CN219904568U - 一种浮动行走的行走机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浮动行走的行走机器人，包括壳体，所述壳体的内部设置有电源以及与电源连接的工控装置，所述壳体的前端设置有安装凹槽，所述安装凹槽中设置有激光雷达组件，所述壳体的前端位于安装凹槽下方的位置沿周向设置有若干超声波传感器，所述激光雷达组件与超声波传感器均与工控装置连接；所述壳体的底部两侧分别设置有浮动行走轮，所述浮动行走轮的内部设置有带动浮动行走轮转动的轮毂电机；所述壳体内部的后端设置有伺服驱动器，所述伺服驱动器分别与轮毂电机以及工控装置连接；本实用新型公开的浮动行走的行走机器人能够针对起伏的路面自动寻路、规划路线，并进行平稳顺利的行走。

Description

一种浮动行走的行走机器人

技术领域

本实用新型属于行走机器人的技术领域，涉及一种浮动行走的行走机器人。

背景技术

行走机器人是通过行走轮等运动部件进行驱动，并在其内部安装各类功能部件构成的自动化行走装置。随着科学技术的发展，智能的自动行走机器人的应用越来越广泛。如行走机器人在家居产品上的应用，如行走割草机、行走吸尘器、行走消毒器等，这些智能设备给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。与传统产品相比，自动行走机器人具备自主决策路径的行走功能，可以实时防止碰撞，范围之内防止出线，自动返回充电，具备安全检测和电池电量检测，具备一定爬坡能力。但是，现有的行走机器人往往只能针对平坦的地面进行行走作业，但是在针对坡度有起伏变化的路面时，现有的行走机器人就不能平稳的行走，甚至会出现卡顿的情况。

因此，针对现有的行走机器人不能在坡度有所起伏的路面上正常平稳行走的问题，本实用新型公开了一种浮动行走的行走机器人。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种浮动行走的行走机器人，能够针对起伏的路面自动寻路、规划路线，并进行平稳顺利的行走。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种浮动行走的行走机器人，包括壳体，所述壳体的内部设置有电源以及与电源连接的工控装置，所述壳体的前端设置有安装凹槽，所述安装凹槽中设置有激光雷达组件，所述壳体的前端位于安装凹槽下方的位置沿周向设置有若干超声波传感器，所述激光雷达组件与超声波传感器均与工控装置连接；所述壳体的底部两侧分别设置有浮动行走轮，所述浮动行走轮的内部设置有带动浮动行走轮转动的轮毂电机；所述壳体内部的后端设置有伺服驱动器，所述伺服驱动器分别与轮毂电机以及工控装置连接。

通过设置在壳体前端的安装凹槽内部的激光雷达组件以及壳体前端下部周向设置的若干超声波传感器进行激光导向以及障碍物检测避障，激光雷达组件与超声波传感器将检测到的导向数据与障碍物数据发送至工控装置，通过工控装置规划机器人的行走路线。然后通过伺服驱动器根据规划的行走路线向轮毂电机发送驱动信号，进而使得轮毂电机带动浮动行走轮转动，进而实现带动机器人按照规划的路线进行行走。由于两侧的浮动行走轮在经过起伏的路面时能够伴随路面坡度进行异步浮动，进而使得两侧浮动行走轮在行走过程中均能够根据地面的气起伏程度进行浮动，进而保证行走机器人能够在进行过起伏不平的路面时依旧能够进行平稳顺利的行走。

需要进一步说明的是，上述安装在浮动行走轮内部的轮毂电机是常规的现有技术，且轮毂电机直接采用市售现有产品，轮毂电机本身也不是本申请的改进点。故轮毂电机的具体结构、在浮动行走轮组中的安装结构、使用原理在此不再赘述。

