CN111872948A - 机器人的驱动模块和具有其的机器人底盘、清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人的驱动模块和具有其的机器人底盘、清洁机器人，机器人的驱动模块包括：支架和至少一个驱动组件，驱动组件包括：电机、减速器和驱动轮。电机设在支架上，减速器包括支撑体、输入轴和输出轴，支撑体连接支架，输出轴与输入轴差速连接在支撑体上，输入轴与电机的电机轴相连，输出轴构成减速器的外壳，驱动轮外套在输出轴上，驱动轮为包胶轮，驱动轮一体包胶连接在输出轴上。驱动模块的安装布置方式降低了驱动组件的整体体积，使得驱动模块的体积降低，则驱动模块可在空间较小、路况复杂多转弯的路面上运动，提升了驱动模块的运动平稳性，驱动轮一体包胶与输出轴的连接方式，提升了驱动模块的运动安全性。

Description

机器人的驱动模块和具有其的机器人底盘、清洁机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种机器人的驱动模块和具有其的机器人底盘、清洁机器人。

背景技术

随着城镇化的快速推进，越来越多的人住进小区，因人工成本的逐年提高。小区物业清洁成本越来越高，物业公司一般使用清洁机器人来代替人工清洁，而小区的环境与室内相比更加复杂，会有不同路面状况与特殊空间形状需要清洁。现有的清洁机器人难以满足物业公司需求，不适用于物业清扫等小范围的清洁。对于如何让机器人在小范围内也能如常行走、工作，不仅是清洁机器人面临的问题，也同样存在于其他类型机器人上。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种机器人的驱动模块，所述机器人的驱动模块体积小，工作可靠性高，可驱使机器人在小范围、转弯多的场地工作。

本发明还旨在提供一种具有上述机器人的驱动模块的机器人底盘。

本发明还旨在提供一种具有上述机器人底盘的清洁机器人。

根据本发明实施例的机器人的驱动模块，包括：支架和至少一个驱动组件，所述驱动组件包括：电机，所述电机设在所述支架上；减速器，所述减速器包括支撑体、输入轴和输出轴，所述支撑体连接所述支架，所述输出轴与所述输入轴差速连接在所述支撑体上，所述输入轴与所述电机的电机轴相连，所述输出轴构成所述减速器的外壳；驱动轮，所述驱动轮外套在所述输出轴上，所述驱动轮为包胶轮，所述驱动轮一体包胶连接在所述输出轴上。

根据本发明实施例的机器人的驱动模块，驱动模块的电机、减速器与驱动轮的安装布置方式降低了驱动组件的整体体积，使得驱动模块的体积降低，则驱动模块可在空间较小、路况复杂、多转弯的路面上运动，提升了驱动模块的运动平稳性。驱动轮一体包胶于输出轴的连接方式，提升了驱动模块的运动安全性，并且因为电机、减速器和驱动轮的布置关系更紧密了，运动传输更加平稳快速，提升了驱动模块了工作效率。

可选地，所述电机为自刹车电机。

可选地，所述驱动轮上一体形成有增摩花纹。

在一些实施例中，所述驱动组件为两个，两个所述驱动组件相对连接在所述支架上，两个所述驱动组件的所述电机位于两个所述驱动轮的朝向彼此的一侧。

具体地，两个所述驱动轮同轴设置。

进一步地，所述支架的两侧设有向下延伸的固定板，两个所述减速器的所述支撑体分别连接在两侧的所述固定板上，两个所述支撑体与对应的所述固定板之间设有定位销。

更进一步地，所述支撑体在邻近所述电机的一侧伸出所述输出轴，所述输入轴在邻近所述电机的一侧伸出所述支撑体。

具体地，两个所述电机分别连接在对应的所述支撑体上，所述输入轴上设有轴孔，所述电机的电机轴***配合在所述轴孔内，所述轴孔为非圆孔。

根据本发明实施例还提出一种机器人底盘，所述机器人底盘包括：底盘架；驱动模块，所述驱动模块为上述任一项所述的机器人的驱动模块，所述驱动模块连接在所述底盘架上，所述驱动模块具有两个所述驱动组件；被动轮，所述被动轮连接在所述底盘架上。

