CN117464640A - 行驶体 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种行驶体。乒乓球机器人(10)(行驶体)具有：台部(12)；至少三个驱动模块(14)，分别具有由电机(30)驱动的全向轮(32)，且搭载于台部(12)；以及搭载空间(16)，设置于台部(12)的中心部，能够搭载附属设备。

Description

行驶体

技术领域

本公开涉及一种行驶体。

背景技术

在日本特开2015-182588号公报中公开了多个全向轮(车轮)和车轮用电机配置于台部的周向上的六个部位的行驶体。

在上述的现有例中，被车轮用电机包围的空间存在于行驶体的中心部。然而，在与该空间相对应的台部的中心部形成有孔，并未考虑在该空间搭载某些附属设备。另外，在仅设置这样的空间的情况下，认为与该空间相应地会导致驱动机构大型化。

发明内容

本发明的目的在于，能够在抑制使用全向轮的行驶体的大型化的同时在台部的中心部配置附属元件。

第一方式所涉及的行驶体具有：台部；至少三个驱动模块，分别具有由电机驱动的全向轮，且搭载于所述台部；以及搭载空间，设置于所述台部的中心部且与所述驱动模块相同的面，能够搭载附属设备。

该行驶体能够通过搭载于台部的三个驱动模块而行驶。另外，由于在台部的中心部且与驱动模块相同的面上设置有能够搭载附属设备的搭载空间，因此无需另外确保搭载空间就能够在台部的中心部配置附属元件。由此，能够抑制行驶体的大型化。附属元件例如也可以是从动轮以及旋转编码器、电池、微型计算机、电路、致动器的驱动机构。

根据第一方式所涉及的行驶体，第二方式为，在所述搭载空间中，作为所述附属设备，设置有以旋转轴相互正交的方式配置的两个从动轮和分别检测所述从动轮的旋转的两个旋转编码器。

由于全向轮容易打滑，因此有时会在根据电机的旋转推定出的行驶体的动作与行驶体的实际的动作中产生有误差。在该行驶体中，由于在台部的中心部的搭载空间设置有作为附属设备的从动轮以及旋转编码器，因此通过检测行驶体的实际的动作并进行反馈，能够更准确地控制行驶体的动作。

根据第一方式所涉及的行驶体，第三方式为，在所述台部的上部设置有以水平方向为中心旋转的可动轴，在所述可动轴装配有末端执行器。

在该行驶体中，能够进行行驶和基于末端执行器的某些作业。能够对末端执行器赋予各种作用。

根据第一方式所涉及的行驶体，第四方式为，在所述驱动模块中，所述全向轮的轴与所述电机的轴相互平行地配置，所述驱动模块具备：所述电机；第一带轮，设置于所述全向轮的轴；第二带轮，设置于所述电机的轴；以及传动体，在所述第一带轮与所述第二带轮之间传递旋转。

在该行驶体中，成为通过第一带轮、第二带轮以及传动体将电机的旋转向全向轮传递的构造，因此与将电机直接配置于全向轮的轴上的情况相比，容易在台部的中心部确保搭载空间。

根据本公开，能够在抑制使用全向轮的行驶体的大型化的同时在台部的中心部配置附属元件。

附图说明

图1是表示在本实施方式所涉及的乒乓球机器人中，球拍倒向台部的中心部侧的状态的立体图。

图2是表示在本实施方式所涉及的乒乓球机器人中，球拍立起的状态的立体图。

图3是示意性地表示在本实施方式所涉及的乒乓球机器人中，球拍立起的状态的俯视图。

图4是表示在本实施方式所涉及的乒乓球机器人中，驱动模块、从动轮以及旋转编码器的配置的俯视图。

图5是表示本实施方式所涉及的乒乓球机器人的仰视图。

图6是表示本实施方式所涉及的乒乓球机器人的系统结构的框图。

图7是示意性地表示变形例1所涉及的电梯操作机器人的立体图。

图8是示意性地表示变形例2所涉及的清扫机器人的立体图。

图9是示意性地表示变形例3所涉及的货物悬吊机器人的立体图。

图10是示意性地表示变形例4所涉及的门开闭机器人的立体图。

图11是示意性地表示变形例5所涉及的高处拍摄机器人的立体图。

附图标记说明

10：乒乓球机器人(行驶体)；12：台部；12A：开口部；14：驱动模块；16：搭载空间；30：电机；32：全向轮；40：带(传动体)；41：第一带轮；42：第二带轮；44：从动轮；45：从动轮；54：旋转编码器；55：旋转编码器；56：可动轴；58：球拍(末端执行器)；81：行驶体；82：行驶体；83：行驶体；84：行驶体；85：行驶体。

