CN219427926U - 移动机器人的驱动装置和底盘以及移动机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种移动机器人的驱动装置和底盘以及移动机器人。驱动装置用于带动移动机器人的底盘移动，驱动装置包括主动机构、驱动机构和至少一个从动机构，主动机构包括主动轴，以及分别连接于主动轴两端的两个主动轮；驱动机构与主动轴连接，并用于驱动主动轴旋转；从动机构包括与主动轴平行设置的从动轴、分别连接于从动轴两端的两个从动轮，以及至少一个传动组件；传动组件的两端分别与主动轴和从动轴连接，且主动轴可通过传动组件带动从动轴转动，以驱动从动轮转动。本申请提供的方案，能够同步驱动主动轮和从动轮运动，提高移动机器人的运动响应速度以及运动的灵活性。

Description

移动机器人的驱动装置和底盘以及移动机器人

技术领域

本申请涉及智能仓储技术领域，尤其涉及移动机器人的驱动装置和底盘以及移动机器人。

背景技术

目前物流仓储用的移动机器人底盘上安装有两个驱动轮和四个万向轮，其中两个驱动轮居中布置，在驱动机构的驱动力下转动，以支持底盘前进、后退及原地旋转的运动；万向轮在驱动轮的带动下辅助支撑底盘运动。由于驱动机构只驱动两个驱动轮转动，不会驱动四个万向轮转动，导致万向轮的转动会有滞后和延迟。

实用新型内容

为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种移动机器人的驱动装置和底盘以及移动机器人，能够同步驱动主动轮和从动轮运动，提高移动机器人的运动响应速度以及运动的灵活性。

本申请第一方面提供一种移动机器人的驱动装置，其用于带动所述移动机器人的底盘移动，所述驱动装置包括：

主动机构，所述主动机构包括主动轴，以及分别连接于所述主动轴两端的两个主动轮；

驱动机构，所述驱动机构与所述主动轴连接，并用于驱动所述主动轴旋转；

至少一个从动机构，所述从动机构包括与所述主动轴平行设置的从动轴、分别连接于所述从动轴两端的两个从动轮，以及至少一个传动组件；所述传动组件的两端分别与所述主动轴和所述从动轴连接，且所述主动轴可通过所述传动组件带动所述从动轴转动，以驱动所述从动轮转动。

作为一个可选的实施例：

所述主动轴包括联动轴，以及连接于所述联动轴两端的两个驱动轴；两个所述主动轮分别连接于两个所述驱动轴远离所述联动轴的一端，且所述传动组件与所述联动轴连接；

所述驱动机构包括两个驱动器，两个所述驱动器分别与两个所述驱动轴连接，并用于驱动对应的所述驱动轴转动；以及，所述联动轴被配置为当两个所述驱动轴同向转动时转动，并带动所述从动轮转动；当两个所述驱动轴反向转动时锁止，并限制所述从动轮转动。

作为一个可选的实施例，所述联动轴包括沿所述联动轴的轴线方向设置的两个副轴，两个所述副轴相互靠近的一端通过联轴器连接。

作为一个可选的实施例，所述驱动机构还包括两个差速器，所述联动轴的两端分别通过两个所述差速器与两个所述驱动轴连接，且两个所述驱动器分别与两个所述差速器连接，并通过所述差速器驱动所述主动轮和所述从动轮转动。

作为一个可选的实施例，所述传动组件包括：

传动轮，所述传动轮设于所述联动轴上；

被动轮，所述被动轮设于所述从动轴上；

传动带，所述传动带可转动地设于所述传动轮和所述被动轮之间，且所述传动轮用于在所述联动轴的转动作用下通过所述传动带带动所述被动轮转动。

作为一个可选的实施例，所述驱动装置包括两个从动机构，所述主动轴位于两个所述从动机构的两个从动轴之间；且所述从动机构包括平行设置的两个传动组件。

作为一个可选的实施例，所述从动轮为麦克纳姆轮。

作为一个可选的实施例，所述从动轮最底端的小滚子的母线经过所述主动轴的中心。

本申请第二方面提供一种移动机器人的底盘，包括：

底盘本体；以及，

上述所述的驱动装置，所述驱动装置设于所述底盘本体的底部；且所述主动轴沿所述底盘本体的宽度方向延伸设置，所述主动轴和所述从动轴沿所述底盘本体的长度方向平行设置。

作为一个可选的实施例，所述底盘本体上凹设于多个用于容置所述主动轮和所述从动轮的容置位。

作为一个可选的实施例，所述底盘本体上设置有沿所述底盘本体的宽度方向间隔分布的多个固定件，多个所述固定件具有与所述主动轴和/或所述从动轴限位适配的安装孔，所述主动轴和/或所述从动轴穿设于所述安装孔内。