根据本发明实施例的机器人底盘，通过设置上述驱动模块，有助于减小机器人底盘的整体尺寸，可在空间较小、路况复杂、多转弯的路面上平稳运动。

根据本发明实施例还提出一种清洁机器人，所述清洁机器人包括：根据上述的机器人底盘；清洁装置，所述清洁装置设在所述机器人底盘上。

根据本发明实施例的清洁机器人，通过设置上述机器人底盘，有助于减小机器人整体尺寸，可在空间较小、路况复杂、多转弯的路面上平稳运动。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的机器人的驱动模块的立体外形图。

图2是图1所示实施例的驱动模块主视图。

图3是图1所示实施例的驱动模块俯视图。

图4是本发明一个实施例的减速器的立体外形图。

图5是本发明一个实施例的减速器及驱动轮的结构示意图。

图6是本发明一个实施例的机器人底盘的立体外形图。

附图标记

驱动模块100、

支架1、固定板11、定位销111、

驱动组件2、电机21、减速器22、支撑体221、输入轴222、轴孔2221、输出轴223、驱动轮23、

机器人底盘300、

底盘架3、

被动轮4、

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“底”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，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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。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。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的机器人的驱动模块100。

本发明实施例的机器人的驱动模块100，如图1-图3所示，包括：支架1和至少一个驱动组件2，驱动组件2包括：电机21、减速器22和驱动轮23。电机21设在支架1上，减速器22包括支撑体221、输入轴222和输出轴223，支撑体221连接支架1，输出轴223与输入轴222差速连接在支撑体221上，输入轴222与电机21的电机轴相连，输出轴223构成减速器22的外壳，驱动轮23外套在输出轴223上，驱动轮23为包胶轮，驱动轮23一体包胶连接在输出轴223上。

驱动模块100运动时，位于支架1上的电机21启动，电机21将动力传输给减速器22，减速器22将动力减速增扭传递给驱动轮23，驱动轮23转动，从而使驱动模块100运动。而减速器22的输入轴222与输出轴223的特殊连接方式，不仅可以差速传递动力，并且可以降低减速器22的体积。而输出轴223构成了减速器22的外壳，驱动轮23外套在输出轴223上，即驱动轮23外套在减速器22上，减速器22的布置方式也降低了驱动模块100的体积，并且驱动轮23与输出轴223的一体包胶连接方式也提高的减速器22的安全性。驱动轮23作为外壳为减速器22起到支撑保护功能，而包胶连接方式具有一定弹性，可以在为减速器22提供保护，降低外界的冲击震荡。

驱动模块100的电机21、减速器22与驱动轮23的安装布置方式降低了驱动组件2的整体体积，使得驱动模块100的体积降低，则驱动模块100可在空间较小、路况复杂、多转弯的路面上运动，提升了驱动模块100的运动平稳性。驱动轮23一体包胶于输出轴223的连接方式，提升了驱动模块100的运动安全性，并且因为电机21、减速器22和驱动轮23的布置关系更紧密了，运动传输更加平稳快速，提升了驱动模块100的工作效率。

可选地，电机21为自刹车电机21。

电机21具有刹车功能，在正常行驶时遇到障碍物或者行人，可以经由判断模块，使电机21停转或者其他方式停止运动，将电机21的动力停止输入到输入轴222内，从而使驱动模块100丧失动力源停下来，降低碰撞行人发生事故的风险，提高驱动模块100的工作安全性。在驱动模块100行驶在具有坡度的路面上时，同样可以通过自刹车电机21降低驱动模块100的移动速度，降低驱动模块100的失控情况，提高驱动模块100的安全性。

在一些具体实施例中，电机21是带有抱闸装置的伺服电机，在驱动模块100正常行驶时，抱闸装置不与电机21发生干涉，不影响电机21正常运转，在需要刹车的情况下，抱闸装置将会放下，阻止电机轴或者输入轴222的旋转，阻断动力传输，从而阻断驱动模块100的动力，使驱动轮23停转，完成刹车效果。

