CN117902516A - 一种支撑轮装置和搬运机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域,具体公开了一种支撑轮装置和搬运机器人,支撑轮装置包括:回转部件,第一安装件,连接机构,轮体,第一驱动单元。所述回转部件具有能够相对旋转的内圈和外圈;所述第一安装件与所述回转部件的内圈或外圈连接,以用于跟随所述回转部件的内圈或外圈转动;所述连接机构设置在所述第一安装件上,并能够跟随所述第一安装件转动;所述轮体转动安装在所述连接机构上,并能够跟随所述连接机构转动;所述第一驱动单元用于驱动所述回转部件的内圈与外圈相对转动。该支撑轮装置以回转部件为基础结构,将轮体安装在回转部件上,驱动回转部件带动轮体转向,使该支撑轮装置兼具转向与行走的能力,具有更强的灵活性和适用范围。

Description

一种支撑轮装置和搬运机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,尤其涉及一种支撑轮装置和搬运机器人。
背景技术
小型搬运机器人,由于其体积小,车体轻,灵活度高被很多工厂广泛应用。目前主流小型搬运机器人叉车大多为双叉腿结构,且只能前进转弯,不能全向移动,在实际应用中,很多货物不是使用标准的托盘搬运,使用双叉腿结构,不能满足所有的需求,且很多工厂,空间较小,没有足够大的地方供机器人转弯,故需要重新设计一款搬运机器人,方便料架等货物搬运堆叠,且能在空间较小的环境进行搬运。
发明内容
本发明的目的在于提供一种支撑轮装置和搬运机器人,用于搬运非标准托盘类货物,且能够在较小空间的环境下运行。
本发明的目的采用以下技术方案实现:
一种支撑轮装置,包括:
回转部件,所述回转部件具有能够相对旋转的内圈和外圈;
第一安装件,所述第一安装件与所述回转部件的内圈或外圈连接,以用于跟随所述回转部件的内圈或外圈转动;
连接机构,所述连接机构设置在所述第一安装件上,并能够跟随所述第一安装件转动;
轮体,所述轮体转动安装在所述连接机构上,并能够跟随所述连接机构转动;
第一驱动单元,所述第一驱动单元用于驱动所述回转部件的内圈与外圈相对转动。
优选地,所述回转部件为回转支承,所述第一安装件与所述回转支承的外圈一体成型或固定连接。
优选地,所述连接机构包括支撑臂和转轮架;
所述支撑臂与所述第一安装件固定连接,所述支撑臂与转轮架转动连接,所述轮体转动设置在所述转轮架内部。
优选地,所述转轮架呈四边形方框结构,所述转轮架相对的一组边框开设有第一轴孔,所述转轮架相对的另一组边框开设有第二轴孔;
所述支撑臂设置有两个,两个所述支撑臂上分别安装有插设于所述第一轴孔内的支撑轴,所述第二轴孔内安装有插接于所述轮体内的轮轴。
优选地,所述支撑轮装置还包括第二安装件;
所述第一驱动单元包括减速机、驱动源和驱动齿轮;
所述减速机设置在所述第二安装件上,所述驱动源与所述减速机固定连接并能够将自身的动力输送至所述减速机,所述驱动齿轮安装于所述减速机输出端并能够带动所述回转部件的外圈转动。
一种搬运机器人,包括如所述的支撑轮装置,所述搬运机器人还包括车架和第二驱动单元;
所述支撑轮装置安装于所述车架的一侧,以调节所述车架一侧的转向;
所述第二驱动单元安装于所述车架的另一侧,以驱动所述车架另一侧进行转动。
优选地,所述车架包括支撑座和叉腿,所述叉腿设置于所述支撑座的一侧;
所述支撑轮装置设置在所述叉腿上,以调节所述叉腿进行转向,所述第二驱动单元设置在所述支撑座上,以驱动所述支撑座进行转动;
当所述第一安装件与所述回转部件的内圈连接时,所述回转部件的外圈连接所述叉腿;
当所述第一安装件与所述回转部件的外圈连接时,所述回转部件的内圈连接所述叉腿。
优选地,所述第二驱动单元为至少两组舵轮装置或至少两组差速轮装置;
