CN216734540U - 一种轮式机器人底盘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轮式机器人底盘装置，包括支撑底板；所述支撑底板的中部两侧各设有一轮毂电机，所述轮毂电机通过悬架机构与所述支撑底板固定连接；所述支撑底板上设置有若干个辅助支撑轮结构；所述支撑底板上固设有电气设备和控制板。本实用新型优点：与现有采用驱动电机和车轮配合的方式相比，能够极大地简化整个底盘装置的机械结构，使底盘装置的中部具有足够的空间来安装各种电气设备和控制板，而不需要将各种零部件再向上布置，因此可以使整个底盘装置的整体结构更加简单、紧凑、轻量化，并有效降低质心高度，提高轮式机器人行驶的稳定性。

Description

一种轮式机器人底盘装置

【技术领域】

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种轮式机器人底盘装置。

【背景技术】

在现代化工业发展中，提倡高效、快捷、可靠，提倡将人从简单的工作中解放出来；因此机器人逐渐替代了人并出现在各个工作岗位中。其中，轮式机器人以其低能耗、高效率、运动噪声低等优点。被广泛应用于城市道路、厂区生产线等路面情况良好的工作环境中。

现有的轮式机器人都采用驱动电机和车轮配合的方式来驱使机器人行走，例如，申请日为20171226，申请号为CN201721849535.1的中国实用新型专利公开了一种轮式机器人底盘，包括：支撑板；驱动轮模块，设置在所述支撑板两侧；从动轮模块，设置在所述支撑板另外两侧；电池模块，设置在所述支撑板上；电源和通信模块，设置在所述支撑板上；定位模块，设置在所述支撑板上；其中，驱动轮模块包括驱动电机、车轮、悬挂组件和编码器；所述车轮和所述驱动电机的主轴相连，所述编码器和所述悬挂组件均与所述车轮相连；所述悬挂组件包括悬挂安装架和悬挂。但是，因驱动电机和车轮配合的方式占据了轮式机器人的中部位置，在轮式机器人长宽尺寸限定的情况下，其余零部件只能向上布置，使得整个轮式机器人总体高度变大，质心位置变高，不利于轮式机器人行驶的稳定性。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种轮式机器人底盘装置，能够使整个轮式机器人的底盘结构更加紧凑，整体高度变低，保证轮式机器人行走稳定。

本实用新型是这样实现的：一种轮式机器人底盘装置，包括支撑底板；所述支撑底板的中部两侧各设有一轮毂电机，所述轮毂电机通过悬架机构与所述支撑底板固定连接；所述支撑底板上设置有若干个辅助支撑轮结构；所述支撑底板上固设有电气设备和控制板。

进一步的，所述悬架机构包括电机安装板、直线轴承、导向轴以及弹簧；所述电机安装板的中部固设有电机连接座，所述电机安装板的两端均固设一所述直线轴承；

所述轮毂电机锁紧在所述电机连接座上；每所述直线轴承均穿设一所述导向轴，且所述导向轴的下端与支撑底板固定连接；所述弹簧套设在导向轴上，且所述弹簧位于直线轴承的上方；所述导向轴的上端设有对所述弹簧进行预压缩的弹簧压紧件。