在一些具体实施例中，驱动轮23上设置有制动装置，在正常行驶时遇到障碍物或者行人，可以经由判断模块，启动制动装置，阻止驱动轮23转动，也可完成刹车效果。

相比于在驱动轮23上增设制动装置，在电机21上设置抱闸装置能够降低驱动模块100整体体积，便于驱动模块100在小空间内运动。

可选地，驱动轮23上一体形成有增摩花纹。

增摩花纹能够增加驱动轮23与地面之间的摩擦力，以及抓地力，能够提升驱动模块100在不同路面的行驶平稳性，比如在光滑的大理石地面、有水渍摩擦力较小的路面或者具有坡度的路面等，驱动模块100的行驶平稳性都较高。如上述所说，在需要刹车的情况下，增设增摩花纹的驱动轮23也能较快停住，提升驱动模块100的安全性，并且增加增摩花纹能提高驱动模块100的整体美观度，与驱动轮23一体形成的增摩花纹其刻度精确，驱动轮23的质量较轮心较均匀，提升驱动轮23的运动平稳性。

根据本发明实施例的电机21和减速器22，其结构以及具体的电控原理，都是公知技术，这里不再详细描述。本申请的方案其核心点在于如何将减速器22与驱动轮23进行包胶设计结合为一体，减速器22的内部结构由于是现有技术，这里也不再展开。

在一些具体实施例中，如图1、图4和图5所示，驱动组件2为两个，两个驱动组件2相对连接在支架1上，两个驱动组件2的电机21位于两个驱动轮23的朝向彼此的一侧。在驱动模块100能够得到足够支撑的前提下，例如在图6中的机器人底盘300上还设置有万向轮作为支撑，此时该驱动模块100的转弯半径大体等于两个驱动轮23轮距的一半。由于驱动轮23外套在减速器22上，两个驱动轮23轮距可以设置得非常近，因此该方案可以使驱动模块100的转弯半径减小。

可选地，驱动轮23可以为复数个，其布置形式为对称式分布，也可提高驱动模块100的运动动力，并且提升运动的平稳性，但是从降低体积与降低生产制造成本方面，两个驱动组件2足可提供充足的驱动力，因此优选地，驱动组件2为两个。

两个驱动组件2相对连接在支架1上，两个驱动组件2的电机21位于两个驱动轮23的朝向彼此的一侧，即位于驱动模块100的内侧，可以减小整体尺寸，方便在小范围空间内行驶。驱动模块100在行驶时可能会遇到路障、冲击等，将驱动组件2的电机21布置在驱动模块100的相对内侧，能够对电机21提供保护，提升驱动模块100的行驶安全性。

在一些具体实施例中，驱动组件2电机21能够反转，即驱动组件2的驱动轮23能够反向转动，实现驱动模块100的反向行驶，可以解决在狭小空间内驱动模块100转向不便的问题，减小驱动模块100的转弯半径，提高驱动模块100的运动平稳性。并且可以实现驱动模块100的减速行驶，增加驱动模块100的功能性。

在一些具体实施例中，驱动组件2的驱动轮23能够旋转，即两个驱动轮23可自由转动，驱动组件2可完成转向、转弯行驶等动作，增加驱动模块100的功能性。

在一些具体实施例中，两个驱动轮23同轴设置，这样在进行转弯、换向等控制时，两个驱动轮23同轴更方便计算，可以提高行驶控制的精确度，尤其需要在小范围空间内行驶所需转弯半径更小。

具体地，如图1和图2所示，支架1的两侧设有向下延伸的固定板11，两个减速器22的支撑体221分别连接在两侧的固定板11上，两个支撑体221与对应的固定板11之间设有定位销111。

固定板11起到外壳保护作用与限定减速器22安装的位置，两个固定板11对称设置在驱动模块100的两端，定位销111使得支撑体221与固定板11的安装位置确定，从而使两侧减速器22的高度相同，提高驱动组件2的对称性，提高驱动轮23的同轴度，提升驱动模块100的行驶稳定性。

