CN207607567U - 一种通用自主机器人移动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种通用自主机器人移动平台，包括固定板以及分别连接在所述固定板上的行走机构、驱动控制机构、碰撞检测机构、激光雷达机构、电池机构以及扩展机构，其中，所述固定板包括自下向上依次设置的一层固定板、二层固定板和三层固定板，所述一层固定板设置于所述行走机构上方，且所述行走机构通过一减震机构与所述一层固定板和二层固定板相连接。本实用新型的通用自主机器人移动平台通过减震机构，保证了平台在行走运转时适应复杂多变的地面环境，具有良好的越障效果。

Description

一种通用自主机器人移动平台

技术领域

本实用新型涉及自主机器人领域，具体地说，是涉及一种通用自主机器人移动平台。

背景技术

随着机器人各项配套技术的不断发展，服务机器人已经走入到日常生活中，应用在各行各业，如教育机器人、家庭机器人、迎宾导引机器人、送餐机器人等，这一类机器人基本都是在室内使用，且都需要完成行走和交互等基本功能。

室内行走的服务机器人行走平台有以下方式：第一种是采用仿真人腿的方式，其仿真人腿的行走机构，目前在服务类机器人上应用不多，主要是其造价过高，关节结构复杂，承载重量较低，不宜扩展。第二种是采用全向轮，三角行走的方式，其行走机构上安装有三个全向轮子，三个轮都是主动轮，可以横向行走，但是其相对于双轮驱动稳定平衡性较差，成本造价高，承载重量较低。第三种是采用双轮驱动行走的方式，四轮或两轮辅助，此种行走机构在服务类机器人上应用较多，稳定性较高，承载重量高，但一般都是采用联轴器的方式直连主动轮进行驱动，四轮或两轮辅助保证平衡，相对来说减震效果和对电机长时间运转有一定的损伤。

同时在现有技术中，还存在平台的通用性和扩展性方便考虑不足，内部的动力电池供电时间过短，结构上不满足大尺寸电池的安装等问题。

如何保证服务类机器人在一定的环境下自主完成安全行走，并具备一定的通用性、模块化特性、可维护性、可扩展性，是我们有待研究的发展方向。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决现有的机器人移动平台行走不畅、通用性不高的问题，提供一种通用自主机器人移动平台，采用模块化形式，并通过减震机构能够有效减小因地面不平导致的颠簸，行走顺畅。

为了实现上述目的，本实用新型的通用自主机器人移动平台，包括固定板以及分别连接在所述固定板上的行走机构、驱动控制机构、碰撞检测机构、激光雷达机构、电池机构以及扩展机构，其中，所述固定板包括自下向上依次设置的一层固定板、二层固定板和三层固定板，所述一层固定板设置于所述行走机构上方，且所述行走机构通过一减震机构与所述一层固定板和二层固定板相连接。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，所述减震机构包括减震弹簧，所述减震弹簧连接在所述行走机构的一端与所述二层固定板之间，所述行走机构的另一端连接所述一层固定板。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，所述行走机构包括减速电机和主动轮，所述减速电机和主动轮之间通过一齿轮传动组件相连接。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，所述一层固定板和二层固定板之间具有容置空间，所述电池机构设置于所述容置空间。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，所述二层固定板和三层固定板之间具有无遮挡空隙，所述激光雷达机构设置于所述无遮挡空隙。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，所述一层固定板的下方设置有底面检测传感器。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，所述固定板还包括主体外壳，所述主体外壳设置于所述三层固定板和二层固定板之间且包覆二层固定板和一层固定板。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，所述一层安装板、二层安装板和三层安装板分别设置有转接接口。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，所述三层固定板上方具有支架，所述扩展机构连接在所述支架上方，所述支架包括滑动托盘，所述滑动托盘容置所述驱动控制机构。

上述的通用自主机器人移动平台的一实施方式中，还包括连接在所述固定板上并与所述驱动控制机构和扩展机构电连接的自主充电机构。

本实用新型的有益功效在于，本实用新型的通用自主机器人移动平台通过减震机构，保证了平台在行走运转时适应复杂多变的地面环境，具有良好的越障效果。

另，本通用自主机器人移动平台针对于不同的需求(诸如搭载应用平台的重量、高度、体积、运动速度)可对外形、电机、激光雷达等传感器进行按需集成搭配，同时导航定位模块可根据不同的形态和需求进行参数化配置。

