CN208085470U - 自动移动的轮式车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无驾驶员乘坐在其上的或无驾驶员在其后方行走的也称为机器人的自动移动的轮式车辆(20)，所述车辆(20)至少包括：车辆移动驱动装置；用于车辆移动驱动装置的控制单元(12)；和用于向所述控制单元(12)供应输入数据的装置(9)，所述控制单元(12)被构造成使用所述输入数据来控制所述车辆移动驱动装置，所述车辆移动驱动装置包括至少三个车轮。所述车轮中的一个是驱动和转向车轮(2)，所述驱动和转向车轮(2)容纳用于驱动车轮旋转的马达单元(3)和用于向所述马达单元(3)供应电力的电池(11)。

Description

自动移动的轮式车辆

技术领域

本实用新型涉及一种自动移动的轮式车辆，所述轮式车辆无驾驶员乘坐在其上或无驾驶员在其后方行走，且也被称为机器人。

更特定地，本实用新型涉及这样一种车辆，该车辆至少包括用于驱动车辆移动的装置、用于控制所述用于驱动车辆移动的装置的控制单元和用于向所述控制单元提供输入数据的装置，所述控制单元被构造成使用所述输入数据来控制所述用于驱动车辆移动的装置，所述用于驱动车辆移动的装置包括至少三个车轮，所述三个车轮中的一个车轮是转向驱动车轮。

这样的车辆特别地与机器人真空清洁器或机器人清洗器一起使用以用于清洁地板表面，或者与剪草机器人一起使用以用于修剪绿地。

背景技术

通常，机器人装配有至少两个或更多个马达驱动车轮，以用于推进车辆。在转弯时，每个马达驱动车轮必须能够靠自己驱动车辆。

为使车辆转向，使用了差速功能。因此，为向右转弯，需要使左侧车轮具有相对于右侧车轮更高的速度，且为向左转弯情况相反。此原理因此要求每个车轮的速度相互独立地改变。

作为结果，马达不总是以其最大效率运行。在马达的数量和对于每个马达要求的动力给定的情况下，这导致更高的能量消耗和推进和转向装置的更高成本。

已尝试制造带有转向驱动车轮的机器人。然而，作为结果的机器人不令人满意，这是因为存在大尺寸和车轮打滑的高风险。

实用新型内容

因此，本实用新型的任务是提出一种具有前述类型的设计的车辆，所述车辆使其能够在该车辆转向的阶段期间维持恒定速度，如果可能维持处在推进马达的最大效率点下的速度。

本实用新型的另一个任务是提出一种车辆，所述车辆的设计使其能够降低能量消耗，且由于能够使用与在现有技术中使用的马达相比具有较低动力的马达而降低马达的成本。

本实用新型的另一个任务是提出一种车辆，所述车辆的设计使其能够减小组件的总体积，同时限制车轮打滑的风险。

为此目的，本实用新型提供了一种无驾驶员在其上乘坐的或无驾驶员在其后方行走的也称为机器人的自动移动的轮式车辆，所述车辆至少包括：用于驱动车辆移动的装置；控制单元，该控制单元用于控制所述用于驱动车辆移动的装置；和用于向所述控制单元提供输入数据的装置，所述控制单元被构造成使用所述输入数据来控制所述用于驱动车辆移动的装置，所述用于驱动车辆移动的装置包括至少三个车轮，所述三个车轮中的一个是转向驱动车轮，所述车辆的特征在于，所述转向驱动车轮具有机电组件的形式，为了推进车轮，所述机电组件包括：马达单元，该马达单元用于驱动车轮旋转；至少一个电池，所述至少一个电池用于对马达单元供电；和轴，车轮适于被所述马达单元驱动绕该轴旋转，用于驱动转向驱动车轮旋转的所述马达单元和用于对所述驱动马达供电的所述至少一个电池被容纳在转向驱动车轮内部。

作为将用于驱动转向驱动车轮旋转的马达单元和用于对马达单元供电的电池容纳在转向驱动车轮内部的结果，该组件更紧凑，且车轮打滑的风险降低，这是因为马达和电池形成车轮中的配重。

