CN219883975U - 一种底盘结构及机器人 - Google Patents

Abstract

一种底盘结构及机器人，底盘结构包括底盘主体，驱动轮，万向轮和至少一组定向轮组件，驱动轮设置在底盘主体的底部，用以带动底盘主体发生移动，万向轮设置在底盘主体的底部，并位于驱动轮的驱动方向的两侧，定向轮组件设置在底盘主体的底部，至少一组定向轮组件靠近底盘主体的边缘设置，定向轮组件具有转动模式和固定模式，定向轮组件包括第一电机和定向轮，当底盘主体遇到障碍时，定向轮组件处于转动模式，第一电机带动定向轮发生转动，当底盘主体未遇到障碍时，定向轮组件处于固定模式，第一电机停止运行，不带动定向轮发生转动，定向轮与底盘主体之间的距离小于万向轮与底盘主体之间的距离，如此，能够提高底盘主体的越障能力和通用性。

Description

一种底盘结构及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤指一种底盘结构及机器人。

背景技术

随着科学的进步和人们生活水平的不断提高，机器人越来越受到人们的喜爱，是人们工作和生活中不可或缺的部分。机器人多用于搬运物品，比如在酒店或餐厅等场所中，机器人用于配送实物或物品，在医院中，机器人可用于运送药品，将药品运送至指定区域，减轻医务工作者的劳动强度。而机器人在运行时难免遇到障碍物，比如门槛，沟渠和地面凹凸处等，障碍物的存在对机器人的运送工作造成不利影响。

现有的机器人为了增大越障能力，一方面，通过增大驱动轮扭矩和增大万向轮轮径来实现，增大驱动轮扭矩能够提高驱动力，增大万向轮轮径能够减小机器人越障时遇到的阻力，然而受到机器人外形尺寸的限制，驱动轮的扭矩和万向轮的轮径并不能无限放大，使得机器人的越障能力提升较小。另一方面，通过在机器人的底盘设置定向轮，在机器人进行越障时，定向轮与障碍物相接触，进而提高机器人的越障能力，定向轮自身无法转动，需要在驱动轮的推动下才能发生转动，越障能力较差。

因此，如何提高机器人的越障能力，是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种底盘结构及机器人，其中，底盘结构设置有至少一组定向轮组件，定向轮组件具有转动模式和固定模式，在底盘主体进行越障时，定向轮组件处于转动模式，第一电机带动定向轮发生转动，能够辅助底盘主体越过障碍，提高机器人的越障能力，底盘主体不需要越障时，定向轮组件处于固定模式，第一电机不带动定向轮组件发生转动，能够降低功耗。

一种本实用新型提供的技术方案如下：

一种底盘结构，包括底盘主体，驱动轮，万向轮和至少一组定向轮组件，所述驱动轮设置在所述底盘主体的底部，用以带动所述底盘主体发生移动，所述万向轮设置在所述底盘主体的底部，并位于所述驱动轮的驱动方向的两侧；

所述定向轮组件设置在所述底盘主体的底部，至少一组所述定向轮组件靠近所述底盘主体的边缘设置；

所述定向轮组件具有转动模式和固定模式，所述定向轮组件包括第一电机和定向轮，所述定向轮与所述底盘主体之间的距离小于所述万向轮与所述底盘主体之间的距离，当所述底盘主体遇到障碍时，所述定向轮组件处于所述转动模式，所述第一电机带动所述定向轮发生转动，当所述底盘主体未遇到障碍时，所述定向轮组件处于所述固定模式，所述第一电机停止运行，不带动所述定向轮发生转动。

在一些实施方式中，至少一组所述定向轮组件设置在所述万向轮前进方向的前侧。

在一些实施方式中，所述定向轮的轮径小于或等于所述万向轮的轮径；

所述定向轮的最低点与所述万向轮最低点之间的距离不大于所述万向轮的半径。

在一些实施方式中，所述万向轮的轴线与所述驱动轮的轴线平行，且所述万向轮的轮径小于所述驱动轮的轮径。

在一些实施方式中，所述底盘主体设置有定向轮支架，用以安装所述定向轮组件；

所述定向轮支架包括固定板和两个支撑板，所述固定板设置在所述底盘主体靠近地面的一侧，两个所述支撑板间隔设置在所述固定板上，所述定向轮上设置有转轴，所述定向轮通过所述转轴可转动地设置在两个所述支撑板之间；

