CN219007978U - 机器人底盘结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机器人底盘结构及机器人，机器人底盘结构包括底盘主体；驱动组件，设置在底盘主体上，驱动组件驱动并带动底盘主体移动；万向轮组件，设置在底盘主体的一侧，万向轮组件和驱动组件背离底盘主体的一侧处于同一平面；定向轮，设置在底盘主体行进方向且具有万向轮组件的一侧，定向轮与底盘主体之间的距离小于万向轮组件与底盘主体之间的距离。本申请提供的机器人底盘结构，通过在底盘主体行进方向一侧设置定向轮，且定向轮与底盘主体之间的距离小于万向轮组件与底盘主体之间的距离，从而使得定向轮可以首先与障碍物相接接触，提高了机器人通过台阶的能力，有效地提升了机器人的越障性能，提升了机器人在复杂路面运行时的稳定性。

Description

机器人底盘结构及机器人

技术领域

本申请属于机器人底盘设计领域，更具体地说，是涉及一种机器人底盘结构及机器人。

背景技术

对于轮式机器人，底盘是整个系统的重要承载部件，用于安装电池、控制主板、传动系统等部件。

但是，常用的轮式移动机器人在执行配送任务时底盘的越障能力不够理想，尤其是在通过高度为2.5～3cm的垂直台阶时会出现较强的震动，从而会给机体带来很大的冲击，影响了机器人的使用寿命和使用体验。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种机器人底盘结构及机器人，以解决现有的轮式移动机器人在执行配送任务时底盘的越障能力不够理想，尤其是在通过高度为2.5～3cm的垂直台阶时会出现较强的震动，从而会给机体带来很大的冲击，影响了机器人的使用寿命和使用体验的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种机器人底盘结构，包括：

底盘主体；

驱动组件，设置在所述底盘主体上，所述驱动组件驱动并带动所述底盘主体移动；

万向轮组件，设置在所述底盘主体的一侧，所述万向轮组件和所述驱动组件背离所述底盘主体的一侧处于同一平面；

定向轮，设置在所述底盘主体行进方向且具有所述万向轮组件的一侧，所述定向轮与所述底盘主体之间的距离小于所述万向轮组件与所述底盘主体之间的距离。

可选地，所述万向轮组件包括两组对称设置的前万向轮和后万向轮，所述前万向轮和所述后万向轮分别间隔设置在所述底盘主体的同一侧，所述定向轮设置在两个所述前万向轮之间；

在所述底盘主体上，所述定向轮与所述后万向轮之间的距离大于所述前万向轮与所述后万向轮之间的距离。

可选地，所述定向轮背离所述底盘主体的一面与所述前万向轮背离所述底盘主体的一面之间的距离差值小于或等于所述前万向轮的半径。

可选地，所述定向轮与所述驱动组件的前进方向设置为相同。

可选地，还包括减震组件，所述减震组件包括分第一减震件，所述第一减震件设置在所述底盘主体与所述前万向轮之间，所述第一减震件对所述前万向轮提供减震。

可选地，所述减震组件还包括两个第二减震件，两个所述第二减震件分别与两个所述后万向轮连接并提供减震。

可选地，还包括配重块，所述配重块设置在所述底盘主体上具有所述万向轮组件的一侧，且所述配重块设置在两个驱动轮中间。

可选地，所述配重块设置有多个，多个配重块相互叠加可拆卸设置。

可选地，所述驱动组件包括电池和两个驱动轮，所述电池设置在所述底盘主体上与所述万向轮组件相对的另一侧，所述底盘主体上与所述驱动轮对应位置开设有避让槽，两个所述驱动轮对称设置在所述底盘主体的两侧，所述驱动轮贯穿所述底盘主体设置在所述避让槽中，且所述驱动轮背离所述电池的一面与所述万向轮组件背离所述底盘主体的一侧处于同一平面。

一种机器人，包括机器人本体和上述的机器人底盘结构。

本申请提供的机器人底盘结构的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的机器人底盘结构通过在底盘主体行进方向一侧设置定向轮，且定向轮与底盘主体之间的距离小于万向轮组件与底盘主体之间的距离，从而使得定向轮可以首先与障碍物相接接触，进一步提高了机器人通过台阶的能力，可以越过较高的台阶；同时也有效地提升了机器人的越障性能，提升了机器人在复杂路面运行时的稳定性。

