CN217146207U - 一种阿克曼转向建图导航机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阿克曼转向建图导航机器人，包括车架，阿克曼转向轮组和驱动轮组，所述阿克曼转向轮组设置于所述车架的前部，所述驱动轮组设置于所述车架的后部，所述车架上设有电源、主控模块、深度摄像头、激光雷达和天线，所述主控模块分别与所述电源、深度摄像头、激光雷达、天线、阿克曼转向轮组和驱动轮组连接。本实用新型的有益效果在于：提供了一种采用阿克曼转向系统的建图导航机器人，阿克曼转向系统能够让机器人小车在转弯时，过弯模拟大型汽车的行驶方式，使得机器人小车所有车轮垂线均能指向圆心，以至于各车轮受外力的合力方向更加统一，车身过弯姿态更加顺畅稳定。

Description

一种阿克曼转向建图导航机器人

技术领域

本实用新型涉及智能导航机器人技术领域，尤其是指一种阿克曼转向建图导航机器人。

背景技术

智能导航机器人是面向工业领域、教育领域的自动驾驶的机械装置，它能通过各种传感器、自身动力和控制能力实现各种功能的机器。应用于自动驾驶的机器人更是有着极大的需求，我国机器人市场空间巨大，现有的建图导航机器人通常采用四驱底盘，虽然提高了通过性能，但是在需要快速转弯的应用场景稳定性和可靠性都不佳，需要对现有机器人的底盘进行改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种过弯稳定性更好的阿克曼转向建图导航机器人。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种阿克曼转向建图导航机器人，包括车架，阿克曼转向轮组和驱动轮组，所述阿克曼转向轮组设置于所述车架的前部，所述驱动轮组设置于所述车架的后部，所述车架上设有电源、主控模块、深度摄像头、激光雷达和天线，所述主控模块分别与所述电源、深度摄像头、激光雷达、天线、阿克曼转向轮组和驱动轮组连接。

进一步的，所述阿克曼转向轮组包括转向舵机、短连杆、长连杆、左转向固定架、左转向杯、右转向固定架和右转向杯，所述左转向固定架和所述右转向固定架分别设置于所述转向舵机的左右两侧，所述左转向杯与所述左转向固定架转动连接，所述右转向杯与所述右转向固定架转动连接，所述转向舵机的驱动轴通过摇臂与所述短连杆活动连接，所述短连杆与长拉杆连接，所述长拉杆的一端与所述左转向杯活动连接，所述长拉杆的另一端与所述右转向杯活动连接。

进一步的，所述阿克曼转向轮组为100％阿克曼转向角度。

进一步的，所述阿克曼转向轮组为正阿克曼转向轮组。

进一步的，所述阿克曼转向轮组为反阿克曼转向轮组。

进一步的，所述主控模块包括主控板和扩展板，所述主控板为树莓派4B或Jetsonnano或Jetson Xavier NX。

进一步的，所述扩展板包括USB HUB扩展板和ROS机器人扩展板。

进一步的，所述车架设有显示屏支架，所述显示屏支架上设有显示屏，所述显示屏与所述主控模块连接。

进一步的，所述车架的前端设有防撞棉。

进一步的，所述车架的后端设有尾灯组件。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种采用阿克曼转向系统的建图导航机器人，阿克曼转向系统能够让机器人小车在转弯时，过弯模拟大型汽车的行驶方式，使得机器人小车所有车轮垂线均能指向圆心，以至于各车轮受外力的合力方向更加统一，车身过弯姿态更加顺畅稳定。

附图说明

下面结合附图详述本实用新型的具体结构：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型的阿克曼转向轮组为正阿克曼转向的结构示意图；

图4为本实用新型的阿克曼转向轮组为正阿克曼转向的俯视结构示意图；

图5为本实用新型的阿克曼转向轮组为反阿克曼转向的结构示意图；

图6为本实用新型的阿克曼转向轮组为反阿克曼转向的俯视结构示意图；

图7为本实用新型的尾灯组件的爆炸结构示意图；

100-车架；101-第一载物板；102-第二载物板；103-防撞棉；

110-电源；120-主控模块；130-深度摄像头；140-激光雷达；150-天线；160-显示屏支架；161-显示屏；

201-左车轮；202-转向舵机；203-；204-短连杆；205-长连杆；206-左转向固定架；207-左转向杯；208-左轮轴；209-右转向固定架；210-右转向杯；211-右轮轴；

301-左驱动轮；302-左驱动电机；

401-灯条固定板；402-“U”字形胶条；403-LED灯条。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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”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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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应理解为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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，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进行接合和组合。

实施例

请参阅图1至图6，一种阿克曼转向建图导航机器人，包括车架100，阿克曼转向轮组和驱动轮组，所述阿克曼转向轮组设置于所述车架100的前部，所述驱动轮组设置于所述车架100的后部，所述车架100上设有电源110、主控模块120、深度摄像头130、激光雷达140和天线150，所述主控模块120分别与所述电源110、深度摄像头130、激光雷达140、天线150、阿克曼转向轮组和驱动轮组连接。

为了避免配件之间相互遮挡导致影响深度摄像头130和激光雷达140的探测功能，所述车架100设有第一载物板101和第二载物板102，第一载物板101通过连接柱设置于车架100的上方，第二载物板102通过连接柱设置于第一载物板101的上方，重量较大的电源110设置于车架100上，可以保证机器人的重心稳定，主控模块120设置于第一载物板101上，深度摄像头130设置于第一载物板101的前部，激光雷达140设置于第二载物板102的前部，天线150设置于第二载物板102的后部。

所述车架100的第二载物板102还设有显示屏支架160，所述显示屏支架160上设有显示屏161，所述显示屏161与所述主控模块120连接，显示屏161与水平面呈角度设置，能够方便跟在机器人后方的用户能够清楚地看清显示屏161上显示的内容。