所述第一电机设置在所述支撑板上，所述第一电机的输出轴上设置有第一同步轮，所述转轴的端部设置有第二同步轮，所述第一同步轮与所述第二同步轮传动连接，用以带动所述定向轮发生转动。

在一些实施方式中，还包括同步带，所述第一同步轮和所述第二同步轮通过所述同步带传动连接。

在一些实施方式中，所述驱动轮的数量设置为两个，两个所述驱动轮以所述底盘主体的中轴线为对象呈对称分布，所述驱动轮还连接有第二电机，所述第二电机用以带动所述驱动轮转动；

和/或

所述万向轮设置为两组，每组万向轮的数量设置为两个，两组所述万向轮对称设置在所述驱动轮的驱动方向的两侧。

在一些实施方式中，还包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端设置在所述底盘主体上，所述伸缩杆远离所述底盘主体的一端设置在所述定向轮支架上，用于调节所述定向轮与所述底盘主体之间的距离。

在一些实施方式中，还包括控制组件，所述控制组件包括控制器和探测器，所述探测器设置在所述底盘主体上，用于感知外界地形，并将地形数据传输到控制器；

所述控制器设置在所述底盘主体上，与所述第一电机电路连接，用于控制所述第一电机运行。

通过本实用新型提供的一种底盘结构及机器人，具有以下有益效果：

1.本实用新型提供的一种底盘结构及机器人，在底盘主体的底部设置有定向轮组件，且至少一组定向轮组件设置在底盘主体的边缘，且定向轮与底盘主体之间的距离小于万向轮组与底盘主体之间的距离，从而使得定向轮首先与障碍物相接触，在越障时，定向轮组件处于转动模式，第一电机带动万向轮发生转动，进一步提高了底盘主体的越障能力，结构简单，操作方便。

2.本实用新型提供的一种底盘结构及机器人，底盘主体还包括伸缩杆，伸缩杆用于连接底盘主体和定向轮支架，伸缩杆的长度可调节，用户可根据实际需求调整定向轮与底盘主体之间的距离，进一步提高了机器人的越障能力，丰富了机器人的应用场景，提高了机器人的通用性。

3.本实用新型提供的一种底盘结构及机器人，底盘结构还设置有控制器和探测器，探测器能够感知外界地形，并将探测到的地形数据传输到控制器，控制器进而控制第一电机启动、关闭，探测器探测到障碍时，控制器控制第一电机运行，使得定向轮发生转动，辅助机器人越障，探测器未探测到障碍时，第一电机不运行，大大降低了机器人的功耗。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型提供的一种底盘结构及机器人的正视图；

图2是本实用新型提供的一种底盘结构及机器人的下试图；

图3是本实用新型提供的一种底盘结构及机器人的侧视图；

图4是本实用新型提供的一种底盘结构及机器人的定向轮组件的结构图。

附图标号说明：

底盘主体100，驱动轮110，万向轮120，定向轮组件130，定向轮131，第一电机132，定向轮支架133，第一同步轮134，第一同步轮135，固定板136，支撑板137，探测器138。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在本文中，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。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在一个实施例中，参见说明书附图图1至图4，一种底盘结构被阐述，其通过在底盘主体100的底部设置至少一组定向轮组件130，当需要越障时，定向轮组件130处于转动模式，第一电机132带动定向轮131发生转动，且定向轮131首先与障碍物相接触，并将底盘主体100抬起，并在驱动轮110的作用下通过障碍，操作简单，越障能力强。

具体而言，一种底盘结构包括底盘主体100，驱动轮110，万向轮120和至少一组定向轮组件130。其中，设定底盘主体100靠近地面的一侧为底盘主体100的底部，且驱动轮110设置在底盘主体100的底部，驱动轮110能够带动底盘主体100发生移动。相应地，万向轮120也设置在底盘主体100的底部，且万向轮120设置在驱动轮110驱动方向的两侧，即万向轮120设置在驱动轮110前进方向的两侧。