需要进一步说明的是，本申请的行走机器人能够适应起伏坡度在0-20°之内的路面进行平稳行走。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述电源的顶部设置有隔板，所述隔板的顶部设置有工控装置，所述隔板的顶部还设置有与工控装置连接的陀螺仪以及与激光雷达组件连接的激光雷达信号转换器。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述工控装置包括工控机箱以及设置在工控机箱内部的工控管理器与电源管理器，所述电源管理器与电源连接，所述工控管理器与超声波传感器、伺服驱动器、陀螺仪、激光雷达信号转换器连接。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述工控管理器上还设置有wifi天线接头。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述壳体内部的前端设置有迷你路由器。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述壳体的后端侧壁上设置有充电触点。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述壳体的前端设置有前灯带，所述壳体的后端设置有后灯带。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述壳体的底部前端设置有定向轮，所述壳体的底部在方形区域的角点处设置有万向轮。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述浮动行走轮包括行走轮和设置在行走轮一侧并与壳体连接的安装框架，所述安装框架的内部沿竖直方向设置有至少一组线性导向结构，所述线性导向结构上滑动设置有浮动安装座，所述浮动安装座上设置有安装孔，所述行走轮的轮轴延伸至安装孔中，所述行走轮的内部设置有与轮轴连接的轮毂电机。

为了更好地实现本实用新型，进一步的，所述浮动安装座与安装框架的顶部和/或底部之间设置有至少一组弹性减震装置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型通过在壳体的前端设置激光雷达组件与超声波传感器，通过激光雷达组件与超声波传感器对周边环境、行走路径、障碍物进行探测，并将探测的数据发送至工控装置进行综合解算以规划合理的行走路线，然后通过伺服驱动器根据规划的路线驱动浮动行走轮内部的轮毂电机驱动浮动行走轮进行转动，进而实现行走机器人的行走；当行走机器人经过起伏不平的路面时，通过两侧浮动行走轮独立的浮动结构伴随起伏的路面进行浮动，进而使得行走机器人能够适应起伏的路面进行平稳顺利的行走。

附图说明

图1为行走机器人的立体结构示意图；

图2为行走机器人的仰视图；

图3为浮动行走轮的安装示意图；

图4为工控装置的安装示意图；

图5为伺服驱动器的安装示意图；

图6为陀螺仪与激光雷达信号转换器的安装示意图；

图7为浮动行走轮的结构示意图；

图8为弹性减震装置的安装示意图。

其中：1-壳体；2-电源；3-工控装置；4-激光雷达组件；5-超声波传感器；6-浮动行走轮；7-伺服驱动器；8-陀螺仪；9-激光雷达信号转换器；61-行走轮；62-安装框架；63-线性导向结构；64-浮动安装座；65-弹性减震装置；100-定向轮；200-万向轮。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种浮动行走的行走机器人，如图1-图6所示，包括壳体1，所述壳体1的内部设置有电源2以及与电源2连接的工控装置3，所述壳体1的前端设置有安装凹槽，所述安装凹槽中设置有激光雷达组件4，所述壳体1的前端位于安装凹槽下方的位置沿周向设置有若干超声波传感器5，所述激光雷达组件4与超声波传感器5均与工控装置3连接；所述壳体1的底部两侧分别设置有浮动行走轮6，所述浮动行走轮的内部设置有带动浮动行走轮6转动的轮毂电机；所述壳体1内部的后端设置有伺服驱动器7，所述伺服驱动器7分别与轮毂电机以及工控装置3连接。

壳体1为钣金件，壳体1内部构成安装空间，壳体1的顶部设置有顶板，顶板上可根据实际使用需求安装其余功能部件，壳体1的底部设置有底板用于承载壳体1内部的部件。壳体1的前端中部设置有内凹的安装凹槽，安装凹槽中通过连接卡板或连接螺栓安装有激光雷达组件4，通过激光雷达组件4发出激光以进行路径探测、距离检测、障碍物检测。同时，为了提高路径感知、距离检测的准确性，在壳体1的前端的下部沿周向设置有若干超声波安装孔，在超声波安装孔中安装有超声波传感器5，通过超声波传感器5发射超声波进行辅助障碍物检测。

