CN110481306A - 一种灵活转向的机器人减震底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灵活转向的机器人减震底盘，属于机器人技术领域。它包括驱动轮组、从动轮组、底板、工字架、从动齿轮、驱动齿轮组、顶板等。两组驱动轮组对称安装于底板后部两侧，两组从动轮组对称安装于顶板两侧且位于底板前部两侧，顶板与底板间通过工字架连接，驱动齿轮组安装在底板前部并与安装于从动轮组上的从动齿轮配合。在底盘移动过程中底盘后部驱动轮组作为机器人的动力使得机器人可以前后移动，底盘前部从动轮组及驱动齿轮组共同作用使得机器人在移动过程中可以进行灵活转向；在驱动轮组及从动轮组处均设有减震器使得机器人有良好的地形通过性。本发明具有灵活性强、通过性好、拆装方便、性能可靠等优点。

Description

一种灵活转向的机器人减震底盘

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及到一种灵活转向的机器人减震底盘。

背景技术

随着人工智能技术的飞速发展，移动机器人在诸多领域中得到普及。

目前移动机器人减震结构多种多样，不同的减震结构所产生的减震效果不同，现有一些减震结构设计存在不足导致机器人在移动时存在行驶时稳定性不足、越障性能差、通过不平整地面时抓地性能不足等缺点。 现如今大多数底盘转向采用差速转向的方式，而采用这种方法进行转向其转向半径大，在一定程度上限制了机器人移动的灵活性。

例如专利公开号为CN204585230U的实用新型专利公开的一种轮式家用监控机器人。其减震器位于连接板的一侧，这种减震方式易造成轮系结构的倾斜，轮子中心轴与地面成一角度，不能发挥轮子的最大作用。

例如专利公开号为CN108327473A的发明专利公开的一种具有独立悬架的全向全驱移动机器人底盘。其转向结构由四个电机控制，转向时电机随之摆动易造成损坏，四个独立悬架结构复杂且加工成本高。

发明内容

鉴于已有移动机器人减震和转向结构存在的不足，本发明的目的是要提供一种可以灵活转向的机器人减震底盘，底盘结构简单，具有经济性。提高了机器人在路面行驶时的稳定性及移动的灵活性。

实现本发明的解决方案为：

一种灵活转向的机器人减震底盘，包括驱动轮组、从动轮组、底板、工字架、从动齿轮、驱动齿轮组、顶板。驱动轮组共有两组，对称安装于底板的后部两侧；顶板通过对称安装于底板前部的四组工字架与底板连接；两组从动轮组对称位于底板的前部两侧，其上部安装于顶板上；驱动齿轮组安装于底板的前部。

