮、与所述左驱动轮连接并驱动该左驱动轮转向摆动的左后轮组件、与所述左驱动轮连接并驱动该左驱动轮转动的左驱动组件、右驱动轮、与所述右驱动轮连接并驱动该右驱动轮转向摆动的右后轮组件、与所述右驱动轮连接并驱动所述右驱动轮转动的右驱动组件、与所述左后轮组件及右后轮组件连接的转向机构，所述转向机构包括：推动动力组件、与所述推动动力组件连接并由该推动动力组件驱动运动的推杆、与所述推杆连接的固定座、与所述固定座铰接并连接所述左后轮组件以通过该左后轮组件驱动所述左驱动轮摆动的左连杆、与所述固定座铰接并连接所述右后轮组件连接以通过该右后轮组件驱动所述右驱动轮摆动的右连杆。

2.根据权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述转向机构还包括：设置在所述车架上并连接安装所述推动动力组件且连接安装所述推杆的后座、引导所述固定座运动的导轨、设置在所述导轨上并连接所述固定座的滑块，所述推杆推动所述固定座沿导轨或所述推杆轴向方向上前后运动。

3.根据权利要求2所述的机器人底盘，其特征在于，所述推动动力组件为推杆电机组件，所述推杆为电推杆。

4.根据权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述左驱动轮或右驱动轮包括：轮毂、设置在所述轮毂上的轮胎、与所述轮毂连接的轮轴，所述轮毂相对所述轮轴转动运动，所述左后轮组件或右后轮组件包括：限位所述轮轴的压块、设置在所述压块上并与所述压块配合限位固定所述轮轴的羊角座、与所述羊角座连接的转轴座、设置在所述转轴座中的转轴堵头。

5.根据权利要求4所述的机器人底盘，其特征在于，所述羊角座包括：拐状基座、及设置在所述基座上的转轴、设置在所述转轴两端的第一轴承与第二轴承，所述转轴座包括：固定在所述车架上的座架、及与所述座架连接并容设所述转轴的转轴筒，所述压块上设置有容设所述轮轴的第一容槽，所述基座上设置有与所述第一容槽配合容纳限位固定所述轮轴的第二容槽；所述基座包括：基座主体、及与所述基座主体连接并连接所述左连杆或右连杆的角连部，所述第二容槽设置在所述基座主体上。

6.根据权利要求5所述的机器人底盘，其特征在于，所述第一容槽底部设置有止转平面，所述轮轴的中间段设置有与所述止转平面配合的平位豁口。

7.根据权利要求4所述的机器人底盘，其特征在于，所述左驱动组件为与所述左驱动轮的轮毂连接并驱动该轮毂转动的左轮毂电机组件，所述右驱动组件为与所述右驱动轮的轮毂连接并驱动该轮毂转动的右轮毂电机组件。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的机器人底盘，其特征在于，所述左从动轮或右从动轮包括：从动轮毂、及设置在所述从动轮毂上的从动轮胎，所述左转向组件或右转向组件包括：设置在所述车架上的转向动力元件、与所述转向动力元件连接由该转向动力元件驱动的直角传动装置、与所述直角传动装置连接的支架、与所述支架连接并由所述直角传动装置驱动摆动的摆臂、与所述摆臂连接的连接筒、容设于所述连接筒中并与所述从动轮毂连接的连接轴。

9.根据权利要求8所述的机器人底盘，其特征在于，所述直角传动装置为直角减速机，所述支架包括：与所述直角减速机输出端配合安装的支架主体、及与所述支架主体连接的支架支撑部，所述支架支撑部为由所述支架主体一端弯折延伸形成的拐臂结构，所述支架主体上设置有中空的支架配合筒，所述摆臂包括：摆臂安装部、由摆臂安装部弯折延伸形成的摆臂主体、与所述摆臂主体连接并连接所述连接筒的摆臂连接部，所述摆臂安装部上设置有与所述直角减速机的输出轴键连接的摆臂转筒，所述支架配合筒中设置有与所述摆臂转筒配合的摆臂轴承，所述连接轴包括：与所述连接筒连接的连接轴主体、及与所述从动轮毂连接的安装盘，所述连接筒中并于所述连接轴主体的端部设置有连接轴轴承，所述摆臂安装部端部通过固定件与所述直角传动装置的输出轴固定连接，所述连接轴靠近所述摆臂一端通过连接轴堵头轴向固定。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的机器人底盘。