激光雷达组件4与超声波传感器5将检测的数据发送至工控装置3，通过工控装置3对检测数据进行整合后规划出行进路线。然后工控装置3控制伺服驱动器7向内置在浮动行走轮6内部的轮毂电机发送驱动信号，使得轮毂电机带动浮动行走轮6转动以带动机器人沿着规划的行进路线进行行走。

需要说明的是，当左右两侧的浮动行走轮6内部的轮毂电机的输出转速相同时，即左右两侧的浮动行走轮6的转速相同时，此时机器人沿着直线行走。当左右两侧浮动行走轮6内部的轮毂电机的输出转速不同时，即左右两侧的浮动行走轮6的转速出现差速，进而通过差速实现机器人的转弯。

进一步的，所述电源2采用磷酸铁锂电池串，所述磷酸铁锂电池串的规格参数为25.6v24AH。

进一步的，所述工控装置3的型号为ZY-N5095-V01，所述激光雷达组件4的型号为LDS-50C-3，所述超声波传感器5的型号为DYP-A02YYM-V2.0，所述轮毂电机的型号为MT6501，所述伺服驱动器7的型号为MDR800。

实施例2：

本实施例在上述实施例1的基础上做进一步优化，如图6所示，所述电源2的顶部设置有隔板，所述隔板的顶部设置有工控装置3，所述隔板的顶部还设置有与工控装置3连接的陀螺仪8以及与激光雷达组件4连接的激光雷达信号转换器9。

通过陀螺仪8检测机器人的行走航向与角速度，并将检测数据发送至工控装置3，工控装置3对数据进行整合后规划机器人的行进路线。激光雷达组件4则通过激光雷达信号转换器9与工控装置3连接，通过激光雷达信号转换器9将激光雷达组件4检测的光信号转换为电信号，并对电信号进行滤波、放大后发送至工控装置3。

进一步的，所述陀螺仪8的型号为WT61C-TTL。

进一步的，所述工控装置3包括工控机箱以及设置在工控机箱内部的工控管理器与电源管理器，所述电源管理器与电源2连接，所述工控管理器与超声波传感器5、伺服驱动器7、陀螺仪8、激光雷达信号转换器9连接。电源管理器与电源2连接，用于实时监测电源2的电量。当电源2的电量不足时，电源管理器向工控管理器发送信号，工控管理器则控制行走机器人及时进行充电。

进一步的，所述工控管理器的型号为N5095，所述电源管理器的型号为ZY-YD.YR-V01.

进一步的，所述工控管理器上还设置有wifi天线接头，通过wifi天线接头可以便捷安装wifi天线，进而实现基于wifi环境的数据交互传输。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，所述壳体1内部的前端设置有迷你路由器，所述壳体1的后端侧壁上设置有充电触点。通过模拟路由器能够接入wifi网络，使得行走机器人能够在存在wifi的环境中工作。

进一步的，所述迷你路由器的型号为TP-LINK300M。

进一步的，所述壳体1的前端设置有前灯带，所述壳体1的后端设置有后灯带。壳体1的前后两端设置有灯带安装腰形孔，在前端的腰形孔中安装有前灯带，在后端的腰形孔中安装有后灯带，前灯带与后灯带均与工控装置3连接，通过工控装置3控制前灯带与后灯带的启动或关闭。

进一步的，所述壳体1的底部前端设置有定向轮100，所述壳体1的底部在方形区域的角点处设置有万向轮200。通过定向轮100对行走方向进行定向，万向轮200则通过其与壳体1底部的万向转动连接结构，对行走过程中的机器人进行支撑，使得机器人的行走更加平稳。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，如图7和图8所示，所述浮动行走轮6包括行走轮61和设置在行走轮61一侧并与壳体1连接的安装框架62，所述安装框架62的内部沿竖直方向设置有至少一组线性导向结构63，所述线性导向结构63上滑动设置有浮动安装座64，所述浮动安装座64上设置有安装孔，所述行走轮61的轮轴延伸至安装孔中，所述行走轮61的内部设置有与轮轴连接的轮毂电机。

