CN210612043U - 一种越障机构、行走装置及扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种越障机构、行走装置及扫地机器人，其中，越障机构，包括底盘和用于驱使所述底盘移动的主动轮，其中，所述主动轮设置于所述底盘的底部；所述底盘上设置有悬挂装置，所述悬挂装置用于调节所述主动轮的底点与所述底盘的底面之间的间距；其中，所述主动轮的底点为所述主动轮上距离所述底盘的底面最远的点。该越障机构能够避免在越障过程主动轮出现悬空的情况，同时，通过该越障机构可使底盘完成越障的动作。

Description

一种越障机构、行走装置及扫地机器人

技术领域

本实用新型涉及越障技术领域，尤其涉及一种越障机构、行走装置及扫地机器人。

背景技术

随着科技的发展，在生产及生活中经常可以看到机器人的身影，通过使用机器人可以辅助或替代人力完成某些操作。

为扩大操作范围等需要，部分机器人还具有自动行走的功能，例如扫地机器人，但这类机器人存在以下缺点：在跨越台阶等障碍的过程中，当底盘部分越过台阶时，底盘的前端会抬升，由此可能导致主动轮出现悬空的情况，从而致使底盘无法移动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种越障机构、行走装置及扫地机器人，用以解决现有技术中的底盘在越障时会出现主动轮悬空而无法移动的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了：一种越障机构，包括底盘和用于驱使所述底盘移动的主动轮，其中，所述主动轮设置于所述底盘的底部；

所述底盘上设置有悬挂装置，所述悬挂装置用于调节所述主动轮的底点与所述底盘的底面之间的间距；

其中，所述主动轮的底点为所述主动轮上距离所述底盘的底面最远的点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述悬挂装置包括悬臂，其中，所述悬臂的一端与所述底盘转动连接，所述悬臂的另一端与所述主动轮转动连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述悬挂装置还包括驱动件，所述驱动件用于驱使所述悬臂转动以使所述主动轮的底点远离所述底盘的底面。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动件具有弹性或磁性。

作为上述技术方案的进一步改进，沿前进方向的前端，所述底盘的底部的边缘设置有导向斜面。

作为上述技术方案的进一步改进，所述底盘的底部设置有支撑件，所述支撑件用于在所述底盘的前端被抬升时对所述底盘进行支撑；

所述支撑件位于所述底盘的前进方向的后端。

作为上述技术方案的进一步改进，所述底盘的底部设置有过渡斜面，所述过渡斜面用于在所述主动轮跨越障碍前对所述底盘进行支撑。

作为上述技术方案的进一步改进，沿所述底盘的前进方向，所述过渡斜面所在的平面和所述主动轮的外轮廓两者的相交线不位于所述越障机构的重心的前方。

本实用新型还提供了：一种行走装置，包括如上任一项所述的越障机构。

本实用新型还提供了：一种扫地机器人，包括如上任一项所述的越障机构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种越障机构，包括底盘和用于驱使底盘移动的主动轮，其中，主动轮设置于底盘的底部；底盘上设置有悬挂装置，悬挂装置用于调节主动轮的底点与底盘的底面之间的间距；其中，主动轮的底点为主动轮上距离底盘的底面最远的点。

在主动轮的作用下，底盘可以发生移动；当遇到台阶等障碍时，底盘的前端会因为台阶的作用发生抬升，此时，通过悬挂装置可使得主动轮不会出现悬空的情况，由此确保底盘在主动轮与地面之间的摩擦力的作用下能够持续移动；随着底盘的移动，当主动轮触碰到台阶的棱边时，在摩擦力的作用下，主动轮可以跨上台阶，由此便可使得底盘完成越障的动作。

该越障机构能够避免在越障过程主动轮出现悬空的情况，同时，通过该越障机构可使底盘完成越障的动作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了一种越障机构的示意图；

图2示出了一种越障机构的爆炸视图；

图3示出了一种越障机构在跨越台阶前的状态示意图；

图4示出了一种越障机构在跨越台阶时的第一状态示意图；

图5示出了一种越障机构在跨越台阶时的第二状态示意图；

图6示出了一种越障机构在跨越台阶时的第三状态示意图；

图7示出了一种越障机构在跨越台阶时的第四状态示意图；

图8示出了一种越障机构完成跨越时的状态示意图。

主要元件符号说明：

1-底盘；2-主动轮；3-滚筒；4-悬臂；5-从动轮；6-支撑件；7-连接块；8-支架；9-过渡斜面。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

请参阅图1和图2，在本实施例中，提出一种越障机构，包括底盘1和用于驱使底盘1移动的主动轮2，其中，主动轮2设置于底盘1的底部。

底盘1上设置有悬挂装置，悬挂装置用于调节主动轮2的底点与底盘1的底面之间的间距。

其中，主动轮2的底点为主动轮2上距离底盘1的底面最远的点。

当主动轮2与地面接触时，主动轮2转动过程中，主动轮2与地面之间会产生静摩擦，并由此使得底盘1可以发生移动；当底盘1行进方向的前端遇到台阶时，底盘1的前端会因为台阶的作用发生抬升，此时，通过悬挂装置可使得主动轮2不会出现悬空的情况，由此确保底盘1在主动轮2与地面之间的摩擦力的作用下能够持续移动；随着底盘1的移动，当主动轮2触碰到台阶的棱边时，在摩擦力的作用下，主动轮2可以跨上台阶，由此便可使得底盘1完成越障的动作。