优选地，为了使车轮转向，所述机电组件包括用于将所述组件连接到车辆的基部，设有用于供车轮穿过的贯通开口的所述基部在其“顶部”侧上方具有覆盖开口的盖，所述盖承载车轮适于被驱动绕其旋转的轴，所述车轮部分地在基部的“底部”侧处突出以支承在地面上，所述盖经由驱动装置相对于基部安装，以便能够绕穿过开口且大体上垂直于车轮轴延伸的“竖直”轴线转动移动。

该设计再次导致紧凑的组件。

优选地，转向驱动车轮以外的车轮是不是驱动车轮且不是转向车轮的车轮。

优选地，用于提供输入数据的该装置至少包括数据获取装置和/或也称为人机接口的数据输入接口，和/或用于存储预定数据的存储器。

优选地，数据获取装置包括至少一个用于检测盖相对于基部的角位置的传感器和优选地至少一个地理定位传感器。

优选地，所述接口包括至少一个遥控器和/或触摸屏和/或键盘。

优选地，车轮轴在该车轮轴的端部中的每个端部处从车轮突出，以便在所述车轮轴的端部中的每个端部处保持在盖内部，优选地借助于制成在盖内部的形成支承部的壳体保持。

也优选地，车轮轴由两个半轴和用于将两个半轴连接在一起的装置构成。

在变体中，车轮轴可以制成为单个部件。

优选地，用于驱动车轮旋转的马达单元包括马达和减速齿轮，所述减速齿轮首先与马达驱动轴接合且其次直接地或经由至少一个“传递运动的”旋转部件联接到车轮，以便驱动车轮旋转。

优选地，减速齿轮包括具有至少一个级的行星齿轮系。

优选地，盖大体上为半球形。

优选地，用于驱动车轮旋转的马达单元和用于驱动盖转动的装置被构造成通过控制单元使用由用于提供输入数据的装置提供的数据来控制。

优选地，盖通过与基部的至少一个部分协作的覆盖件被保持在基部的表面上，以便限定外壳，在所述外壳内部至少布置了用于驱动盖转动的装置。借助于该实施例，用于驱动盖转动的装置可浸没在润滑脂或其它润滑剂中，而无所述润滑脂或润滑剂泄露的风险。

优选地，用于驱动盖转动的驱动装置是马达装置，该马达装置由至少一个啮合部件，诸如蜗杆或齿轮，来形成，所述至少一个啮合部件由基部承载且与由盖承载的齿圈啮合。作为结果，限制了组件的总尺寸。

优选地，基部大体上具有设有贯通开口的板的形式，该贯通开口形成用于供车轮穿过的贯通开口。对于单件底盘，基部可与车辆底盘一体地制成，或基部可制成为具有装配在所述底盘上的分开的部件的形式。

附图说明

在阅读参考附图给出的如下的实施例的描述后可很好地理解本实用新型，其中：

图1是示出了装配有根据本实用新型的机电组件的车辆的透视局部示图。

图2是示出了图1的元件的分解视图。

图3是从下方示出了图1的车辆的视图。

图4是示出了根据本实用新型的机电组件的平面视图，其中使盖透明以示出车辆的内部，且覆盖件被省略。

图5是示出了图1的车辆的截面视图。

具体实施方式

如上所述，本实用新型提供一种自动移动的轮式车辆20，其不具有乘坐在车辆上的驾驶员或在车辆后方行走的驾驶员。

在此实施例中，车辆20或“机器人”更特定地被设计为执行自动草坪修剪。车辆20包括用于驱动车辆移动的装置、用于控制该用于驱动车辆移动的装置的控制单元12以及用于向所述控制单元提供输入数据的装置9。