本申请第三方面提供一种移动机器人，包括上述所述的底盘、竖直设于所述底盘上的立柱，以及可沿所述立柱垂直升降的取货装置。

本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请通过驱动机构驱动主动转动，主动轴转动带动两个主动轮转动，还通过传动组件带动从动轴转动，从动轴转动带动两个从动轮转动。因此，本申请通过驱动机构实现主动轮和从动轮的同步转动，从动轮不仅仅起到支撑移动机器人底盘运动的作用，还起到驱动移动机器人底盘运动的作用。从而起到提高移动机器人的运动响应速度以及运动的灵活性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细地描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1是相关技术中的移动机器人的底盘的俯视图；

图2是本申请实施例示出的移动机器人的驱动装置的结构示意图；

图3是图2中示出的主动机构和驱动机构的结构示意图；

图4是图2中示出的从动机构的结构示意图；

图5是本申请实施例示出的移动机器人的底盘的三维结构图；

图6是本申请实施例示出的移动机器人的底盘的俯视图；

图7是图6中示出的底盘本体的结构示意图。

附图标记：

1、驱动装置；10、主动机构；100、主动轴；101、主动轮；102、联动轴；1020、副轴；103、驱动轴；104、联轴器；11、驱动机构；110、驱动器；111、差速器；12、从动机构；120、从动轴；121、从动轮；1210、小滚子；122、传动组件；1220、传动轮；1221、被动轮；1222、传动带；

2、盘本体；20、容置位；21、固定件；210、安装孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

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申请中的具体含义。

目前物流仓储用的移动机器人由用于装配驱动轮的底盘和设置于底盘上的货架组成。参见图1所示，相关技术中的底盘的底盘本体2的底部安装有两个主动轮101和四个从动轮121，两个主动轮101分别连接有两个主动轴100，且通过两个驱动机构11分别驱动两个主动轮101转动，以实现两个主动轮101的运动。而从动轮121主要起到辅助支撑底盘本体2运动的作用，驱动机构11并不会驱动从动轮121转动，导致从动轮121的转动会出现滞后和延迟，导致移动机器人的运动响应速度变慢，降低了移动机器人运动的灵活性。

针对上述问题，本申请实施例提供一种移动机器人的驱动装置，能够同步驱动主动轮和从动轮运动，提高移动机器人的运动响应速度以及运动的灵活性。

以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

图2是本申请实施例示出的移动机器人的驱动装置的结构示意图。

参见图2，一种移动机器人的驱动装置，其用于装配于移动机器人底盘的底部，驱动装置1包括主动机构10、驱动机构11和至少一个从动机构12，主动机构10包括主动轴100，以及分别连接于主动轴100两端的两个主动轮101；驱动机构11与主动轴100连接，并用于驱动主动轴100旋转；从动机构12包括与主动轴100平行设置的从动轴120、分别连接于从动轴120两端的两个从动轮121，以及至少一个传动组件122；传动组件122的两端分别与主动轴100和从动轴120连接，且主动轴100可通过传动组件122带动从动轴120转动，以驱动从动轮121转动。

本申请实施例通过驱动机构11驱动主动轴100转动，主动轴100转动带动两个主动轮101转动，还通过传动组件122带动从动轴120转动，从动轴120转动带动两个从动轮121转动。因此，本申请实施例通过驱动机构实现主动轮101和从动轮121的同步转动，从动轮121不仅仅起到支撑移动机器人底盘运动的作用，还起到驱动移动机器人底盘运动的作用。从而起到提高移动机器人的运动响应速度以及运动的灵活性。

本申请实施例的驱动装置实现了如下功能：

1、在启动时，如果移动机器人底盘是延续停之前的运动，比如前进停止后再启动前进，这时候从动轮121会与主动轴100同步转动，共同驱动底盘前进，提高了底盘启动速度及加速度，减少了移动机器人整体的响应时间。

2、在启动时，如果移动机器人底盘不是延续停止前的运动，比如前进停止后改为后退，这时候从动轮121无需调整转向就能适应底盘的运动，从动轮121会在驱动机构11和传动组件122的驱动力的作用下立即响应，快速恢复滚动摩擦，大大减小底盘启动的摩擦力，提高底盘启动速度及加速度，使得机器人整体的响应时间大大缩短。

