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室内越障移动机器人底盘及越障方法

申请号 CN202310427124.7 申请日 2023-04-20 公开(公告)号 CN116533680A 公开(公告)日 2023-08-04
申请人 山东新一代信息产业技术研究院有限公司; 发明人 白明亮; 候云强; 李洪生;
摘要 本 发明 公开了室内越障移动 机器人 底盘及越障方法,属于 机器人技术 领域,本发明要解决的技术问题为如何实现机器人良好的越障及过沟能 力 并且实现机器人 机身 良好的 稳定性 ,采用的技术方案为:其结构包括底盘 固定板 、驱动机构和底盘减震机构;底盘固定板上下两表面分别设置有一驱动机构;底盘固定板下表面的对称设置有后万向轮和前万向轮机构,前万向轮机构与驱动机构一一对应设置,且前万向轮机构通过底盘减震机构与驱动机构联动。
权利要求

1.一种室内越障移动机器人底盘,其特征在于,包括底盘固定板、驱动机构和底盘减震机构;底盘固定板上下两表面分别设置有一驱动机构;底盘固定板下表面的对称设置有后万向轮和前万向轮机构,前万向轮机构与驱动机构一一对应设置,且前万向轮机构通过底盘减震机构与驱动机构联动;
底盘减震机构包括第一连杆、第二连杆、第一固定、第二固定块、第一固定座、第二固定座、第三固定座和减震组件,第一固定座安装在底盘固定板下侧面上,第一连杆安装在第一固定座一侧且第一连杆的一端铰接连接第一固定座,第一连杆的另一端固定连接第一固定块和第二固定块,轮毂电机位于第一固定块和第二固定块之间;第二固定座安装在第一固定块上;
第三固定座安装在底盘固定板上侧面上且第三固定座铰接连接第二连杆的一端,第二连杆的另一端铰接连接前万向轮机构;减震组件设置在第二固定座与第二连杆之间;
底盘固定板前后部分分别固定有一对前万向轮机构和一对后万向轮,当机器人向前运动并越障时,前万向轮机构沿着滑槽孔向上运动,通过第二固定座压缩减震组件,减震组件的作用作用在驱动机构上,使驱动机构与地面接触
2.根据权利要求1所述的室内越障移动机器人底盘,其特征在于,所述驱动机构包括轮毂,轮毂上设置有轮毂电机。
3.根据权利要求1或2所述的室内越障移动机器人底盘,其特征在于,所述减震组件采用弹簧减震器,弹簧减震器的一端铰接连接第二固定座,弹簧减震器的另一端铰接连接第二连杆。
4.根据权利要求1所述的室内越障移动机器人底盘,其特征在于,所述前万向轮机构包括前万向轮和前万向轮第一固定板,前万向轮通过前万向轮支撑柱固定在前万向轮第一固定板上,前万向轮第一固定板上侧面设置有前万向轮第二固定杆,前万向轮第二固定杆铰接连接第二连杆的一端。
5.根据权利要求4所述的室内越障移动机器人底盘,其特征在于,所述前万向轮第一固定板下侧面设置有四个均匀平设置有的限位柱,前万向轮第一固定板的两侧对称设置有两前万向轮限位板,前万向轮限位板上开设有两条竖直设置的滑槽孔,限位柱设置在滑槽孔内且限位柱与滑槽孔滑动配合。
6.根据权利要求1所述的室内越障移动机器人底盘,其特征在于,所述后万向轮固定在底盘固定板下侧面上,底盘固定板上侧面中部位置设置有电池
7.根据权利要求1所述的室内越障移动机器人底盘,其特征在于,所述第二固定座呈U形。
8.根据权利要求1所述的室内越障移动机器人底盘,其特征在于,所述第一连杆呈U形。
9.一种室内越障移动机器人越障方法,其特征在于,该方法是采用权利要求1到8中任一项所述的室内越障移动机器人底盘实现,具体如下:
当前万向轮越障时,前万向轮机构在前万向轮限位板作用下,垂直向上或向下运动;
其中,前万向轮机构向上时,通过前万向轮第二固定杆驱动与万向轮第二固定杆铰接连接的第二连杆动作,第二连杆绕第三固定座旋转,通过第二连杆驱动弹簧减震器动作,弹簧减震器经过减震缓冲后驱动第二固定座动作;第二固定座驱动驱动机构绕第一固定座旋转。