具体实施方式

以下，基于附图对用于实施本公开的方式进行说明。在各附图中使用相同的附图标记表示的构成要素是指相同或者同样的构成要素。此外，在以下说明的实施方式中，有时省略重复的说明以及附图标记。另外，在以下的说明中使用的附图均是示意性的，附图所示的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等未必与现实一致。另外，在多个附图的相互之间，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等也未必一致。

在图1至图5中，本实施方式所涉及的行驶体例如是自走式的乒乓球机器人10。该乒乓球机器人10具有台部12、例如三个驱动模块14以及搭载空间16。

台部12是供乒乓球机器人10的各种元件安装的基座构件。该台部12是形成为适合于各种元件的搭载的形状的、例如板状构件。台部12的形状可以是圆板或者接近圆板的形状，另外也可以是多边形。进而，台部12的形状也可以是圆弧与直线组合而成的形状。如图5所示，台部12的底面例如构成乒乓球机器人10的底面。在台部12的中心部形成有例如两个矩形的开口部12A。

在台部12中，除了后述的各种元件以外，例如还具有用于检测乒乓球的球(未图示)的立体相机18、两个DC电机控制器20、21、微型计算机(微机)22、CAN通信基板24、电池壳体26以及紧急停止开关28。立体相机18例如还具有陀螺仪传感器。

驱动模块14在台部12上至少搭载有三个。驱动模块14分别具有由电机30驱动的全向轮32。电机30例如是DC电机，由微型计算机(微机)22以及DC电机控制器20、21控制。在电机30设置有旋转编码器31。全向轮32在车轮34的外周沿周向设置有多个以相对于该车轮34的周向的切线方向为中心旋转的辊36。全向轮32在被电机30驱动时旋转。另一方面，当横向力作用于全向轮32时，接地的辊36从动旋转，从而允许乒乓球机器人10向横向力的方向移动。

在一个驱动模块14中，例如两个全向轮32在轴向上重叠配置。在两个全向轮32中，辊36在两个车轮34的周向上彼此错位(交错状)地设置。该两个全向轮32由轴承部38旋转支承，由电机30驱动而一体地旋转。全向轮32以从台部12的外周向外侧且从台部12的底面向下方伸出的状态设置。由此，能够防止全向轮32与台部12的干扰。另外，台部12处于远离乒乓球机器人10所行驶的地面(未图示)的状态，能够防止台部12与地面的干扰。

如图4所示，在驱动模块14中，全向轮32的轴与电机30的轴相互平行地配置。驱动模块14例如具有电机30、设置于全向轮32的轴的第一带轮41、设置于电机30的轴的第二带轮42、以及作为在第一带轮41与第二带轮42之间传递旋转的传动体的一个例子的带40。带40卷绕于第一带轮41和第二带轮42。由此，例如成为电机30与轴承部38并排的状态。此外，在图1、图2中省略了第二带轮42和带40的图示。

搭载空间16设置于台部12的中心部且与驱动模块14相同的面上，能够搭载附属设备。在本实施方式中，在搭载空间16中，作为附属设备，设置有以旋转轴相互正交的方式配置的两个从动轮44、45和分别检测从动轮44、45的旋转的两个旋转编码器54、55。从动轮44、45构成为在车轮46具有辊48的全向轮。从动轮44、45以及旋转编码器54、55例如通过托架50安装于台部12。从动轮44、45从台部12的两个开口部12A向台部12的下方伸出(图5)。从台部12的开口部12A向下方的从动轮44、45的伸出量例如与全向轮32从台部12的伸出量相等。由此，全向轮32和从动轮44、45同时与地面接触，在乒乓球机器人10行驶时，从动轮44、45通过与地面的摩擦而从动旋转。

