CN112172956A - 一种四轮四足机器人底盘 - Google Patents

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柴红坡
唐俊
王涛
吕培康
王灿
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Abstract

本发明涉及一种四轮四足机器人底盘，包括基座、轮式机构、第一攀爬机构、第二攀爬机构、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第一连接轴和第二连接轴，轮式机构、第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置分别设置在基座上，第一驱动装置用于驱动轮式机构运行，第一攀爬机构通过第一连接轴设置在基座上，第二攀爬机构通过第二连接轴设置在基座上。当需要越障时，轮式机构和攀爬机构配合行走，当轮式机构碰到障碍物时，通过驱动装置带动连接轴旋转从而带动攀爬机构扒住障碍物，使轮式机构自然抬起，越过障碍物，继续前行；当在平地行走时，控制攀爬机构自然收起，可做全向移动。

Description

一种四轮四足机器人底盘
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种四轮四足机器人底盘。
背景技术
现有技术中机器人底盘一般分为轮式底盘和履带式底盘，履带式机器人底盘主要应用于特种机器人身上，可适用于野外、城市环境等，能在各类复杂地面运动，例如沙地、泥地等，但速度相对较低，且具有较大的自重，对于爬楼越障，履带式爬楼装置的履带较长，不适合在楼梯太光滑或狭窄的地方使用，并且，履带式爬楼装置的磨损是非常大的，不适宜长期使用。而轮式机器人底盘则主要应用于服务机器人身上，像餐厅的送餐机器人、商场的导购机器人等等大多使用了轮式机器人底盘结构，但此底盘不可实现爬楼越障，横向位移等功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四轮四足机器人底盘，用于解决轮式机器人底盘越障能力差的问题。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种四轮四足机器人底盘，包括基座、轮式机构、第一攀爬机构、第二攀爬机构、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第一连接轴和第二连接轴，轮式机构、第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置分别设置在基座上，第一驱动装置用于驱动轮式机构运行，第一攀爬机构通过第一连接轴设置在基座上，第二驱动装置用于驱动第一连接轴旋转以驱动第一攀爬机构，第二攀爬机构通过第二连接轴设置在基座上，第三驱动装置用于驱动第二连接轴旋转以驱动第二攀爬机构。
本发明的有益效果为：
本发明通过轮式机构和攀爬机构的协同工作，当需要越障时，轮式机构和攀爬机构配合行走，当轮式机构碰到障碍物时，通过驱动装置带动连接轴旋转从而带动攀爬机构扒住障碍物，使轮式机构自然抬起，越过障碍物，继续前行；当在平地行走时，控制攀爬机构自然收起，可做全向移动，有效减轻了自重且越障灵活，解决了轮式机器人底盘越障能力差的问题。
进一步的，第一攀爬机构为对称设置在第一连接轴中点两侧的一对硬质支撑结构，第二攀爬机构为对称设置在第二连接轴中点两侧的一对硬质支撑结构，每个硬质支撑结构的端部设置有用于减小硬质支撑结构与墙面或地面的摩擦力的滑轮或用于增大硬质支撑结构与墙面或地面的摩擦力的钩或爪。可根据不同工况做出装备调整，增加四轮四足机器人底盘对于不同工况的适应能力。
进一步的，硬质支撑结构的材质为金属或硬质橡胶制品。可根据不同工况进行调整，以调整硬质支撑结构的支撑力和四轮四足机器人底盘的重量。
进一步的，轮式机构为四个车轮，第一驱动装置为设置在基座上的分别驱动四个车轮的四个电机。
进一步的，第二驱动装置和第三驱动装置分别为电机。
附图说明
图1是本发明实施例的四轮四足机器人底盘示意图。
具体实施方式
本发明所提供的一种四轮四足机器人底盘，包括基座、轮式机构、第一攀爬机构、第二攀爬机构、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第一连接轴和第二连接轴，轮式机构、第一驱动装置、第二驱动装置和第三驱动装置分别设置在基座上，第一驱动装置用于驱动轮式机构运行，第一攀爬机构通过第一连接轴设置在基座上，第二驱动装置用于驱动第一连接轴旋转以驱动第一攀爬机构，第二攀爬机构通过第二连接轴设置在基座上，第三驱动装置用于驱动第二连接轴旋转以驱动第二攀爬机构。
第一攀爬机构为对称设置在第一连接轴中点两侧的一对硬质支撑结构，第二攀爬机构为对称设置在第二连接轴中点两侧的一对硬质支撑结构，每个硬质支撑结构的端部设置有用于减小硬质支撑结构与墙面或地面的摩擦力的滑轮或用于增大硬质支撑结构与墙面或地面的摩擦力的钩或爪。