附图说明

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

图1为本申请实施例提供的机器人底盘结构的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的机器人底盘结构的结构示意图二。

其中，图中各附图标记：

1-机器人底盘结构；

10-底盘主体；

11-避让槽；

20-驱动组件；

21-电池；

22-驱动轮；

30-万向轮组件；

31-前万向轮；

32-后万向轮；

40-定向轮；

50-减震组件；

51-第一减震件；

52-第二减震件；

60-配重块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者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，而不是指示或者暗示所指的装置或者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。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。

请一并参阅图1至图2，现对本申请实施例提供的机器人底盘结构进行说明。本申请实施例提供了一种机器人底盘结构1，包括：底盘主体10、驱动组件20、万向轮组件30和定向轮40，其中底盘主体10作为承载整个机器人本体的支撑件，为了达到机器人的移动效果，通常需要在底盘主体10上背离机器人的一侧设置有移动轮等移动机构。为此，在本申请中，以底盘主体10设置有机器人本体的一侧为上侧，也即底盘主体10的上平面，底盘主体10对应设置有万向轮组件30和定向轮40的一侧为下侧，也即底盘主体10的下平面，机器人底盘结构1中具有定向轮40的一侧为前侧，与定向轮40相对的一侧为后侧来进行说明。其中，驱动组件20设置在底盘主体10上，且驱动组件20驱动并带动底盘主体10及底盘主体10上的机器人本体移动，为机器人整体提供移动的驱动力。需要注意的是，驱动组件20通常包括驱动轮和驱动件，例如通过齿轮连接或直驱连接的驱动马达和驱动轮，通过驱动马达带动驱动轮转动，从而为机器人的行进提供动力。相应的，驱动组件20中驱动轮部分需要设置在底盘主体10的下侧。为了达到底盘主体10的转向效果，在本实施例中，在底盘主体10的下侧设置有万向轮组件30，其中万向轮组件30和驱动组件20背离底盘主体10的一侧处于同一平面，即万向轮组件30的底面和驱动组件20中的驱动轮的底面处于同一平面，从而驱动组件20中的驱动轮在转动时，可以通过调节万向轮组件30的方向来实现对底盘主体10朝向的调节，并保证机器人在移动时，驱动轮和万向轮组件30始终能与行进的地面贴合，从而保证机器人整体的稳定性。

在机器人移动的过程中，可能需要机器人通过一些障碍路面，例如在越过高障碍物时，机器人的前轮首先接触障碍物，若障碍物的高度高于机器人前轮的半径，则机器人无法通过。为此，在本实施例中，在底盘主体10的行进方向(即前侧)一侧还设置有定向轮40，定向轮40与万向轮组件30设置在底盘主体10的同一侧，定向轮40与底盘主体10之间的距离小于万向轮组件30与底盘主体10之间的距离。

可以理解的是，在本实施例中，当万向轮组件30接触水平地面时，定向轮40是不与地面接触的；当其需要经过较高的障碍(如台阶等)时，定向轮40首先与障碍的一侧接触，由于定向轮40相较于万向轮组件30距离地面更远，从而可以避免障碍过高拦住万向轮组件30无法通过，在机器人继续前进时，定向轮40旋转的过程中，机器人本体也相应抬升，直至障碍与万向轮组件30的前侧面相接触，再通过万向轮30的转动，机器人继续抬升，直至万向轮组件30经过障碍。

本实施例通过在底盘主体行进方向一侧设置定向轮，且定向轮与底盘主体之间的距离小于万向轮组件与底盘主体之间的距离，从而使得定向轮可以首先与障碍物相接接触，进一步提高了机器人通过台阶的能力，可以越过较高的台阶；同时也有效地提升了机器人的越障性能，提升了机器人在复杂路面运行时的稳定性。

可以理解的是，为了达到定向轮40首先与障碍接触的技术效果，可选的，万向轮组件30包括两组对称设置的前万向轮31和后万向轮32，前万向轮31和后万向轮32分别间隔设置在底盘主体10的同一侧，定向轮40设置在两个前万向轮31之间；在底盘主体10上，定向轮40与后万向轮32之间的距离大于前万向轮31与后万向轮32之间的距离。其中，前万向轮31和后万向轮32分别设置有两个，且两个前万向轮31和两个后万向轮32分别间隔并对称设置在底盘主体10的前后两侧，而定向轮40设置在两个前万向轮31之间，且定向轮40的轴心高度比前万向轮31更高。可以理解的是，相较于前万向轮31，定向轮40更靠近底盘主体10的前端，从而使得在接触障碍时，定向轮40首先与障碍接触，且由于定向轮40的轴心更高，从而可以使得底盘主体10最大能够越过与定向轮40轴心等同高度的障碍面，有效的提升了机器人的越障性能。

