CN219467843U - 一种可全向移动的底盘及清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种可全向移动的底盘及清洁机器人，包括双轮差速底盘以及与所述双轮差速底盘抵接的第二台架；所述双轮差速底盘上设置有旋转轴，所述第二台架上设置有轴孔，所述双轮差速底盘与所述第二台架通过所述旋转轴与所述轴孔相配合可相对转动连接，所述双轮差速底盘与所述第二台架相抵接面的摩擦力被设置为所述双轮差速底盘的转动不会带动所述第二台架转动，所述双轮差速底盘与所述第二台架上对应的设置有限位结构，所述限位结构用于将所述双轮差速底盘限位在相对垂直的第一工作位置以及第二工作位置，其结构简单、成本低、便于应用在移动机器人产品中帮助其实现全方向移动。

Description

一种可全向移动的底盘及清洁机器人

技术领域

本申请涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种可全向移动的底盘及清洁机器人。

背景技术

在移动机器人技术领域，双轮差速底盘由于结构简单、稳定、价格低，目前在行业内已经广泛应用。当机器人形状为圆形且驱动轮位于底盘中心时，双轮差速机器人具备全向移动能力。

然而，当机器人形状为长方形等一些其他不规则的形状时，双轮差速底盘不具备全向移动的能力，限制了机器人在狭窄通道的通过能力，降低了机器人对环境的适应性。

为提高机器人的全向移动能力，专利CN202120313498.2提出了一种四舵轮结构，专利CN202010344250.2提出了一种前置双舵轮结构，舵轮价格较贵且体积较大，限制了上述方案在实际产品中的应用。专利CN201911095905.0提出了基于四麦克纳姆轮的全向移动底盘，机器人运动灵活，但是麦轮底盘容易磨损，寿命低、价格贵，且四麦克纳姆轮系统对轮系之间的标定和运动控制算法的要求很高，系统过于复杂。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于：提供一种可全向移动的底盘，其结构简单、成本低、便于应用在移动机器人产品中帮助其实现全方向移动。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一方面，提供一种可全向移动的底盘，包括双轮差速底盘以及与所述双轮差速底盘抵接的第二台架；所述双轮差速底盘上设置有旋转轴，所述第二台架上设置有轴孔，所述双轮差速底盘与所述第二台架通过所述旋转轴与所述轴孔相配合可相对转动连接，所述双轮差速底盘与所述第二台架相抵接面的摩擦力被设置为所述双轮差速底盘的转动不会带动所述第二台架转动。

可选的，所述双轮差速底盘与所述第二台架上对应的设置有限位结构，所述限位结构用于将所述双轮差速底盘限位在相对垂直的第一工作位置以及第二工作位置。

可选的，所述限位结构包括与所述旋转轴固定连接的转动块，以及可选择性限制所述转动块的位置的滑块，所述转动块上设置有限位槽，所述滑块通过与所述限位槽配合限制所述转动块的位置，从而将所述双轮差速底盘限位在第一工作位置以及第二工作位置。

可选的，所述第二台架上设置有旋转槽，所述转动块可于所述旋转槽中在第一限位位置以及第二限位位置之间转动设置，所述第一限位位置对应于所述双轮差速底盘的第一工作位置，所述第二限位位置对应于所述双轮差速底盘的第二工作位置。

可选的，所述旋转槽为与所述旋转轴同心的半圆形结构，所述转动块为与所述旋转槽同心且半径与所述旋转槽半径相同的直角扇形结构。

可选的，所述转动块上设置有限位槽，所述限位槽被设置为在所述第一限位位置与所述第二限位位置时均能够与所述滑块配合而使所述转动块被限制转动。

可选的，所述第二台架上设置有滑槽，所述滑槽与所述旋转槽连通，所述滑块设置于所述滑槽中并可于所述滑槽中移动，所述滑块的至少部分可滑动至所述旋转槽中以与所述限位槽相配合。

