CN109367653A - 一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘，所述四驱机器人底盘包括顶板组件、底板组件和防撞组件。其中，顶板组件中四个驱动轮的设置，提高四驱机器人底盘的灵活度，且提供了更充足的运行动力；浮动式防撞组件的设置，使四驱机器人底盘更加协调美观，且工作稳定性更好；同时，四驱机器人底盘搭载有传感与控制组件，可自主规划运行的路径，基本实现运行的自动化和智能化。可见，本发明避障、越障能力以及承载能力强，工作稳定性好，整体外观协调美观，智能化程度高。

Description

一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘

技术领域

本发明涉及服务机器人领域，具体而言，涉及一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘。

背景技术

室内轮式移动机器人是未来机器人研究应用的热点和趋势，目前室内轮式移动机器人的底盘通常为双驱轮和一个或两个被动轮。采用双驱轮和一个被动轮的移动机器人，容易导致机器人侧倾，因此仅适用于高度和质量都比较小的机器人；采用双驱轮和两个被动轮的移动机器人，其底盘转弯半径过大，所以机器人灵活度不高，适用的场景有限。

同时，目前大多数轮式移动机器人搭载的防撞装置通常采用行程传感器、红外线传感器和超声波传感器进行防撞。行程传感器与红外传感器作用的范围有限，难于满足各方向的障碍且容易破坏整体外观；超声波传感器易受电磁等影响，难以保证工作稳定性。

受限于上述两个主要因素，目前大多数轮式移动机器人普遍存在避障、越障能力弱、工作稳定性差以及整体外观不协调等缺陷。

发明内容

为了克服现有轮式移动机器人避障、越障能力弱、工作稳定性差以及整体外观不协调等缺陷，本发明提供了一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘，该四驱机器人底盘采用四驱轮和浮动式避障，避障、越障能力以及承载能力强，工作稳定性好且整体外观协调美观。

相应的，本发明实施例提供了一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘，所述四驱机器人底盘包括顶板组件、底板组件和防撞组件，所述底板组件通过六方柱连接固定在顶板组件的正下方，所述防撞组件设置在顶板组件和底板组件的四周；

所述顶板组件包括顶板和设置在顶板下方的前轮毂组件、后轮毂组件、激光雷达组件以及充电装置座；

所述底板组件包括底板和设置在底板上方的锂电池、伺服驱动器、控制板以及算法板；

所述防撞组件由前罩、后罩、左罩和右罩围绕组成。

可选的实施方式，所述前轮毂组件包括前驱动轮组件和前驱动轮悬挂减震组件；所述前驱动轮悬挂减震组件由前轮毂弹簧机构、前轮毂弹簧轴、前轮毂连接轴、前轮毂连接板和前轮毂固定架共同组成。

可选的实施方式，所述后轮毂组件包括后驱动轮组件和后驱动轮悬挂减震组件；所述后驱动轮悬挂减震组件由后轮毂上压块、后轮毂弹簧机构和后轮毂下压块共同组成。

可选的实施方式，所述前驱动轮组件中前驱动轮轮毂、前驱动轮轮轴、前驱动轮直流伺服电机和前驱动轮光电编码器集成式安装为一体。

可选的实施方式，所述后驱动轮组件中后驱动轮轮毂、后驱动轮轮轴、后驱动轮直流伺服电机和后驱动轮光电编码器集成式安装为一体。

可选的实施方式，所述锂电池为四驱机器人底盘提供24V直流电源。

可选的实施方式，所述激光雷达组件包括激光雷达和激光雷达固定座，所述激光雷达连接固定在激光雷达固定座上，所述激光雷达的扫描部分从所述顶板预留的圆形孔中穿过并露出。

可选的实施方式，所述前罩和后罩上设置有防撞传感器组件；所述防撞传感器组件包括防撞弹簧机构、直线轴承、轴承座、抱箍、光电传感器和感应板。

可选的实施方式，所述前罩、后罩、左罩和右罩的材质为铝合金。

另外，本发明还提供一种服务机器人，包括上述任意一项所述四驱机器人底盘的服务机器人。

本发明实施例提供了一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘，该四驱机器人底盘设置有两前两后四个驱动轮，转弯半径小，甚至可实现原地转向，灵活度更高，运行动力更足，承载能力更强，可适用的场景更广；另外，该四驱机器人底盘利用前罩、后罩、左罩、右罩的设置实现浮动式防撞组件，整体外观更加协调美观且工作稳定性更好；同时，该四驱机器人底盘搭载有传感与控制组件，可自主规划越障、避障的路径，基本实现运行的自动化和智能化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施中四驱机器人底盘的三维结构视图；