至少两组舵轮装置或至少两组差速轮装置分别间隔设置在所述支撑座的内部两侧。
优选地,所述支撑座开设有与所述舵轮装置或差速轮装置等数量设置的第二圆孔,以用于安装所述第二驱动单元;和/或,
所述叉腿开设有第一圆孔;当所述回转部件安装于所述叉腿上时,所述轮体穿过所述第一圆孔且轮体底部位于所述叉腿下方;所述支撑轮装置还包括第二安装件,所述第一驱动单元设置在所述第二安装件上,所述第二安装件安装在所述第一圆孔一侧的叉腿上。
优选地,所述支撑座包括支撑背板,所述支撑背板具有相对的正面与背面,所述叉腿位于所述支撑背板的背面一侧;
所述支撑座还包括侧挡、围挡、前盖板、后盖板以及顶杆;
所述侧挡位于所述支撑背板两侧,所述前盖板位于所述支撑背板的正面一侧,所述后盖板位于所述支撑背板的背面一侧,所述围挡绕所述支撑座外周设置,所述顶杆位于所述支撑背板顶部。
优选地,所述搬运机器人还包括设置在所述支撑背板、侧挡与前盖板所围设空间内的电池模组、驱动器模组、导航模组以及通信模组;和/或,
所述搬运机器人还包括检测单元,所述检测单元包括:
设置在所述叉腿靠近叉头一端的第一传感器模组;
设置在所述围挡底部的第二传感器模组;
设置在所述顶杆顶部的激光导航传感器模组;
设置在所述顶杆上的相机模组;和/或,
所述搬运机器人还包括语音播报器、启动按钮、急停按钮、显示屏模组、三色灯带以及天线模组。
与现有技术相比,本发明的有益效果至少包括:
该支撑轮装置以回转部件为基础结构,将轮体安装在回转部件上,驱动回转部件带动轮体转向,使该支撑轮装置兼具转向与行走的能力,具有更强的灵活性和适用范围。进一步,在支撑轴的作用下,使其能够在支撑臂内转动,以调节转轮架相对回转部件以及第一安装件的倾斜角度,进一步地可以调节轮体的倾角,根据路面情况调节转轮架的姿态,尤其适用于倾斜路面的行驶。
该搬运机器人车架采用单叉腿的结构形式,可以插取料车等非标准的托盘类装置,节约空间,车架的支撑座和叉腿两侧可以各自调整朝向并协同配合,使该搬运机器人能够全向移动行驶,尤其适用于部分工厂空间较小,没有足够大的地方供机器人转弯的场景。
附图说明
图1是本发明实施例提供支撑轮装置的一个视角的立体结构示意图;
图2是本发明实施例提供的支撑轮装置的又一视角的立体结构示意图;
图3是本发明实施例提供的支撑轮装置的仰视结构示意图;
图4是本发明图3沿A-A方向的剖视立体结构示意图;
图5是本发明实施例提供的搬运机器人的一个视角的立体结构示意图;
图6是本发明图5将前盖板拆卸后的一个视角的立体结构示意图;
图7是本发明图6的另一视角的立体结构示意图;
图8是本发明图6或图7将后盖板和置物体拆卸后的立体结构示意图;
图9是发明图8将第二驱动单元拆卸后的立体结构示意图;
图10发明实施例的车架的立体结构示意图。
图中:
1、支撑座;10、支撑背板;101、侧挡;102、围挡;103、前盖板;104、后盖板;105、顶杆; 107、第二传感器模组;108、激光导航传感器模组;109、相机模组;11、第二圆孔;
2、叉腿;20、回转部件;201、第一安装件;202、第二安装件;203、减速机;204、驱动源;205、驱动齿轮;206、转轮架;207、轮轴;208、轮体;209、支撑臂;2091、支撑轴;21、第二驱动单元;23、第一圆孔;231、第一传感器模组;
3、置物体;
601、语音播报器;602、启动按钮;603、急停按钮;604、显示屏模组;605、三色灯带;606、天线模组。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本发明更全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。