在图1、图2中，在台部12的上部设置有以水平方向为中心旋转的可动轴56。在可动轴56上装配有作为末端执行器的一个例子的球拍58。具体而言，在台部12之上例如竖立设置有一对腿部60。可动轴56的两端例如以水平方向为旋转轴转动自如地支承于一对腿部60的上端部。在可动轴56设置有带轮62。在一对腿部60之间的可动轴56的下方设置有将大带轮64A和小带轮64B一体化而成的带轮64。小带轮64B的直径小于可动轴56的带轮62的直径。在带轮62和小带轮64B上卷挂有作为传导体的带66。在一对腿部60之间的带轮64的下方设置有直径比带轮64小的带轮68。在带轮64、68上卷挂有作为传导体的带70。

带轮68安装于电机72的旋转轴。电机72例如安装于腿部60。在电机72设置有旋转编码器73。通过带轮68和大带轮64A使电机72的旋转减速，进而通过小带轮64B和可动轴56的带轮62使其进一步减速，从而使球拍58摆动。电机72例如由微机22以及DC电机控制器21控制。

在图6中示出了乒乓球机器人10的系统结构的一个例子。经由USB(UniversalSerial Bus：通用串行总线)向微机22输入来自立体相机18的影像。另外，经由SPI接口向微机22输入来自旋转编码器54、55的信号。

另外，在微机22与DC电机控制器20、21中的电机驱动器之间也经由USB交换信号。

从电机驱动器向电机30、72供给驱动电流，从电机30、72向电机驱动器输入霍尔传感器信号。另外，从旋转编码器31、73经由SSI(Synchronized Serial Interface：同步串行接口)输入有A相或者B相信号。与各电机相对应的电机驱动器彼此通过CAN(ControllerArea Network：控制器局域网)进行菊花链连接。作为电源，例如从14.8V×2的电池74向电机驱动器供给24V的电力。另外，该24V的电力被DCDC转换器76转换为5V，并供给至微机22。

(作用)

本实施方式如上述那样构成，以下对其作用进行说明。在图4中，在本实施方式所涉及的乒乓球机器人10中，能够通过搭载于台部12的三个驱动模块14来行驶。

另外，由于在台部12的中心部设置有能够搭载附属设备的搭载空间16，因此无需另外确保搭载空间16就能够在台部12的中心部配置附属元件。由此，能够抑制乒乓球机器人10的大型化。在驱动模块14中，成为将电机30的旋转通过第一带轮41、42以及带40向全向轮32传递的构造，因此与将电机30直接配置于全向轮32的轴上的情况相比，易于在台部12的中心部确保搭载空间16。因而，能够在抑制使用全向轮32的乒乓球机器人10的大型化的同时在台部12的中心部配置作为附属元件的一个例子的从动轮44、45以及旋转编码器54、55。

由于全向轮32容易打滑，因此有时会在根据各个电机30的旋转推定出的乒乓球机器人10的动作与乒乓球机器人10的实际的动作中产生误差。在本实施方式中，在台部12的中心部的搭载空间16设置有作为附属设备的从动轮44、45以及旋转编码器54、55。由于从动轮44、45的轴相互正交，因此能够分别检测乒乓球机器人10的例如X方向和Y方向(未图示)上的实际的动作。通过检测该实际的动作并反馈给微机22，能够更准确地控制乒乓球机器人10的动作。

另外，在本实施方式中，除了这样的行驶以外，还能够通过作为末端执行器的球拍58在桌上打回乒乓球。具体而言，微机22根据由立体相机18检测出的球的位置、飞来方向来运算打回的方向，控制乒乓球机器人10的位置以及朝向，进而控制球拍58的动作。由此，例如能够进行人类和乒乓球的比赛。

具体而言，在图6中，微机22向DC电机控制器20、21发送信号，驱动全向轮32，另外对球拍58赋予挥拍指令。此时，微机22取得各电机的转数、旋转速度、电流值。另外，微机22根据来自立体相机18的信号来推定自身位置、或者根据移动指令位置来计算乒乓球机器人10的移动速度、或者根据该移动速度来计算全向轮32的旋转速度。进而，微机22从旋转编码器54、55取得从动轮44、45(图3至图5)的转数、旋转速度，推定乒乓球机器人10的实际的位置。由此，能够更准确地控制乒乓球机器人10的动作。

