CN207374107U - 基于万向轮的智能移动底盘和包括该底盘的智能移动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于万向轮的智能移动底盘和包括所述智能移动底盘的智能移动装置。所述智能移动底盘包括底盘本体、控制器以及至少三个万向轮，所述至少三个万向轮安装在所述底盘本体的下表面，每个万向轮中分别设置有用于驱动所述万向轮的电机，其中所述控制器与每个万向轮中的所述电机电连接、并且能够根据所述智能移动底盘待要移动到的至少一个目标点的距离和方位信息控制分别施加至每个万向轮中的电机的电流大小和电机的转动方向，其中施加至每个万向轮中的电机的电流的大小与该电机施加至相应的万向轮的驱动力或速度成正比。本实用新型的智能移动底盘和智能移动装置结构新颖，能够基于其提供更好的行走控制和姿态调整控制。

Description

基于万向轮的智能移动底盘和包括该底盘的智能移动装置

技术领域

本实用新型涉及基于万向轮的智能移动底盘和包括该底盘的智能移动装置。具体而言，本实用新型涉及一种能够进行自主移动和姿态调整的智能移动底盘和相应的智能移动装置。

背景技术

随着人工智能技术的不断发展，人们对于智能移动装置的需求也越来越大，目前市场上涌现出了具有各种附加功能的智能移动装置，例如智能移动行李箱或智能移动机器人等。但是，大部分智能移动装置并不能准确地、高效地和/或节电地进行自主移动或姿态调整。

因此，亟需一种能够满足上述要求至少之一的智能移动底盘和包括其的智能移动装置。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在解决上述问题中的至少一个。

在一方面，本实用新型提供一种基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，所述智能移动底盘包括底盘本体、控制器以及至少三个万向轮，所述至少三个万向轮安装在所述底盘本体的下表面，每个万向轮中分别设置有用于驱动所述万向轮的电机，其中所述控制器与每个万向轮中的所述电机电连接、并且根据所述智能移动底盘待要移动到的至少一个目标点的距离和方位信息控制分别施加至每个万向轮中的电机的电流大小和电机的转动方向，其中施加至每个万向轮中的电机的电流的大小与该电机施加至相应的万向轮的驱动力或速度成正比。本实用新型的智能移动底盘整体结构新颖，通过所述控制器能够控制所述智能移动底盘按照预定行走方式自动行进到至少一个目标点，并且由此提供更好的行走控制和姿态调整控制。

例如，通过控制分别施加至每个万向轮中的电机的电流大小和电机的转动方向，使得所述至少三个万向轮的驱动力或速度的矢量和(例如，合力)的方向与从智能移动底盘的中心点到所述至少一个目标点的方向一致，所述控制器能够控制所述智能移动底盘按照预定直线行走方式行进到所述至少一个目标点。另外，通过控制所述至少三个万向轮的驱动力或速度的合力矩，能够对所述智能移动底盘进行行走姿态的调整，使其沿着曲线行走方式行进到所述至少一个目标点。

在一个优选实施方案中，所述智能移动底盘包括三个万向轮，所述三个万向轮相对呈三角形间隔开布置在所述智能移动底盘的下表面。另外，在一个优选实施方案中，所述智能移动底盘包括四个万向轮，所述四个万向轮相对呈矩形或其他几何形状间隔开布置在所述智能移动底盘的下表面。

在一个优选实施方案中，所述智能移动底盘还包括与所述至少三个万向轮对应的一个或更多个角度传感器，所述角度传感器设置在对应的万向轮内部或外部并且被配置为测量与其对应的万向轮的角度，其中所测量的万向轮的角度为该万向轮相对于所述底盘本体的设定正方向的夹角。

在一个优选实施方案中，其中所述角度传感器包括设置在所述万向轮的中心轴上的磁铁以及用于感应所述磁铁产生的电场方向的电磁感应装置，所述磁铁随着所述万向轮的转动而转动，所述电磁感应装置能够根据所检测到的所述磁铁的电场方向确定所述磁铁的方向并由此测量所述万向轮的角度。这种角度传感器虽然设计简单，但是能够起到可靠测量、安装方便的效果。

在一个优选实施方案中，其中所述智能移动底盘包括耦接至所述控制器的、用于驱动所述电机的电机驱动单元，所述电机驱动单元包括电机正反转控制电路，所述电机正反转控制电路根据来自所述控制器的控制信息确定所述电机进行正转或反转。

在一个优选实施方案中，所述底盘本体为平面板或曲面板，所述至少三个万向轮均匀间隔开安装在所述底盘本体的平面板或曲面板的下表面，以使所述底盘本体在沿直线移动或沿曲线移动时平稳移动。

在一个优选实施方案中，所述至少三个万向轮分别通过相应的连接件连接至所述底盘本体，在所述连接件与所述底盘本体之间设置有加强板，所述连接件通过铆接或栓接连接至所述加强板，在所述万向轮转动时，所述连接件随所述万向轮转动但是所述加强板不随所述万向轮转动。