进一步地，如图2和图5所示，支撑体221在邻近电机21的一侧伸出输出轴223，输入轴222在邻近电机21的一侧伸出支撑体221。

支撑体221上布置有输入轴222和输出轴223，降低了减速器22的体积，从而降低了驱动模块100的体积，从而驱动模块100可在空间较小、路况复杂多转弯的路面上运动，提升了驱动模块100的运动平稳性。

更进一步地，两个所述电机21分别连接在对应的所述支撑体221上，所述输入轴222上设有轴孔2221，所述电机21的电机轴***配合在所述轴孔2221内，所述轴孔2221为非圆孔。轴孔222的设计使电机轴与输入轴222之间可以非常方便地连接并形成同步转动，装配非常简单、配合精度较高。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的机器人底盘300。

根据本发明实施例的机器人底盘300，如图6所示，包括：底盘架3、驱动模块100和被动轮4，驱动模块100为上述的机器人的驱动模块100，驱动模块100连接在底盘架3上，驱动模块100具有两个驱动组件2，被动轮4连接在底盘架3上。

两个驱动轮23起驱动作用，被动轮4起支撑作用。由于设置有上述的驱动模块100，本发明实施例的机器人底盘300的整体体积较小，可用于空间较小与路况复杂的路面，其运动灵活，工作平稳。

在一些具体实施例中，被动轮4位于两驱动轮23连线的竖直平分线方向上，即被动轮4与两驱动轮23呈三角形支承机器人底盘300，三角形支承更加平稳，提高机器人底盘300的运动平稳性，而被动轮4位于两驱动轮23连线的竖直平分线方向上，使得底盘的布置形式更加对称，提高机器人底盘300的运动平稳性。

在一些具体实施例中，被动轮4也为具有增摩花纹的一体成型的包胶轮，包胶的材料可选为聚氨酯材料，提升驱动轮23和被动轮4的减震能力，使机器人底盘300在运动时安静平稳，提升机器人底盘300的降噪能力。

在一些具体实施例中，被动轮4位于机器人底盘300的常规行进方向上的前方，即被动轮4位于两个驱动轮23的前方，这种布置形式可以提高机器人的运动平稳性，被动轮4没有增设动力元件，其可起到辅助支撑作用。

可选地，被动轮4为滚球，或者被动轮4为万向轮。此时机器人底盘300的行驶方向，由两个驱动轮23的转速决定。当两个驱动轮23转速及转向相同时直线运动，当两个驱动轮23转速不同或者转向不同时实现转弯。

当然，本申请的方案里，被动轮4也可以设置成多个，还可以设置在机器人底盘300的各个合理的位置处，不限于上述方案。

根据本发明实施例的清洁机器人，包括：机器人底盘300和清洁装置，机器人底盘300为上述的机器人底盘300，清洁装置设在机器人底盘300上。清洁装置可以采用现有技术中公开的清洁装置的结构，这里对于清洁装置不作具体展开介绍。

由于设置有上述的机器人底盘300，本发明实施例的清洁机器人的整体体积较小，可用于空间较小与路况复杂的路面，其运动灵活，工作平稳。

下面参考图1-图6描述一个具体实施例中机器人的驱动模块100的结构和工作过程。

驱动模块100包括：支架1和两个驱动组件2，驱动组件2包括：电机21、减速器22和驱动轮23。两个驱动组件2相对连接在支架1上，两个驱动组件2的电机21位于两个驱动轮23的朝向彼此的一侧。电机21为抱闸式电机，设在支架1上，减速器22包括支撑体221、输入轴222和输出轴223，支架1的两侧设有向下延伸的固定板11，两个减速器22的支撑体221分别连接在两侧的固定板11上，两个支撑体221与对应的固定板11之间设有定位销111，输出轴223与输入轴222差速连接在支撑体221上。电机21分别连接在对应的支撑体221上，输入轴222上设有轴孔2221，电机21的电机轴***配合在轴孔2221内，轴孔2221为椭圆形孔，支撑体221在邻近电机21的一侧伸出输出轴223，输出轴223构成减速器22的外壳。驱动轮23外套在所述输出轴223上，所述驱动轮23为包胶轮，其上有一体成型的增摩花纹，所述驱动轮23一体包胶连接在所述输出轴223上，两个驱动轮23同轴设置。