说明书全文

室内越障移动机器人底盘及越障方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机器人技术领域,具体地说是一种室内越障移动机器人底盘及越障方法。

背景技术

[0002] 移动机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。一种由传感器、遥控操作器和自动控制器等机构组成的具有移动功能的机器人系统。能代替人在危险或恶劣环境下进行作业,比一般机器人有更大的机动性和灵活性。分为地面、空中、面和水下移动机器人,其移动机构有轮式、履带式、足式、混合式、特殊式等类型。
[0003] 智能移动机器人,是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果,代表机电一体化的最高成就,是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善,移动机器人的应用范围大为扩展,不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用,而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此,移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。
[0004] 室内移动机器人在人们的生活中越来越广泛的应用,这就要求其具有稳定的越障及过沟能。目前,有些机器人在经过坡路、障碍及沟壑时,机器人的驱动轮会出现因与地面的接触摩擦力变小从而导致机器人打滑,甚至会导致机器人乱窜等异常性能,这在实际运用场景是非常危险的。
[0005] 因此,如何实现机器人良好的越障及过沟能力并且实现机器人机身良好的稳定性是现在亟需解决的问题。

发明内容

[0006] 本发明的技术任务是提供一种室内越障移动机器人底盘及越障方法,来解决如何实现机器人良好的越障及过沟能力并且实现机器人机身良好的稳定性的问题。
[0007] 本发明的技术任务是按以下方式实现的,一种室内越障移动机器人底盘,包括底盘固定板、驱动机构和底盘减震机构;底盘固定板上下两表面分别设置有一驱动机构;底盘固定板下表面的对称设置有后万向轮和前万向轮机构,前万向轮机构与驱动机构一一对应设置,且前万向轮机构通过底盘减震机构与驱动机构联动;
[0008] 底盘减震机构包括第一连杆、第二连杆、第一固定、第二固定块、第一固定座、第二固定座、第三固定座和减震组件,第一固定座安装在底盘固定板下侧面上,第一连杆安装在第一固定座一侧且第一连杆的一端铰接连接第一固定座,第一连杆的另一端固定连接第一固定块和第二固定块,轮毂电机位于第一固定块和第二固定块之间;第二固定座安装在第一固定块上;
[0009] 第三固定座安装在底盘固定板上侧面上且第三固定座铰接连接第二连杆的一端,第二连杆的另一端铰接连接前万向轮机构;减震组件设置在第二固定座与第二连杆之间;
[0010] 底盘固定板前后部分分别固定有一对前万向轮机构和一对后万向轮,当机器人向前运动并越障时,前万向轮机构沿着滑槽孔向上运动,通过第二固定座压缩减震组件,减震组件的作用力作用在驱动机构上,使驱动机构与地面接触,避免出现打滑的现象。
[0011] 作为优选,所述驱动机构包括轮毂,轮毂上设置有轮毂电机。
[0012] 更优地,所述减震组件采用弹簧减震器,弹簧减震器的一端铰接连接第二固定座,弹簧减震器的另一端铰接连接第二连杆。
[0013] 作为优选,所述前万向轮机构包括前万向轮和前万向轮第一固定板,前万向轮通过四个前万向轮支撑柱固定在前万向轮第一固定板上,前万向轮第一固定板上侧面设置有前万向轮第二固定杆,前万向轮第二固定杆铰接连接第二连杆的一端。
[0014] 更优地,所述前万向轮第一固定板下侧面设置有四个均匀水平设置有的限位柱,前万向轮第一固定板的两侧对称设置有两前万向轮限位板,前万向轮限位板上开设有两条竖直设置的滑槽孔,限位柱设置在滑槽孔内且限位柱与滑槽孔滑动配合。
[0015] 作为优选,所述后万向轮固定在底盘固定板下侧面上,底盘固定板上侧面中部位置设置有电池
[0016] 更优地,所述第二固定座呈U形。
[0017] 更优地,所述第一连杆呈U形。
[0018] 一种室内越障移动机器人越障方法,该方法是采用上述的室内越障移动机器人底盘实现,具体如下:
[0019] 当前万向轮越障时,前万向轮机构在前万向轮限位板作用下,只能垂直向上或向下运动;
[0020] 其中,前万向轮机构向上时,通过前万向轮第二固定杆驱动与万向轮第二固定杆铰接连接的第二连杆动作,第二连杆绕第三固定座旋转,通过第二连杆驱动弹簧减震器动作,弹簧减震器经过减震缓冲后驱动第二固定座动作;第二固定座驱动驱动机构绕第一固定座旋转,从而使驱动机构紧压地面,增加驱动机构与地面之间的接触力,防止驱动机构与地面接触力不足的问题。
[0021] 本发明的室内越障移动机器人底盘及越障方法具有以下优点:
[0022] (一)本发明的驱动机构和前万向轮机构进行减震联动确保驱动机构与地面足够多的接触力,进而实现了机器人良好的越障及过沟能力并且保持了机器人机身良好的稳定性;
[0023] (二)本发明的前万向轮限位板上开有两个滑槽孔,用于限制前万向轮的水平向位移,使得前万向轮只能垂直向运动;
[0024] (三)本发明提供了一种良好越障及过沟能力的室内通用移动机器人底盘,具有良好的减震效果。
[0025] 故本发明具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点,因而,具有很好的推广使用价值。附图说明
[0026] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0027] 附图1为室内越障移动机器人底盘的立体结构示意图;
[0028] 附图2为室内越障移动机器人底盘的仰视图;
[0029] 附图3为室内越障移动机器人底盘的左视图;
[0030] 附图4为底盘减震机构的结构示意图。
[0031] 图中:1、第一连杆,2、第一固定块,3、第二固定块,4、第一固定座,5、第二连杆,6、第二固定座,7、第三固定座,8、弹簧减震器,9、轮毂电机,10、前万向轮,11、前万向轮第一固定板,12、前万向轮支撑柱,13、前万向轮第二固定杆,14、轮毂,15、前万向轮限位板,16、电池,17、限位柱,18、底盘固定板,19、后万向轮,20、滑槽孔。