进一步的，所述浮动安装座64与安装框架62的顶部和/或底部之间设置有至少一组弹性减震装置65。

浮动安装座64与线性导向结构63竖直滑动连接，使得浮动安装座64可以沿着线性导向结构63竖直浮动。浮动安装座64上设置有安装孔，安装孔中直接转动配合安装有行走轮61的轮轴或通过轴承转动安装有行走轮61的轮轴。安装框架62远离行走轮61的一侧设置有避让口，驱动电机通过避让口安装在浮动安装座64远离行走轮61的一侧上，且驱动电机的输出轴也延伸至安装孔中并与行走轮61的轮轴连接。通过驱动电机的转动即可带动行走轮61转动，使得行走轮61沿着地面行走。当行走轮61经过起伏的地面时，即带动浮动安装座64沿着线性导向结构63进行竖直方向的滑动，当浮动安装座64沿竖直方向浮动时，就会挤压或拉伸设置在浮动安装座64与安装框架62之间的弹性减震装置65，通过弹性减震装置65的弹性形变对行走轮61的浮动进行缓冲，使得行走轮61能够平稳地经过起伏的地面。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浮动行走的行走机器人，包括壳体（1），所述壳体（1）的内部设置有电源（2）以及与电源（2）连接的工控装置（3），其特征在于，所述壳体（1）的前端设置有安装凹槽，所述安装凹槽中设置有激光雷达组件（4），所述壳体（1）的前端位于安装凹槽下方的位置沿周向设置有若干超声波传感器（5），所述激光雷达组件（4）与超声波传感器（5）均与工控装置（3）连接；所述壳体（1）的底部两侧分别设置有浮动行走轮（6），所述浮动行走轮的内部设置有带动浮动行走轮（6）转动的轮毂电机；所述壳体（1）内部的后端设置有伺服驱动器（7），所述伺服驱动器（7）分别与轮毂电机以及工控装置（3）连接。

2.根据权利要求1所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述电源（2）的顶部设置有隔板，所述隔板的顶部设置有工控装置（3），所述隔板的顶部还设置有与工控装置（3）连接的陀螺仪（8）以及与激光雷达组件（4）连接的激光雷达信号转换器（9）。

3.根据权利要求2所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述工控装置（3）包括工控机箱以及设置在工控机箱内部的工控管理器与电源管理器，所述电源管理器与电源（2）连接，所述工控管理器与超声波传感器（5）、伺服驱动器（7）、陀螺仪（8）、激光雷达信号转换器（9）连接。

4.根据权利要求3所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述工控管理器上还设置有wifi天线接头。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述壳体（1）内部的前端设置有迷你路由器。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述壳体（1）的后端侧壁上设置有充电触点。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述壳体（1）的前端设置有前灯带，所述壳体（1）的后端设置有后灯带。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述壳体（1）的底部前端设置有定向轮（100），所述壳体（1）的底部在方形区域的角点处设置有万向轮（200）。

9.根据权利要求1-4任一项所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述浮动行走轮（6）包括行走轮（61）和设置在行走轮（61）一侧并与壳体（1）连接的安装框架（62），所述安装框架（62）的内部沿竖直方向设置有至少一组线性导向结构（63），所述线性导向结构（63）上滑动设置有浮动安装座（64），所述浮动安装座（64）上设置有安装孔，所述行走轮（61）的轮轴延伸至安装孔中，所述行走轮（61）的内部设置有与轮轴连接的轮毂电机。

10.根据权利要求9所述的一种浮动行走的行走机器人，其特征在于，所述浮动安装座（64）与安装框架（62）的顶部和/或底部之间设置有至少一组弹性减震装置（65）。