本发明中所描述的表达位置与方向的词,均是以附图为例进行的说明,但根据需要也可以做出改变,所做改变均包含在本发明保护范围内。
参照图1至图4,本发明提供一种支撑轮装置,包括:回转部件20,第一安装件201,连接机构,轮体208,第一驱动单元。
具体地,回转部件20具有能够相对旋转的内圈和外圈,内圈和外圈相连;其中,回转部件20优选为回转支承。
第一安装件201与回转部件20的内圈或外圈连接,以用于跟随回转部件20的内圈或外圈转动;其中,第一安装件201优选与回转支承的外圈一体成型或固定连接。
连接机构设置在第一安装件201上,并能够跟随第一安装件201转动;其中,连接机构与第一安装件201一体成型或固定连接,使得连接机构可以跟随第一安装件201在回转部件20的作用下实现转动运动。
轮体208转动安装在连接机构上,并能够跟随连接机构转动;需要说明的是,该处轮体208能够在跟随连接机构以回转部件20为基础进行转动的同时,其自身也能够相对连接机构转动,以根据路面倾斜情况调整自身的姿态,使得轮体208具备更优转向和行走的能力。
第一驱动单元用于驱动回转部件20的内圈与外圈相对转动,从而为该支撑轮装置提供转向调节的动力。
由此,该支撑轮装置以回转部件20为基础结构,将轮体208安装在回转部件20上,驱动回转部件20带动轮体208转向,使该支撑轮装置兼具转向与行走的能力,具有更强的灵活性和适用范围。
参照图2、图3和图4,在一种优选实施方式中,连接机构包括支撑臂209和转轮架206;
支撑臂209与第一安装件201固定连接,支撑臂209也可以与第一安装件201一体成型,支撑臂209与转轮架206转动连接,轮体208转动设置在转轮架206内部,轮体208的部分从转轮架206露出。
需要说明的是,转轮架206与支撑臂209之间所进行的转动与轮体208在转轮架206内的转动过程相互独立,以实现轮体208的转向与行走的功能。
作为优选方式,转轮架206可以呈四边形方框结构,转轮架206相对的一组边框开设有第一轴孔(图中未示处),转轮架206相对的另一组边框开设有第二轴孔(图中未示出)。进一步说,支撑臂209优选设置有两个,两个支撑臂209上分别安装有插设于第一轴孔内的支撑轴2091,第二轴孔内安装有插接于轮体208内的轮轴207。其中,两个支撑臂209优选设置在转轮架206外侧,在支撑轴2091的作用下,使其能够在支撑臂209内转动,以调节转轮架206相对回转部件20以及第一安装件201的倾斜角度,进一步地可以调节轮体208的倾角,根据路面情况调节转轮架206的姿态,尤其适用于倾斜路面的行驶。
需要说明的是,轮体208优选为双轮式结构,轮轴207上可以加装有垫套和垫圈,现有技术中的轮体208包括自身装配有轴承的类型以及没有自身未装配轴承的类型,针对未装配轴承的滚轮208来说,需要先在轮轴207上安装轴承后才可装配轮208。
参照图1和图4,支撑轮装置还包括第二安装件202;使第一驱动单元可以设置在第二安装件202上,通过第二安装件202的安装固定可以间接实现将第一驱动单元安装在待使用位置。
进一步说,第一驱动单元包括减速机203、驱动源204和驱动齿轮205;其中,减速机203设置在第二安装件202上,驱动源204与减速机203固定连接并能够将自身的动力输送至减速机203,驱动源204优选为电动机,驱动齿轮205安装于减速机203输出端并能够带动回转部件20的外圈转动。需要说明的是,驱动齿轮205也可以将动力输送至回转部件20的内圈来实现该回转部件20的内、外圈的相对转动。其中,当回转部件20优选为回转支承时,回转支承的外圈为外齿环结构,使外圈能够与驱动齿轮205啮合以实现回转支承的动力输入。