所述控制单元12被构造成使用所述输入数据来控制所述用于驱动车辆移动的装置。

在此实施例中，用于驱动车辆移动的这些装置包括三个车轮。车轮中的一个车轮(在图中标记为2)是转向驱动车轮，而其它两个车轮 22不是驱动车轮且不是转向车轮。

在所示出的示例中，转向驱动车轮2具有机电组件1的形式，为了推进车轮2，该机电组件1包括容纳在车轮内侧的用于驱动车轮旋转的马达单元3和电池，以及轴4，车轮2适于被所述马达单元3驱动绕该轴4旋转；且为了使车轮2转向，该机电组件1用于将所述组件1连接到车辆20的基部5，设有用于供车轮穿过的开口6的所述基部5 在其“顶部”侧上方具有覆盖开口6的盖7，所述盖7承载车轮2适于被驱动绕其旋转的轴4，所述车轮部分地在基部的“底部”侧处突出以支承在地面上，所述盖7经由驱动装置8相对于基部5安装，以便能够绕穿过开口6且大体上垂直于车轮轴4延伸的“竖直”轴线XX’转动移动。

在所示出的示例中，车轮轴4在其端部中的每个端部处从车轮2 突出，以便在其端部中的每个端部处保持在盖7内侧，即借助于设置在盖7内侧的形成支承部的壳体71保持。

特别地，车轮轴4由两个半轴41、42以及用于将该两个半轴41、 42连接在一起的装置43构成。

在此实施例中，这些连接装置43由介于所述两个半轴41、42之间的管状体43形成，所述两个半轴41、42每个布置在所述管状体的一个端部处。所述管状体至少部分地容纳用于驱动车轮旋转的马达单元3。所述管状体43在车轮内侧延伸，而所述两个半轴至少部分地从车轮突出，以借助于设置在盖内侧的形成支承部的壳体71保持在盖内侧。

管状体43在其端部中的每个端部处通过凸缘431至少部分地封闭，且每个半轴41、42联接到所述封闭凸缘中的相应的封闭凸缘。

在变体中，半轴可通过纵向结合面组装在一起。

用于驱动车轮旋转的马达单元3包括马达31和减速齿轮32。马达31优选地是无刷马达。减速齿轮32首先与马达驱动轴311接合，且其次其直接地或者通过至少一个“传递运动”的旋转部件321联接到车轮2，以便驱动车轮旋转。在此实施例中，保留了第二解决方法。

减速齿轮32包括行星齿轮系322。该行星齿轮系可具有一个或多个级。在所示出的示例中，所述行星齿轮系具有多个级。马达31的轴承载太阳齿轮，所述太阳齿轮与由第一行星架承载的行星齿轮啮合。这些行星齿轮与行星架的齿圈形成啮合以驱动该行星架旋转，所述行星架在其相反面上承载太阳齿轮。经由由第二行星架承载的行星齿轮，该太阳齿轮将其旋转运动传递到第二行星架。所述第二行星架又在其相反面上承载太阳齿轮，该太阳齿轮与由用于封闭管状体43的凸缘承载的行星齿轮啮合。这些行星齿轮通过形成在封闭凸缘中的狭槽4311 从所述封闭凸缘突出。

在此实施例中，旋转运动从所述行星齿轮经由旋转部件321传递到车轮。旋转部件321是环形部件，其具有：限定周缘的开口，所述周缘设有适于与行星齿轮系322的行星齿轮3221啮合的一组齿3211；以及根据情况设有公构件或母构件3212的面部，所述公构件或母构件 3212适于与由所述车轮承载的互补的母构件或公构件啮合。

在所示出的示例中，环形部件321设有槽口3212，用于与设置在车轮内侧的径向肋接合。

在此实施例中，车轮2总体上是球形的，且由组装在一起的两个半壳构成。

在变体中，与以上描述相比，车轮轴能够制成为单个部件，且马达单元能够装配到所述轴。

基部5总体上具有设有贯通开口的板的形式，所述贯通开口形成用于供车轮穿过的贯通开口6。所述板可制成为简单的环形板的形式，所述环形板装配在如在图中示出为矩形的第二板上，或者其可与矩形板一体地制成。当然，基部5可具有大量形状，这取决于车辆的特征且特别地取决于车辆的底盘的其余部分的特征。