3、在转弯时，从动轮121能及时与移动机器人底盘旋转运动适配，使得底盘转向更加灵活。

4、移动机器人底盘过坎时，即使从动轮121陷入坎中，也可以依靠驱动机构11的驱动力主动从坎中运动出来，大大降低了对底盘造成的阻力，提高了行进速度。

作为一个可选的实施例，参见图3所示，主动轴100包括联动轴102，以及连接于联动轴102两端的两个驱动轴103；两个主动轮101分别连接于两个驱动轴103远离联动轴102的一端，且传动组件122与联动轴102连接；驱动机构11包括两个驱动器110，两个驱动器110分别与两个驱动轴103连接，并用于驱动对应的驱动轴103转动；以及，联动轴102被配置为当两个驱动轴103同向转动时转动，并带动从动轮121转动；当两个驱动轴103反向转动时锁止，并限制从动轮121转动。

本申请实施例的主动轴100主要由联动轴102和驱动轴103组成，两个驱动机构11分别驱动两个驱动轴103转动，两个驱动轴103转动带动联动轴102转动。当两个驱动轴103同向转动时，两个主动轮101同向转动，驱使底盘前进或后退，同时联动轴102也会随驱动轴103转动，从而带动从动轮121转动，实现从动轮121与主动轮101的同步转动。当两个驱动轴103反向转动时，两个主动轮101反向转动，驱使底盘旋转；并且由于两个驱动轴103反向转动，与两个驱动轴103连接的联动轴102无法进行两个方向的转动，因此会被锁止无法转动，使得动力不会传递至从动轮121，从而限制从动轮121的转动。

另外，本申请实施例的驱动器110为减速电机，通过设置两个驱动器110驱动两个主动轮101转动，增强了两个主动轮101转动的同步性和联动性，提高了两个主动轮101转动的响应速度。

作为一个优选的实施例，参见图3所示，联动轴102包括沿联动轴102的轴线方向设置的两个副轴1020，两个副轴1020相互靠近的一端通过联轴器104连接。

本申请实施例通过两个副轴1020分别驱动从动轴120两端的从动轮121转动，以提供给从动轮121足够的驱动力，从而提高从动轮121的响应速度。并且通过联轴器104实现两个副轴1020的同向同步转动，当两个驱动轴103反向转动时，两个副轴1020无法反向转动而锁止。

作为一个优选的实施例，参见图3所示，驱动机构11还包括两个差速器111，联动轴102的两端分别通过两个差速器111与两个驱动轴103连接，且两个驱动器110分别与两个差速器111连接，并通过差速器111驱动主动轮101和从动轮121转动。

本申请实施例的驱动器110的输出端通过齿轮与差速器111啮合，驱动器110的输出端转动，带动差速器111的齿轮转动，从而使得与差速器111连接的驱动轴103和联动轴102转动，最终带动主动轮101和从动轮121的同步转动。

另外，由于本申请实施例的差速器111的两端分别与联动轴102和驱动轴103连接，当出现两个驱动轴103转速不同而导致联动轴102被堵死的情况时，驱动轴103可以在差速器111的作用下继续转动，不影响主动轮101的转动。

作为一个可选的实施例，参见图4所示，传动组件122包括传动轮1220、被动轮1221和传动带1222，传动轮1220设于联动轴102上；被动轮1221设于从动轴120上；传动带1222可转动地设于传动轮1220和被动轮1221之间，且传动轮1220用于在联动轴102的转动作用下通过传动带1222带动被动轮1221转动。

本申请实施例的传动组件122的传动原理如下：

当联动轴102转动时，带动传动轮1220转动，传动轮1220通过传动带1222带动被动轮1221转动，使得从动轴120随被动轮1221一起转动，最终带动从动轮121转动。

另外，本申请的传动带1222可以是皮带也可以是链条，是皮带时，传动轮1220和被动轮1221为皮带轮，是链条时，传动轮1220和被动轮1221是链轮。

作为一个可选的实施例，参见图4所示，驱动装置包括两个从动机构12，主动轴100位于两个从动机构12的两个从动轴120之间；且从动机构12包括平行设置的两个传动组件122。