再，本通用自主机器人移动平台可自主完成自动充电，可根据平台和连载平台的用电情况进行智能管理，达到有效节能用电。

本通用自主机器人移动平台各个配件均采用了模块化设计，结合了市场上的室内服务机器人使用环境，可适用于多种应用场景，具有技术突出、可定制、可移植的优势，有着极高的推广前景。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型的通用自主机器人移动平台的一角度的结构分解图；

图2为本实用新型的通用自主机器人移动平台的另一角度的结构分解图；

图3为本实用新型的通用自主机器人移动平台的一角度的立体结构图；

图4为本实用新型的通用自主机器人移动平台的另一角度的立体结构图；

图5为本实用新型的通用自主机器人移动平台的侧视结构分解图；

图6为本实用新型的通用自主机器人移动平台的侧视图；

图7为本实用新型的通用自主机器人移动平台的仰视图；

图8为本实用新型的通用自主机器人移动平台的三层固定板以上部分结构示意图；

图9本实用新型的通用自主机器人移动平台的行走机构(部分)的结构示意图。

其中，附图标记

100 固定板

110 一层固定板

120 二层固定板

130 三层固定板

140 主体外壳

150 支架

200 行走机构

201 从动轮

210 减速电机

220 编码器

230 主动轮

240 齿轮传动组件

250 固定基板

300 驱动控制机构

310 控制模块

320 导航定位模块

330 驱动器

400 碰撞检测机构

411 碰撞传感器

412 前碰撞塑料外壳

413 后碰撞塑料外壳

421 超声传感器

422 前端超声固定壳

423 左后超声固定壳

424 右后超声及状态灯固定壳

500 激光雷达机构

600 电池机构

700 扩展机构

800 减震机构

810 减震弹簧

900 充电机构

901 电极充电固定壳

11 视觉摄像头

12 配重块

S1 容置空间

S2 无遮挡空隙

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效，但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。

结合图1至图6所示，其中，图1和图2分别为本实用新型的通用自主机器人移动平台的不同角度的结构分解图；图3和图4分别为本实用新型的通用自主机器人移动平台的不同角度的立体结构图；图5和图6分别为本实用新型的通用自主机器人移动平台的侧视结构分解图和侧视图。

本实用新型的通用自主机器人移动平台包括固定板100、行走机构200、驱动控制机构300、碰撞检测机构400、激光雷达机构500、电池机构600以及扩展机构700。

其中，固定板100包括自下向上依次设置的一层固定板110、二层固定板120和三层固定板130，一层固定板110设置于行走机构200上方，即行走机构200位于整个平台的最下方，其上依次设置二层固定板120和三层固定板130，驱动控制机构300、碰撞检测机构400、激光雷达机构500、电池机构600以及扩展机构700分别连接在固定板100上。

结合图9，图9本实用新型的通用自主机器人移动平台的行走机构(部分)的结构示意图。本实用新型中，行走机构200通过减震机构800与一层固定板110和二层固定板120相连接。

减震机构800包括减震弹簧810，减震弹簧810连接在行走机构200的一端与二层固定板120之间，行走机构200的另一端连接一层固定板210。行走机构200在行走时，遇到地面凹凸、障碍等路况时会产生振动，通过减震弹簧810减少上层平台的振动幅度。

结合图9和图7，图7为本实用新型的通用自主机器人移动平台的仰视图，即从平台底部观察到的结构。本实用新型的本实施例的机械运动机构包括两个主动轮与四个或两个从动轮，通过控制主动轮的转向与转速可以控制整体的运动方向与速度。从动轮跟随主动轮运动，可以实现平面内360°转动并且可以保持整体的平稳性。运动方式包括三种，前进、后退、转向。当两个主动轮同时向一个方向转动，则整体为前进或后退运动。当两个主动轮向相反方向转动，则整体转向运动。