进一步的，所述导向轴的上端具有螺纹连接段，所述弹簧压紧件包括套设于螺纹连接段上的平垫片以及锁付在所述螺纹连接段上端的第一螺母。

进一步的，所述轮毂电机具有穿过电机安装板和电机连接座的连接轴，所述连接轴的端部锁付有第二螺母。

进一步的，所述支撑底板上对应每所述轮毂电机的位置均开设有轮毅让位槽口。

进一步的，所述辅助支撑轮结构包括万向轮安装板、第一支撑柱以及万向轮；

所述支撑底板上对应每所述辅助支撑轮结构的位置均开设有万向轮让位槽口；所述万向轮安装板通过所述第一支撑柱固定在支撑底板的上方；所述万向轮安装在万向轮安装板的底部。

进一步的，所述控制板包括主控板和接收板；所述主控板通过第二支撑柱固定在万向轮安装板上，所述接收板通过第三支撑柱固定在万向轮安装板上。

进一步的，所述电气设备包括蓄电池、电机驱动器和接触器；所述蓄电池、电机驱动器和接触器由前至后依次安装在所述支撑底板上。

进一步的，所述蓄电池的顶部设有电池压紧件。

进一步的，所述支撑底板在靠近四个边角的位置均设有所述辅助支撑轮结构。

通过采用本实用新型的技术方案，至少具有如下有益效果：

1、采用轮毂电机来作为轮式机器人的动力机构，与现有采用驱动电机和车轮配合的方式相比，能够极大地简化整个底盘装置的机械结构，使底盘装置的中部具有足够的空间来安装各种电气设备和控制板，而不需要将各种零部件再向上布置，因此可以使整个底盘装置的整体结构更加简单、紧凑、轻量化，并有效降低质心高度，提高轮式机器人行驶的稳定性。

2、设计悬架机构包括电机安装板、直线轴承、导向轴和弹簧几个简单的部件，在工作的过程中，当轮式机器人行走至凹凸不平的路面时，在弹簧的弹力作用下，能够为轮毂电机提供足够的缓冲作用，使轮式机器人可以更好地适应恶劣的路面环境；同时，整个悬架机构的整体结构十分简单，组装方便，并且有助于降低整个轮式机器人的整体重量和降低制造成本。

3、采用在支撑底板的上方设置万向轮安装板，并在支撑底板上的对应位置开设万向轮让位槽口，使得将万向轮固定在万向轮安装板上后，支撑底板距离地面的高度不会过高，因而整个轮毂电机的直径比较小，不仅有助于降低质心高度，也有助于降低成本和保证整个底盘装置体积更小。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种轮式机器人底盘装置的立体图；

图2是本实用新型一种轮式机器人底盘装置的正视图；

图3是本实用新型一种轮式机器人底盘装置的左视图；

图4是本实用新型一种轮式机器人底盘装置的俯视图；

图5是本实用新型中悬架机构的结构示意图；

图6是本实用新型中轮毂电机的连接结构示意图；

图7是本实用新型中导向轴的结构示意图。

附图标记说明：

1-支撑底板，11-轮毅让位槽口，12-万向轮让位槽口，13-圆弧形过渡部；

2-轮毂电机，21-连接轴，22-第二螺母；

3-悬架机构，31-电机安装板，32-直线轴承，33-导向轴，331-螺纹连接段，34-弹簧，35-电机连接座，36-弹簧压紧件，361-平垫片，362-第一螺母；

4-辅助支撑轮结构，41-万向轮安装板，42-第一支撑柱，43-万向轮；

51-主控板，52-接收板，53-第二支撑柱，54-第三支撑柱；

61-蓄电池，62-电机驱动器，63-接触器；

7-电池压紧件，71-压紧条，72-第四支撑柱，73-锁紧件。

【具体实施方式】

为了更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

请参阅图1至图7所示，本实用新型的一种轮式机器人底盘装置的较佳实施例，包括支撑底板1；所述支撑底板1的中部两侧各设有一轮毂电机2，所述轮毂电机2通过悬架机构3与所述支撑底板1固定连接；所述支撑底板 1上设置有若干个辅助支撑轮结构4；所述支撑底板1上固设有电气设备和控制板；其中，轮毂电机2为整个轮式机器人的动力机构，能够为轮式机器人的前进、后退提供所需动力，轮毂电机2是在车轮内装电机，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，从而将机械部分大大简化；悬架机构3用于轮式机器人行驶在凹凸不平的路面时可以起到缓冲的作用；辅助支撑轮结构4用于对轮式机器人进行辅助支撑，保证整个轮式机器人的平稳性。

本实用新型通过采用轮毂电机2来作为轮式机器人的动力机构，与现有采用驱动电机和车轮配合的方式相比，能够极大地简化整个底盘装置的机械结构，使底盘装置的中部具有足够的空间来安装各种电气设备和控制板，而不需要将各种零部件再向上布置，因此可以使整个底盘装置的整体结构更加简单、紧凑、轻量化，并有效降低质心高度，提高轮式机器人行驶的稳定性。