(变形例)

除了乒乓球以外，还能够对末端执行器赋予各种作用。图7所示的行驶体81是电梯操作机器人。作为末端执行器的一个例子，该行驶体81具有以水平方向为中心摆动的臂90，在臂90的顶端设置有与电梯86的按钮88的大小相对应的突起部90A。该臂90也可以是伸缩式。该行驶体81通过行驶与臂90的摆动的组合，能够利用突起部90A来按压电梯86的任意的按钮88而操作电梯86。

图8所示的行驶体82是擦窗机器人。作为末端执行器，该行驶体82具有以水平方向为中心摆动的臂92，在臂92的顶端设置有用于擦拭窗94的擦拭部92A。该臂92也可以是伸缩式。擦拭部92A例如经由万向接头96安装于臂92。该行驶体82通过组合行驶与臂92的摆动，能够擦拭窗94。

图9所示的行驶体83是悬吊机器人。作为末端执行器，该行驶体83具有以水平方向为中心摆动的臂98，在臂98的顶端部102具有用于悬吊货物(未图示)的钩100。该臂98也可以是伸缩式。该行驶体83通过组合行驶与臂98的摆动，能够利用钩100来悬吊货物而使其向任意的方向移动。

图10所示的行驶体84是门开闭机器人。作为末端执行器，该行驶体84具有以水平方向为中心摆动的臂104，在臂104的顶端部106具有能够从上方与门110的开闭杆112卡合的钩108。该臂104也可以是伸缩式。该行驶体84通过组合行驶与臂104的摆动，能够利用钩108来操作门110的开闭杆112，使门110开闭。

图11所示的行驶体85是拍摄机器人。作为末端执行器，该行驶体85具有以水平方向为中心摆动的臂114，在臂114的顶端部116具有相机118。该臂114也可以是伸缩式。该行驶体85通过组合行驶与臂114的摆动，能够利用相机118从任意的方向拍摄例如工作台120的上侧。

[其他实施方式]

以上，对本公开的实施方式的一个例子进行了说明，但是本公开的实施方式并不限定于上述内容，除了上述内容以外，当然也能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形来实施。

作为设置于台部12的搭载空间16的附属设备，列举了从动轮44、45以及旋转编码器54、55，但是附属设备并不局限于此，例如也可以是各种传感器、电机30、计算机等。

乒乓球机器人10、行驶体81、82、83、84、85分别具有末端执行器，但是末端执行器的种类并不局限于这些。另外，也可以是不具有末端执行器的结构。

驱动模块14具有电机30、第一带轮41、第二带轮42以及带40，但是驱动模块的结构并不局限于此，只要是能够驱动全向轮32且能够在台部12的中心部确保搭载空间16的结构即可。另外，作为传动体的一个例子，列举了带40，但是传动体也可以是链条、辊等。

为了检测乒乓球而使用了立体相机18，但是并不局限于此，例如也可以使用颜色距离传感器。

Claims (5)

1.一种行驶体，具有：

台部；

至少三个驱动模块，分别具有由电机驱动的全向轮，且搭载于所述台部；以及

搭载空间，设置于所述台部的中心部且与所述驱动模块相同的面，能够搭载附属设备。

2.根据权利要求1所述的行驶体，其中，

在所述搭载空间中，设置有以旋转轴相互正交的方式配置的两个从动轮和分别检测所述从动轮的旋转的两个旋转编码器作为所述附属设备。

3.根据权利要求1所述的行驶体，其中，

在所述台部的上部设置有以水平方向为中心旋转的可动轴，

在所述可动轴装配有末端执行器。

4.根据权利要求2所述的行驶体，其中，

在所述台部的上部设置有以水平方向为中心旋转的可动轴，

在所述可动轴装配有末端执行器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的行驶体，其中，

在所述驱动模块中，所述全向轮的轴与所述电机的轴相互平行地配置，

所述驱动模块具有：所述电机；第一带轮，设置于所述全向轮的轴；第二带轮，设置于所述电机的轴；以及传动体，在所述第一带轮与所述第二带轮之间传递旋转。