CN206202484U - 全向移动底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全向移动底盘，包括框架、驱动系统和控制系统，框架上设有至少三个全向轮，其中至多两个全向轮固定连接于所述框架，其余所有全向轮均连接有支架，支架的一端铰接在框架上，支架的另一端通过调节部件连接在框架上，调节部件能够调节与其连接的支架另一端相对框架上下运动，驱动系统连接每个全向轮，控制系统控制驱动系统带动全向轮转动。运用该底盘，调节部件能够上下调节支架，即上下调节全向轮的位置，使所有全向轮始终位于一个平面内，保证全向轮相对地面的正压力相同，即全向轮相对地面的摩擦力相同，使全向轮的合速度方向与程序输出路径一致，精准控制移动，该底盘结构简单紧凑，连接使用方便，作用效果良好，成本低廉。

Description

全向移动底盘

技术领域

本实用新型涉及一种底盘，特别涉及一种全向移动底盘。

背景技术

机器人用途广、发展迅速，已经进入到各行各业以及我们的生活中，一些特殊用途的机器人，即像是运动类机器人，要求运动灵敏、制动及时，且运行平稳，全向移动。

要实现全向移动，就会应用到全向轮，这种轮子的运动原理是靠每个轮子的速度方向的合成来决定最终机器人的速度方向，程序控制每个轮子的正反转和转速，在运行时，如果该机器人底盘上的轮子如果存在不共面，那么每个全向轮的相对地面的正压力就存在不同，那么如果有至少一个轮子出现正压力不足，或者遇到地面凹凸不平轮子无法调节导致发生打滑，使得每个轮子相对地面的摩擦力不一致，这样就会导致最终的合速度方向不对或者路径不正确，使得机器人运动过程中打滑偏转，与程序输出路径不一致，达不到精准移动的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的如果该机器人底盘上的轮子如果存在不共面，那么每个全向轮的相对地面的正压力就存在不同，那么如果有至少一个轮子出现正压力不足，或者遇到地面凹凸不平轮子无法调节导致发生打滑，使得每个轮子相对地面的摩擦力不一致，这样就会导致最终的合速度方向不对或者路径不正确，使得机器人运动过程中打滑偏转，与程序输出路径不一致，达不到精准移动的要求的上述不足，提供一种全向移动底盘及其调平方法。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种全向移动底盘，包括框架、驱动系统和控制系统，所述框架上设有至少三个全向轮，其中至多两个所述全向轮固定连接于所述框架，其余所有所述全向轮均连接有支架，所述支架的一端铰接在所述框架上，所述支架的另一端通过调节部件连接在所述框架上，所述调节部件能够调节与其连接的所述支架另一端相对所述框架上下运动，所述驱动系统连接每个所述全向轮，所述控制系统控制所述驱动系统带动所述全向轮转动。

采用本实用新型所述的全向移动底盘，由于至多两个所述全向轮固定连接于所述框架，其余所有所述全向轮连接于对应的所述调节部件，所述调节部件能够上下调节所述支架，即上下调节所述全向轮的位置，使所有所述全向轮始终位于一个平面内，保证每个所述全向轮相对地面的正压力相同，即每个所述全向轮相对地面的摩擦力相同，使每个所述全向轮的合速度方向与程序输出路径一致，精准控制移动，该底盘结构简单紧凑，连接使用方便，作用效果良好，成本低廉。

优选地，每个所述调节部件包括螺栓、螺母一、螺母二、滑块和弹簧，所述螺母一和所述螺母二均适配所述螺栓，所述滑块设于所述螺母一和所述螺母二之间，并滑动套接于所述螺栓，所述螺母一和所述滑块之间的所述螺栓处套设所述弹簧，所述螺母一一侧的所述螺栓端部铰接于所述框架，所述滑块铰接于所述支架的一端。

采用这种结构设置，通过拧转所述调节部件上所述螺母一和/或所述螺母二的位置，限制所述弹簧和所述滑块的位置，带动所述支架相对所述框架上下移动，以此来上下调节所述全向轮的相对高度，即调节该底盘相对地面的高度，通过调节所有所述调节部件将所有所述全向轮调节共面，调平该底盘，同时所述弹簧沿所述螺栓拉伸以及压缩对该底盘起到减震的作用，减小该底盘运行时和制动时的颤抖，使该底盘快速回复平稳状态。

