CN219115607U - 一种全向移动底盘及其制成的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全向移动底盘及其制成的移动机器人，其中该全向移动底盘包括：驱动轮，从动轮，托盘，其中还包括：轴承件，其中所述驱动轮为单组双差速轮模组，所述轴承件的第一环与托盘连接，所述双差速轮模组与轴承件的第二环连接以与若干从动轮一同配置在托盘底部，所述双差速轮模组随双轮差速旋转，以经由轴承件的第二环来旋转调整其与托盘的相对位置，籍此以采用单组双差速轮模组作为移动底盘的驱动轮，来实现无需底盘调头的全向移动功能。

Description

一种全向移动底盘及其制成的移动机器人

技术领域

本实用新型涉及全向移动底盘技术，尤其涉及采用单组双差速轮模组作为驱动轮的全向移动底盘及其制成的移动机器人。

背景技术

随着制造业和仓储物流领域的自动化集成度越来越高，来料、半成品及成品在车间或仓库的流转愈来愈少需要人工操作和参与，而移动机器人正是实现这种自动化场景的关键设备，而其中具备全向移动能力的移动机器人尤其被推崇，由于其能够在狭小的空间中自由行驶，因此适应的物流场景更为丰富。

目前具有全向移动能力的移动底盘，其传统结构通常会配置两组及以上的差速轮模组作为驱动轮，并根据实际需求配置辅助不同数量的从动轮，如万向轮。从而通过双轮或多轮差速运动形成全向移动。

然而上述此类结构的全向移动底盘存在一个问题，即其全向移动实际上是让底盘能够原地旋转掉头，然后再沿着车头方位行驶，也就是说此类结构本身无法在底盘不转动的情况下实现全向移动，甚至横移或斜移，可见此类全向移动底盘无法在很狭窄的空间内进行全向行驶，因为必须留有足够的底盘调头空间才行。

另一方面虽然采用麦轮结构也可以实现全向移动，甚至底盘横移斜移功能，但这样一来则必须配备至少4个单独的差速轮模组来实施，严重提高了硬件实施成本，同时也使得控制系统对同步性控制的要求大大提高，控制系统的复杂程度也进一步跃升，因此此类方案并不经济。

实用新型内容

为此本实用新型的主要目的在于提供一种全向移动底盘及其制成的移动机器人，以采用单组双差速轮模组作为移动底盘的驱动轮，来实现无需底盘调头的全向移动功能。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种全向移动底盘，包括：驱动轮，从动轮，托盘，其中还包括：轴承件，其中所述驱动轮为单组双差速轮模组，所述轴承件的第一环与托盘连接，所述双差速轮模组与轴承件的第二环连接以与若干从动轮一同配置在托盘底部，所述双差速轮模组随双轮差速旋转，以经由轴承件的第二环来旋转调整其与托盘的相对位置。

优选地，所述全向移动底盘，还包括：制动装置，所述制动装置固定在双差速轮模组上，且其制动部与所述轴承件的第一环在制动时相抵，以阻滞双差速轮模组经由轴承件的第二环旋转，固定双差速轮模组与托盘的相对位置。

优选地，所述制动装置包括：制动器，制动头，所述制动头连接在制动器的轴端，所述制动头与轴承件的第一环上皆对应设有轮齿，所述制动头经制动器制动停转，以阻滞其与第一环轮齿啮合转动。

优选地，所述双差速轮模组包括：一对驱动轮模块，支架，其中各所述驱动轮模块分别与支架连接，并使各所述驱动轮模块的轮子同轴布置，所述轴承件的第二环与所述支架顶部连接，所述制动装置布设在支架上，且其制动部与所述轴承件的第一环在制动时相抵。

