CN210061107U - 一种机器人移动底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人底盘技术领域，具体公开了一种机器人移动底盘，包括移动底盘本体机械结构和控制系统，所述移动底盘本体机械结构采用分层结构，移动底盘本体机械结构包括底层安装板、中层安装板和顶层安装板，所述底层安装板、中层安装板和顶层安装板之间通过四根螺杆及与其配合的螺母支撑固定，所述底层安装板上设有电机、行走轮机构、电机驱动模块和供电系统。该机器人移动底盘是通用的，多种实用性机器人均可以使用该机器人移动底盘，该机器人移动底盘设置了上位机和下位机，通过收音器收集语音指令，并搭配激光雷达数据可实现循迹避障、室内建图、语音交互、声源定位等功能。

Description

一种机器人移动底盘

技术领域

本实用新型涉及机器人底盘技术领域，具体是一种机器人移动底盘。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

当前市面上机器人种类众多，例如送餐机器人、安防巡检机器人、物流机器人等。但是每种机器人独立设计开发价格昂贵。针对上述问题，本实用新型提出了一种机器人移动底盘，该机器人移动底盘是通用的，对于多种实用性机器人来说，均可以使用该机器人移动底盘。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人移动底盘，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机器人移动底盘，包括移动底盘本体机械结构和控制系统，所述移动底盘本体机械结构采用分层结构，以扩大有效空间，移动底盘本体机械结构包括底层安装板、中层安装板和顶层安装板，所述底层安装板、中层安装板和顶层安装板之间通过四根螺杆及与其配合的螺母支撑固定。

作为本实用新型进一步的方案：所述移动底盘本体机械结构包括电机、行走轮机构、电机驱动模块、供电系统、主动轮固定座和全向轮固定座，电机的数量为两个，电机固定在底层安装板上，所述行走轮机构包括两个主动轮和四个从动轮，两个主动轮通过主动轮固定座固定于底层安装板的两侧，底层安装板上设有固定孔，主动轮固定座通过固定孔固定在底层安装板上，主动轮通过联轴器与电机的输出轴连接，并通过V带与编码器相连接，主要起驱动底盘以及测速作用；四个从动轮为全向轮，并通过全向轮固定座固定在底层安装板的四周，主要起支撑以及平衡作用；所述的电机驱动模块固定到所述的底层安装板的适当位置处，所述的供电系统为该机器人移动底盘提供电力。

作为本实用新型进一步的方案：所述移动底盘本体机械结构包括控制模块、散热模块、无线传输模块和开关，控制模块安装于中层安装板的中央位置，起主控作用；散热模块安装于控制模块的侧方，减少主控芯片工作时产生的热量，延长其使用寿命；无线传输模块置于中层安装板适当位置上，用于连接外网，从而实现对该机器人移动底盘的远程控制；开关置于中层安装板的侧沿并外露，用于控制总电源。

作为本实用新型进一步的方案：所述移动底盘本体机械结构包括检测模块，检测模块安装在顶层安装板上，检测模块位于顶层安装板上靠近边沿处，与两主动轮对称中心线对齐，用于检测目标环境。

作为本实用新型进一步的方案：所述控制系统包括上位机和下位机。

作为本实用新型进一步的方案：所述顶层安装板上设有安装孔，安装孔内安装有激光雷达，使用其收集室内地图数据，并通过UTP(非屏蔽性双绞线)实现激光雷达向上位机传输数据。上位机通过收音器收集语音指令，并搭配激光雷达数据实现循迹避障、室内建图、语音交互、声源定位等功能。

作为本实用新型进一步的方案：所述底层安装板、中层安装板和顶层安装板的材质均为Q235钢。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该机器人移动底盘是通用的，多种实用性机器人均可以使用该机器人移动底盘，该机器人移动底盘设置了上位机和下位机，通过收音器收集语音指令，并搭配激光雷达数据可实现循迹避障、室内建图、语音交互、声源定位等功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例。