参照图5至图10,本发明还提供一种搬运机器人,包括如上述的支撑轮装置,搬运机器人还包括车架和第二驱动单元21。其中,车架包括支撑座1和叉腿2,叉腿2设置于支撑座1的一侧,支撑座1与叉腿2可以为一体成型,也可以为固定连接,在此不做唯一限定。
支撑轮装置安装于车架的一侧,以调节车架一侧进行转向;具体地,支撑轮装置优选设置在叉腿2上,以调节叉腿2进行转向,使车架的一侧可以实现转向调整。
第二驱动单元21安装于车架的另一侧,以驱动车架另一侧进行转动,具体地,第二驱动单元21优选设置在支撑座1上,以驱动支撑座1进行转动,使车架的另一侧实现转动。第二驱动单元21可以为搬运机器人的移动提供主动的驱动力,驱动搬运机器人移动,支撑轮装置的轮体208则为被动的滚动。第二驱动单元21的具体结构可以采用已知技术,在此不予赘述。
当第一安装件201与回转部件20的内圈连接时,回转部件20的外圈连接叉腿2;或者,当第一安装件201与回转部件20的外圈连接时,回转部件20的内圈连接叉腿2。需要说明的是,上述第一安装件201与回转部件20间的配合都可以实现第一安装件201与叉腿2间的转动连接,在实际应用中可根据具体地场景选择最优的配合方式。
参照图7,在一种优选实施方式中,第二驱动单元21为至少两组舵轮装置或至少两组差速轮装置;其中,至少两组舵轮装置或至少两组差速轮装置分别间隔设置在支撑座1的内部两侧。需要说明的是,通过对应的舵轮装置或差速轮装置的转速差,可以实现支撑座1一端的转向调节。
由此,该搬运机器人车架采用单叉腿2的结构形式,可以插取料车等非标准的托盘类装置,节约空间,车架的支撑座1和叉腿2两侧可以各自分别调整朝向并协同配合,使该搬运机器人能够全向移动行驶,尤其适用于部分工厂空间较小,没有足够大的地方供机器人转弯的场景。
参照图10,作为优选方式,支撑座1开设有与舵轮装置或差速轮装置等数量设置的第二圆孔11,以用于安装第二驱动单元21;和/或,
叉腿2开设有第一圆孔23;当回转部件20安装于叉腿2上时,轮体208穿过第一圆孔23且轮体208底部位于叉腿2下方;支撑轮装置还包括第二安装件202,第一驱动单元设置在第二安装件202上,第二安装件202安装在第一圆孔23一侧的叉腿2上。具体地,将支撑轮装置以及第二驱动单元21安装在车架上时,支撑轮装置优选为一组,第二驱动单元21的舵轮装置或者差速轮装置优选为两组;其中,第二驱动单元21安装时,直接将两组舵轮装置或者差速轮装置分别放置在第二圆孔11内进行固定,舵轮装置或差速轮装置的滚轮能够为支撑座1一侧的车架进行行走支撑;支撑轮装置安装时,优选将回转部件20的内圈固定在第一圆孔23周侧,使轮体208穿过第一圆孔23以对叉腿2一侧的车架进行行走支撑,进一步地,将第二安装件202安装在叉腿2上,并使驱动齿轮205与优选为回转支承的回转部件20外圈的齿环结构相啮合,以实现回转部件20转动的动力输入。
参照图5至图10,在一种优选实施方式中,支撑座1包括支撑背板10,支撑背板10具有相对的正面与背面,叉腿2位于支撑背板10的背面一侧;需要说明的是,支撑背板10可以与支撑座1一体成型或者固定连接。
其中,支撑座1还包括侧挡101、围挡102、前盖板103、后盖板104以及顶杆105;具体地说,侧挡101位于支撑背板10两侧,前盖板103位于支撑背板10的正面一侧,后盖板104位于支撑背板10的背面一侧,围挡102绕支撑座1外周设置,顶杆105位于支撑背板10顶部。具体地,侧挡101与支撑背板10优选采用一体成型制造而成,围挡102与支撑座1也优选采用一体成型制造而成,前盖板103、后盖板104与支撑背板10之间优选采用可可拆卸的方式固定连接,以便将该搬运机器人运行所需的零部件安装在支撑背板10上,顶杆105底部插入支撑背板10,后续通过紧固螺栓固定。