优选地，所述全向轮为麦克纳姆轮或者90度全向轮。

优选地，每个所述调节部件还包括缓冲垫，所述螺母二和所述滑块之间的所述螺栓处套设所述缓冲垫。

通过设置所述缓冲垫，该底盘运行时，所述调节部件上所述弹簧被压缩，当该底盘通过凹凸不平地面时，所述弹簧伸张，所述缓冲垫吸收所述弹簧多余的弹性能量，使该底盘快速回复平稳状态，避免所述弹簧直接触碰所述螺母二，造成刚性碰撞后所述弹簧微量回弹，带动所述支架即带动所述全向轮轻微晃动。

优选地，所述缓冲垫为橡胶材质结构件。

优选地，所述驱动系统包括与每个所述全向轮对应的驱动部件，每个所述驱动部件固定连接于对应的所述支架，每个所述驱动部件的输出轴连接对应的所述全向轮。

优选地，每个所述驱动部件均为无刷伺服电机。

采用无刷伺服电机，其效率高、能耗低、噪音低、使用寿命长、可靠性良好、能够无级变频调速、相对低成本且简单易用，加上伺服系统后，可形成闭环控制系统，系统有反馈，使得整体控制更加精确。

优选地，所述控制系统为可编程逻辑控制器。

优选地，所述螺栓为台阶螺栓，所述台阶螺栓的两端分别包括螺纹段，两个所述螺纹段之间为光滑段，所述螺母一适配所述台阶螺栓上端的所述螺纹段，所述螺母二适配所述台阶螺栓下端的所述螺纹段。

优选地，所述滑块包括轴套和连接块，所述轴套固定连接所述连接块，所述连接块铰接于所述支架，所述轴套滑动套设于所述台阶螺栓上。

优选地，所述轴套为聚四氟乙烯材质结构件。

采用聚四氟乙烯结构件的轴套，由于聚四氟乙烯材料摩擦系数极低，具有良好的滑动性能，同时耐磨损，使用寿命长。

优选地，所述框架和支架均为铝合金材质结构件。

本实用新型还提供了一种如以上任一所述的全向移动底盘的调平方法，包括以下步骤：

A、在每个所述全向轮下面设置一个电子秤；

B、旋拧每个所述调节部件上的所述螺母一，使对应的所述全向轮竖向上下移动；

C、读取每个所述电子秤上对应的所述全向轮的正压力值；

D、调节每个所述螺母一，直到所有所述正压力值的大小一致或者在允许的误差范围内；

E、使该底盘悬空，所有所述全向轮离地，每个所述弹簧回复自由状态长度，旋拧每个所述调节部件上的所述螺母二，使其接触所述滑块，所述滑块接触自由状态长度的所述弹簧的一端，自由状态长度的所述弹簧的另一端接触所述螺母一。

采用本实用新型所述的全向移动底盘的调平方法，将每个所述全向轮设置在一个电子秤上，能够直观地、快速准确获取每个所述全向轮的正压力大小，然后通过调节每个所述调节部件，使得所有电子秤上读数一致，即将每个所述全向轮的正压力大小调节一致，保证每个所述全向轮相对地面的摩擦力大小一致，使每个所述全向轮速度方向的合成与程序输出路径一致，到达精准控制，全向平稳移动，该方法操作简便迅速，作用效果显著，适合移动底盘的调整和较平。