在本实施例中，主动轮2可设置有两个，这两个主动轮2的旋转轴线重合，其中，主动轮2可通过电机进行驱动。

由于主动轮2会因为悬挂装置而发生升降，所以，电机的输出轴可通过万向节与主动轮2的轮轴相连。

为对主动轮2进行安装，底盘1的底部可设置有安装凹孔。其中，安装凹孔的深度可小于主动轮2的直径。

在两主动轮2之间可设置有用于扫地的滚筒3，当底盘1移动时，利用滚筒3上刷毛可以完成清扫地面的工作。

在本实施例中，悬挂装置可包括悬臂4，其中，悬臂4的一端可与底盘1转动连接，悬臂4的另一端可与主动轮2转动连接。

具体的，悬臂4的一端可设置有连接轴，悬臂4的另一端可设置有转接孔，其中，连接轴与底盘1转动连接，转接孔与主动轮2的轮轴转动连接。

悬臂4与主动轮2一一对应，具体的，悬臂4的数量也为两个。其中，悬臂4可设置有安装凹孔的内部。

为调节主动轮2的底点与底盘1的底面之间的间距，悬挂装置还可包括驱动件，驱动件用于驱使悬臂4转动以使主动轮2的底点远离底盘1的底面。其中，附图中未示出驱动件。

当底盘1的底面与地面之间的距离增大时，通过驱动件可改变主动轮2与底盘1之间的位置，避免主动轮2出现悬空的情况。

在本实施例中，驱动件可具有弹性。

具体的，驱动件可选用弹簧、压簧、扭簧、弹片、气弹簧、弹性橡胶等等，其中，通过驱动件所提供的弹性力，可使得悬臂4发生转动。驱动件的一端可以固定在底盘1上，驱动件的另一端可以固定在悬臂4上。

如图3所示，底盘1在平地上行走时，底盘1的重量大部分被主动轮2所承载，此时，驱动件处于被压缩的状态；如图4所示，在底盘1进行跨越台阶的过程中，随着底盘1的抬升，主动轮2所承载的重量将会变小，此时，驱动件会自动伸长，由此驱使悬臂4自动发生转动，并使得主动轮2向下移动从而避免出现悬空的情况。其中，通过对比图3和图4可知，图4中的主动轮2的底点距离底盘1的底面的距离明显大于图3中所对应的距离。

为保证底盘1移动过程中的稳定性，底盘1的底部可设置有从动轮5，其中，从动轮5位于底盘1的前进方向的前端，具体的，从动轮5转动设置于底盘1的底部。

在本实施例中，从动轮5还具有辅助底盘1越障的功能。在底盘1进行越障时，由于从动轮5位于底盘1的前进方向的前端，所以，从动轮5相较于主动轮2会先跨上台阶，当从动轮5跨上台阶后，从动轮5会与台阶面相接触便由此起到支撑的作用。

为对从动轮5进行安装，底盘1的底部可设置有支架8，其中，从动轮5安装于支架8上并与之转动连接。

如图3所示，为使底盘1的前端可以顺利的移动到台阶的上方，在沿底盘1前进方向的前端，底盘1的底部的边缘可设置有导向斜面。当导向斜面与台阶的棱边接触后，随着底盘1的移动，导向斜面会逐渐滑上台阶之上。

具体的，导向斜面所在的平面可与从动轮5相切。

如图4所示，随着导向斜面完全滑上台阶之后，从动轮5便会与台阶的棱边接触。

在本实施例中，底盘1的底部可设置有支撑件6，支撑件6用于在底盘1的前端被抬升时对底盘1进行支撑，支撑件6可位于底盘1的前进方向的后端。其中，支撑件6距离底盘1的底面的最大距离可小于主动轮2的底点与底盘1的底面之间的最小距离，即当底盘1在平地上移动时，支撑件6不与地面接触。

参照图4-图7，底盘1在攀爬台阶时，底盘1的前端会出现上翘，此时，支撑件6便会对底盘1的后端进行支撑并承受底盘1的一部分重量。

在本实施例中，支撑件6可与底盘1转动连接，具体的，支撑件6可以为滚珠、滚轮或滚筒等。

如图5所示，随着底盘1的前移，主动轮2会逐渐靠近台阶，为辅助主动轮2爬上台阶，底盘1的底部可设置有过渡斜面9，其中，过渡斜面9用于在主动轮2跨越障碍前对底盘1进行支撑，同时，过渡斜面9还有导向的作用。

