CN220147132U - 一种模块化的通用移动机器人底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于移动机器人领域，尤其是一种模块化的通用移动机器人底盘，包括外观模块、驱动轮模块、随动轮模块、传感器模块、电源模块、控制元器件模块，所述电源模块与控制元器件模块相连接，所述传感器模块与控制元器件模块相连接，所述控制元器件模块还包括功能执行按钮、电机控制板、算法主板，所述外观模块包括壳体、底板和上支撑板，所述底板设置壳体的底部，上支撑板位于壳体的上方。本实用新型设计合理，本底盘高度独立性的同时，能够快速灵活的组装成一个具备完整功能的智能移动平台，各个部件模块化，模块之间灵活组装;以便于对机器人的主体进行变形、拆装、更换及维护各个零部件;提高生产效率,降低成本。

Description

一种模块化的通用移动机器人底盘

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种模块化的通用移动机器人底盘。

背景技术

移动机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

随着科技的进步，机器人的出现和使用已经十分普遍，工业场景、商业场景以及家庭场景均能够经常看到机器人的身影，其中不论是工业场景的搬运机器人，还是商业场景的服务机器人，均离不开移动底盘。而通过“移动底盘+执行功能模块”的组合方式，可以设计出多种类型的机器人(如送餐机器人，清洁机器人，迎宾机器人，转运机器人，AGV+机械臂等)，因此需要一款通用的、模块化程度高的、具有开放性且改造程度高的移动平台是十分有意义的，因此我们提出了一种模块化的通用移动机器人底盘用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种模块化的通用移动机器人底盘。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种模块化的通用移动机器人底盘，包括外观模块、驱动轮模块、随动轮模块、传感器模块、电源模块、控制元器件模块，所述电源模块与控制元器件模块相连接，所述传感器模块与控制元器件模块相连接，所述控制元器件模块还包括功能执行按钮、电机控制板、算法主板。

所述外观模块包括壳体、底板和上支撑板，所述底板设置壳体的底部，上支撑板位于壳体的上方，且上支撑板与壳体之间设有支撑柱；

传感器模块包括激光雷达、深度相机、碰撞传感器和超声波传感器，所述激光雷达固定安装在壳体上，深度相机固定安装在壳体的前侧上，碰撞传感器固定安装在壳体的前侧底部上，壳体的外侧固定安装有多个超声波传感器；

所述驱动轮模块包括驱动轮、轮毂电机和驱动轮悬架机构，所述驱动轮悬架机构设置在壳体的底部上，驱动轮连接驱动轮悬架机构相连接，驱动轮内安装有轮毂电机；

所述驱动轮悬架机构包括上固定板、下固定板、固定杆、铰接固定块、摆动杆和减震器，所述上固定板固定安装在壳体的底部上，固定杆固定安装在上固定板上，下固定板固定安装在固定杆上，铰接固定块固定安装在下固定板上，摆动杆铰接在铰接固定块上，摆动杆上铰接有减震器，减震器的顶端铰接在上固定板上，且驱动轮安装在摆动杆上。

优选的，所述随动轮模块包括从动轮和安装罩，所述从动轮安装在壳体的底部上，安装罩安装在壳体的底部上，且从动轮位于安装罩内。

优选的，所述电源模块包括电池和电池更换板，所述电池位于壳体底部的电池放置槽内，电池更换板安装在壳体的底部上，且电池更换板与电池放置槽相适配。

优选的，所述铰接固定块与摆动杆之间安装有铰接轴一，减震器与摆动杆安装有铰接轴二，减震器与上固定板之间安装有铰接轴三。

优选的，所述壳体的后侧安装有功能按钮，且功能按钮与控制元器件模块相连接，所述壳体安装有自充电机构，且自充电机构与电池电性连接。

优选的，所述上支撑板的顶部均设有多个外接转接口和外接网口，且外接转接口和外接网口与控制元器件模块相连接。

优选的，所述壳体的底部安装有两个安装座，安装座的一侧开设有底部为开口的卡槽，电池更换板的两侧安装有卡座，且卡座与卡槽相适配。

优选的，所述安装座的底部开设有移动槽，移动槽内滑动安装有移动板，移动板的一侧固定安装有插座，卡座的一侧开设有插槽，且插座与插槽相适配，移动板的一侧固定安装有梯形座，梯形座延伸至安装座的外侧并与电池更换板相适配；

优选的，所述移动槽的一侧内壁上开设有螺纹孔，螺纹孔内螺纹安装有驱动螺杆，驱动螺杆与移动板转动连接。

优选的，所述移动板上开设有凹槽，凹槽的内壁上开设有环形槽，驱动螺杆上固定安装有环形座，且环形座与对应的环形槽转动连接。

本发明的有益效果：

1、通过轮毂电机和驱动轮的配合下，轮毂电机控制板能够控制着驱动轮前进后退停止等动作，以及调整速度，在驱动轮越障和过沟时，摆动杆使其上下摆动从而保证驱动轮不悬空，而减震器弹簧提供足够的压力，保证驱动轮时刻有足够附着力而不打滑，从动轮设置为万向轮，从动轮安装在壳体底部的底板上，起到支撑整机作用。