优选地，在执行所述步骤A之前，将所述螺母一旋拧到所述螺栓上端螺纹段靠近端部的最大行程处，将所述螺母二旋拧到所述螺栓下端螺纹段靠近端部的最大行程处。

优选地，每个所述调节部件还包括缓冲垫，所述螺母二和所述滑块之间的所述螺栓处套设所述缓冲垫，在执行所述步骤E时，旋拧每个所述调节部件3上的所述螺母二，带动所述缓冲垫运动，使所述缓冲垫接触所述滑块，所述滑块接触自由状态长度的所述弹簧的一端，自由状态长度的所述弹簧的另一端接触所述螺母一。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、运用本实用新型所述的全向移动底盘，由于至多两个所述全向轮固定连接于所述框架，其余所有所述全向轮连接于对应的所述调节部件，所述调节部件能够上下调节所述支架，即上下调节所述全向轮的位置，使所有所述全向轮始终位于一个平面内，保证每个所述全向轮相对地面的正压力相同，即每个所述全向轮相对地面的摩擦力相同，使每个所述全向轮的合速度方向与程序输出路径一致，精准控制移动，该底盘结构简单紧凑，连接使用方便，作用效果良好，成本低廉；

2、每个所述调节部件包括螺栓、螺母一、螺母二、滑块和弹簧，所述螺母一和所述螺母二均适配所述螺栓，所述滑块设于所述螺母一和所述螺母二之间，并滑动套接于所述螺栓，所述螺母一和所述滑块之间的所述螺栓处套设所述弹簧，所述螺母一一侧的所述螺栓端部铰接于所述框架，所述滑块铰接于所述支架的一端，采用这种结构设置，通过拧转所述调节部件上所述螺母一和/或所述螺母二的位置，限制所述弹簧和所述滑块的位置，带动所述支架相对所述框架上下移动，以此来上下调节所述全向轮的相对高度，即调节该底盘相对地面的高度，通过调节所有所述调节部件将所有所述全向轮调节共面，调平该底盘，同时所述弹簧沿所述螺栓拉伸以及压缩对该底盘起到减震的作用，减小该底盘运行时和制动时的颤抖，使该底盘快速回复平稳状态；

3、运用本实用新型所述的全向移动底盘，每个所述调节部件还包括缓冲垫，所述螺母二和所述滑块之间的所述螺栓处套设所述缓冲垫，通过设置所述缓冲垫，该底盘运行时，所述调节部件上所述弹簧被压缩，当该底盘通过凹凸不平地面时，所述弹簧伸张，所述缓冲垫吸收所述弹簧多余的弹性能量，使该底盘快速回复平稳状态，避免所述弹簧直接触碰所述螺母二，造成刚性碰撞后所述弹簧微量回弹，带动所述支架即带动所述全向轮轻微晃动；

4、运用本实用新型所述的全向移动底盘，每个所述驱动部件均为无刷伺服电机，采用无刷伺服电机，其效率高、能耗低、噪音低、使用寿命长、可靠性良好、能够无级变频调速、相对低成本且简单易用，加上伺服系统后，可形成闭环控制系统，系统有反馈，使得整体控制更加精确；

5、运用本实用新型所述的全向移动底盘，所述轴套为聚四氟乙烯材质结构件，采用聚四氟乙烯结构件的轴套，由于聚四氟乙烯材料摩擦系数极低，具有良好的滑动性能，同时耐磨损，使用寿命长；

6、运用本实用新型所述的全向移动底盘的调平方法，将每个所述全向轮设置在一个电子秤上，能够直观地、快速准确获取每个所述全向轮的正压力大小，然后通过调节每个所述调节部件，使得所有电子秤上读数一致，即将每个所述全向轮的正压力大小调节一致，保证每个所述全向轮相对地面的摩擦力大小一致，使每个所述全向轮速度方向的合成与程序输出路径一致，到达精准控制，全向平稳移动，该方法操作简便迅速，作用效果显著，适合移动底盘的调整和较平。

附图说明

图1为本实用新型所述的全向移动底盘的三维结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的测试图；

图4为所述调节部件的结构示意图；

图5为所述螺栓的结构示意图；

图6为本实用新型所述的全向移动底盘的调平方法的流程示意图。

图中标记：1-框架，2-全向轮，3-调节部件，4-支架，5-螺栓，51-螺母一，52-螺母二，6-滑块，61-轴套，62-连接块，7-弹簧，8-缓冲垫，9-驱动部件。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