在本实用新型的实施例中，所述悬架机构3包括电机安装板31、直线轴承32、导向轴33以及弹簧34；所述电机安装板31的中部固设有电机连接座35，所述电机安装板31的两端均固设一所述直线轴承32；

所述轮毂电机2锁紧在所述电机连接座35上；每所述直线轴承32均穿设一所述导向轴33，且所述导向轴33的下端与支撑底板1固定连接；所述弹簧34套设在导向轴33上，且所述弹簧34位于直线轴承32的上方；所述导向轴33的上端设有对所述弹簧34进行预压缩的弹簧压紧件36。工作的过程中，当轮式机器人行走至凹凸不平的路面时，在弹簧34的弹力作用下，能够为轮毂电机2提供足够的缓冲作用，使轮式机器人可以更好地适应恶劣的路面环境；同时，整个悬架机构3的整体结构十分简单，组装方便，并且有助于降低整个轮式机器人的整体重量和降低制造成本。

在本实用新型的实施例中，所述导向轴33的上端具有螺纹连接段331，所述弹簧压紧件36包括套设于螺纹连接段331上的平垫片361以及锁付在所述螺纹连接段331上端的第一螺母362。通过采用第一螺母362、平垫片 361和螺纹连接段331相互配合，能够方便根据实际使用需要对弹簧34的预压缩量进行灵活调节。

在本实用新型的实施例中，所述轮毂电机2具有穿过电机安装板31和电机连接座35的连接轴21，所述连接轴21的端部锁付有第二螺母22。通过连接轴21和第二螺母22配合实现轮毂电机2的固定，既方便实际的组装操作，又便于维修等情况下的拆卸操作。

在本实用新型的实施例中，所述支撑底板1上对应每所述轮毂电机2的位置均开设有轮毅让位槽口11。通过在支撑底板1上开设轮毅让位槽口11，并将轮毂电机2安装在轮毅让位槽口11内，与现有采用将车轮外置到支撑底板之外的方式相比，有助于使整个底盘装置结构更加紧凑，体积更小。

在本实用新型的实施例中，所述辅助支撑轮结构4包括万向轮安装板 41、第一支撑柱42以及万向轮43，万向轮43能够实现水平360度旋转；

所述支撑底板1上对应每所述辅助支撑轮结构4的位置均开设有万向轮让位槽口12，以便于安装万向轮43，从而使整个底盘装置结构更加紧凑，体积更小；所述万向轮安装板41通过所述第一支撑柱42固定在支撑底板1 的上方；所述万向轮43安装在万向轮安装板41的底部。因为万向轮43的整体高度比较高，如果将万向轮43直接固定在支撑底板1的底部，那么整个轮毂电机2的直径也需要变大，才能够使轮毂电机2与地面接触；本实用新型中采用在支撑底板1的上方设置万向轮安装板41，并在支撑底板1上的对应位置开设万向轮让位槽口12，使得将万向轮43固定在万向轮安装板 41上后，支撑底板1距离地面的高度不会过高，因而整个轮毂电机2的直径比较小，不仅有助于降低质心高度，也有助于降低成本和保证整个底盘装置体积更小。

在本实用新型的实施例中，所述控制板包括主控板51和接收板52，主控板51用于对轮毂电机2进行控制，接收板52用于接收控制信号；所述主控板51通过第二支撑柱53固定在万向轮安装板41上，所述接收板52通过第三支撑柱54固定在万向轮安装板41上。因支撑底板1上设有多个辅助支撑轮结构4，因此可以将主控板51和接收板52分开设置在两个不同的万向轮安装板41上，保证主控板51和接收板52之间不会相互干扰；同时，主控板51通过第二支撑柱53支撑起一定高度，接收板52通过第三支撑柱54 支撑起一定高度，可便于主控板51和接收板52工作过程中散热。