进一步地，定向轮组件130设置在底盘主体100的底部，相应地，至少一组定向轮组件130设置在底盘主体100的边缘。值得注意的是，定向轮组件130包括定向轮131和第一电机132，第一电机132与定向轮131传动连接，用以带动定向轮131发生转动。且定向轮131与底盘主体100之间的距离小于万向轮120与底盘主体100之间的距离。

更进一步地，定向轮组件130具有转动模式和固定模式，当底盘主体100遇到障碍物时，定向轮组件130处于转动模式，第一电机132带动定向轮131发生转动，相应地，当底盘主体100未遇到障碍物时，此时的定向轮组件130处于固定模式，第一电机132不运行，第一电机132也不会带动定向轮131发生转动。

在本实施例中，参见说明书附图图1至图4，在底盘机构移动时，底盘机构的行走路径可能存在一些障碍物，这要求底盘机构不仅能够通过平坦的路面，也需要越过一些障碍物。在底盘机构工作时，当遇到障碍物时，定向轮组件130处于转动模式，定向轮131首先与障碍物相接触，在驱动轮110向前推动的作用下，底盘主体100向前移动，便于过渡到万向轮120压过障碍物。值得注意的是，处于转动模式的定向轮组件130，第一电机132带动定向轮131发生转动，定向轮131与障碍物相接触。如此，在驱动轮110和定向轮131的共同作用下，底盘主体100的越障能力更强，提高了底盘主体100越障时的稳定性。相应地，在上坡、下坡或平坦路面时，定向轮组件130处于固定模式，第一电机132不工作，也不会带动定向轮131转动，能够降低底盘机构的功耗，降低实用成本，延长底盘机构的续航时间。

在一个实施例中，本是实施例对底盘主体100做进一步描述。具体地，底盘主体100还设置有定向轮支架133，定向轮组件130通过定向轮支架133安装在底盘主体100上。定向轮支架133包括固定板136和支撑板137，固定板136设置在底盘主体100靠近地面的一侧，且支撑板137设置为两个，两个支撑板130间隔设置在固定板136远离底盘主体100的一侧。相应地，在定向轮131上设置有转轴，转轴穿过定向轮131的中轴线并与定向轮131连接固定。定向轮131通过转轴可转动地设置在两个支撑板130之间，且第一电机132固定设置在支撑板137上，且第一电机132与定向轮131传动连接，用于带动定向轮131发生转动。

进一步地，第一电机132的输出轴上设置有第一同步轮134，定向轮131的转轴的端部设置有第二同步轮135，第一同步轮134与第二同步轮135传动连接，第一电机132的输出轴转动，带动第一同步轮134转动，进而第一同步轮134带动第二同步轮135转动，从而带动定向轮131发生转动。

值得注意的是，参见说明书附图图4，第一同步轮134和第二同步轮135通过同步带传动连接。第一同步轮134和第二同步轮135均设置有供同步带卡接配合的内凹槽。同步带套设在第一同步轮134和第二同步轮135上，并卡接在内凹槽内，使得第一同步轮134带动第二同步轮135转动。

当然，第一同步轮134和第二同步轮135上也可以分别设置相互配合的锯齿，第一同步轮134和第二同步轮135直接连接，并通过锯齿啮合传动。第一同步轮134和第二同步轮135也可以通过传动杆连接传动，第一同步轮134和第二同步轮135连接的方式有多种，以达到第一电机132带动定向轮131发生转动，在此不一一赘述，均在本实用新型的保护范围内。

作为优选，第一电机132可以采用行星减速电机，具有尺寸小、功耗低、扭矩大和稳定性高等特点。

在一个实施例中，本实施例对底盘主体100做进一步描述。具体地，定向轮131的轮径小于或等于万向轮120的轮径，相应地，设定定向轮131远离底盘主体100的一侧为定向轮131的最低点，万向轮120远离底盘主体100的一侧为万向轮120的最低点。定向轮131的最低点与万向轮120最低点之间距离不大于万向轮120的半径。可以理解的是，该底盘主体100移动时，便于底盘主体100越过障碍，便于万向轮120顺利通过障碍物，如果定向轮131的轮径过大，容易导致底盘主体100发生倾斜，定向轮131的轮径过小，导致越障能力不佳，可根据实际需求设定定向轮131的轮径。