盖7是钟形的，且在此实施例中总体上具有半球形形状。该盖7 通过与基部5的至少一部分协作的覆盖件10保持在基部5的表面上，以限定外壳，在所述外壳内侧至少布置了用于驱动盖7转动的驱动装置8。设置了密封垫片72、73以保证外壳的密封封闭。

在此实施例中，覆盖件10由大体上环形形状的板形成，所述板封闭了在基部的两个大致圆形的边沿之间延伸的环形的腔。覆盖件和基部的腔被扩宽以容纳用于驱动盖7转动的驱动装置8。

用于驱动盖7转动的驱动装置8是马达装置，该马达装置由啮合部件形成，该啮合部件在此实施例中提供为具有由基部5承载的蜗杆 81的形式。由马达84驱动旋转的蜗杆与由盖7承载的齿圈82形成啮合。齿圈82被布置成与蜗杆81相切。所述齿圈82在盖的外周上布置在盖的基部处。联接到所述蜗杆81且驱动其旋转的马达因此使得能够经由齿圈82来驱动盖7相对于基部5转动。在变体中，图1示出了用于驱动齿圈旋转的两个齿轮。

为改进盖7的转动驱动，可在基部5上在与齿圈82同心的圆上设置定心齿轮或轮83。

盖7因此被安装成相对于基部5绕“竖直”轴线XX’转动，该“竖直”轴线XX’穿过基部的贯通开口6且大体上垂直于车轮轴延伸，特别地与所述车轮轴的纵向轴线垂直地延伸。优选地，轴线XX’穿过车轮的中心，且垂直于穿过基部的贯通开口6的平面延伸。

盖进一步包括贯通孔口，以用于在由马达单元3和电池11形成的组件和车轮外侧之间穿过连接线缆。此贯通通道布置在盖中，在由盖7 的旋转轴线XX’形成的线上，或布置在所述线的附近。

用于驱动车轮旋转的马达单元3和用于驱动盖转动的驱动装置8 被构造成由控制单元12使用通过用于提供输入数据的装置9所提供的数据来控制。

用于提供输入数据的这些装置9可至少包括数据获取装置91和/ 或也称为人机接口的数据输入接口92和/或用于存储预定数据的存储器93。

在所示出的示例中，数据获取装置91包括用于检测盖7相对于基部5的角位置的传感器、地理定位传感器且可能地包括碰撞检测传感器。

用于检测盖的角位置的传感器优选地布置在盖上，在由盖7的旋转轴线XX’形成的线上，或布置在所述线的附近。

接口92可包括至少一个遥控器和/或触摸屏和/或键盘。在所示出的实施例中，仅示出了遥控器。

控制单元12包括电子和/或计算机数据处理装置，例如与工作存储器相关联的微处理器。

术语“控制单元被构造成”用于表示微处理器包括用于执行动作的指令。

使用所述输入数据，控制单元因此被构造成控制马达单元的运行以驱动车轮2旋转来推进车辆，且驱动用于驱动盖转动的驱动装置8 来使车辆转向。

Claims (18)

1.一种自动移动的轮式车辆(20)，所述车辆(20)无乘坐在所述车辆上或在所述车辆后方行走的驾驶员，所述车辆(20)也称为机器人，所述车辆(20)至少包括：

用于驱动所述车辆移动的装置；

控制单元(12)，所述控制单元(12)用于控制所述用于驱动所述车辆移动的装置；和

用于向所述控制单元(12)提供输入数据的装置(9)，

所述控制单元(12)被构造成使用所述输入数据来控制所述用于驱动所述车辆移动的装置，所述用于驱动所述车辆移动的装置包括至少三个车轮，所述三个车轮中的一个车轮是转向驱动车轮(2)，