本申请实施例通过对称设置的两个从动机构12实现移动机器人的底盘的平稳运动，且可以更灵活方便的实现全方位移动功能。

作为一个可选的实施例，从动轮121为麦克纳姆轮。

麦克纳姆轮可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等全方位运动。非常适合转运空间有限、作业通道狭窄的工作环境，在提高仓储运输效率、增加仓储空间利用率以及降低人力成本方面具有明显的效果。

作为一个优选的实施例，参见图6所示，从动轮121最底端的小滚子1210的母线经过主动轴100的中心。

麦克纳姆轮的轮缘上斜向分布着许多小滚子，从动轮121最底端的小滚子1210(即接地的小滚子)的母线经过主动轴100的中心，当移动机器人的底盘旋转时，从动轮121与地面一直保持滚动摩擦，不存在静摩擦，既可以减少对地面的摩擦，不划伤地面，又能减少旋转阻力。

本申请实施例的驱动装置的工作原理如下：

1、当两个驱动器110正转时，通过两个差速器111驱动两个驱动轴103和两个副轴1020同向运动，两个驱动轴103转动带动两个主动轮101前进，两个副轴1020通过传动组件122带动四个从动轮121一起前进。

2、当两个驱动器110正转时，通过两个差速器111驱动两个驱动轴103和两个副轴1020同向运动，两个驱动轴103转动带动两个主动轮101后退，两个副轴1020通过传动组件122带动四个从动轮121一起后退。

3、当左侧驱动器110正转、右侧驱动器110反转时，两个差速器111驱动两个驱动轴103反向运动，两个副轴1020在联轴器104内被锁止，无法转动，动力无法通过传动组件122输出至从动轮121，仅仅输出至两个主动轮101反向旋转，使得移动机器人的底盘顺时针旋转。

4、当左侧驱动器110反转、右侧驱动器110正转时，两个差速器111驱动两个驱动轴103反向运动，两个副轴1020在联轴器104内被锁止，无法转动，动力无法通过传动组件122输出至从动轮121，仅仅输出至两个主动轮101反向旋转，使得移动机器人的底盘逆时针旋转。

本申请实施例通过两个驱动器110的四种驱动状态，实现了移动机器人的底盘的四种运动，即两个驱动器110同时正转、两个驱动器110同时反转、左侧驱动器110正转右侧驱动器110反转，以及左侧驱动器110反转右侧驱动器110正转，分别实现了底盘的前进、后退、顺时针旋转和逆时针旋转。

与前述应用功能实现装置实施例相对应，本申请还提供了一种移动机器人的底盘及相应的实施例。

图5是本申请实施例示出的移动机器人的底盘的结构示意图。

参见图5，一种移动机器人的底盘，包括底盘本体2，以及，前述的驱动装置1，驱动装置1设于底盘本体2的底部；且主动轴100沿底盘本体2的宽度方向延伸设置，主动轴100和从动轴120沿底盘本体2的长度方向平行设置。

本申请实施例的驱动装置1实现底盘沿其长度方向的行进，通过驱动机构实现主动轮101和从动轮121的同步转动，从动轮121不仅仅起到支撑移动机器人底盘运动的作用，还起到驱动移动机器人底盘运动的作用。从而提高移动机器人的运动响应速度以及运动的灵活性。

作为一个可选的实施例，参见图7所示，底盘本体2上凹设于多个用于容置主动轮101和从动轮121的容置位20。

由于本申请实施例的主动轴100和从动轴120紧靠底盘本体2的底部，而主动轮101和从动轮121具有一定的体积，因此需要将主动轮101和从动轮121部分容置在容置位20内，即能减小整个底盘的体积还能实现底盘平稳移动。

作为一个可选的实施例，参见图7所示，底盘本体2上设置有沿底盘本体2的宽度方向间隔分布的多个固定件21，多个固定件21具有与主动轴100和/或从动轴120限位适配的安装孔210，主动轴100和/或从动轴120穿设于安装孔210内。

当驱动装置1装配在底盘本体2上时，主动轴100和/或从动轴120穿设于沿底盘本体2的宽度方向间隔分布的多个固定件21的安装孔210内，从而使主动轴100和/或从动轴120固定在底盘本体2上，保障了主动轴100和/或从动轴120的平稳转动。

与前述应用功能实现装置实施例相对应，本申请还提供了一种移动机器人及相应的实施例。

一种移动机器人，包括前述的底盘、竖直设于底盘上的立柱，以及可沿立柱垂直升降的取货装置。

本申请实施例的移动机器人的底盘顶部装配有立柱，底部装配有驱动装置。立柱用于存储货物，取货装置沿立柱垂直升降实现取货和放货，驱动装置用于辅助移动机器人在仓库内灵活移动，实现货物的高效搬运。