过渡斜面9与台阶的棱边接触后，随着底盘1的移动，底盘1前端被抬升的高度将会增大，此时，在驱动件的作用下，主动轮2仍会与地面保持接触。

在本实施例中，底盘1的底部可固定设置有连接块7，其中，过渡斜面9便为连接块7的底面。连接块7具体可为两个，并与主动轮2一一对应。

图6所示，随着底盘1的继续移动，底盘1的前端被抬升至一定高度后，从动轮5便会处于悬空状态。

在越障过程中，越障机构的重心需较于主动轮2先越过台阶的棱边，才能更好地帮助主动轮2攀爬上台阶。

为此，沿底盘的前进方向，过渡斜面所在的平面和主动轮的外轮廓两者的相交线不位于越障机构的重心的前方，参照图6，越障机构的重心在沿竖直方向的投影与相交线重合或位于相交线的右侧。

其中，越障机构的重心在图6中的正投影为A点。参照图6，在本实施例中，越障机构的重心位于相交线的右侧。

在本实施例中，在底盘1行进的过程中，越障机构的重心位于从动轮5与主动轮2之间，其重心所在的铅垂面与过渡斜面9相交。

图7所示，越障机构的重心越过台阶的棱边，与此同时，主动轮2也台阶的棱边相接触，此时，底盘1的前端会在重力的作用下向下移动，由此导致底盘1后端翘起，而在从动轮5与台阶面接触之前，越障机构的大部分重量会将集中于主动轮2上。

由于驱动件具有弹性，所以，当越障机构的大部分重量集中在主动轮2上时，主动轮2与台阶的棱边之间的正压力将会增大，由此防止出现打滑的情况，使得主动轮2可以攀爬到台阶面上。

为获得更好的越障效果，当主动轮2的底点与底盘1的底面之间的距离被压缩至最小时，过渡斜面9恰好与台阶棱边分离，此时，越障机构的重量会都集中在主动轮2上。

图8所示，在越障机构自身重力的作用下，从动轮5将会与台阶面接触，与此同时，底盘1的后端抬升，至此，底盘1便完成了越障的动作。之后，在主动轮2的作用下，底盘1尾部也将完全移动至台阶面上。

参照图3-图8，其中，本实施例中所指的前进方向指向于图中的右侧；底盘1的前进方向的前端，即为图中底盘1最靠近右侧的部分。

需要注意的是，在面对台阶等障碍时，越障机构所能跨越的高度存在一定的限制，其中，越障机构所能跨越的高度范围与底盘1的高度、主动轮2的直径以及悬挂装置等尺寸及结构有关。

在本实施例中，底盘1上可设置有探测装置，通过探测装置可以获取环境中的障碍信息，继而辅助越障机构进行越障操作。其中，当探测装置探测到障碍的尺寸超过越障机构的极限时，可以对控制模块发出相应信号，使得底盘1停止前进。

具体的，探测装置可包括激光雷达等。

在本实施例中，还提出一种行走装置，包括上文中的越障机构。其中，行走装置可包括可自动行走的机器或设备等。

在本实施例中，还提出一种扫地机器人，包括上文中的越障机构。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，驱动件可具有磁性。

具体的，驱动件可选用第一磁铁，相应的，底盘1可设置有与第一磁铁相斥的第二磁铁。当底盘1的前端被台阶抬升后，通过第一磁铁和第二磁铁两者之间的磁场力，可使得主动轮2与底盘1之间的位置发生改变，由此避免在越障过程中出现主动轮2悬空的情况。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种越障机构，其特征在于，包括底盘和用于驱使所述底盘移动的主动轮，其中，所述主动轮设置于所述底盘的底部；

所述底盘上设置有悬挂装置，所述悬挂装置用于调节所述主动轮的底点与所述底盘的底面之间的间距；

其中，所述主动轮的底点为所述主动轮上距离所述底盘的底面最远的点。

2.根据权利要求1所述的越障机构，其特征在于，所述悬挂装置包括悬臂，其中，所述悬臂的一端与所述底盘转动连接，所述悬臂的另一端与所述主动轮转动连接。

3.根据权利要求2所述的越障机构，其特征在于，所述悬挂装置还包括驱动件，所述驱动件用于驱使所述悬臂转动以使所述主动轮的底点远离所述底盘的底面。

4.根据权利要求3所述的越障机构，其特征在于，所述驱动件具有弹性或磁性。

5.根据权利要求1所述的越障机构，其特征在于，沿前进方向的前端，所述底盘的底部的边缘设置有导向斜面。

6.根据权利要求1所述的越障机构，其特征在于，所述底盘的底部设置有支撑件，所述支撑件用于在所述底盘的前端被抬升时对所述底盘进行支撑；

所述支撑件位于所述底盘的前进方向的后端。

7.根据权利要求1所述的越障机构，其特征在于，所述底盘的底部设置有过渡斜面，所述过渡斜面用于在所述主动轮跨越障碍前对所述底盘进行支撑。

8.根据权利要求7所述的越障机构，其特征在于，沿所述底盘的前进方向，所述过渡斜面所在的平面和所述主动轮的外轮廓两者的相交线不位于所述越障机构的重心的前方。

9.一种行走装置，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的越障机构。

10.一种扫地机器人，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的越障机构。

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