所述车辆的特征在于，

所述转向驱动车轮(2)具有机电组件(1)的形式，为了推进所述车轮(2)，所述机电组件(1)包括：

马达单元(3)，所述马达单元(3)用于驱动所述车轮旋转；

至少一个电池(11)，所述至少一个电池(11)用于对所述马达单元(3)供电；和

轴(4)，所述车轮(2)适于被所述马达单元(3)驱动以绕所述轴(4)旋转，

用于驱动所述转向驱动车轮(2)旋转的所述马达单元(3)和用于对所述马达单元(3)供电的所述至少一个电池(11)被容纳在所述转向驱动车轮(2)内部。

2.根据权利要求1所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，为了使所述车轮(2)转向，所述机电组件(1)包括用于将所述组件(1)连接到所述车辆(20)的基部(5)，设有用于供所述车轮穿过的贯通开口(6)的所述基部(5)在所述基部(5)的“顶部”上方设置有覆盖所述开口(6)的盖(7)，所述盖(7)承载所述车轮(2)适于被驱动以绕其旋转的所述轴(4)，所述车轮部分地突出到所述基部的“底部”面部之外以支承在地面上，所述盖(7)经由驱动装置(8)被相对于所述基部(5)安装，以便能够以绕穿过所述开口(6)且垂直于所述轴(4)延伸的“竖直”轴线(XX’)转动的方式移动。

3.根据权利要求1或2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述用于提供输入数据的装置(9)至少包括数据获取装置(91)和/或也被称为人机接口的数据输入接口(92)，和/或用于存储预定数据的存储器(93)。

4.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，

所述用于提供输入数据的装置(9)至少包括数据获取装置(91)和/或也被称为人机接口的数据输入接口(92)，和/或用于存储预定数据的存储器(93)；并且

所述数据获取装置(91)包括用于检测所述盖(7)相对于所述基部(5)的角位置的至少一个传感器。

5.根据权利要求3所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述接口(92)包括至少一个遥控器和/或触摸屏和/或键盘。

6.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述轴(4)在所述轴(4)的端部中的每个端部处从所述车轮(2)突出，以便在所述轴的端部中的每个端部处被保持在所述盖(7)内部。

7.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述轴(4)由两个半轴(41、42)和用于将所述两个半轴(41、42)连接在一起的装置(43)构成。

8.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，用于驱动所述车轮旋转的所述马达单元(3)包括马达(31)和减速齿轮(32)，所述减速齿轮(32)首先与马达驱动轴(311)接合，其次直接地或经由至少一个“传递运动的”旋转部件(321)联接到所述车轮(2)，以便驱动所述车轮旋转。

9.根据权利要求8所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述减速齿轮(32)包括具有至少一个级的行星齿轮系(322)。

10.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述盖(7)为半球形的。

11.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，用于驱动所述车轮旋转的所述马达单元(3)和用于驱动所述盖转动的所述驱动装置(8)被构造成通过所述控制单元(12)使用由所述用于提供输入数据的装置(9)提供的数据来控制。

12.根据权利要求1或2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述转向驱动车轮(2)以外的车轮是不是驱动车轮且不是转向车轮的车轮(22)。

13.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述盖(7)通过与所述基部(5)的至少一个部分协作的覆盖件(10)被保持在所述基部(5)的表面上，以便限定外壳，在所述外壳内部至少布置了用于驱动所述盖(7)转动的所述驱动装置(8)。

14.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，用于驱动所述盖(7)转动的所述驱动装置(8)是马达装置，所述马达装置通过至少一个啮合部件(81)来形成，由所述基部(5)承载且与由所述盖(7)承载的齿圈(82)啮合。

15.根据权利要求2所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述基部(5)具有设有贯通开口的板的形式，该贯通开口形成用于供所述车轮穿过的所述贯通开口(6)。

16.根据权利要求4所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述传感器是地理定位传感器。

17.根据权利要求6所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述车轮轴(4)在所述车轮轴(4)的端部中的每个端部处从所述车轮(2)突出，以便在所述车轮轴的端部中的每个端部处，借助于形成被设置在所述盖内部的支承部的壳体(71)，被保持在所述盖(7)内部。

18.根据权利要求14所述的自动移动的轮式车辆(20)，其特征在于，所述啮合部件(81)是蜗杆或齿轮。