作为优选方式,搬运机器人还可以包括设置在支撑背板10、侧挡101与前盖板103所围设空间内的电池模组、驱动器模组、导航模组以及通信模组(图中未示出);也就是说,前盖板103、支撑座1、支撑背板10以及侧挡101之间构成该搬运机器人的安装腔室,用于安装电池模组、驱动器模组、导航模组以及通信模组,以控制该搬运机器人的自动行走与搬运工作。
搬运机器人还可以包括检测单元,检测单元包括:
设置在叉腿2靠近叉头一端的第一传感器模组231,用于避障检测或二次定位。
设置在围挡102底部的第二传感器模组107;具体地说,第二传感器模组107包括多个避障传感器,多个避障传感器设置在围挡102底部的拐角处,用于建图、定位、避障等。
设置在顶杆105顶部的激光导航传感器模组108,用于建图、定位等。
设置在顶杆105上的相机模组109,用于立体避障。
搬运机器人还可以包括语音播报器601、启动按钮602、急停按钮603、显示屏模组604、三色灯带605以及天线模组606。具体地说,语音播报器601安装在侧挡101上,用于播报车体异常情况及运行情况;启动按钮602安装在侧挡101上,用于车体的启动;急停按钮603安装在支撑背板10顶部,用于机器人紧急情况的急停;显示屏模组604安装在顶杆105上,用于人机交互;三色灯带605安装在围挡102底部的拐角处,用于显示车体的运行状况;天线模组606安装在支撑背板10的顶部,用于信息的传输。
需要说明的是,该搬运机器人使用时,可将待搬运物体直接放置在叉腿2上。在其它具体实施方式中,该搬运机器人还可以包括置物体3,置物体3位于叉腿2上方,并且与车架之间可升降连接,安装置物体3后可将待搬运物体放置在置物体3上,进行升降搬运。进一步说,该搬运机器人装配置物体3后,其检测单元还可以包括安装在置物体3上的第三传感器(图中未示出),第三传感器优选设置在置物体3靠近支撑背板10的一侧,以用于检测货物是否叉取到位。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下,在发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,所有的这些改变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种支撑轮装置,其特征在于,包括:
回转部件(20),所述回转部件(20)具有能够相对旋转的内圈和外圈;
第一安装件(201),所述第一安装件(201)与所述回转部件(20)的内圈或外圈连接,以用于跟随所述回转部件(20)的内圈或外圈转动;
连接机构,所述连接机构设置在所述第一安装件(201)上,并能够跟随所述第一安装件(201)转动;
轮体(208),所述轮体(208)转动安装在所述连接机构上,并能够跟随所述连接机构转动;
第一驱动单元,所述第一驱动单元用于驱动所述回转部件(20)的内圈与外圈相对转动。
2.根据权利要求1所述的支撑轮装置,其特征在于,所述回转部件(20)为回转支承,所述第一安装件(201)与所述回转支承的外圈一体成型或固定连接。
3.根据权利要求2所述的支撑轮装置,其特征在于,所述连接机构包括支撑臂(209)和转轮架(206);
所述支撑臂(209)与所述第一安装件(201)固定连接,所述支撑臂(209)与转轮架(206)转动连接,所述轮体(208)转动设置在所述转轮架(206)内部。
4.根据权利要求3所述的支撑轮装置,其特征在于,所述转轮架(206)呈四边形方框结构,所述转轮架(206)相对的一组边框开设有第一轴孔,所述转轮架(206)相对的另一组边框开设有第二轴孔;
所述支撑臂(209)设置有两个,两个所述支撑臂(209)上分别安装有插设于所述第一轴孔内的支撑轴(2091),所述第二轴孔内安装有插接于所述轮体(208)内的轮轴(207)。