图2是本发明实施例中四驱机器人底盘的三维结构***视图；

图3是本发明实施例中四驱机器人底盘顶板组件的三维结构视图；

图4是本发明实施例中四驱机器人底盘底板组件的三维结构视图；

图5是本发明实施例中四驱机器人底盘防撞组件的三维结构视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例中四驱机器人底盘的三维结构视图，图2是本发明实施例中四驱机器人底盘的三维结构***视图。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘，所述四驱机器人底盘包括顶板组件1、底板组件2和防撞组件3，所述顶板组件1和底板组件2通过六方柱相连接，所述防撞组件3设置在顶板组件1和底板组件2的四周并通过螺栓、螺钉与顶板组件1相连接。

图3是本发明实施例中四驱机器人底盘顶板组件的三维结构视图，所述顶板组件1包括顶板11、前轮毂组件12、后轮毂组件13、激光雷达组件14以及充电装置座15。

所述前轮毂组件12和后轮毂组件13两前两后地设置在顶板11的下方。其中，所述前轮毂组件12包括前轮毂弹簧机构121、前轮毂弹簧轴122、前轮毂连接轴123、前轮毂连接板124、前轮毂固定架125以及前驱动轮组件126。具体的，所述前轮毂弹簧机构121通过其下方的圆形安装孔与所述前轮毂弹簧轴122配合连接，所述前轮毂弹簧轴122与前轮毂连接板124的前方孔位配合连接；所述前轮毂连接板124的中间孔位与前轮毂连接轴123配合连接，所述前轮毂连接轴123与前轮毂固定架125下方的孔位配合连接，所述前轮毂连接轴123将前轮毂连接板124和前轮毂固定架125连接为一体；所述前轮毂固定架125的上方通过螺栓结构与所述顶板11连接固定，固定架125的中间孔位与前轮毂弹簧机构121配合连接；所述前轮毂连接板124的后方孔位与所述前驱动轮组件126的前驱动轮轴配合连接；特别的，所述前轮毂弹簧机构121、前轮毂弹簧轴122、前轮毂连接轴123、前轮毂连接板124和前轮毂固定架125共同组成前驱动轮悬挂减震组件，运动过程中，前驱动轮组件126受到的震动经过弹簧机构121减震后再传递到顶板11上。

其中，所述后轮毂组件13包括后轮毂上压块131、后轮毂弹簧机构132、后轮毂下压块133以及后驱动轮组件134。具体的，所述后轮毂上压块131通过螺栓结构连接固定在顶板11的下方，所述后轮毂下压块133与后轮毂上压块131通过弹簧机构132配合连接，所述后驱动轮组件134的后驱动轮轴与后轮毂下压块的安装孔位配合连接。特别的，所述后轮毂上压块131、后轮毂弹簧机构132、后轮毂下压块133共同组成后驱动轮悬挂减震组件，运动过程中，后驱动轮组件134受到的震动传递到后轮毂下压块133上，后轮毂下压块的震动经过弹簧机构132减震后传递后轮毂上压块131和顶板11上。

所述激光雷达组件14包括激光雷达141和激光雷达固定座142，所述激光雷达固定座142通过螺钉连接固定在顶板11前面位置的下方，所述激光雷达141通过螺栓结构连接固定在激光雷达固定座142上，所述激光雷达141的扫描部分从顶板11预留的圆形孔中穿过并露出，激光雷达141能够通过激光扫描检测到运动前方的情况而不会扫描到机器人的内部。

所述充电装置座15设置在顶板11后面位置的下方，充电装置座15为充电装置(图中未示出)提供了安装固定的位置。

需要说明的是，所述前驱动轮组件126和后驱动轮组件134为集成式组件，所述前驱动轮组件126中前驱动轮轮毂、前驱动轮轮轴、前驱动轮直流伺服电机和前驱动轮光电编码器集成式安装为一体，所述后驱动轮组件134中后驱动轮轮毂、后驱动轮轮轴、后驱动轮直流伺服电机和后驱动轮光电编码器集成式安装为一体。

图4是本发明实施例中四驱机器人底盘底板组件的三维结构视图，所述底板组件2包括底板21、锂电池22、伺服驱动器23、控制板24、算法板25和六方柱26。具体的，所述底板21和顶板11通过六方柱26连接固定；具体的，所述锂电池22、伺服驱动器23、控制板24和算法板25都设置底板21的上方。所述锂电池22为四驱机器人底盘提供24V直流电源；所述伺服驱动器23与所述前驱动轮直流伺服电机和后驱动轮直流伺服电机相连。需要说明的是，伺服驱动器一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，以实现高精度的传动***定位；所述控制板24与伺服驱动器23相连，所述控制板24、激光雷达141与算法板25相连。