所述从动轮组包括转盘轴承，所述转盘轴承外圈下部安装有两组从动轮连接板座、两组从动轮减震器座、从动齿轮安装板，所述转盘轴承内圈安装孔用于将从动轮组安装于顶板上。

所述从动轮组还包括从动轮连接板座、从动轮减震器座、从动轮连接板、从动轮轮轴、法兰轴承、从动齿轮安装板、轮子、减震器、衬套、卡簧。

所述从动齿轮安装板共有两组安装孔，其内部一组安装孔用于将从动齿轮安装板安装于转盘轴承的下部，外部一组安装孔用于连接从动齿轮。

所述从动轮连接板座下部与从动轮连接板的上部安装孔连接构成转动副 。

所述从动轮减震器座下部与减震器的上部安装孔连接构成转动副。

所述从动轮连接板共有两组，分布于轮子的两侧，其中部安装孔分别与两组减震器下部安装孔连接构成转动副，下部安装孔分别与两组法兰轴承连接。

所述驱动齿轮组包括驱动齿轮、法兰盘、电机安装架、电机。

所述驱动齿轮组的驱动齿轮与安装在从动轮组上的从动齿轮配合，构成齿轮副以实现灵活转向。

所述驱动齿轮一端面与法兰盘连接，另一端面设有螺母凹槽。

所述法兰盘穿过电机安装架与电机的输出轴连接。

所述电机安装架设有与电机连接的安装孔，与电机连接时其内部与电机的圆柱壳体贴合，电机安装架两侧外伸部分设有用于将驱动齿轮组与底板连接的安装孔。

所述驱动轮组包括轮子、驱动轮减震器座、减震器、1号连接板、同步带轮、驱动轮连接板座、电机、2号连接板、驱动轮轮轴、卡簧、同步带、衬套等。

所述驱动轮连接板座用于连接1号连接板、2号连接板及底板，所述驱动轮减震器座用于连接减震器及底板。

所述1号连接板上部安装孔用于连接驱动轮连接板座，中部安装孔用于连接减震器下部孔，下部安装孔与法兰轴承连接；所述2号连接板上部安装孔用于连接驱动轮连接板座，中部偏上安装孔用于连接电机，中部偏下安装孔用于连接减震器下部孔，下部安装孔与法兰轴承连接；所述1号连接板与2号连接板所连接法兰轴承均与驱动轮轮轴连接且两法兰轴承间隔一定距离用于安装衬套及同步带轮。

所述电机输出轴穿过2号连接板与同步带轮孔配合，通过同步带轮上的螺丝将电机与同步带轮固定在一起。

所述同步带轮共有两组，一组用于连接电机输出轴，二者通过同步带轮上的螺丝固定在一起；另一组安装于驱动轮轮轴上且位于两法兰轴承之间，所述衬套用于补充安装同步带轮后两法兰轴承之间存在的间隙；两组同步带轮通过同步带进行配合传动。

所述驱动轮轮轴通过其法兰盘上安装孔与轮子安装在一起，驱动轮轮轴连接1号连接板处设有用于定位1号连接板的阶梯轴，驱动轮轮轴连接2号连接板处设有凹槽以安装用于定位2号连接板的卡簧。

本发明与现有移动机器人相比，其优点为：

本发明在驱动轮及从动轮处分别设置有减震装置，改善了移动机器人行驶的平稳性与可靠性。

本发明采用齿轮转向结构进行转向，减小机器人行驶时对空间的要求，使移动机器人转向更加灵活。

本发明采用模块化设计，各个模块间相互独立，拆卸方便，有利于移动机器人安装。

除上述所述特征及优点外，本发明其他目的、特征等将结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的一种灵活转向的机器人减震底盘布局图；

图2为本发明的一种灵活转向的机器人减震底盘三维图；

图3为本发明的一种灵活转向的机器人减震底盘的驱动轮组三维图；

图4为本发明的一种灵活转向的机器人减震底盘的从动轮组***图；

图5为本发明的一种灵活转向的机器人减震底盘的驱动齿轮组***图。

其中：

1.驱动轮组 1a.轮子 1b.驱动轮减震器座 1c.减震器 1d.1号连接板 1e.同步带轮1f.驱动轮连接板座 1g.电机 1h.2号连接板 1i.驱动轮轮轴 1j.卡簧 1k.同步带 1m.衬套

2.从动轮组 2a.从动轮连接板座2b.从动轮减震器座 2c.转盘轴承 2d.从动轮连接板从动轮轮轴 2f.法兰轴承 2g.从动齿轮安装板

3.底板 4.工字架 5.从动齿轮 6.驱动齿轮组 6a.驱动齿轮 6b.法兰盘 6c.电机安装架 7.顶板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1-图2所示，一种灵活转向的机器人减震底盘，包括驱动轮组1、从动轮组2、底板3、工字架4、从动齿轮5、驱动齿轮组6、顶板7。驱动轮组1共有两组，对称安装于底板3的后部两侧。顶板7通过对称安装于底板3前部的四组工字架4与底板3连接。两组从动轮组2对称位于底板3的前部两侧，其上部安装于顶板7上；驱动齿轮组6安装于底板3的前部。

进一步地，所述底板3整体呈长方形，在底板3后部设有两侧对称的矩形孔用于安装驱动轮组1，前部设有两侧对称的开口用于安装从动轮组2，前部设有圆形孔用于安装电机1g。应当注意的是，底板3后部所设矩形孔及前部所设开口应当满足轮组的运动需求。