实施例1

如图1-5所示，本实用新型所述的全向移动底盘，包括框架1、驱动系统和控制系统。

如图1-3所示，所述框架1为长方体框架结构，其四个底角分别设置有一个调节部件3、一个支架4和一个全向轮2，每个所述全向轮2连接于对应的所述支架4，每个所述调节部件3包括螺栓5、螺母一51、螺母二52、滑块6、弹簧7和缓冲垫8，如图5所示，所述螺栓5为台阶螺栓，其一端部设有轴孔，所述轴孔适配轴，所述轴连接于所述框架1，所述轴孔一端的螺栓杆体上设有M6外螺纹，中间为光滑段，其直径为5mm，另一端螺栓杆体上设有M5外螺纹，所述螺母一51为M6螺母，所述螺母二52为M5螺母，所述滑块6设于所述螺母一51和所述螺母二52之间，并滑动套接于所述螺栓5，所述螺母一51和所述滑块6之间的所述螺栓5处套设所述弹簧7，所述螺母二52和所述滑块6之间的所述螺栓5处套设所述缓冲垫8，所述螺母一51适配的所述螺栓5上端铰接于所述框架1，所述滑块6铰接于所述支架4的一端，所述支架4的另一端铰接于所述框架1，所述驱动系统连接每个所述全向轮2，所述控制系统控制所述驱动系统带动所述全向轮2转动。

所述框架1和支架4均为铝合金材质结构件，所述缓冲垫8为橡胶材质结构件，通过设置所述缓冲垫8，该底盘运行时，所述调节部件3上所述弹簧7被压缩，当该底盘通过凹凸不平地面时，所述弹簧7伸张，所述缓冲垫8吸收所述弹簧7多余的弹性能量，使该底盘快速回复平稳状态，避免所述弹簧7直接触碰所述螺母二52，造成刚性碰撞后所述弹簧7微量回弹，带动所述支架4即带动所述全向轮2轻微晃动。

作为本实施例的一个优选方案，所述全向轮2为麦克纳姆轮。如图1-3所示，所述驱动系统包括与每个所述全向轮2对应的驱动部件9，每个所述驱动部件9固定连接于对应的所述支架4，每个所述驱动部件9的输出轴连接对应的所述全向轮2，每个所述驱动部件9均为无刷伺服电机，采用无刷伺服电机，其效率高、能耗低、噪音低、使用寿命长、可靠性良好、能够无级变频调速、相对低成本且简单易用，加上伺服系统后，可形成闭环控制系统，系统有反馈，使得整体控制更加精确。所述控制系统为可编程逻辑控制器。

如图4所示，所述滑块6包括轴套61和连接块62，所述轴套61固定连接所述连接块62，所述连接块62铰接于所述支架4，所述轴套61滑动套设于所述螺栓5上；所述轴套61为聚四氟乙烯材质结构件，采用聚四氟乙烯结构件的轴套61，由于聚四氟乙烯材料摩擦系数极低，具有良好的滑动性能，同时耐磨损，使用寿命长。

运用本实用新型所述的全向移动底盘，由于至多两个所述全向轮2固定连接于所述框架1，其余所有所述全向轮2连接于对应的所述调节部件3，即通过拧转所述调节部件3上所述螺母一51和/或所述螺母二52的位置，限制所述弹簧7和所述滑块6的位置，带动所述支架4相对所述框架1上下移动，以此来上下调节所述全向轮2的相对高度，即调节该底盘相对地面的高度，通过调节所有所述调节部件3将所有所述全向轮2调节共面，调平该底盘，同时所述弹簧7沿所述螺栓5拉伸以及压缩对该底盘起到减震的作用，减小该底盘运行时和制动时的颤抖，使该底盘快速回复平稳状态，该底盘结构简单紧凑，连接使用方便，作用效果良好，成本低廉。

实施例2

如图1-6所示，本实用新型所述的全向移动底盘的调平方法，应用如实施例1中所述的全向移动底盘，包括以下步骤：

A、在每个所述全向轮2下面设置一个电子秤；

B、旋拧每个所述调节部件3上的所述螺母一51，使对应的所述全向轮2竖向上下移动；

C、读取每个所述电子秤上对应的所述全向轮2的正压力值；

D、调节每个所述螺母一51，直到所有所述正压力值的大小一致或者在允许的误差范围内；

E、使该底盘悬空，所有所述全向轮2离地，每个所述弹簧7回复自由状态长度，旋拧每个所述调节部件3上的所述螺母二52，带动所述缓冲垫8运动，使所述缓冲垫8接触所述滑块6，所述滑块6接触自由状态长度的所述弹簧7的一端，自由状态长度的所述弹簧7的另一端接触所述螺母一51。