具体实施方式

[0032] 参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种室内越障移动机器人底盘及越障方法作以下详细地说明。
[0033] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语“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发明和简化描述。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,因此不能理解为本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0034] 在本发明的描述中,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;可以是直接连接,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,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035] 实施例1:
[0036] 如附图1所示,本实施例提供了一种室内越障移动机器人底盘,其结构包括底盘固定板18,底盘固定板18两侧分别安装有一驱动机构;底盘固定板18下侧面的一侧处对称安装有两后万向轮19,底盘固定板18下侧面的另一侧处对称安装有两前万向轮机构,驱动机构位于后万向轮和前万向轮机构之间,前万向轮机构与驱动机构一一对应设置且前万向轮机构通过底盘减震机构与驱动机构联动。
[0037] 如附图2所示,本实施例中的驱动机构包括轮毂14,轮毂14上安装有轮毂电机9。
[0038] 如附图4所示,本实施例中的底盘减震机构包括第一连杆1、第二连杆5、第一固定块2、第二固定块3、第一固定座4、第二固定座6、第三固定座7和减震组件,第一固定座4安装在底盘固定板18下侧面上,第一连杆1安装在第一固定座4一侧且第一连杆1的一端通过转轴铰接连接第一固定座4,第一连杆1的另一端固定连接第一固定块2和第二固定块3,轮毂电机9位于第一固定块2和第二固定块3之间;第二固定座6安装在第一固定块2上;第三固定座7安装在底盘固定板18上侧面上且第三固定座7通过转轴铰接连接第二连杆5的一端,第二连杆5的另一端通过转轴铰接连接前万向轮机构;减震组件安装在第二固定座6与第二连杆5之间。第二固定座6呈U形。第一连杆1呈U形。
[0039] 本实施例中的减震组件采用弹簧减震器8,弹簧减震器8的一端通过转轴铰接连接第二固定座6,弹簧减震器8的另一端通过转轴铰接连接第二连杆5。
[0040] 如附图3所示,本实施例中的述前万向轮机构包括前万向轮10和前万向轮第一固定板11,前万向轮10通过四个前万向轮支撑柱12固定在前万向轮第一固定板11上,前万向轮第一固定板11上侧面安装有前万向轮第二固定杆13,前万向轮第二固定杆13通过转轴铰接连接第二连杆5的一端。前万向轮第一固定板11下侧面安装有四个均匀水平设置有的限位柱17,前万向轮第一固定板11的两侧对称安装有两前万向轮限位板15,前万向轮限位板15上开设有两条竖直设置的滑槽孔20,限位柱17安装在滑槽孔20内且限位柱17与滑槽孔20滑动配合。