优选地，所述轴承件的第一环与第二环之间存在高度落差，所述第一环悬于双差速轮模组之上。

优选地，所述全向移动底盘，还包括：反馈装置，其设置在双差速轮模组上，其感测端与轴承件的第一环配接呈行星传动。

优选地，所述反馈装置包括：旋转编码器，传动件，其中所述传动件连接在旋转编码器的轴端，所述传动件与轴承件的第一环上皆对应设有轮齿以啮合呈行星传动。

优选地，所述双差速轮模组设置在托盘底部中心处，所述从动轮为万向轮，其布设在双差速轮模组周围。

优选地，所述制动器为磁粉制动器。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，还提供了一种移动机器人包括：导航模块，控制模块，驱动底盘，其中所述驱动底盘采用如上述中任一所述的全向移动底盘制成。

本实用新型提供的该全向移动底盘及其制成的移动机器人，通过创新设计的轴承件结构来连接托盘与双差速轮模组，从而能够只使用一组双差速轮模组作为驱动轮来实现全向行驶，从而节省了实施成本。

其中在其他对应实施方式中，还创新的设计了轴承件与制动装置的对应结构，以及其与托盘的配接结构关系，使得双差速轮模组与托盘之间形成了回转支撑结构，从而使得托盘和双差速轮模组的相对转动角度得到控制，籍此不但使得移动底盘能够在只使用一组双差速轮模组的情况下实现全向行驶，而无需托盘调头，从而降低了实施成本，并减少了全向行驶时的空间限制要求，同时还能克服底盘在转弯过程中双差速轮模组朝向与上部托盘朝向不能始终保持一致而导致底盘的运动状态变得随机的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一的双差速轮模组与轴承件连接结构示意图；

图2-3为本实用新型实施例一的全向移动底盘结构示意图；

图4为本实用新型实施例一和二的全向移动底盘中的轴承件的剖视图；

图5为本实用新型实施例二的全向移动底盘中的双差速轮模组与轴承件、制动装置连接结构示意图；

图6为本实用新型实施例二的全向移动底盘中的制动装置、轴承件、反馈装置与双差速轮模组连接结构示意图；

图7-8为本实用新型实施例二的全向移动底盘的装配结构示意图；

图9为本实用新型实施例二的全向移动底盘中的双差速轮模组与轴承件的剖视图。

附图标记说明

托盘1，轴承件2，双差速轮模组3，从动轮4，制动装置5，反馈装置6，第一环21，第二环22，驱动轮模块31，支架32，制动器51，制动头52，旋转编码器61，传动件62，减速器311，车轮312，驱动电机313。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而术语“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。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“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，可以根据具体情况，结合现有技术来理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。且图示中的部件中的一个或多个可以是必须的或非必须的，以及上述图示的各部件之间的相对位置关系可以根据实际需要进行调整。

请参阅图1至图4所示，根据本实用新型的第一个方面，提供了一种全向移动底盘，其包括：驱动轮，从动轮4，托盘1，其中还包括：轴承件2，其中所述驱动轮为单组双差速轮模组3，所述轴承件2的第一环21与托盘1连接，所述双差速轮模组3与轴承件2的第二环22连接以与若干从动轮4，如万向轮一同配置在托盘1底部，所述双差速轮模组3随双轮差速旋转，以经由轴承件2的第二环22来旋转调整其与托盘1的相对位置。

其中在示例中，所述双差速轮模组3包括：一对驱动轮模块31，支架32，其中该驱动轮模块31示例包括：减速器311，车轮312，驱动电机313，所述驱动电机313经减速器311与车轮312传动连接，其中各所述驱动轮模块31分别与支架32连接，并使各所述驱动轮模块31的轮子同轴布置，而所述轴承件2的第二环22则与所述支架32顶部连接。

其中如图4所示，该轴承件2包括：第一环21，第二环22，所述第一环21与第二环22之间呈滚珠轴承连接形态，籍此使得第一环21与第二环22能够单独旋转各不干涉，由此使得双差速轮模组3进行双轮差动时可以调整其与托盘1的相对位置，从而实现各种横移斜移动作。