作为本实施例的一个优选方案，在执行所述步骤A之前，将所述螺母一51旋拧到所述螺栓5上端螺纹段靠近端部的最大行程处，将所述螺母二52旋拧到所述螺栓5下端螺纹段靠近端部的最大行程处。

运用本实用新型所述的全向移动底盘的调平方法，将每个所述全向轮2设置在一个电子秤上，能够直观地、快速准确获取每个所述全向轮2的正压力大小，然后通过调节每个所述调节部件3，使得所有电子秤上读数一致，即将每个所述全向轮2的正压力大小调节一致，保证每个所述全向轮2相对地面的摩擦力大小一致，使每个所述全向轮2速度方向的合成与程序输出路径一致，到达精准控制，全向平稳移动，该方法操作简便迅速，作用效果显著，适合移动底盘的调整和较平。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全向移动底盘，包括框架(1)、驱动系统和控制系统，其特征在于，所述框架(1)上设有至少三个全向轮(2)，其中至多两个所述全向轮(2)固定连接于所述框架(1)，其余所有所述全向轮(2)均连接有支架(4)，所述支架(4)的一端铰接在所述框架(1)上，所述支架(4)的另一端通过调节部件(3)连接在所述框架(1)上，所述调节部件(3)能够调节与其连接的所述支架(4)另一端相对所述框架(1)上下运动，所述驱动系统连接每个所述全向轮(2)，所述控制系统控制所述驱动系统带动所述全向轮(2)转动。

2.根据权利要求1所述的全向移动底盘，其特征在于，每个所述调节部件(3)包括螺栓(5)、螺母一(51)、螺母二(52)、滑块(6)和弹簧(7)，所述螺母一(51)和所述螺母二(52)均适配所述螺栓(5)，所述滑块(6)设于所述螺母一(51)和所述螺母二(52)之间，并滑动套接于所述螺栓(5)，所述螺母一(51)和所述滑块(6)之间的所述螺栓(5)处套设所述弹簧(7)，所述螺母一(51)一侧的所述螺栓(5)端部铰接于所述框架(1)，所述滑块(6)铰接于所述支架(4)的一端。

3.根据权利要求2所述的全向移动底盘，其特征在于，每个所述调节部件(3)还包括缓冲垫(8)，所述螺母二(52)和所述滑块(6)之间的所述螺栓(5)处套设所述缓冲垫(8)。

4.根据权利要求2所述的全向移动底盘，其特征在于，所述螺栓(5)为台阶螺栓，所述台阶螺栓的两端分别包括螺纹段，两个所述螺纹段之间为光滑段，所述螺母一(51)适配所述台阶螺栓上端的所述螺纹段，所述螺母二(52)适配所述台阶螺栓下端的所述螺纹段。

5.根据权利要求4所述的全向移动底盘，其特征在于，所述滑块(6)包括轴套(61)和连接块(62)，所述轴套(61)固定连接所述连接块(62)，所述连接块(62)铰接于所述支架(4)，所述轴套(61)滑动套设于所述台阶螺栓上。

6.根据权利要求5所述的全向移动底盘，其特征在于，所述轴套(61)为聚四氟乙烯材质结构件。

7.根据权利要求1所述的全向移动底盘，其特征在于，所述驱动系统包括与每个所述全向轮(2)对应的驱动部件(9)，每个所述驱动部件(9)固定连接于对应的所述支架(4)，每个所述驱动部件(9)的输出轴连接对应的所述全向轮(2)。

8.根据权利要求7所述的全向移动底盘，其特征在于，每个所述驱动部件(9)均为无刷伺服电机。

9.根据权利要求1所述的全向移动底盘，其特征在于，所述全向轮(2)为麦克纳姆轮或者90度全向轮。

10.根据权利要求1-9任一所述的全向移动底盘，其特征在于，所述框架(1)和支架(4)均为铝合金材质结构件。