可选的，还包括用于驱动所述滑块移动的滑块驱动机构，所述滑块驱动机构可转动设置于所述第二台架，且其动力输出端与所述滑块可转动连接。

可选的，所述双轮差速底盘包括第一台架，所述旋转轴与所述第一台架固定连接，所述转动块设置在所述旋转轴远离所述第一台架的一端。

可选的，所述第一台架底部同轴的设置有一对驱动轮，一对所述驱动轮的轴线与所述旋转轴的轴线垂直相交。

可选的，所述第一台架的底部还设置有导向轮，所述导向轮为两个，两个所述导向轮分别位于一对所述驱动轮的轴线的两侧，且位于两所述驱动轮的轴线的垂直平分线上。

可选的，所述双轮差速底盘与所述第二台架之间为滑动摩擦接触结构。

可选的，所述双轮差速底盘与所述第二台架之间为滚动摩擦接触结构。

另一方面，提供一种清洁机器人，包括机器人主体以及如上所述的可全向移动的底盘，所述机器人主体安装于所述第二台架。

本申请的有益效果为：本方案中通过将双轮差速底盘与第二台架设置为可相对旋转，且两者之间的摩擦力被设置为在不设置限位结构限制两者之间的相对转动的情况下，双轮差速底盘的转动不会带动第二台架转动，因此，当需要将可全向移动的底盘在纵向移动与横向移动进行切换时，可通过仅控制双轮差速底盘调整方向，第二台架保持位置不变。本方案中相对于现有的双轮差速底盘实现全向移动的方案，取消了对第二台架形状的限制，使得产品设计更加灵活，相对于现有的四舵轮结构全向移动底盘以及基于四麦克纳姆轮的全向移动底盘使用寿命更长、产品价格更低、控制更为简单。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为本申请实施例所述可全向移动的底盘立体结构示意图。

图2为本申请实施例所述可全向移动的底盘第一工作位置结构示意图。

图3为图2所示结构俯视图。

图4为本申请实施例所述可全向移动的底盘第二工作位置结构示意图。

图5为图4所示结构俯视图。

图6为本申请实施例所述可全向移动的底盘分解状态立体结构示意图。

图7为本申请实施例所述可全向移动的底盘又一分解状态立体结构示意图。

图8为本申请实施例所述可全向移动的底盘分解状态另一视角结构示意图。

图9为本申请实施例所述可全向移动的底盘再一分解状态立体结构示意图。

图10为本申请实施例所述第二台架立体结构示意图。

图11为本申请实施例所述第二台架另一视角结构示意图。

图12为本申请实施例所述可全向移动的底盘立体结构示意图(去掉驱动轮以及导向轮)。

图13为本申请实施例所述可全向移动的底盘立体结构另一视角示意图(去掉驱动轮以及导向轮)。

图14为本申请实施例所述双轮差速底盘结构示意图(去掉驱动轮以及导向轮)。

图中：

100、第二台架；110、轴孔；120、旋转槽；130、滑槽；200、双轮差速底盘；210、第一台架；220、驱动轮；230、导向轮；240、导向轮支架；250、驱动轮支架；260、旋转轴；310、转动块；311、限位槽；320、滑块；330、滑块销钉；340、电动推杆；350、电推杆销轴。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，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。

如图1-14所示，本实施例提供一种可全向移动的底盘，包括双轮差速底盘200以及与所述双轮差速底盘200抵接的第二台架100；所述双轮差速底盘200上设置有旋转轴260，所述第二台架100上设置有轴孔110，所述双轮差速底盘200与所述第二台架100通过所述旋转轴260与所述轴孔110相配合可相对转动连接，所述双轮差速底盘200与所述第二台架100相抵接面的摩擦力被设置为所述双轮差速底盘200的转动不会带动所述第二台架100转动。

本方案中通过将双轮差速底盘200与第二台架100设置为可相对旋转，且两者之间的摩擦力被设置为在不设置限位结构限制两者之间的相对转动的情况下，双轮差速底盘200的转动不会带动第二台架100转动，因此，当需要将可全向移动的底盘在纵向移动(此时双轮差速底盘200在下述第一工作位置或第二工作位置)与横向移动此时双轮差速底盘200在下述第二工作位置或第一工作位置)进行切换时，可通过仅控制双轮差速底盘200调整方向，第二台架100保持位置不变。

可选的，本实施例中所述双轮差速底盘200与所述第二台架100上对应的设置有限位结构，所述限位结构用于将所述双轮差速底盘200限位在相对垂直的第一工作位置以及第二工作位置。