具体地，行走机构200包括两个独立驱动的主动轮机构，两个主动轮机构呈一字型布置于一层固定板110下方，四个从动轮201均布在两个主动轮机构之间的一层固定板110的周缘。每一主动轮机构均包括减速电机210、编码器220、主动轮230、齿轮传动组件240以及固定基板250。减速电机210固定于固定基板250上，编码器220安装于减速电机210的后出轴上，主动轮230通过轴固定基座固定于固定基板250上，且主动轮230和减速电机210之间通过齿轮传动组件240连接，即主动轮230通过轴与输出齿轮相固连，减速电机210的电机齿轮与输出齿轮相啮合，减速电机210通过齿轮传动组件240将动力传导至主动轮230。

当减速电机210转动时，电机齿轮带动输出齿轮进行同速转动，进而带动主动轮230进行转动。当运动方式为前进或后退时，从动轮201与主动轮230运动方向一致。当进行转向运动时，从动轮201按主动轮230转动方向进行转动，并最终在前进后退运动中跟随主动轮230运动。

本实用新型的行走机构200采用齿轮传动方式，长时间运转情况下对电机磨损较低，保证了电机的长时间使用。

参见图9，在行走机构200的每一个主动轮机构中，固定基板250的一端通过两个减震弹簧810固连于二层固定板120下方，固定基板250的另一端通过装有固定轴的固定块固连于一层固定板110下方。从动轮201通过从动轮固定块固连于一层固定板110下方。通过减震弹簧810，有效减小因地面不平导致的颠簸。

如图1、图2以及图5所示，固定板100的一层固定板110和二层固定板120之间具有容置空间S1，电池机构600设置于该容置空间S1。例如，一层固定板110与二层固定板120之间可以通过四个柱子相固连，并于一层固定板110和二层固定板120之间留出容置空间S1。

本实用新型的电池机构600包括锂电池和电池固定支架，电池固定支架安装于一层固定板110和二层固定板120之间的容置空间S1，锂电池通过电池固定支架固定，锂电池用于为平台和上层应用载体提供动力支撑。本实用新型的通用自主机器人移动平台的电池容量大，运行工作时间长，同时结构设计上可满足不同尺寸规格的电池安装。

如图1、图2以及图6所示，二层固定板120和三层固定板130之间具有无遮挡空隙S2，激光雷达机构500设置于该无遮挡空隙S2，且该无遮挡空隙S2是0～235度之间无水平无遮挡物。

二层固定板120和三层固定板130之间中间的镂空设计，保证了激光雷达的扫面区域，同时激光雷达安装件可兼容安装市面上各种雷达，方面的器件的扩展。其中，三层固定板130与二层固定板120之间例如可通过四个柱子相连，从而形成该无遮挡空隙。

一层安装板110、第二安装板120和三层安装板130分别设置有转接接口，用于每一层的线缆转接，一层固定板110与二层固定板120、二层固定板120与三层固定板130的线缆通过中间的转接口相连，便于两层板之间的拆分，方便安装和维护。

如图1和图2所示，本实用新型的固定板100还包括主体外壳140，主体外壳140设置于三层固定板130和二层固定板120之间，且如图3和图4所示，主体外壳140包覆二层固定板120和一层固定板110。具体地，主体外壳140通过螺丝安装于二层固定板120之上，即螺丝通过柱子固定了二层固定板120和三层固定板130，同时也固定了主体外壳140。如图6所示，设置了主体外壳140之后，无遮挡空隙S2表现为设置于三层固定板130和主体外壳140之间的空隙。

本实用新型的一层固定板110的下方还设置有配重块12，配重块12根据上层应用载体的重量可调节安装。

如图1至图7所示，碰撞检测机构400包括碰撞传感器411、前碰撞塑料外壳412、后碰撞塑料外壳413，碰撞传感器411分别均匀安装在前碰撞塑料外壳412和后碰撞塑料外壳413上，前碰撞塑料外壳412和后碰撞塑料外壳413穿过主体外壳140，并通过连接塑料块安装在一层固定板110下方。