进一步的，以实施例一为例，若直接采用单组双差速轮模组3设置在托盘1上，并辅以万向轮作为从动轮4所形成的万向结构，虽然在一定程度上也可以实现万向移动的功能，但在实际使用中，发明人发现，在移动底盘行驶过程中，尤其在转弯的时候，由于用于回转支撑的轴承件2的第二环22和第一环21是可以相对转动的，同时双差速轮模组3在转动过程中该第二环22与第一环21相对转动产生的摩擦阻力一般是小于上部托盘1转动时底部万向轮与地面产生的摩擦阻力，因此这种情况下有时会导致移动底盘在转弯过程中双差速轮模组3朝向与上部托盘1朝向无法持续保持一致，进而使得移动底盘的运动状态变得随机，处于不可控制状态。

此时如果上部托盘1安装有用于自主导航的激光雷达或摄像头传感器，则出现这种不可控的运动状态将会直接导致导航规划与路径决策的失效。

因此为了解决该问题，如图4至9所示，本实用新型的第二个方面，还提供了一种全向移动底盘，其包括：驱动轮，从动轮4，托盘1，其中还包括：制动装置5，轴承件2，其中所述驱动轮为单组双差速轮模组3，所述轴承件2的第一环21与托盘1连接，所述双差速轮模组3与轴承件2的第二环22连接，所述双差速轮模组3设置在托盘1底部中心处，所述从动轮4为万向轮，其布设在双差速轮模组3周围，所述双差速轮模组3随双轮差速旋转，以经由轴承件2的第二环22来旋转调整其与托盘1的相对位置，所述制动装置5固定在双差速轮模组3上，且其制动部与所述轴承件2的第一环21在制动时相抵，以阻滞双差速轮模组3经由轴承件2的第二环22旋转，固定双差速轮模组3与托盘1的相对位置，籍此以解决移动底盘在转弯过程中双差速轮模组3朝向与上部托盘1朝向无法持续保持一致的问题。

具体来说，如图4所示，该轴承件2包括：第一环21，第二环22，所述第一环21与第二环22之间呈滚珠轴承连接形态，籍此使得第一环21与第二环22能够单独旋转各不干涉，由此使得双差速轮模组3进行双轮差动时可以调整其与托盘1的相对位置，从而实现各种横移斜移动作。

其中，所述双差速轮模组3包括：一对驱动轮模块31，支架32，其中各所述驱动轮模块31分别与支架32连接，并使各所述驱动轮模块31的轮子同轴布置，所述轴承件2的第二环22与所述支架32顶部连接，所述制动装置5布设在支架32上，且其制动部与所述轴承件2的第一环21在制动时相抵。

此外如图5所示，其中所述制动装置5包括：制动器51，制动头52，其中所述制动器51本示例中优选磁粉制动器51，所述制动头52连接在制动器51的轴端，所述制动头52与轴承件2的第一环21上皆对应设有轮齿，在非制动状态下，所述制动头52与轴承件2的第一环21可啮合转动，使得双差速轮模组3的旋转不会受阻，而当需要制动时，所述制动头52经制动器51制动停转，以此阻滞其与第一环21轮齿啮合转动，从而固定当前双差速轮模组3与托盘1的相对位置。

另一方面，为了更精确的控制双差速轮模组3与托盘1的相对位置，如图6所示，在优选示例中，所述全向移动底盘还包括：反馈装置6，其设置在双差速轮模组3上，其感测端与轴承件2的第一环21配接呈行星传动，其中本示例下，所述反馈装置6包括：旋转编码器61，传动件62，其中所述传动件62连接在旋转编码器61的轴端，所述传动件62与轴承件2的第一环21上皆对应设有轮齿以啮合呈行星传动，籍此当双差速轮模组3经双轮差速形成旋转时，将会同步带动传动件62与轴承件2第一环21呈行星齿轮啮合转动，进而为旋转编码器61提供检测依据，以供该旋转编码器61向控制系统提供数据，以知晓双差速轮模组3与托盘1的实际位置，便于形成全向移动时的闭环控制。