本实用新型的另一方面提供一种智能移动装置，其包括上述任一项的基于万向轮的智能移动底盘。

在一个优选实施方案中，所述智能移动装置为智能行走行李箱或智能轮式机器人。

附图说明

图1是示意性示出根据本实用新型的一个示例性优选实施方案的俯视图。

图2是示意性示出根据本实用新型的一个示例性优选实施方案的仰视图。

图3是示意性示出根据本实用新型的一个示例性优选实施方案的立体图。

图4是示意性示出根据本实用新型的一个示例性优选实施方案的右侧视图。

图5是示意性示出根据本实用新型的一个示例性优选实施方案的正侧视图。

具体实施方式

应当理解，前述的一般说明和以下的详细说明仅是示例性的和解释性的，而并非是对所附的权利要求的限制。

下面对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出一种基于万向轮的智能移动底盘。所述智能移动底盘包括底盘本体100、控制器(MCU，未示出)以及至少三个万向轮。所述至少三个万向轮可以安装在所述底盘本体100的下方，每个万向轮中分别设置有用于驱动所述万向轮的电机，所述电机分别与所述控制器电连接、并且能够根据所述智能移动底盘待要移动到的至少一个目标点的距离和方位信息控制分别施加至所述至少三个万向轮中的电机的电流大小和电机的转动方向，以控制施加至所述至少三个万向轮的驱动力或速度，使得所述智能移动底盘以预定行走方式朝向至少一个目标点移动，其中施加至每个万向轮中的电机的电流的大小与该电机施加至相应的万向轮的驱动力或速度成正比。

应理解，本文中所述的“成正比”涵盖“基本上成正比”的情形，例如误差在标准值的“±10％”范围以内的情形。

例如，通过控制分别施加至每个万向轮中的电机的电流大小和电机的转动方向，使得所述至少三个万向轮的驱动力或速度的矢量和(例如，合力)的方向与从智能移动底盘的中心点到所述至少一个目标点的方向一致，所述控制器能够控制所述智能移动底盘按照预定直线行走方式行进到所述至少一个目标点。另外，通过控制所述至少三个万向轮的驱动力或速度的合力矩，能够对所述智能移动底盘进行行走姿态的调整，使其沿着曲线行走方式行进到所述至少一个目标点。

所述至少三个万向轮可以是例如三个、四个、五个、六个或更多个万向轮。

图1-图3分别是示意性示出根据本实用新型的一个示例性优选实施方案的俯视图、仰视图和立体图。

图4和图5分别是示意性示出根据图2-图3中示出的示例性实施方案智能移动底盘的右侧视图和正侧视图。

如图2和图3中清楚示出的，所述智能移动底盘可以优选包括底盘本体100和四个万向轮M1-M4，所述四个万向轮M1-M4相对呈矩形间隔开布置在所述智能移动底盘的下表面。虽然下面将结合四个万向轮的示例描述本实用新型的具体实现方式，但是本领域技术人员应明了，通过不超过常规变型的修改，本实用新型还可以应用至包括三个以及大于四个万向轮的智能移动底盘的情形。例如，所述三个万向轮相对呈三角形间隔开布置在所述智能移动底盘的下表面，或者说，所述三个万向轮被布置为构成三角形的三个顶点。

优选地，所述智能移动底盘可以包括与所述至少三个万向轮对应的一个或更多个角度传感器。例如，每个万向轮附近或其内部可以设置有一个角度传感器，并且所述角度传感器能够测量所述万向轮相对于所述底盘本体的设定正方向的夹角。该正方向可以是根据需要任意设定的，例如可以是图2中的箭头D1所示的方向，该方向为穿过所述底盘本体100的中心点C1的水平方向。

在一个优选实施方案中，所述角度传感器包括设置在所述万向轮的中心轴上的磁铁以及用于感应所述磁铁产生的电场方向的电磁感应装置。所述磁铁可以随着所述万向轮的转动而转动，所述电磁感应装置能够根据所检测到的所述磁铁的电场方向确定所述磁铁的方向并由此测量所述万向轮的角度。所测量的所述万向轮的角度可以为所述万向轮相对于所述底盘本体的设定正方向的夹角。

当然，本领域技术人员也可以采用本领域已知的能够实现相同功能(即，测量万向轮角度)的任意其他合适的角度传感器。

另外，所述智能移动底盘可以优选地包括耦接至所述控制器的用于驱动所述电机的电机驱动单元。所述电机驱动单元可以包括电机正反转控制电路，所述电机正反转控制电路根据来自所述控制器的控制信息确定所述电机进行正转还是反转。

所述电机驱动单元可以用于向电机提供驱动电流以使电机运作。例如，电机可由电机驱动单元中的MOS管驱动。电机可以已知的原理运作，也可通过已知的驱动线路驱动；这里不对此进行赘述。当然，本申请的申请日之后出现的电机也适用于本实用新型所涉及的行李箱。