为了保证机器人在越障时，定向轮40和前万向轮31能够依次接触并经过障碍物，可选的，定向轮40背离底盘主体10的一面与前万向轮31背离底盘主体10的一面之间的距离差值小于或等于前万向轮31的半径。可以理解的是，定向轮40的轮底与前万向轮31轮底之间的距离应设置为不大于定向轮40的半径，从而可以使得障碍经过定向轮40与前万向轮31接触时，障碍与前万向轮31的接触面在前万向轮31的轴心高度以下，从而可以使得前万向轮31顺利转动。需要注意的是，定向轮40和前万向轮31的规格可以设置为相同，即具有相同半径的转轮，此时两者的轴距设置为不大于半径即可，当定向轮40和前万向轮31的规格不同时，以前万向轮31的底面与定向轮40的底面之间的高度差为准进行调节，本实施例对此不做限制。

示例性的，以前万向轮31和定向轮40的规格相同，两者的半径为40mm，且两者的高度差为10mm为例进行说明，首先与障碍台阶等接触的是定向轮40，为了保证定向轮40能够转动，则定向轮40能通过最大台阶高度为定向轮40轴心距离地面的高度(即小于或等于30mm)，可以保证台阶与定向轮40接触并使定向轮40转动后与前万向轮31接触并使前万向轮31转动。可以理解的是，可以通过具体调节前万向轮31和定向轮40之间的高度差和规格来对底盘主体10能通过最高的台阶面高度进行调节，本实施例对此不做限制。

另外，可以理解的是，为了保证定向轮40在转动时底盘主体10可以正常前进且不变更朝向，可选的，定向轮40与驱动组件20的前进方向设置为相同，即朝向前侧定向设置即可，在越障时起到了一定的导向作用。

在定向轮40和前万向轮31经过障碍物时，为了保证前万向轮31在越过障碍时减少对机器人的震动影响，可选的，还包括减震组件50，减震组件50包括分别设置在两个前万向轮31上的第一减震件51，第一减震件51设置在底盘主体10与前万向轮31之间，第一减震件51对前万向轮31提供减震。可以理解的是，第一减震件51设置有两个，两个第一减震件51分别安装在两个前万向轮31和底盘主体10之间，从而分别对两个前万向轮31进行单独的减震处理。其中，第一减震件51可以设置为弹性件(如弹簧等)或气动减震件等，能够实现对前万向轮31的减震处理即可，本实施例对此不做限制。

相应的，也要对后轮进行减震处理，从而保证机器人在前后通过障碍时震动不会太大。为此，可选的，减震组件50还包括两个第二减震件52，两个第二减震件52分别与两个后万向轮32连接并提供减震。其中，第一减震件51和第二减震件52可以设置为相同样式，也可以设置为不同样式，能够起到相应的减震效果即可，本实施例对此不做赘述。

在上述实施例中，为了达到驱动效果，可选的，驱动组件20包括电池21和驱动轮22，电池21设置在底盘主体10上与万向轮组件30相对的另一侧，底盘主体10上与驱动轮22对应位置开设有避让槽11，驱动轮22贯穿底盘主体10设置在避让槽11中，且驱动轮22背离电池21的一面与万向轮组件30背离底盘主体10的一侧处于同一平面。

可以理解的是，电池21为驱动轮22提供动力，驱动轮22在电池21供电驱动下进行转动，从而带动机器人整体移动。在本实施例中，驱动轮22设置在贯穿底盘主体10的避让槽中，驱动轮22也可以只设置在底盘主体10的下部，为了保证其驱动效果，通常需要将驱动轮22的半径设置为较大，从而需要开设有相应的避让槽来容纳驱动轮22。另外，驱动轮22可以设置有一个，也可以设置为两个，当为一个驱动轮22时，一个驱动轮22设置在底盘主体10的轴心位置；当设置有两个驱动轮22时，两个驱动轮22在底盘主体10的两侧对称设置，本实施例对此不做限制。