[0041] 本实施例中的后万向轮19固定在底盘固定板18下侧面上,底盘固定板18上侧面中部位置安装有电池16。
[0042] 本实施例中的底盘固定板18为整个机器人底盘地核心组件,所有的零件都直接或间接地连接在底盘固定板18上。第一固定座4和第三固定座7分别固定于底盘固定板18的上下两侧。驱动机构通过第一固定块2和第二固定块3固定,第一固定块2和第二固定块3通过螺钉等方式固定于第一连杆1上,第一连杆1通过转轴的铰接方式与第一固定座4相连,使第一连杆1可以绕第一固定座4旋转,从而使得驱动机构绕第一固定座4旋转。
[0043] 第二固定座6直接固定于第一固定块2上,这样第二固定座6、第一固定块2、第二固定块3和驱动机构1形成一个固连的整体。
[0044] 第二连杆5通过转轴与第三固定座7相连,第二连杆5和第三固定座7之间连接有弹簧减震器8,弹簧减震器8分别可以绕第二连杆5和第二固定座6旋转。
[0045] 前万向轮10通过四个前万向轮支撑柱12将前万向轮10固定于前万向轮第一固定板11上,前万向轮第一固定板11两侧分别设有两对限位柱17,前万向轮第一固定板11上部通过螺钉等固定了前万向轮第二固定杆13,前万向轮第二固定杆13通过转轴连接第二连杆5。在底盘固定板18中的前万向轮10处两侧分别设有前万向轮限位板15,前万向轮限位板15上开有两个滑槽孔20,用于限制前万向轮10的水平向位移,使得前万向轮10只能垂直向运动。
[0046] 当前万向轮10越障时,前万向轮机构在前万向轮限位板15作用下,其只能垂直向上下运动,前万向轮机构向上的力会通过前万向轮第二固定杆13传递到第二连杆5上,万向轮第二固定杆13和第二连杆5之间通过转轴铰接连接。第二连杆5传递到的力会使第二连杆5绕第三固定座7旋转,通过旋转其第二连杆5的力会传递到弹簧减震器8,弹簧减震器8经过减震缓冲将剩余的力传递给第二固定座6。第二固定座6会使驱动机构绕第一固定座4旋转从而使驱动机构紧压地面,增加了驱动机构于地面的接触力,防止了驱动机构于地面接触力不足的问题。
[0047] 本实施例中的底盘固定板18前后部分分别固定有一对前万向轮10和一对后万向轮19,当机器人向前运动并越障时,前万向轮10沿着滑槽孔20向上运动,通过第二固定座6压缩弹簧减震器8,弹簧减震器8的作用力作用在驱动机构上,使驱动机构与地面接触,避免出现打滑的现象。
[0048] 实施例2:
[0049] 本实施例提供了一种室内越障移动机器人越障方法,该方法是采用实施例1中的室内越障移动机器人底盘实现,具体如下:
[0050] 当前万向轮10越障时,前万向轮机构在前万向轮限位板15作用下,只能垂直向上或向下运动;
[0051] 其中,前万向轮机构向上时,通过前万向轮第二固定杆13驱动与万向轮第二固定杆13铰接连接的第二连杆5动作,第二连杆5绕第三固定座7旋转,通过第二连杆5驱动弹簧减震器8动作,弹簧减震器8经过减震缓冲后驱动第二固定座6动作;第二固定座6驱动驱动机构绕第一固定座4旋转,从而使驱动机构紧压地面,增加驱动机构与地面之间的接触力,防止驱动机构与地面接触力不足的问题。
[0052] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。