上文中已经参考附图详细描述了本申请的方案。在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必需的。另外，可以理解，本申请实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减，本申请实施例装置中的模块可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (12)

1.一种移动机器人驱动装置，其特征在于，其用于带动所述移动机器人的底盘移动，所述驱动装置(1)包括：

主动机构(10)，所述主动机构(10)包括主动轴(100)，以及分别连接于所述主动轴(100)两端的两个主动轮(101)；

驱动机构(11)，所述驱动机构(11)与所述主动轴(100)连接，并用于驱动所述主动轴(100)旋转；

至少一个从动机构(12)，所述从动机构(12)包括与所述主动轴(100)平行设置的从动轴(120)、分别连接于所述从动轴(120)两端的两个从动轮(121)，以及至少一个传动组件(122)；所述传动组件(122)的两端分别与所述主动轴(100)和所述从动轴(120)连接，且所述主动轴(100)可通过所述传动组件(122)带动所述从动轴(120)转动，以驱动所述从动轮(121)转动。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：

所述主动轴(100)包括联动轴(102)，以及连接于所述联动轴(102)两端的两个驱动轴(103)；两个所述主动轮(101)分别连接于两个所述驱动轴(103)远离所述联动轴(102)的一端，且所述传动组件(122)与所述联动轴(102)连接；

所述驱动机构(11)包括两个驱动器(110)，两个所述驱动器(110)分别与两个所述驱动轴(103)连接，并用于驱动对应的所述驱动轴(103)转动；以及，所述联动轴(102)被配置为当两个所述驱动轴(103)同向转动时转动，并带动所述从动轮(121)转动；当两个所述驱动轴(103)反向转动时锁止，并限制所述从动轮(121)转动。

3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述联动轴(102)包括沿所述联动轴(102)的轴线方向设置的两个副轴(1020)，两个所述副轴(1020)相互靠近的一端通过联轴器(104)连接。

4.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动机构(11)还包括两个差速器(111)，所述联动轴(102)的两端分别通过两个所述差速器(111)与两个所述驱动轴(103)连接，且两个所述驱动器(110)分别与两个所述差速器(111)连接，并通过所述差速器(111)驱动所述主动轮(101)和所述从动轮(121)转动。

5.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，所述传动组件(122)包括：

传动轮(1220)，所述传动轮(1220)设于所述联动轴(102)上；

被动轮(1221)，所述被动轮(1221)设于所述从动轴(120)上；

传动带(1222)，所述传动带(1222)可转动地设于所述传动轮(1220)和所述被动轮(1221)之间，且所述传动轮(1220)用于在所述联动轴(102)的转动作用下通过所述传动带(1222)带动所述被动轮(1221)转动。

6.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括两个从动机构(12)，所述主动轴(100)位于两个所述从动机构(12)的两个从动轴(120)之间；且所述从动机构(12)包括平行设置的两个传动组件(122)。

7.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述从动轮(121)为麦克纳姆轮。

8.根据权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述从动轮(121)最底端的小滚子(1210)的母线经过所述主动轴(100)的中心。

9.一种移动机器人的底盘，其特征在于，包括：

底盘本体(2)；以及，

如权利要求1-8任一项所述的驱动装置(1)，所述驱动装置(1)设于所述底盘本体(2)的底部；且所述主动轴(100)沿所述底盘本体(2)的宽度方向延伸设置，所述主动轴(100)和所述从动轴(120)沿所述底盘本体(2)的长度方向平行设置。

10.根据权利要求9所述的底盘，其特征在于，所述底盘本体(2)上凹设于多个用于容置所述主动轮(101)和所述从动轮(121)的容置位(20)。

11.根据权利要求9所述的底盘，其特征在于，所述底盘本体(2)上设置有沿所述底盘本体(2)的宽度方向间隔分布的多个固定件(21)，多个所述固定件(21)具有与所述主动轴(100)和/或所述从动轴(120)限位适配的安装孔(210)，所述主动轴(100)和/或所述从动轴(120)穿设于所述安装孔(210)内。

12.一种移动机器人，其特征在于，包括如权利要求9-11任一项所述的底盘、竖直设于所述底盘上的立柱，以及可沿所述立柱垂直升降的取货装置。