驱动组件2电机21能够反转，即驱动组件2的驱动轮23能够反向转动，实现驱动模块100的反向行驶，两个驱动轮23可独立转动，驱动组件2可完成转向、转弯行驶等动作，通过上述结构，本发明实施例的驱动模块100可在小空间与复杂路面上工作，能够实现正常行驶、反向行驶、转向、转弯行驶与急刹等运动。

下面参考图6描述一个具体实施例中机器人底盘300的结构和运动过程。

机器人底盘300包括：底盘架3、驱动模块100和被动轮4，驱动模块100连接在底盘架3上，驱动模块100具有两个驱动组件2，被动轮4连接在底盘架3上，布置在两驱动轮23连线的竖直平分线方向上，置于机器人底盘300的常规行进方向上的前方。

通过上述结构，本发明实施例的机器人可在小空间与复杂路面上工作，能够实现正常行驶、反向行驶、转向、转弯行驶与急刹等运动。

下面描述一个具体实施例中清洁机器人的结构。

清洁机器人包括：机器人底盘300和清洁装置，机器人底盘300为上述的机器人底盘300，清洁装置设在机器人底盘300上，清洁的扫把安装在机器人底盘300上，可随清洁机器人的运动进行清洁运动。

通过上述结构，本发明实施例的机器人可在小空间与复杂路面上进行清洁工作，能够实现正常行驶、反向行驶、转向、转弯行驶与急刹等运动，保证其行驶与工作的平稳性。

在本说明书的描述中，参考术语“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发明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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种机器人的驱动模块，其特征在于，包括：

支架；和，

至少一个驱动组件，所述驱动组件包括：

电机，所述电机设在所述支架上；

减速器，所述减速器包括支撑体、输入轴和输出轴，所述支撑体连接所述支架，所述输出轴与所述输入轴差速连接在所述支撑体上，所述输入轴与所述电机的电机轴相连，所述输出轴构成所述减速器的外壳；

驱动轮，所述驱动轮外套在所述输出轴上，所述驱动轮为包胶轮，所述驱动轮一体包胶连接在所述输出轴上。

2.根据权利要求1所述的机器人的驱动模块，其特征在于，所述电机为自刹车电机。

3.根据权利要求1所述的机器人的驱动模块，其特征在于，所述驱动轮上一体形成有增摩花纹。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的机器人的驱动模块，其特征在于，所述驱动组件为两个，两个所述驱动组件相对连接在所述支架上，两个所述驱动组件的所述电机位于两个所述驱动轮的朝向彼此的一侧。

5.根据权利要求4所述的机器人的驱动模块，其特征在于，两个所述驱动轮同轴设置。

6.根据权利要求5所述的机器人的驱动模块，其特征在于，所述支架的两侧设有向下延伸的固定板，两个所述减速器的所述支撑体分别连接在两侧的所述固定板上，两个所述支撑体与对应的所述固定板之间设有定位销。

7.根据权利要求4所述的机器人的驱动模块，其特征在于，所述支撑体在邻近所述电机的一侧伸出所述输出轴，所述输入轴在邻近所述电机的一侧伸出所述支撑体。

8.根据权利要求7所述的机器人的驱动模块，其特征在于，两个所述电机分别连接在对应的所述支撑体上，所述输入轴上设有轴孔，所述电机的电机轴***配合在所述轴孔内，所述轴孔为非圆孔。

9.一种机器人底盘，其特征在于，包括：

底盘架；

驱动模块，所述驱动模块为根据权利要求1-8中任一项所述的机器人的驱动模块，所述驱动模块连接在所述底盘架上，所述驱动模块具有两个所述驱动组件；

被动轮，所述被动轮连接在所述底盘架上。

10.一种清洁机器人，其特征在于，包括：

根据权利要求9所述的机器人底盘；

清洁装置，所述清洁装置设在所述机器人底盘上。

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