在本实用新型的实施例中，所述电气设备包括蓄电池61、电机驱动器 62和接触器63；其中，蓄电池61用于提供电源，电机驱动器62和接触器 63配合用于控制轮毂电机2工作；所述蓄电池61、电机驱动器62和接触器 63由前至后依次安装在所述支撑底板1上，可以充分利用支撑底板1的空间，有效降低机器人的质心高度，提高行驶稳定性。

在本实用新型的实施例中，所述蓄电池61的顶部设有电池压紧件7，保证蓄电池61的牢固性。所述电池压紧件7包括压紧条71和设于所述压紧条71的两端的第四支撑柱72；所述第四支撑柱72的下端与辅助支撑轮结构4的万向轮安装板41固定连接，所述压紧条71的端部通过锁紧件73(如螺栓)与所述第四支撑柱72的上端锁紧连接。

在本实用新型的实施例中，所述支撑底板1的四个边角处形成有圆弧形过渡部13，保证轮式机器人在行走的过程中支撑底板1的边角不会刮伤到其它物体。

在本实用新型的实施例中，为了保证整个底盘装置更加平稳，所述支撑底板1在靠近四个边角的位置均设有所述辅助支撑轮结构4。

本实用新型底盘装置的工作原理如下：当支撑底板1左右两侧的轮毂电机2的速度和方向均一致时，则万向轮43保持方向不变，整个底盘装置直线行驶；当支撑底板1左侧的轮毂电机2的速度较慢时，万向轮43会转向左侧，完成左转向功能；当支撑底板1右侧的轮毂电机2的速度较慢时，万向轮43会转向右侧，完成右转向功能；当支撑底板1左右两侧的轮毂电机 2的速度一致，但方向相反时，则前、后的万向轮43运动方向相反，整个底盘装置可完成原地转向动作；当底盘装置在通过凹凸不平的路面时，轮毂电机2在悬架机构3的弹簧34弹力作用下能够实现有效缓冲。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (9)

1.一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：包括支撑底板；所述支撑底板的中部两侧各设有一轮毂电机，所述轮毂电机通过悬架机构与所述支撑底板固定连接；所述支撑底板上设置有若干个辅助支撑轮结构；所述支撑底板上固设有电气设备和控制板；

所述悬架机构包括电机安装板、直线轴承、导向轴以及弹簧；所述电机安装板的中部固设有电机连接座，所述电机安装板的两端均固设一所述直线轴承；

所述轮毂电机锁紧在所述电机连接座上；每所述直线轴承均穿设一所述导向轴，且所述导向轴的下端与支撑底板固定连接；所述弹簧套设在导向轴上，且所述弹簧位于直线轴承的上方；所述导向轴的上端设有对所述弹簧进行预压缩的弹簧压紧件。

2.如权利要求1所述的一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：所述导向轴的上端具有螺纹连接段，所述弹簧压紧件包括套设于螺纹连接段上的平垫片以及锁付在所述螺纹连接段上端的第一螺母。

3.如权利要求1所述的一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：所述轮毂电机具有穿过电机安装板和电机连接座的连接轴，所述连接轴的端部锁付有第二螺母。

4.如权利要求1所述的一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：所述支撑底板上对应每所述轮毂电机的位置均开设有轮毅让位槽口。

5.如权利要求1所述的一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：所述辅助支撑轮结构包括万向轮安装板、第一支撑柱以及万向轮；

所述支撑底板上对应每所述辅助支撑轮结构的位置均开设有万向轮让位槽口；所述万向轮安装板通过所述第一支撑柱固定在支撑底板的上方；所述万向轮安装在万向轮安装板的底部。

6.如权利要求5所述的一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：所述控制板包括主控板和接收板；所述主控板通过第二支撑柱固定在万向轮安装板上，所述接收板通过第三支撑柱固定在万向轮安装板上。

7.如权利要求1所述的一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：所述电气设备包括蓄电池、电机驱动器和接触器；所述蓄电池、电机驱动器和接触器由前至后依次安装在所述支撑底板上。

8.如权利要求7所述的一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：所述蓄电池的顶部设有电池压紧件。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种轮式机器人底盘装置，其特征在于：所述支撑底板在靠近四个边角的位置均设有所述辅助支撑轮结构。

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