图1为机器人移动底盘的结构示意图。

图2为机器人移动底盘中顶层安装板的结构示意图。

图3为机器人移动底盘中中层安装板的结构示意图。

图4为机器人移动底盘中底层安装板的结构示意图。

图5为机器人移动底盘中主动轮固定座的结构示意图。

图6为机器人移动底盘中全向轮固定座的结构示意图。

图中：1-底层安装板；2-主动轮；3-电机；4-V带；5-编码器；6-从动轮；7-供电系统；8-中层安装板；9-控制模块；10-散热模块；11-无线传输模块；12-开关；13-顶层安装板；14-检测模块；15-螺杆；16-主动轮固定座；17-全向轮固定座；18-安装孔；19-凹槽；20-插槽；21-固定孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

请参阅图1～4，本实用新型实施例中，一种机器人移动底盘，包括移动底盘本体机械结构和控制系统，所述移动底盘本体机械结构采用分层结构，以扩大有效空间，移动底盘本体机械结构共分为三层，分别为底层安装板1、中层安装板8和顶层安装板13，所述底层安装板1、中层安装板8和顶层安装板13之间通过四根螺杆15及与其配合的螺母支撑固定，根据三层各自承重能力的不同将配件分配到不同的层。

所述移动底盘本体机械结构包括电机3、行走轮机构、电机驱动模块、供电系统7、主动轮固定座16和全向轮固定座17，具体的，电机3的数量为两个，电机3固定在底层安装板1上，所述行走轮机构包括两个主动轮2和四个从动轮6，两个主动轮2通过主动轮固定座16固定于底层安装板1的两侧，底层安装板1上设有固定孔21，主动轮固定座16通过固定孔21固定在底层安装板1上，主动轮2通过联轴器与电机3的输出轴连接，并通过V带4与编码器5相连接，主要起驱动底盘以及测速作用；四个从动轮6为全向轮，通过全向轮固定座17固定在底层安装板1的四周，主要起支撑以及平衡作用；所述的电机驱动模块固定到所述的底层安装板1的适当位置处，所述的供电系统7为该机器人移动底盘提供电力。

所述移动底盘本体机械结构包括控制模块9、散热模块10、无线传输模块11和开关12，控制模块9安装于中层安装板8的中央位置，起主控作用；散热模块10安装于控制模块9的侧方，减少主控芯片工作时产生的热量，延长其使用寿命；无线传输模块11置于中层安装板8适当位置上，用于连接外网，从而实现对该机器人移动底盘的远程控制；开关12置于中层安装板8的侧沿并外露，用于控制总电源。

所述移动底盘本体机械结构包括检测模块14，顶层安装板13承重较弱，仅安装有检测模块14，检测模块14位于顶层安装板13上靠近边沿处，与两主动轮2对称中心线对齐，用于检测目标环境。

优选的，所述底层安装板1、中层安装板8和顶层安装板13的材质均为Q235钢。

所述控制系统包括上位机和下位机，具体的，选用树莓派采用了3代B型作为上位机，其主要是收集和处理激光雷达扫描的数据以及使用者的语音信息。下位机选用Arduino2560控制板，其功能主要是：将机器人本体的传感器所获得的运动数据上传到上位机。(1)当下位机接收到上位机指令时，通过控制ZLAC706伺服电机驱动器来驱动主动轮2进行运动。(2)将通过旋转编码器5获取的底盘本体运动信息上传到上位机，便于上位机实时更新底盘的位置。

所述顶层安装板13上设有安装孔18，安装孔18内安装有激光雷达，使用其收集室内地图数据，并通过UTP(非屏蔽性双绞线)实现激光雷达向上位机传输数据。上位机通过收音器收集语音指令，并搭配激光雷达数据实现循迹避障、室内建图、语音交互、声源定位等功能。

所述主动轮固定座16上开设有凹槽19和插槽20，主动轮2的轴承固定于凹槽19内，主动轮2的轴承固定片卡插入插槽20内，便于稳定主动轮2。

本实用新型实施例的工作原理是：

1、上位机通过收音器收集语音指令，并搭配激光雷达数据实现循迹避障、室内建图、语音交互、声源定位等功能。

2、循迹避障功能的实现

通过粒子滤波定位和多传感器信息融合的定位算法，研究开发更加精确、可靠的服务机器人移动平台，扩展了卡尔曼滤波算法理论，将绝对定位的电子罗盘与相对定位的陀螺仪进行位姿信息的融合，研究开发出了高精度的智能导航底盘定位技术，并且采用了改进版的滚动窗口避障算法，研究开发搭载多传感器系统的机器人反应迅速、避障平稳、路径较优的避障技术。