图5是本发明实施例中四驱机器人底盘防撞组件的三维结构视图，所述防撞组件3包括前罩31、后罩32、左罩33和右罩34，所述前罩31、后罩32、左罩33和右罩34围绕组成防撞组件3。具体的，前罩31和后罩32靠近底板21的一侧都设置有两个对称分布防撞传感器组件35。其中，所述防撞传感器组件35包括防撞弹簧机构351、直线轴承352、轴承座353、抱箍354、光电传感器355和感应板356；所述防撞弹簧机构351一端连接固定在前罩31或后罩32上，另一端与直线轴承352相连接；所述直线轴承352与轴承座353配合连接，所述轴承座353通过螺钉连接固定在顶板11上；所述直线轴承352一端与防撞弹簧机构351相连，另一端与感应板356相连；所述抱箍354连接固定在直线轴承352靠近感应板356一端，所述光电传感器355通过螺钉连接固定在抱箍354上。遇到障碍物时，前罩31或后罩32受到挤压，所受挤压通过防撞弹簧机构351和直线轴承352传递到感应板356上，感应板356受到挤压产生移动从而离开光电传感器355的感应区域，此时光电传感器355会触发信号并将信息反馈到所述算法板25；当障碍消除时，防撞弹簧机构351恢复原状，带动感应板356重新进入光电传感器355的感应区域，光电传感器355同样将信号反馈到算法板25。具体的，所述左罩32和右罩33一左一右地设置在顶板11的两侧且通过螺钉连接固定在顶板11上。特别的，所述前罩31、后罩32、左罩33和右罩34的材质为铝合金，有质量轻、强度高、耐蚀性能和加工性能好的特点。

运动过程中，算法板25传输指令到控制板24，进而使得伺服驱动器23带动前驱动轮组件126和后驱动轮组件134运动；同时，激光雷达141将检测到的外部环境数据反馈到算法板25，算法板25通过分析数据进行地图构建和导航，使四驱机器人底盘自主平稳安全运行。当四驱机器人底盘遇到障碍时，设置在前罩31或后罩32上的防撞传感器组件35会触发信号并反馈信息给算法板25，四驱机器人底盘将自动规划轨迹并运行。

另外，本发明实施例还提供了一种服务机器人，该服务机器人包含上述发明实施例中四驱机器人底盘的任意一项，该服务机器人的其他组件不作限定。

本发明实施例提供了一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘，该四驱机器人底盘设置有两前两后四个驱动轮，转弯半径小，甚至可实现原地转向，灵活度更高，运行动力更足，承载能力更强，可适用的场景更广；另外，该四驱机器人底盘利用前罩、后罩、左罩、右罩的设置实现浮动式防撞组件，整体外观更加协调美观且工作稳定性更好；同时，该四驱机器人底盘搭载有传感与控制组件，可自主规划越障、避障的路径，基本实现运行的自动化和智能化。

另外，以上对本发明实施例所提供的一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种室内浮动式避障的四驱机器人底盘，其特征在于，所述四驱机器人底盘包括顶板组件、底板组件和防撞组件，所述底板组件通过六方柱连接固定在顶板组件的正下方，所述防撞组件设置在顶板组件和底板组件的四周；

所述顶板组件包括顶板和设置在顶板下方的前轮毂组件、后轮毂组件、激光雷达组件以及充电装置座；

所述底板组件包括底板和设置在底板上方的锂电池、伺服驱动器、控制板以及算法板；

所述防撞组件由前罩、后罩、左罩和右罩围绕组成。

2.根据权利要求1所述的四驱机器人底盘，其特征在于，所述前轮毂组件包括前驱动轮组件和前驱动轮悬挂减震组件；所述前驱动轮悬挂减震组件由前轮毂弹簧机构、前轮毂弹簧轴、前轮毂连接轴、前轮毂连接板和前轮毂固定架共同组成。

3.根据权利要求1所述的四驱机器人底盘，其特征在于，所述后轮毂组件包括后驱动轮组件和后驱动轮悬挂减震组件；所述后驱动轮悬挂减震组件由后轮毂上压块、后轮毂弹簧机构和后轮毂下压块共同组成。

4.根据权利要求2所述的四驱机器人底盘，其特征在于，所述前驱动轮组件中前驱动轮轮毂、前驱动轮轮轴、前驱动轮直流伺服电机和前驱动轮光电编码器集成式安装为一体。

5.根据权利要求3所述的四驱机器人底盘，其特征在于，所述后驱动轮组件中后驱动轮轮毂、后驱动轮轮轴、后驱动轮直流伺服电机和后驱动轮光电编码器集成式安装为一体。

6.根据权利要求1所述的四驱机器人底盘，其特征在于，所述锂电池为四驱机器人底盘提供24V直流电源。

7.根据权利要求1所述的四驱机器人底盘，其特征在于，所述激光雷达组件包括激光雷达和激光雷达固定座，所述激光雷达连接固定在激光雷达固定座上，所述激光雷达的扫描部分从所述顶板预留的圆形孔中穿过并露出。

8.根据权利要求1所述的四驱机器人底盘，其特征在于，所述前罩和后罩上设置有防撞传感器组件；所述防撞传感器组件包括防撞弹簧机构、直线轴承、轴承座、抱箍、光电传感器和感应板。

9.根据权利要求1所述的四驱机器人底盘，其特征在于，所述前罩、后罩、左罩和右罩的材质为铝合金。

10.一种服务机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述四驱机器人底盘的服务机器人。