2、工作过程中，通过机器人进行智能行走，其中激光雷达与深度相机通过激光点阵与视觉能够识别运行场景特征并建立机器行走地图，在行走过程中，通过实时定位来更新地图保证机器知道自己在地图中的坐标，从而规划出从当前坐标前往目标桌标的行走路径，并通过激光雷达、深度相机、超声波传感器等识别障碍物来保证机器在行走过程中避开这些阻挡，其中可以根据使用场景选择不同等级的传感器，以上传感器均与算法主板连接。

3、通过在有碰撞传感器通过与物体接触挤压造成变形，从而触发感应器，并将信号传递到算法主板，算法主板识别后会下令使机器停止，且电池通过连接线与电机控制板连接，电机控制板通过连接线与算法主板连接供电，各种功能按钮(如紧急停止、启动、暂停、复位等按钮)，均通过连接线与算法主板和驱动控制板连接；

4、为了方便维护和更换，随动轮、驱动悬挂模块、电池均可以从底部迅速拆卸，在上支撑板上，留有若干个外接网口和外接转接口，列如USB接口方便用户进行改造时，可直接将增加的模块通过这些接口实现上下连接，从而实现整机控制。

附图说明

图1为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的主视结构示意图；

图2为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的后视结构示意图；

图3为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的仰视结构示意图；

图4为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的侧视结构示意图；

图5为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的俯视结构示意图；

图6为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的驱动轮在平地状态的结构示意图；

图7为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的驱动轮在过沟下摆状态的结构示意图；

图8为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的驱动轮越障上摆状态的结构示意图；

图9为本发明提出的一种模块化的通用移动机器人底盘的A部分结构示意图。

图中：1、壳体；2、上支撑板；3、激光雷达；4、深度相机；5、碰撞传感器；6、超声波传感器；7、功能按钮；8、自充电机构；9、驱动轮悬架机构；10、驱动轮；11、轮毂电机；12、从动轮；13、安装罩；14、电池更换板；15、上固定板；16、下固定板；17、固定杆；18、铰接固定块；19、摆动杆；20、铰接轴一；21、减震器；22、铰接轴二；23、铰接轴三；24、外接转接口；25、外接网口；26、安装座；27、卡槽；28、卡座；29、移动槽；30、移动板；31、插槽；32、插座；33、梯形座；34、螺纹孔；35、驱动螺杆；36、旋钮。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

当部件被称为“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者也可以存在居中的部件，“设置”表示一种存在的方式，可以是连接、安装、固定连接、活性连接等连接方式。当一个部件被认为是“连接”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1-9，一种模块化的通用移动机器人底盘，包括外观模块、驱动轮模块、随动轮模块、传感器模块、电源模块、控制元器件模块，电源模块与控制元器件模块相连接，传感器模块与控制元器件模块相连接，控制元器件模块还包括功能执行按钮、电机控制板、算法主板，外观模块包括壳体1、底板和上支撑板2，底板设置壳体1的底部，上支撑板2位于壳体1的上方，且上支撑板2与壳体1之间设有支撑柱，传感器模块包括激光雷达3、深度相机4、碰撞传感器5和超声波传感器6，激光雷达3固定安装在壳体1上，深度相机4固定安装在壳体1的前侧上，碰撞传感器5固定安装在壳体1的前侧底部上，壳体1的外侧固定安装有多个超声波传感器6，通过激光雷达3、深度相机4、超声波传感器6等识别障碍物来保证机器在行走过程中避开这些阻挡，其中可以根据使用场景选择不同等级的传感器，以上传感器均与算法主板连接。

本实施例中，驱动轮模块包括驱动轮10、轮毂电机11和驱动轮悬架机构9，驱动轮悬架机构9设置在壳体1的底部上，驱动轮10连接驱动轮悬架机构9相连接，驱动轮10内安装有轮毂电机11，在机器人水平放置在地面时，地面提供驱动轮10向上的支撑力，通过轮毂电机11和驱动轮10的配合下，轮毂电机11控制板能够控制着驱动轮10前进后退停止等动作，以及调整速度；