3、语音交互功能的实现

在上位机处为使用者提供了支持4000条语音交互内容以及200条语音指令的云端服务器，使用者通过无轨智能导航底盘的上位机，即可以完成语音更新，并无延迟，实时测试。语音模块还具备全双工持续交互、上下文对话等功能。

4、室内建图功能的实现

采用SLAM理论与硬件激光雷达相结合的方法实现建图功能：设计使机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位，同时在自身定位的基础上建造增量式地图。

针对构建特征地图的过程中，对激光雷达扫描点进行区域划分的动态阙值的确定问题，分析并提出了具体的区域分割的动态阙值，从而使得激光雷达扫描点的区域划分更加合理，保证了建图的准确度，从而为以后的自主移动提供了坚实的基础。通过下位机控制无轨智能导航底盘完成建图时的室内移动，工作环境期间，无轨智能导航底盘将实时进行地图更新，在室内100米范围内建图误差不超过3cm。

5、声源定位功能的实现

使用者在使用时，不一定会站立在机器人的正前方，此时，“背对说话”会让使用者感觉，这就是一个简单移动的“终端机器”。因此在设计语音功能模块时，加入了声源定位功能，即上位机会对用户唤醒时的语音指令将会以波束的形式进行采集，并通过改进算法计算出当前的声源角度，并发布给下位机，下位机驱动电机驱动器实现转向。

6、下位机对车轮的操控

主动轮2采用中菱八寸机器人轮毂，其使用agv电机伺服驱动器驱动轮毂。主动轮固定座16上开设有凹槽19和插槽20，主动轮2的轴承固定于凹槽19内，主动轮2的轴承固定片卡插入插槽20内，便于稳定主动轮2。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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 (2)

1.一种机器人移动底盘，包括移动底盘本体机械结构和控制系统，其特征在于，所述移动底盘本体机械结构采用分层结构，移动底盘本体机械结构包括底层安装板(1)、中层安装板(8)和顶层安装板(13)，所述底层安装板(1)、中层安装板(8)和顶层安装板(13)之间通过四根螺杆(15)及与其配合的螺母支撑固定；

所述移动底盘本体机械结构包括电机(3)、行走轮机构、电机驱动模块、供电系统(7)、主动轮固定座(16)和全向轮固定座(17)，电机(3)固定在底层安装板(1)上，所述行走轮机构包括两个主动轮(2)和四个从动轮(6)，两个主动轮(2)通过主动轮固定座(16)固定于底层安装板(1)的两侧，底层安装板(1)上设有固定孔(21)，主动轮固定座(16)通过固定孔(21)固定在底层安装板(1)上，主动轮(2)通过联轴器与电机(3)的输出轴连接，并通过V带(4)与编码器(5)相连接，四个从动轮(6)为全向轮，并通过全向轮固定座(17)固定在底层安装板(1)的四周；

所述移动底盘本体机械结构包括控制模块(9)、散热模块(10)、无线传输模块(11)和开关(12)，控制模块(9)安装于中层安装板(8)的中央位置，散热模块(10)安装于控制模块(9)的侧方，开关(12)置于中层安装板(8)的侧沿并外露；

所述移动底盘本体机械结构包括检测模块(14)，检测模块(14)安装在顶层安装板(13)上，检测模块(14)位于顶层安装板(13)上靠近边沿处，与两主动轮(2)对称中心线对齐；

所述控制系统包括上位机和下位机；

所述顶层安装板(13)上设有安装孔(18)，安装孔(18)内安装有激光雷达。

2.根据权利要求1所述的机器人移动底盘，其特征在于，所述底层安装板(1)、中层安装板(8)和顶层安装板(13)的材质均为Q235钢。

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