进一步地，工字架4整体呈工字形，在其直角连接处设计有加强筋，对工字架4起加固作用。

如图3所示，驱动轮组1包括轮子1a、驱动轮减震器座1b、减震器1c、1号连接板1d、同步带轮1e、驱动轮连接板座1f、电机1g、2号连接板1h、驱动轮轮轴1i、卡簧1j、同步带1k、衬套1m。所述驱动轮连接板座1f用于连接1号连接板1d、2号连接板1h及底板3。所述驱动轮减震器座1b用于连接减震器1c及底板3。所述1号连接板1d上部安装孔用于连接驱动轮连接板座1f，中部安装孔用于连接减震器1c下部孔，下部安装孔与法兰轴承2f连接。所述2号连接板1h上部安装孔用于连接驱动轮连接板座1f，中部偏上安装孔用于连接电机1g，中部偏下安装孔用于连接减震器1c下部孔，下部安装孔与法兰轴承2f连接。所述1号连接板1d与2号连接板1h所连接法兰轴承2f均与驱动轮轮轴1i连接且两法兰轴承2f间隔一定距离用于安装衬套1m及同步带轮1e。

优选地，1号连接板1d、2号连接板1h安装在驱动轮连接板座1f上时，可在连接板与驱动轮连接板座1f接触面间安装推力球轴承以减少二者端面之间的摩擦，使得所构成的转动副的转动更加顺畅。

电机1g输出轴穿过2号连接板1h与同步带轮1e孔配合，通过同步带轮1e上的螺丝将电机1g与同步带轮1e固定在一起。所述同步带轮1e共有两组，一组用于连接电机1g输出轴，二者通过同步带轮1e上的螺丝固定在一起；另一组安装于驱动轮轮轴1i上且位于两法兰轴承2f之间。所述衬套1m用于补充安装同步带轮1e后两法兰轴承2f之间存在的间隙。两组同步带轮1e通过同步带1k进行配合传动。所述驱动轮轮轴1i通过其法兰盘上安装孔与轮子1a安装在一起，驱动轮轮轴1i连接1号连接板1d处设有阶梯轴用于定位1号连接板1d，驱动轮轮轴1i连接2号连接板1h处设有凹槽以安装用于定位2号连接板1h的卡簧1j。

如图4所示，从动轮组2包括转盘轴承2c、从动轮连接板座2a、从动轮减震器座2b、从动轮连接板2d、从动轮轮轴2e、法兰轴承2f、从动齿轮安装板2g、轮子1a、减震器1c、衬套1m、卡簧1j等。所述转盘轴承2c外圈下部安装有两组从动轮连接板座2a、两组从动轮减震器座2b、从动齿轮安装板2g。

所述转盘轴承2c内圈安装孔用于将从动轮组2安装于顶板7上。

优选地，转盘轴承2c内圈安装在顶板7上时应在安装孔与顶板7之间添加衬套1m使转盘轴承2c与顶板7之间有一定的空隙，避免从动轮组2上其它螺栓及螺母与顶板7发生干涉。

所述从动齿轮安装板2g共有两组安装孔，其内部一组安装孔用于将从动齿轮安装板2g安装于转盘轴承2c的下部，外部一组安装孔用于连接从动齿轮5。所述从动轮连接板座2a下部与从动轮连接板2d的上部安装孔连接构成转动副。

优选地，从动轮连接板2d安装在从动轮连接板座2a上时，可在从动轮连接板2d与驱动轮连接板座1f接触面间安装推力球轴承以减少二者端面之间的摩擦，使得所构成的转动副的转动更加顺畅。

所述从动轮减震器座2b下部与减震器1c的上部安装孔连接构成转动副。所述从动轮连接板2d共有两组，分布于轮子1a的两侧，其中部安装孔分别与两组减震器1c下部安装孔连接构成转动副，下部安装孔分别与两组法兰轴承2f连接。