进一步地，万向轮120的轴线与驱动轮110的轴线相平行，万向轮120的轮径小于驱动轮110的轮径，能够轻松越过障碍物。可以理解的是，障碍物经过万向轮120与驱动轮110接触时，障碍物与驱动轮110的接触面在万向轮120的轴心高度以下，便于驱动轮110压过障碍物。

进一步地，参见说明书附图图2，驱动轮110的数量设置为两个，两个驱动轮110以底盘主体100的中轴线为对称轴呈对称分布，且驱动轮110还连接有第二电机，第二电机的输出轴与驱动轮110连接固定，第二电机转动，进而带动驱动轮110转动。

更进一步地，参见说明书附图图2，万向轮120设置为两组，每组万向轮120的数量为两个，每组万向轮120对称设置在驱动轮110的驱动方向的两侧。

在一个实施例中，本实施例对定向轮组件130做进一步描述。至少一组定向轮组件130设置在底盘主体100的边缘，且至少一组定向轮组件130设置在万向轮120前进方向的前侧，使得底盘主体100移动时，位于万向轮120前进方向前侧的万向轮组件130首先与障碍物接触。

具体地，当定向轮组件130设置为一组时，定向轮组件130位于万向轮120前进方向的前侧。当底盘主体100发生移动并遇到障碍物时，万向轮131首先与障碍物相接触，定向轮组件130处于转动模式，第一电机132带动万向轮131发生转动，在万向轮131和驱动轮110的共同作用下，底盘主体100也相应抬升，直至障碍物与万向轮120相接触，再通过万向轮120的转动，机器人继续抬升，万向轮120经过障碍，直至底盘主体100越过障碍物。

当定向轮组件130设置为两组时，两组定向轮组件130分别设置在底盘主体100前进方向的两端，且存在一组定向轮组件130位于万向轮120前进方向的前侧，另一组定向轮组件130靠近底盘主体100的边缘设置。定向轮组件130设置为两组，底盘主体100发生移动时，位于万向轮120前进方向的前侧的一组定向轮组件130，首先与障碍物相接触，两个定向轮组件130处于转动模式，第一电机132带动万向轮131发生转动，在万向轮131和驱动轮110的共同作用下，底盘主体100也相应抬升，直至障碍物与万向轮120相接触。驱动轮110继续向前走，使得驱动轮110越过障碍物，直至另一组定向轮组件130的定向轮131与障碍物相接触，另一组定向轮组件130的定向轮131转动，推动底盘主体100越过障碍物。

值得注意的是，在其他实施例中，定向轮组件130的数量可以是三个、四个、五个或者多个。两个定向轮组件130分别设置在底盘主体100前进方向的两端，其他的定向轮组件130设置在万向轮120所围成的区域内。位于万向轮120前进方向的前侧定向轮组件130的数量也可以设置为两个，在此不一一赘述，均在本实用新型的保护范围内。

在一个实施例中，本实施例对底盘主体100做进一步描述。底盘主体100还包括伸缩杆，伸缩杆的一端设置在底盘主体100上，伸缩杆远离底盘主体100的一端设置在定向轮支架133上。相应地，伸缩杆的长度可调节设置，用以调节定向轮131与底面之间地距离。

具体地，伸缩杆包括滑杆、固定杆和电推杆，其中，固定杆内部设置有容纳腔，电推杆可移动地设置在固定杆的容纳腔内，电推杆的端部与滑杆连接固定，且滑杆的另一端位于固定杆外并安装在定向轮支架133上。启动电推杆，电推杆在固定杆的内部移动，进而带动滑杆在固定杆的容纳内移动，从而调整定向轮131与底面之间的距离。值得注意的是，当底盘主体100越过一些较为低矮的障碍物时，定向轮131无法与障碍物相接触，定向轮131无法起到相应作用，此时，启动电推杆，使得定向轮131朝向靠近障碍物的方向移动，使得定向轮131能够与障碍物相接触，进而第一电机132带动定向轮131发生转动，进一步提高底盘主体100的越障能力。