本实施例中，驱动轮悬架机构9包括上固定板15、下固定板16、固定杆17、铰接固定块18、摆动杆19和减震器21，上固定板15固定安装在壳体1的底部上，固定杆17固定安装在上固定板15上，下固定板16固定安装在固定杆17上，铰接固定块18固定安装在下固定板16上，摆动杆19铰接在铰接固定块18上，摆动杆19上铰接有减震器21，减震器21的顶端铰接在上固定板15上，且驱动轮10安装在摆动杆19上，更具体而言，铰接固定块18与摆动杆19之间安装有铰接轴一20，减震器21与摆动杆19安装有铰接轴二22，减震器21与上固定板15之间安装有铰接轴三23，在驱动轮10越障和过沟时，摆动杆19使其上下摆动从而保证驱动轮10不悬空，而减震器21弹簧提供足够的压力，保证驱动轮10时刻有足够附着力而不打滑。

本实施例中，随动轮模块包括从动轮12和安装罩13，从动轮12安装在壳体1的底部上，安装罩13安装在壳体1的底部上，且从动轮12位于安装罩13内，从动轮12设置为万向轮，从动轮12安装在壳体1底部的底板上，起到支撑整机作用。

本实施例中，电源模块包括电池和电池更换板14，电池位于壳体1底部的电池放置槽内，电池更换板14安装在壳体1的底部上，且电池更换板14与电池放置槽相适配，壳体1的后侧安装有功能按钮7，且功能按钮7与控制元器件模块相连接，壳体1安装有自充电机构8，且自充电机构8与电池电性连接，各种功能按钮7(如紧急停止、启动、暂停、复位等按钮)，均通过连接线与算法主板和驱动控制板连接。

本实施例中，上支撑板2的顶部均设有多个外接转接口24和外接网口25，且外接转接口24和外接网口25与控制元器件模块相连接，在上支撑板2上，留有若干个外接网口25和外接转接口24，列如USB接口方便用户进行改造时，可直接将增加的模块通过这些接口实现上下连接，从而实现整机控制。

本实施例中，壳体1的底部安装有两个安装座26，安装座26的一侧开设有底部为开口的卡槽27，电池更换板14的两侧安装有卡座28，且卡座28与卡槽27相适配，安装座26的底部开设有移动槽29，移动槽29内滑动安装有移动板30，移动板30的一侧固定安装有插座32，卡座28的一侧开设有插槽31，且插座32与插槽31相适配，移动板30的一侧固定安装有梯形座33，梯形座33延伸至安装座26的外侧并与电池更换板14相适配，移动槽29的一侧内壁上开设有螺纹孔34，螺纹孔34内螺纹安装有驱动螺杆35，驱动螺杆35的一端固定安装有旋钮36，驱动螺杆35与移动板30转动连接，移动板30上开设有凹槽，凹槽的内壁上开设有环形槽，驱动螺杆35上固定安装有环形座，且环形座与对应的环形槽转动连接，通过驱动螺杆35能够驱动移动板30进行移动，移动板30能够带动插座32进行移动，使得插座32与插槽31相分离或相分离，能够实现对电池更换板14进行固定和解除固定的目的，从而能够实现快速的电池进行拆装和更换。

本发明中，通过轮毂电机11和驱动轮10的配合下，轮毂电机11控制板能够控制着驱动轮10前进后退停止等动作，以及调整速度，而驱动轮10安装在驱动轮悬挂机构中的摆动杆19上，摆动杆19一端通过铰接轴一20与铰接固定块18连接，摆动杆19另一端通过铰接轴二22与减震器21连接，减震器21另一端通过铰接轴三23与上固定板15连接，且减震器21包含弹簧，在机器人水平放置在地面时，地面提供驱动轮10向上的支撑力，从而带动摆动杆19向上摆动，并挤压减震器21的弹簧，则弹簧提供向下反作用力，从而为驱动轮10提供抓地力，保证有足够附着力能带动整车行走，同时，在驱动轮10越障和过沟时，摆动杆19使其上下摆动从而保证驱动轮10不悬空，而减震器21弹簧提供足够的压力，保证驱动轮10时刻有足够附着力而不打滑，从动轮12设置为万向轮，从动轮12安装在壳体1底部的底板上，起到支撑整机作用，工作过程中，通过机器人进行智能行走，其中激光雷达3与深度相机4通过激光点阵与视觉能够识别运行场景特征并建立机器行走地图，在行走过程中，通过实时定位来更新地图保证机器知道自己在地图中的坐标，从而规划出从当前坐标前往目标桌标的行走路径，并通过激光雷达3、深度相机4、超声波传感器6等识别障碍物来保证机器在行走过程中避开这些阻挡，其中可以根据使用场景选择不同等级的传感器，以上传感器均与算法主板连接。