如图5所示，驱动齿轮组6包括驱动齿轮6a、法兰盘6b、电机安装架6c、电机1g。所述驱动齿轮6a与安装在从动轮组2上的从动齿轮5配合，构成齿轮副以实现灵活转向。所述驱动齿轮6a一端面与法兰盘6b连接，另一端面设有螺母凹槽。所述法兰盘6b穿过电机安装架6c与电机1g的输出轴连接。所述电机安装架6c设有与电机1g连接的安装孔，与电机1g连接时其内部与电机1g的圆柱壳体贴合，电机安装架6c两侧外伸部分设有用于将驱动齿轮组6与底板3连接的安装孔。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本领域的技术人员来说，本发明可以有很多改进和替换，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何改进、修改等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种灵活转向的机器人减震底盘，包括驱动轮组（1）、从动轮组（2）、底板（3）、工字架（4）、从动齿轮（5）、驱动齿轮组（6）、顶板（7）；驱动轮组（1）共有两组，对称安装于底板（3）的后部两侧；顶板（7）通过对称安装于底板（3）前部的四组工字架（4）与底板（3）连接；两组从动轮组（2）对称位于底板（3）的前部两侧，其上部安装于顶板（7）上；驱动齿轮组（6）安装于底板（3）的前部。

2.根据权利要求1所述的一种灵活转向的机器人减震底盘，其特征在于：所述从动轮组（2）包括转盘轴承（2c），所述转盘轴承（2c）外圈下部安装有两组从动轮连接板座（2a）、两组从动轮减震器座（2b）、从动齿轮安装板（2g），所述转盘轴承（2c）内圈安装孔用于将从动轮组（2）安装于顶板（7）上。

3.根据权利要求1所述的一种灵活转向的机器人减震底盘，其特征在于：所述从动轮组（2）还包括从动轮连接板座（2a）、从动轮减震器座（2b）、从动轮连接板（2d）、从动轮轮轴（2e）、法兰轴承（2f）、从动齿轮安装板（2g）、轮子（1a）、减震器（1c）、衬套（1m）、卡簧（1j）。

4.根据权利要求3所述的一种灵活转向的机器人减震底盘，其特征在于：

所述从动齿轮安装板（2g）共有两组安装孔，其内部一组安装孔用于将从动齿轮安装板（2g）安装于转盘轴承（2c）的下部，外部一组安装孔用于连接从动齿轮（5）；

所述从动轮连接板座（2a）下部与从动轮连接板（2d）的上部安装孔连接构成转动副；

所述从动轮减震器座（2b）下部与减震器（1c）的上部安装孔连接构成转动副。

5.根据权利要求4所述的一种灵活转向的机器人减震底盘，其特征在于：所述从动轮连接板（2d）共有两组，分布于轮子（1a）的两侧，其中部安装孔分别与两组减震器（1c）下部安装孔连接构成转动副，下部安装孔分别与两组法兰轴承（2f）连接。

6.根据权利要求1所述的一种灵活转向的机器人减震底盘，其特征在于：所述驱动齿轮组（6）包括驱动齿轮（6a）、法兰盘（6b）、电机安装架（6c）、电机（1g）。

7.根据权利要求1所述的一种灵活转向的机器人减震底盘，其特征在于：所述驱动齿轮组（6）的驱动齿轮（6a）与安装在从动轮组（2）上的从动齿轮（5）配合，构成齿轮副以实现灵活转向。

8.根据权利要求6所述的一种灵活转向的机器人减震底盘，其特征在于：

所述驱动齿轮（6a）一端面与法兰盘（6b）连接，另一端面设有螺母凹槽；

所述法兰盘（6b）通过穿过电机安装架（6c）与电机（1g）的输出轴连接；

所述电机安装架（6c）设有与电机（1g）连接的安装孔，与电机（1g）连接时其内部与电机（1g）的圆柱壳体贴合，电机安装架（6c）两侧外伸部分设有用于将驱动齿轮组（6）与底板（3）连接的安装孔。