硬质支撑结构的材质为金属或硬质橡胶制品。
轮式机构为四个车轮，第一驱动装置为设置在基座上的分别驱动四个车轮的四个电机。
第二驱动装置和第三驱动装置分别为电机。
具体实施例如图1所示，基座100由3根金属方棍以及4条金属片铆接构成，轮式机构为4个车轮分别设置在基座100两边，第一驱动装置由4个电机构成，其安装方式如图1所示，电机501驱动车轮201，电机502驱动车轮202，电机503驱动车轮203，电机504驱动车轮204。第一攀爬机构为硬质支撑结构301和硬质支撑结构302，硬质支撑结构301和硬质支撑结构302通过第一连接轴800对称设置在基座100的中线的两边，第二攀爬机构为硬质支撑结构401和硬质支撑结构402，硬质支撑结构401和硬质支撑结构402通过第二连接轴900对称设置在基座100的中线的两边。第二驱动装置600设置在基座100上与电机501靠近的位置，第二驱动装置600驱动第一连接轴800旋转以驱动硬质支撑结构301和硬质支撑结构302旋转；第三驱动装置700设置在基座100上与电机503靠近的位置，第三驱动装置700驱动第二连接轴900旋转以驱动硬质支撑结构401和硬质支撑结构402旋转。
工作时，第一驱动装置驱动轮式机构，四轮四足机器人底盘前进，当遇到障碍物时，若车轮201或车轮202碰到障碍物，此时第二驱动装置600驱动第一连接轴800转动，硬质支撑结构301和/或硬质支撑结构302随之转动以扒住障碍物，此时硬质支撑结构301和/或硬质支撑结构302为四轮四足机器人底盘提供了一个向上的力，使车轮201和/或车轮202抬起，抬起后，电机503和电机504驱动车轮203和车轮204前进，完成越障。
当车轮203或车轮204碰到障碍物时，情况与上述类似，在此不再赘述。
当四轮四足机器人底盘执行爬楼梯任务时，硬质支撑结构301、硬质支撑结构302、硬质支撑结构401和硬质支撑结构402均由各自的驱动装置驱动转动。例如，当车轮201和车轮202被硬质支撑结构301和硬质支撑结构302支撑抬起上了一个台阶后，硬质支撑结构401和硬质支撑结构402支撑四轮四足机器人底盘后半部即车轮203和车轮204抬起继续攀爬楼梯，直至车轮201和车轮202到达楼梯顶端。
如图1中所示，硬质支撑结构在本实施例中为S形结构，材质一般为金属质地或硬质橡胶质地，其端部设置有滑轮。其长度可根据不同工况进行调整，以调整四轮四足机器人底盘的越障性能。作为其他实施方式，硬质支撑结构也可为拟人的仿生手形。
上述实施例中，硬质支撑结构的端部为滑轮，也可设置为钩或爪以增大其与地面或墙面或障碍物的表面的摩擦力。
上述实施例中，第一攀爬机构和第二攀爬机构均选择为两个硬质支撑结构，作为其他实施方式，也可将两个硬质支撑结构整合为一体，分别绕第一连接轴和第二连接轴转动，以达到钩住或扒住障碍物或楼梯的效果。
上述实施例中，轮式机构采用四个轮子。作为其他实施方式，也可采用六轮或八轮等的方案设置轮式机构，相应增加连接轴和/或电机即可，可配置为电机直接驱动和/或间接驱动的模式。
上述实施例中，第一连接轴和第二连接轴为一体设置的。作为其他实施方式，也可分体设置，令第一连接轴和第二连接轴的中点附近可设置为差速器连接，以调整其对应的一对硬质支撑结构的转速，实现两个硬质支撑结构差速运转，增加越障的灵活性。
上述实施例仅以一种具体的实施方式说明本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种四轮四足机器人底盘，其特征在于：包括基座、轮式机构、第一攀爬机构、第二攀爬机构、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第一连接轴和第二连接轴，所述轮式机构、所述第一驱动装置、所述第二驱动装置和所述第三驱动装置分别设置在所述基座上，所述第一驱动装置用于驱动所述轮式机构运行，所述第一攀爬机构通过所述第一连接轴设置在所述基座上，所述第二驱动装置用于驱动所述第一连接轴旋转以驱动所述第一攀爬机构，所述第二攀爬机构通过所述第二连接轴设置在所述基座上，所述第三驱动装置用于驱动所述第二连接轴旋转以驱动所述第二攀爬机构。
2.根据权利要求1所述的一种四轮四足机器人底盘，其特征在于：所述第一攀爬机构为对称设置在所述第一连接轴中点两侧的一对硬质支撑结构，所述第二攀爬机构为对称设置在所述第二连接轴中点两侧的一对硬质支撑结构，每个所述硬质支撑结构的端部设置有用于减小所述硬质支撑结构与墙面或地面的摩擦力的滑轮或用于增大所述硬质支撑结构与墙面或地面的摩擦力的钩或爪。
3.根据权利要求2所述的一种四轮四足机器人底盘，其特征在于：所述硬质支撑结构的材质为金属或硬质橡胶制品。
4.根据权利要求3所述的一种四轮四足机器人底盘，其特征在于：所述轮式机构为四个车轮，所述第一驱动装置为设置在所述基座上的分别驱动四个车轮的四个电机。
5.根据权利要求4所述的一种四轮四足机器人底盘，其特征在于：所述第二驱动装置和所述第三驱动装置分别为电机。
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