提供给电机的电流可通过电流测量电路感测并且感测到的电流值可被提供给控制器，控制器根据所感测的电流值可以计算出电机向轮子提供的驱动力或速度。该驱动力或速度可与所感测的电流成正比，例如等于所感测的电流乘以一个系数，该系数可以是电机特定的，取决于电机本身。例如，电流测量电路可以是控制器的一部分，或者可以是电机驱动单元的一部分。

例如，电机驱动单元可设置有上述电流测量电路用以将所感测的电流作为模拟电流信号输出，控制器可以设置有一个模数转换器，用于将电流测量电路输出的模拟电流信号转换成数字信号。控制器根据该数字信号确定电机向轮子提供的驱动力或速度。

另外，电机可以基于电流测量电路所感测的电流来控制电机驱动电路，以使电机驱动电路向轮子施加所需的驱动力或速度。例如，控制器可以包括脉冲宽度调制(PWM)单元，该脉冲宽度调制单元耦接至MOS管驱动器用以控制MOS管驱动器；由此，控制器控制电机驱动电路向电机提供电流。

此外，所述底盘本体100可以为平面板(例如，行李箱的底板)或曲面板(例如，部分球面形状)，所述至少三个万向轮均匀间隔开安装在所述底盘本体的下方，以使所述底盘本体在沿直线移动或沿曲线移动时平稳移动。

在一个优选实施方案中，如图3中清楚示出的，所述至少三个万向轮分别通过相应的连接件200连接至所述底盘本体，在所述连接件200与所述底盘本体之间设置有加强板300，所述连接件200通过铆接或栓接连接至所述加强板300。在所述万向轮(例如M1-M4)转动时，所述连接件200随所述万向轮转动但是所述加强板300不随所述万向轮转动。所述加强件300固定至所述底盘本体的下表面。优选地，在所述连接件200与所述加强件300的结合处可以设置一个垫片400，以保持所述连接件和所述加强件之间的有效结合。另外，所述连接件200可以是一体制成的，并且布置在所述万向轮M1-M4的内侧。

本实用新型的另一方面提供一种智能移动装置，其包括上述任一项的基于万向轮的智能移动底盘。在一个优选实施方案中，所述智能移动装置为智能行走行李箱或智能轮式机器人。但是，本实用新型不限于上述特定类型的智能移动装置，而是旨在涵盖包括上述智能移动底盘的任意类型的智能移动装置。

尽管已经详细地说明了示例实施例，前述说明在所有方面都是说明性的而不是限制性的。应当理解，可以设计出多个其它改型和变体而不偏离示例实施例的范围，这些都落入本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，所述智能移动底盘包括底盘本体、控制器以及至少三个万向轮，所述至少三个万向轮安装在所述底盘本体的下表面，每个万向轮中分别设置有用于驱动所述万向轮的电机，其中所述控制器与每个万向轮中的所述电机电连接、并且能够根据所述智能移动底盘待要移动到的至少一个目标点的距离和方位信息控制分别施加至每个万向轮中的电机的电流大小和电机的转动方向，其中施加至每个万向轮中的电机的电流的大小与该电机施加至相应的万向轮的驱动力或速度成正比。

2.根据权利要求1所述的基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，所述智能移动底盘包括三个万向轮，所述三个万向轮相对呈三角形间隔开布置在所述智能移动底盘的下表面。

3.根据权利要求1所述的基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，所述智能移动底盘包括四个万向轮，所述四个万向轮相对呈矩形或其他几何形状间隔开布置在所述智能移动底盘的下表面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，所述智能移动底盘还包括与所述至少三个万向轮分别对应的一个或更多个角度传感器，所述角度传感器设置在对应的万向轮内部或外部并且被配置为测量与其对应的万向轮的角度，其中所测量的万向轮的角度为该万向轮相对于所述底盘本体的设定正方向的夹角。

5.根据权利要求4所述的基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，其中所述角度传感器包括设置在所述万向轮的中心轴上的磁铁以及用于感应所述磁铁产生的电场方向的电磁感应装置，所述磁铁随着所述万向轮的转动而转动，所述电磁感应装置能够根据所检测到的所述磁铁的电场方向确定所述磁铁的方向并由此确定所述万向轮的角度。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，其中所述智能移动底盘包括耦接至所述控制器的、用于驱动所述电机的电机驱动单元，所述电机驱动单元包括电机正反转控制电路，所述电机正反转控制电路根据来自所述控制器的控制信息确定所述电机进行正转或反转。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，所述底盘本体为平面板或曲面板，所述至少三个万向轮均匀间隔开安装在所述底盘本体的平面板或曲面板的下表面。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的基于万向轮的智能移动底盘，其特征在于，所述至少三个万向轮分别通过相应的连接件连接至所述底盘本体，在所述连接件与所述底盘本体之间设置有加强板，所述连接件通过铆接或栓接连接至所述加强板，在所述万向轮转动时，所述连接件随所述万向轮转动但是所述加强板不随所述万向轮转动。

9.一种智能移动装置，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的基于万向轮的智能移动底盘。

10.根据权利要求9所述的智能移动装置，其特征在于，所述智能移动装置为智能行走行李箱或智能轮式机器人。