在上述实施例中，电池21设置在底盘主体10的上侧面，当经过坡面时，可能会由于电池21本身的重量导致底盘主体10的重心位置提高，从而可能会产生倾倒风险。为此，在本实施例中，可选的，还包括配重块60，配重块60设置在底盘主体10上具有万向轮组件30的一侧，且配重块60设置在两个驱动轮52中间。可以理解的是，配重块60设置在底盘主体10的底部，可以有效的降低整体的重心，提高了机器人的爬坡性能，同时提升了机器人在坡道上面运行时的稳定性，避免了机器人在上下坡时出现剧烈的震动及整机晃动现象，使其更好地适应不同的工作环境；另外，底盘主体10两个后万向轮32及中间的两个驱动轮52构成的四轮联动结构可通过弹性势能的转变达到减震效果，从而可以维持机器人的稳定性。

相应的，根据不同的情况需求，且便于对机器人整体重心进行调节，可选的，配重块60设置有多个，多个配重块60相互叠加可拆卸设置。在本实施例中，配重块60设置有多个，且配重块60的规格相同，在安装时相互叠加即可。单个的配重块60可以设置为5Kg，重量相同的配重块60的结构方案，降低了成本，同时也可以实现对机器人所加配重分别在5Kg、10Kg、15Kg、20Kg时的底盘性能进行测试(可以在测试机器人时对其所需配重块60的重量进行调节)，从而可以有效地选择整机最适合的配重，具有成本低、结构简单、安装方便的特点。

在本申请提供的另一实施例中，还提供了一种机器人，包括机器人本体和上述的机器人底盘结构。

其中，本实施例中所提到的机器人底盘结构与上述实施例中的机器人底盘结构的结构相同，所起到的效果也相同，本实施例中对此不做赘述。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人底盘结构，其特征在于，包括：

底盘主体；

驱动组件，设置在所述底盘主体上，所述驱动组件驱动并带动所述底盘主体移动；

万向轮组件，设置在所述底盘主体的一侧，所述万向轮组件和所述驱动组件背离所述底盘主体的一侧处于同一平面；

定向轮，设置在所述底盘主体行进方向且具有所述万向轮组件的一侧，所述定向轮与所述底盘主体之间的距离小于所述万向轮组件与所述底盘主体之间的距离。

2.如权利要求1所述的机器人底盘结构，其特征在于：所述万向轮组件包括两组对称设置的前万向轮和后万向轮，所述前万向轮和所述后万向轮分别间隔设置在所述底盘主体的同一侧，所述定向轮设置在两个所述前万向轮之间；

在所述底盘主体上，所述定向轮与所述后万向轮之间的距离大于所述前万向轮与所述后万向轮之间的距离。

3.如权利要求2所述的机器人底盘结构，其特征在于：所述定向轮背离所述底盘主体的一面与所述前万向轮背离所述底盘主体的一面之间的距离差值小于或等于所述前万向轮的半径。

4.如权利要求3所述的机器人底盘结构，其特征在于：所述定向轮与所述驱动组件的前进方向设置为相同。

5.如权利要求4所述的机器人底盘结构，其特征在于：还包括减震组件，所述减震组件包括第一减震件，所述第一减震件设置在所述底盘主体与所述前万向轮之间，所述第一减震件对所述前万向轮提供减震。

6.如权利要求5所述的机器人底盘结构，其特征在于：所述减震组件还包括两个第二减震件，两个所述第二减震件分别与两个所述后万向轮连接并提供减震。

7.如权利要求1-6任一项所述的机器人底盘结构，其特征在于：还包括配重块，所述配重块设置在所述底盘主体上具有所述万向轮组件的一侧。

8.如权利要求7所述的机器人底盘结构，其特征在于：所述配重块设置有多个，多个配重块相互叠加可拆卸设置。

9.如权利要求7所述的机器人底盘结构，其特征在于：所述驱动组件包括电池和两个驱动轮，所述电池设置在所述底盘主体上与所述万向轮组件相对的另一侧，所述底盘主体上与所述驱动轮对应位置开设有避让槽，两个所述驱动轮对称设置在所述底盘主体的两侧，所述驱动轮贯穿所述底盘主体设置在所述避让槽中，且所述驱动轮背离所述电池的一面与所述万向轮组件背离所述底盘主体的一侧处于同一平面。

10.一种机器人，其特征在于：包括机器人本体和权利要求1-9任一项所述的机器人底盘结构。

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