在一个实施例中，本实施例对一种底盘结构做进一步描述。具体地，底盘主体100上还设置有控制组件。控制组件包括控制器和探测器138，探测器138和控制器均设置在底盘主体100上，用于感知外界地形，并将地形数据传输到控制器相应地，控制器设置在底盘主体100上，与第一电机132电路连接，用于控制第一电机132运行。具体而言，探测器138探测到障碍物时，控制器控制第一电机132开始工作，定向轮组件130处于转动模式，当底盘结构在平坦的道路运动未遇到障碍物时，第一电机132不工作，定向轮组件130处于固定模式。

一种机器人，包括上述任一实施例所提供的一种底盘结构。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种底盘结构，其特征在于，包括底盘主体，驱动轮，万向轮和至少一组定向轮组件，所述驱动轮设置在所述底盘主体的底部，用以带动所述底盘主体发生移动，所述万向轮设置在所述底盘主体的底部，并位于所述驱动轮的驱动方向的两侧；

所述定向轮组件设置在所述底盘主体的底部，至少一组所述定向轮组件靠近所述底盘主体的边缘设置；

所述定向轮组件具有转动模式和固定模式，所述定向轮组件包括第一电机和定向轮，所述定向轮与所述底盘主体之间的距离小于所述万向轮与所述底盘主体之间的距离，当所述底盘主体遇到障碍时，所述定向轮组件处于所述转动模式，所述第一电机带动所述定向轮发生转动，当所述底盘主体未遇到障碍时，所述定向轮组件处于所述固定模式，所述第一电机停止运行，不带动所述定向轮发生转动。

2.根据权利要求1所述的一种底盘结构，其特征在于，至少一组所述定向轮组件设置在所述万向轮前进方向的前侧。

3.根据权利要求2所述的一种底盘结构，其特征在于，所述定向轮的轮径小于或等于所述万向轮的轮径；

所述定向轮的最低点与所述万向轮最低点之间的距离不大于所述万向轮的半径。

4.根据权利要求3所述的一种底盘结构，其特征在于，所述万向轮的轴线与所述驱动轮的轴线平行，且所述万向轮的轮径小于所述驱动轮的轮径。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种底盘结构，其特征在于，所述底盘主体设置有定向轮支架，用以安装所述定向轮组件；

所述定向轮支架包括固定板和两个支撑板，所述固定板设置在所述底盘主体靠近地面的一侧，两个所述支撑板间隔设置在所述固定板上，所述定向轮上设置有转轴，所述定向轮通过所述转轴可转动地设置在两个所述支撑板之间；

所述第一电机设置在所述支撑板上，所述第一电机的输出轴上设置有第一同步轮，所述转轴的端部设置有第二同步轮，所述第一同步轮与所述第二同步轮传动连接，用以带动所述定向轮发生转动。

6.根据权利要求5所述的一种底盘结构，其特征在于，还包括同步带，所述第一同步轮和所述第二同步轮通过所述同步带传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种底盘结构，其特征在于，

所述驱动轮的数量设置为两个，两个所述驱动轮以所述底盘主体的中轴线为对象呈对称分布，所述驱动轮还连接有第二电机，所述第二电机用以带动所述驱动轮转动；

和/或

所述万向轮设置为两组，每组万向轮的数量设置为两个，两组所述万向轮对称设置在所述驱动轮的驱动方向的两侧。

8.根据权利要求6或7所述的一种底盘结构，其特征在于，还包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端设置在所述底盘主体上，所述伸缩杆远离所述底盘主体的一端设置在所述定向轮支架上，用于调节所述定向轮与所述底盘主体之间的距离。

9.根据权利要求8所述的一种底盘结构，其特征在于，还包括控制组件，所述控制组件包括控制器和探测器，所述探测器设置在所述底盘主体上，用于感知外界地形，并将地形数据传输到控制器；

所述控制器设置在所述底盘主体上，与所述第一电机电路连接，用于控制所述第一电机运行。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的一种底盘结构。