在第一工作位置以及第二工作位置时通过限位结构对其位置进行保持，避免双轮差速底盘200与第二台架100相对转动，由此，可以保证底盘移动的稳定性，使其工作更可靠。

具体的，参照图2-5所示，所述限位结构包括与所述旋转轴260固定连接的转动块310，以及可选择性限制所述转动块310的位置的滑块320，所述转动块310上设置有限位槽311，所述滑块320通过与所述限位槽311配合限制所述转动块310的位置，从而将所述双轮差速底盘200限位在第一工作位置以及第二工作位置。

本方案中滑块320可滑动设置，当其滑动至与限位槽311配合时，将转动块310限制在特定位置，使其不能转动，当其滑动至全部脱离限位槽311时，解除对转动块310的限制，转动块310可以沿特定的轨迹转动。由于转动块310是通过旋转轴260连接在双轮差速底盘200上的，限制转动块310的转动即实现了双轮差速底盘200的转动，也即对双轮差速底盘200限制在了特定位置。

为了使双轮差速底盘200在相互垂直的第一工作位置与第二工作位置之间进行位置切换，本申请中需要对其可旋转的角度范围进行限定，作为一种优选方案，本方案限制转动块310仅能够旋转九十度，其能够旋转的两端极限位置对应双轮差速底板的第一工作位置和第二工作位置。

具体的，参照图3、5所示，本实施例中在所述第二台架100上设置有旋转槽120，所述转动块310可于所述旋转槽120中在第一限位位置以及第二限位位置之间转动设置，所述第一限位位置对应于所述双轮差速底盘200的第一工作位置，所述第二限位位置对应于所述双轮差速底盘200的第二工作位置。

所述旋转槽120为与所述旋转轴260同心的半圆形结构，所述转动块310为与所述旋转槽120同心且半径与所述旋转槽120半径相同的直角扇形结构。

通过将旋转槽120设置为半圆形结构，其所对应的角度范围为180°，而将转动块310设置为直角扇形结构，其所对应的角度为90°，也即，在旋转槽120中仍然有90°的空间可供转动块310旋转，以满足双轮差速底盘200在相会垂直的第一工作位置与第二工作位置之间进行位置切换。

优选的，本实施例中在所述限位槽311被设置为在所述第一限位位置与所述第二限位位置时均能够与所述滑块320配合而使所述转动块310被限制转动。

具体的，参照图13所示，本实施例中所述限位槽311为在扇形的所述转动块310的直角位置加工形成的缺口，该缺口具有两侧边，两侧边长度相同且分别垂直于所述转动块310的两外侧壁。即，本方案中的限位槽311为在所述转动块310的直角位置去除一正方形方块形成的缺口，通过采用该缺口形式，在转动块310转动至第一限位位置和第二限位位置的状态下限位槽311轴对称，滑块320沿其对称轴的方向移动均可与限位槽311相配合从而限制转动块310的转动。

进一步的，参照图10所示，本实施例中在所述第二台架100上设置有滑槽130，所述滑槽130与所述旋转槽120连通，所述滑块320设置于所述滑槽130中并可于所述滑槽130中移动，所述滑块320的至少部分可滑动至所述旋转槽120中以与所述限位槽311相配合。

可以理解的是，所述滑槽130的长度应大于滑块320在该方向上的长度，以使所述滑块320能够全部收缩至滑槽130内，从而避免在需要旋转块转动时，滑块320对其造成干涉。

具体的，在旋转块旋转至第一限位位置和第二限位位置的状态下，滑槽130与限位槽311也连通，使得滑块320可由滑槽130移动至限位槽311中，与旋转块接合，从而限制旋转块的转动。

参照图1-9所示，本申请中还包括用于驱动所述滑块320移动的滑块320驱动机构，所述滑块320驱动机构可转动设置于所述第二台架100，且其动力输出端与所述滑块320可转动连接。

滑块320驱动机构可以为电动推杆340，电动推杆340的主体通过电推杆销轴350可转动的安装在第二台架100上，其动力输出端通过滑块销钉330与滑块320固定连接，从而通过电动推杆340推拉滑块320在滑槽130中滑动。