通过在有碰撞传感器5通过与物体接触挤压造成变形，从而触发感应器，并将信号传递到算法主板，算法主板识别后会下令使机器停止，且电池通过连接线与电机控制板连接，电机控制板通过连接线与算法主板连接供电，各种功能按钮7(如紧急停止、启动、暂停、复位等按钮)，均通过连接线与算法主板和驱动控制板连接，为了方便维护和更换，随动轮、驱动悬挂模块均可以从底部迅速拆卸，通过驱动螺杆35能够驱动移动板30进行移动，移动板30能够带动插座32进行移动，使得插座32与插槽31相分离或相分离，能够实现对电池更换板14进行固定和解除固定的目的，从而能够实现快速的电池进行拆装和更换，在上支撑板2上，留有若干个外接网口25和外接转接口24，列如USB接口方便用户进行改造时，可直接将增加的模块通过这些接口实现上下连接，从而实现整机控制。

以上对本发明所提供的一种模块化的通用移动机器人底盘进行了详细介绍。本文中应用了具体实施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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，包括外观模块、驱动轮模块、随动轮模块、传感器模块、电源模块、控制元器件模块，所述电源模块与控制元器件模块相连接，所述传感器模块与控制元器件模块相连接，所述控制元器件模块还包括功能执行按钮、电机控制板、算法主板，

所述外观模块包括壳体(1)、底板和上支撑板(2)，所述底板设置壳体(1)的底部，上支撑板(2)位于壳体(1)的上方，且所述上支撑板(2)与壳体(1)之间设有支撑柱；

传感器模块包括激光雷达(3)、深度相机(4)、碰撞传感器(5)和超声波传感器(6)，所述激光雷达(3)固定安装在壳体(1)上，所述深度相机(4)固定安装在壳体(1)的前侧上，所述碰撞传感器(5)固定安装在壳体(1)的前侧底部上，所述壳体(1)的外侧固定安装有多个超声波传感器(6)；

所述驱动轮模块包括驱动轮(10)、轮毂电机(11)和驱动轮悬架机构(9)，所述驱动轮悬架机构(9)设置在壳体(1)的底部上，所述驱动轮(10)连接驱动轮悬架机构(9)相连接，所述驱动轮(10)内安装有轮毂电机(11)；

所述驱动轮悬架机构(9)包括上固定板(15)、固定杆(17)、下固定板(16)、铰接固定块(18)、摆动杆(19)和减震器(21)，所述上固定板(15)固定安装在壳体(1)的底部上，所述固定杆(17)固定安装在上固定板(15)上，所述下固定板(16)固定安装在固定杆(17)上，所述铰接固定块(18)固定安装在下固定板(16)上，所述摆动杆(19)铰接在铰接固定块(18)上，所述摆动杆(19)上铰接有减震器(21)，所述减震器(21)的顶端铰接在上固定板(15)上，且所述驱动轮(10)安装在摆动杆(19)上。

2.根据权利要求1所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述随动轮模块包括从动轮(12)和安装罩(13)，所述从动轮(12)安装在壳体(1)的底部上，安装罩(13)安装在壳体(1)的底部上，且从动轮(12)位于安装罩(13)内。

3.根据权利要求1所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述电源模块包括电池和电池更换板(14)，所述电池位于壳体(1)底部的电池放置槽内，电池更换板(14)安装在壳体(1)的底部上，且电池更换板(14)与电池放置槽相适配。

4.根据权利要求1所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述铰接固定块(18)与摆动杆(19)之间安装有铰接轴一(20)，减震器(21)与摆动杆(19)安装有铰接轴二(22)，减震器(21)与上固定板(15)之间安装有铰接轴三(23)。

5.根据权利要求1所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述壳体(1)的后侧安装有功能按钮(7)，且功能按钮(7)与控制元器件模块相连接，所述壳体(1)安装有自充电机构(8)，且自充电机构(8)与电池电性连接。

6.根据权利要求1所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述上支撑板(2)的顶部均设有多个外接转接口(24)和外接网口(25)，且外接转接口(24)和外接网口(25)与控制元器件模块相连接。

7.根据权利要求1所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述壳体(1)的底部安装有两个安装座(26)，安装座(26)的一侧开设有底部为开口的卡槽(27)，电池更换板(14)的两侧安装有卡座(28)，且卡座(28)与卡槽(27)相适配。

8.根据权利要求7所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述安装座(26)的底部开设有移动槽(29)，移动槽(29)内滑动安装有移动板(30)，移动板(30)的一侧固定安装有插座(32)，卡座(28)的一侧开设有插槽(31)，且插座(32)与插槽(31)相适配，移动板(30)的一侧固定安装有梯形座(33)，梯形座(33)延伸至安装座(26)的外侧并与电池更换板(14)相适配。

9.根据权利要求8所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述移动槽(29)的一侧内壁上开设有螺纹孔(34)，螺纹孔(34)内螺纹安装有驱动螺杆(35)，驱动螺杆(35)与移动板(30)转动连接。

10.根据权利要求8所述的一种模块化的通用移动机器人底盘，其特征在于，所述移动板(30)上开设有凹槽，凹槽的内壁上开设有环形槽，驱动螺杆(35)上固定安装有环形座，且环形座与对应的环形槽转动连接。