碰撞检测机构400还包括超声传感器421、前端超声固定壳422、左后超声固定壳423、右后超声及状态灯固定壳424，超声传感器421分别安装于前端超声固定壳422、左后超声固定壳423、右后超声及状态灯固定壳424之上。前端超声固定壳422卡在主体外壳140上，左后超声固定壳423、右后超声及状态灯固定壳424可分别通过滑槽安装于主体外壳140上。

碰撞检测机构400还包括安装于一层固定板110下方的底面检测传感器，用于检测底面坡度和越障。底面检测传感器的对地面的凸凹检测能够有效保证机器人的安全行走，防止了机器人摔倒的风险。

本实用新型的通用自主机器人移动平台还包括充电机构900，充电机构900包括电极充电固定壳901和手动充电插座(图未示)。电极充电固定壳901上面固连充电电极、超声传感器、USB摄像头、RFID天线，且电极充电固定壳901通过螺丝与主体外壳140固连。通过安装在电极充电固定壳901的器件与驱动控制机构300的控制模块310和导航定位模块320一起作用，可实现后方超声探测及寻找充电桩自动充电。手动充电插座固定于一层固定板110下方，通过主体外壳140留有对外接口，通过留有的对外接口进行手动充电。

如图8所示，图8为本实用新型的通用自主机器人移动平台的三层固定板以上部分结构示意图。三层固定板130上方具有支架150，支架150的最上方安装有扩展机构700，扩展机构700上有转接接口和固定接口，用于连接最上层的扩展应用主体和线缆连接。

支架150上方还连接有视觉摄像头11，视觉摄像头11安装于距底面高度80cm处。

本实施例中，支架150的形式为采用铝型材制成，支架150的中间包括滑动托盘，滑动托盘上安装有驱动控制机构300的控制模块310、导航定位模块320以及驱动器330，便于拆装和扩展。同时支架150上还安装了散热风扇，以便于平台的散热。

本实用新型各层级独有的模块化设计，方便了安装和维护，一层固定板110以下模块可单独拆卸，上半部分应用载体通过过度连接件与平台连接，维护时不用将上半部分载体拆卸即可对平台进行拆装维护。

当平台开始工作的时候，本实用新型通过安装在平台的各种传感器，实现了构图、自主导航定位及规划路径、自主避障，同时可以应对存在诸如低矮障碍物、移动障碍物、透明/半透明物体、台阶等各种特殊场景的复杂环境。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种通用自主机器人移动平台，包括固定板以及分别连接在所述固定板上的行走机构、驱动控制机构、碰撞检测机构、激光雷达机构、电池机构以及扩展机构，其特征在于，所述固定板包括自下向上依次设置的一层固定板、二层固定板和三层固定板，所述一层固定板设置于所述行走机构上方，且所述行走机构通过一减震机构与所述一层固定板和二层固定板相连接。

2.根据权利要求1所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，所述减震机构包括减震弹簧，所述减震弹簧连接在所述行走机构的一端与所述二层固定板之间，所述行走机构的另一端连接所述一层固定板。

3.根据权利要求1所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，所述行走机构包括减速电机和主动轮，所述减速电机和主动轮之间通过一齿轮传动组件相连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，所述一层固定板和二层固定板之间具有容置空间，所述电池机构设置于所述容置空间。

5.根据权利要求1至3任一项所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，所述二层固定板和三层固定板之间具有无遮挡空隙，所述激光雷达机构设置于所述无遮挡空隙。

6.根据权利要求1至3任一项所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，所述一层固定板的下方设置有底面检测传感器。

7.根据权利要求1至3任一项所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，所述固定板还包括主体外壳，所述主体外壳设置于所述三层固定板和二层固定板之间且包覆二层固定板和一层固定板。

8.根据权利要求1至3任一项所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，所述一层安装板、二层安装板和三层安装板分别设置有转接接口。

9.根据权利要求1至3任一项所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，所述三层固定板上方具有支架，所述扩展机构连接在所述支架上方，所述支架包括滑动托盘，所述滑动托盘容置所述驱动控制机构。

10.根据权利要求1至3任一项所述的通用自主机器人移动平台，其特征在于，还包括连接在所述固定板上并与所述驱动控制机构和扩展机构电连接的自主充电机构。