需要指出的是，上述采用电动推杆340作为滑块320驱动机构并不作为对本申请的限制，在其他实施例中还可以采用液压缸、气压缸、线性马达等结构作为滑块320驱动机构。

参照图1-8所示，本申请中所述双轮差速底盘200包括第一台架210，所述旋转轴260与所述第一台架210固定连接，所述转动块310设置在所述旋转轴260远离所述第一台架210的一端。

具体的，参照图8所示，本实施例中沿旋转轴260的轴线方向的两端分别连接有第一台架210以及转动块310，如图中所示方向，旋转轴260设置在第一台架210的上方，在旋转轴260远离所述第一台架210的一端，也即旋转轴260在图示方向的上端连接有转动块310。

转动块310可通过焊接、插接的方式与旋转轴260固定，第二台架100上设置有能够与旋转轴260配合的轴孔110，轴孔110上方形成所述旋转槽120，转动块310的尺寸大于轴孔110的尺寸，其无法在与旋转轴260组装完成的情况下穿过轴孔110而与第二台架100组装，因此，其可采用与旋转轴260为可拆卸连接的结构，转动块310与旋转轴260在第二台架100的两侧与第二台架100组装。

可选的，还可以采用旋转轴260与第一台架210为可拆卸连接的方式，旋转轴260与转动块310于第二台架100上方穿过轴孔110与第二台架100组装，之后再与设置在下方的第一台架210组装。

具体的，参照图7-10所示，所述第一台架210底部同轴的设置有一对驱动轮220，一对所述驱动轮220的轴线与所述旋转轴260的轴线垂直相交。所述第一台架210的底部设置有驱动轮支架250，所述驱动轮220通过驱动轮支架250安装。

进一步的，所述第一台架210的底部还设置有导向轮230，所述导向轮230为两个，两个所述导向轮230分别位于一对所述驱动轮220的轴线的两侧，且位于两所述驱动轮220的轴线的垂直平分线上。所述第一台架210的底部还设置有导向轮支架240，导向轮230通过导向轮支架240安装。

本方案中，导向轮230为可全向移动的底盘的行走提供导向，驱动轮220为可全向移动的底盘的正常行走及转换行走方向提供动力，转换行走方向时，两个驱动轮220向相反方向旋转。

具体的，所述导向轮230为万向轮。

可选的，所述双轮差速底盘200与所述第二台架100之间为滑动摩擦接触结构，实际使用中，双轮差速底盘200的第一台架210与第二台架100抵接，两者相抵接的表面需加工至足够光滑，并结合第二台架100的重量产生的惯性，确保双轮差速底盘200的转动不会带动第二台架100转动。

可以理解的是，为了实现双轮差速底盘200与第二台架100之间具有较小的摩擦力并不限于采用滑动摩擦的结构，在其他可选实施例中还可以采用所述双轮差速底盘200与所述第二台架100之间为滚动摩擦接触结构的方案。

进一步的，为了进一步保证双轮差速底盘200与第二台架100之间具有较小的摩擦力，本方案中在旋转轴260外套设有轴承，轴承的内圈与旋转轴260固定连接，轴承的外圈与轴孔110固定连接。

可选的，所述轴承可以为圆锥滚子轴承或推力球轴承。在采用上述安装有轴承的结构的情况下，第二台架100与双轮差速底盘200之间可不抵接，以进一步降低摩擦力。

本申请所述的可全向移动的底盘在工作过程中，转动块310位于旋转槽120的一个极限位置，此时滑块320卡接在限位槽311中以使转动块310无法相对于第二台架100转动，可全向移动的底盘能够在此状态下正常行驶、转弯，但是其车头方向始终位于前后两端，当需要将其车头方向切换为左右方向时，首先通过滑块320驱动机构驱动滑块320滑动，解除对转动块310的锁定，之后通过反向驱动两驱动轮220，使得双轮差速底盘200转动，由于双轮差速底盘200与第二台架100的摩擦力小，在第二台架100惯性的作用下双轮差速底盘200转动无法带动第二台架100转动，使得双轮差速底盘200可以转动90°，此时再控制滑块320滑动对转动块310进行锁定。