5.根据权利要求2所述的支撑轮装置,其特征在于,所述支撑轮装置还包括第二安装件(202);
所述第一驱动单元包括减速机(203)、驱动源(204)和驱动齿轮(205);
所述减速机(203)设置在所述第二安装件(202)上,所述驱动源(204)与所述减速机(203)固定连接并能够将自身的动力输送至所述减速机(203),所述驱动齿轮(205)安装于所述减速机(203)输出端并能够带动所述回转部件(20)的外圈转动。
6.一种搬运机器人,其特征在于,包括如权利要求1-5任一项所述的支撑轮装置,所述搬运机器人还包括车架和第二驱动单元(21);
所述支撑轮装置安装于所述车架的一侧,以调节所述车架一侧的转向;
所述第二驱动单元(21)安装于所述车架的另一侧,以驱动所述车架另一侧进行转动。
7.根据权利要求6所述的搬运机器人,其特征在于,所述车架包括支撑座(1)和叉腿(2),所述叉腿(2)设置于所述支撑座(1)的一侧;
所述支撑轮装置设置在所述叉腿(2)上,以调节所述叉腿(2)进行转向,所述第二驱动单元(21)设置在所述支撑座(1)上,以驱动所述支撑座(1)进行转动;
当所述第一安装件(201)与所述回转部件(20)的内圈连接时,所述回转部件(20)的外圈连接所述叉腿(2);
当所述第一安装件(201)与所述回转部件(20)的外圈连接时,所述回转部件(20)的内圈连接所述叉腿(2)。
8.根据权利要求7所述的搬运机器人,其特征在于,所述第二驱动单元(21)为至少两组舵轮装置或至少两组差速轮装置;
至少两组舵轮装置或至少两组差速轮装置分别间隔设置在所述支撑座(1)的内部两侧。
9.根据权利要求8所述的搬运机器人,其特征在于,所述支撑座(1)开设有与所述舵轮装置或差速轮装置等数量设置的第二圆孔(11),以用于安装所述第二驱动单元(21);和/或,
所述叉腿(2)开设有第一圆孔(23);当所述回转部件(20)安装于所述叉腿(2)上时,所述轮体(208)穿过所述第一圆孔(23)且轮体(208)底部位于所述叉腿(2)下方;所述支撑轮装置还包括第二安装件(202),所述第一驱动单元设置在所述第二安装件(202)上,所述第二安装件(202)安装在所述第一圆孔(23)一侧的叉腿(2)上。
10.根据权利要求7所述的搬运机器人,其特征在于,所述支撑座(1)包括支撑背板(10),所述支撑背板(10)具有相对的正面与背面,所述叉腿(2)位于所述支撑背板(10)的背面一侧;
所述支撑座(1)还包括侧挡(101)、围挡(102)、前盖板(103)、后盖板(104)以及顶杆(105);
所述侧挡(101)位于所述支撑背板(10)两侧,所述前盖板(103)位于所述支撑背板(10)的正面一侧,所述后盖板(104)位于所述支撑背板(10)的背面一侧,所述围挡(102)绕所述支撑座(1)外周设置,所述顶杆(105)位于所述支撑背板(10)顶部。
11.根据权利要求10所述的搬运机器人,其特征在于,所述搬运机器人还包括设置在所述支撑背板(10)、侧挡(101)与前盖板(103)所围设空间内的电池模组、驱动器模组、导航模组以及通信模组;和/或,
所述搬运机器人还包括检测单元,所述检测单元包括:
设置在所述叉腿(2)靠近叉头一端的第一传感器模组(231);
设置在所述围挡(102)底部的第二传感器模组(107);
设置在所述顶杆(105)顶部的激光导航传感器模组(108);
设置在所述顶杆(105)上的相机模组(109);和/或,
所述搬运机器人还包括语音播报器(601)、启动按钮(602)、急停按钮(603)、显示屏模组(604)、三色灯带(605)以及天线模组(606)。
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