为了保护车架100及设置在车架100前部的阿克曼转向轮组，所述车架100的前端设有防撞棉103，可以有效缓冲来自机器人前方的撞击。

请参阅图7，为了方便机器人组队行进，所述车架100的第一载物板101的后端设有尾灯组件，尾灯组件包括灯条固定板401、半透明的“U”字形胶条402和LED灯条403，LED灯条403通过灯条固定板401固定于车架100的第一载物板101的后端，半透明的“U”字形胶条402罩设于LED灯条403，半透明的“U”字形胶条402可以让LED灯条403发出的光线更为柔和。

所述深度摄像头130用于查看机器人行驶状态和扫描物体轮廓建立模型，深度摄像头130可以为Astra pro或Intel RealSense等深度摄像头；

所述激光雷达140用于实时监测路径和地图搭建；

所述主控模块120包括主控板和扩展板，所述主控板为树莓派4B或Jetson nano或Jetson Xavier NX或其他主控系统板。主控系统板支持深度学习和机器学习，多台机器人之间可以实现多机联动、多机编队、多机导航等智能功能。

所述扩展板包括USB HUB扩展板和ROS机器人扩展板。

ROS机器人扩展板用于控制移动机器人前进、后退和转向，ROS机器人扩展板还设有姿态传感器，所述姿态传感器用于获取姿态信息，可实时返回机器人当前的位置姿态，并且在显示屏幕中以模型方式显示，改变实际机器人位置姿态，显示屏幕中的机器人姿态也随之改变，姿态传感器具体包括陀螺仪和磁力计。

USB HUB扩展板可让用户通过USB端口对机器人进行功能扩展。

驱动轮组包括左驱动轮301、左驱动电机302、右驱动轮和右驱动电机，左驱动电机302用于驱动左驱动轮301旋转，右驱动轮用于驱动右驱动轮旋转。

所述阿克曼转向轮组包括转向舵机202、短连杆204、长连杆205、左转向固定架206、左转向杯207、右转向固定架209和右转向杯210，转向舵机202设置于车架100前部的中间位置，所述左转向固定架206和所述右转向固定架209分别设置于所述转向舵机202的左右两侧，所述左转向杯207与所述左转向固定架206转动连接，所述右转向杯210与所述右转向固定架209转动连接，所述转向舵机202的驱动轴通过摇臂203与所述短连杆204活动连接，所述短连杆204与长拉杆205活动连接，所述长拉杆205的一端与所述左转向杯207活动连接，所述长拉杆205的另一端与所述右转向杯210活动连接，左转向杯207设有左轮轴208，左车轮201固定于左轮轴208上，右转向杯210设有右轮轴211，右车轮固定于右轮轴上。

请参阅图3以及图4，在一个实施例中，所述阿克曼转向轮组为正阿克曼转向轮组，所述阿克曼转向轮组为100％阿克曼转向角度，左转向杯207和所述左转向固定架206的连接点与长拉杆205和左转向杯207的连接点的延长线与右转向杯210和所述右转向固定架209的连接点与长拉杆205和右转向杯210的连接点的延长线相交于后轴，从而保证了机器人转弯的稳定性及可靠性。

请参阅图5以及图6，在另一个实施例中，所述阿克曼转向轮组为反阿克曼转向轮组，左转向杯207和所述左转向固定架206的连接点与长拉杆205和左转向杯207的连接点的延长线与右转向杯210和所述右转向固定架209的连接点与长拉杆205和右转向杯210的连接点的延长线相交于前轴之前，能够获得更好的转弯性能。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：提供了一种采用阿克曼转向系统的建图导航机器人，阿克曼转向系统能够让机器人小车在转弯时，过弯模拟大型汽车的行驶方式，使得机器人小车所有车轮垂线均能指向圆心，以至于各车轮受外力的合力方向更加统一，车身过弯姿态更加顺畅稳定。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：包括车架，阿克曼转向轮组和驱动轮组，所述阿克曼转向轮组设置于所述车架的前部，所述驱动轮组设置于所述车架的后部，所述车架上设有电源、主控模块、深度摄像头、激光雷达和天线，所述主控模块分别与所述电源、深度摄像头、激光雷达、天线、阿克曼转向轮组和驱动轮组连接。

2.如权利要求1所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述阿克曼转向轮组包括转向舵机、短连杆、长连杆、左转向固定架、左转向杯、右转向固定架和右转向杯，所述左转向固定架和所述右转向固定架分别设置于所述转向舵机的左右两侧，所述左转向杯与所述左转向固定架转动连接，所述右转向杯与所述右转向固定架转动连接，所述转向舵机的驱动轴通过摇臂与所述短连杆活动连接，所述短连杆与长拉杆连接，所述长拉杆的一端与所述左转向杯活动连接，所述长拉杆的另一端与所述右转向杯活动连接。

3.如权利要求2所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述阿克曼转向轮组为100％阿克曼转向角度。

4.如权利要求3所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述阿克曼转向轮组为正阿克曼转向轮组。

5.如权利要求4所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述阿克曼转向轮组为反阿克曼转向轮组。

6.如权利要求1-5任意一项所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述主控模块包括主控板和扩展板，所述主控板为树莓派4B或Jetson nano或Jetson Xavier NX。

7.如权利要求6所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述扩展板包括USBHUB扩展板和ROS机器人扩展板。

8.如权利要求7所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述车架设有显示屏支架，所述显示屏支架上设有显示屏，所述显示屏与所述主控模块连接。

9.如权利要求8所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述车架的前端设有防撞棉。

10.如权利要求9所述的阿克曼转向建图导航机器人，其特征在于：所述车架的后端设有尾灯组件。

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