同时，本实施例还提供一种清洁机器人，包括机器人主体以及如上所述的可全向移动的底盘，所述机器人主体安装于所述第二台架100。

采用本方案的清洁机器人可以通过双轮差速底盘200实现全方向移动，机器人主体可以设置为任意形状，提高了产品使用及设计的灵活性，减少生产成本，降低控制难度。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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申请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一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种可全向移动的底盘，其特征在于，包括双轮差速底盘(200)以及与所述双轮差速底盘(200)抵接的第二台架(100)；所述双轮差速底盘(200)上设置有旋转轴(260)，所述第二台架(100)上设置有轴孔(110)，所述双轮差速底盘(200)与所述第二台架(100)通过所述旋转轴(260)与所述轴孔(110)相配合可相对转动连接，所述双轮差速底盘(200)与所述第二台架(100)相抵接面的摩擦力被设置为所述双轮差速底盘(200)的转动不会带动所述第二台架(100)转动。

2.根据权利要求1所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述双轮差速底盘(200)与所述第二台架(100)上对应的设置有限位结构，所述限位结构用于将所述双轮差速底盘(200)限位在相对垂直的第一工作位置以及第二工作位置。

3.根据权利要求2所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述限位结构包括与所述旋转轴(260)固定连接的转动块(310)，以及可选择性限制所述转动块(310)的位置的滑块(320)，所述转动块(310)上设置有限位槽(311)，所述滑块(320)通过与所述限位槽(311)配合限制所述转动块(310)的位置，从而将所述双轮差速底盘(200)限位在第一工作位置以及第二工作位置。

4.根据权利要求3所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述第二台架(100)上设置有旋转槽(120)，所述转动块(310)可于所述旋转槽(120)中在第一限位位置以及第二限位位置之间转动设置，所述第一限位位置对应于所述双轮差速底盘(200)的第一工作位置，所述第二限位位置对应于所述双轮差速底盘(200)的第二工作位置。

5.根据权利要求4所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述旋转槽(120)为与所述旋转轴(260)同心的半圆形结构，所述转动块(310)为与所述旋转槽(120)同心且半径与所述旋转槽(120)半径相同的直角扇形结构。

6.根据权利要求5所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述限位槽(311)被设置为在所述第一限位位置与所述第二限位位置时均能够与所述滑块(320)配合而使所述转动块(310)被限制转动。

7.根据权利要求6所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述第二台架(100)上设置有滑槽(130)，所述滑槽(130)与所述旋转槽(120)连通，所述滑块(320)设置于所述滑槽(130)中并可于所述滑槽(130)中移动，所述滑块(320)的至少部分可滑动至所述旋转槽(120)中以与所述限位槽(311)相配合。

8.根据权利要求7所述的可全向移动的底盘，其特征在于，还包括用于驱动所述滑块(320)移动的滑块(320)驱动机构，所述滑块(320)驱动机构可转动设置于所述第二台架(100)，且其动力输出端与所述滑块(320)可转动连接。

9.根据权利要求3-8中任一项所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述双轮差速底盘(200)包括第一台架(210)，所述旋转轴(260)与所述第一台架(210)固定连接，所述转动块(310)设置在所述旋转轴(260)远离所述第一台架(210)的一端。

10.根据权利要求9所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述第一台架(210)底部同轴的设置有一对驱动轮(220)，一对所述驱动轮(220)的轴线与所述旋转轴(260)的轴线垂直相交。

11.根据权利要求10所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述第一台架(210)的底部还设置有导向轮(230)，所述导向轮(230)为两个，两个所述导向轮(230)分别位于一对所述驱动轮(220)的轴线的两侧，且位于两所述驱动轮(220)的轴线的垂直平分线上。

12.根据权利要求1-8中任一项所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述双轮差速底盘(200)与所述第二台架(100)之间为滑动摩擦接触结构。

13.根据权利要求1-8中任一项所述的可全向移动的底盘，其特征在于，所述双轮差速底盘(200)与所述第二台架(100)之间为滚动摩擦接触结构。

14.一种清洁机器人，其特征在于，包括机器人主体以及权利要求1-13中任一项所述的可全向移动的底盘，所述机器人主体安装于所述第二台架(100)。