此外在其他实施方式中该传动件62与该第一环21也可以靠材料的摩擦力形成传动，如两者采用橡胶材料制成，相互之间具有较大的摩擦力以形成摩擦传动。

进一步的，为了避免轴承件2第一环21与双差速轮模组3的支架32产生摩擦，妨碍其全向旋转，如图9所示，所述轴承件2的第一环21与第二环22之间设计呈存在高度落差，使得所述第一环21悬于双差速轮模组3之上，从而避免两者产生接触。

进一步的，本实用新型的另一方面，还提供了一种移动机器人，其包括：导航模块，控制模块，驱动底盘，其中所述驱动底盘采用如上述中任一所述的全向移动底盘制成。

综上所述，通过本实用新型提供的该全向移动底盘及其制成的移动机器人，通过创新设计的轴承件2结构来连接托盘1与双差速轮模组3，从而能够只使用一组双差速轮模组3作为驱动轮来实现全向行驶，从而节省了实施成本。

其中在其他对应实施方式中，还创新的设计了轴承件2与制动装置5的对应结构，以及其与托盘1的配接结构关系，使得双差速轮模组3与托盘1之间形成了回转支撑结构，从而使得托盘1和双差速轮模组3的相对转动角度得到控制，籍此不但使得移动底盘能够在只使用一组双差速轮模组3的情况下实现全向行驶，而无需托盘1调头，从而降低了实施成本，并减少了全向行驶时的空间限制要求，同时还能克服底盘在转弯过程中双差速轮模组3朝向与上部托盘1朝向不能始终保持一致而导致底盘的运动状态变得随机的问题。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种全向移动底盘，包括：驱动轮，从动轮，托盘，其特征在于还包括：轴承件，其中所述驱动轮为单组双差速轮模组，所述轴承件的第一环与托盘连接，所述双差速轮模组与轴承件的第二环连接以与若干从动轮一同配置在托盘底部，所述双差速轮模组随双轮差速旋转，以经由轴承件的第二环来旋转调整其与托盘的相对位置。

2.根据权利要求1所述的全向移动底盘，其特征在于还包括：制动装置，所述制动装置固定在双差速轮模组上，且其制动部与所述轴承件的第一环在制动时相抵，以阻滞双差速轮模组经由轴承件的第二环旋转，固定双差速轮模组与托盘的相对位置。

3.根据权利要求2所述的全向移动底盘，其特征在于， 所述制动装置包括：制动器，制动头，所述制动头连接在制动器的轴端，所述制动头与轴承件的第一环上皆对应设有轮齿，所述制动头经制动器制动停转，以阻滞其与第一环轮齿啮合转动。

4.根据权利要求2所述的全向移动底盘，其特征在于，所述双差速轮模组包括：一对驱动轮模块，支架，其中各所述驱动轮模块分别与支架连接，并使各所述驱动轮模块的轮子同轴布置，所述轴承件的第二环与所述支架顶部连接，所述制动装置布设在支架上，且其制动部与所述轴承件的第一环在制动时相抵。

5.根据权利要求2所述的全向移动底盘，其特征在于，所述轴承件的第一环与第二环之间存在高度落差，所述第一环悬于双差速轮模组之上。

6.根据权利要求2所述的全向移动底盘，其特征在于，还包括：反馈装置，其设置在双差速轮模组上，其感测端与轴承件的第一环配接呈行星传动。

7.根据权利要求6所述的全向移动底盘，其特征在于，所述反馈装置包括：旋转编码器，传动件，其中所述传动件连接在旋转编码器的轴端，所述传动件与轴承件的第一环上皆对应设有轮齿以啮合呈行星传动。

8.根据权利要求2所述的全向移动底盘，其特征在于，所述双差速轮模组设置在托盘底部中心处，所述从动轮为万向轮，其布设在双差速轮模组周围。

9.根据权利要求3所述的全向移动底盘，其特征在于，所述制动器为磁粉制动器。

10.一种移动机器人，包括：导航模块，控制模块，驱动底盘，其特征在于，所述驱动底盘采用如权利要求1至9中任一所述的全向移动底盘制成。

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