移動機器人底盤及移動機器人的製作方法

2023-06-18 17:23:57 1

本實用新型涉及移動機器人技術領域，尤其是涉及一種移動機器人底盤及移動機器人。

背景技術：

現有的移動機器人底盤機構的驅動方式有輪式、多足式、履帶式和混合式等多種。輪式移動機器人結構簡單，通常比履帶式和多足式底盤機構運動速度快，應用範圍最廣泛。輪式移動機器人底盤機構可分為兩種：一種是方向驅動，在方向驅動式移動機器人底盤機構上，方向的控制和移動機器人的驅動分別採用不同的電機驅動，前輪驅動車的驅動和對方向的控制是在相同的輪子上完成的，但速度和方向是分別控制的；另一種是差速驅動，差速驅動移動機器人底盤機構採用相同的輪子和驅動器來驅動和控制方向，運動方向的改變是通過有比例地調整控制每個輪子的速度來實現的。

目前，用於移動機器人的底盤機構在結構上主要有三輪和四輪結構。三輪式結構應用最廣泛，其常用的結構就是利用兩個高精度的驅動輪和一個隨動輪結構，兩個驅動輪分別由兩個電機經過減速器減速後進行驅動，隨動輪可置於底盤本體的前部或後部，底盤機構的轉向由兩個驅動輪的速度差決定，通過對兩個電機施加不同的速度控制量可以實現任意方向的運動，或採用前輪作為驅動輪舵輪，需要兩個單獨的電機進行轉向和驅動控制，還有一種採用同步驅動方式，三個輪子均勻分布，用齒輪或鏈條將輪子與分別控制方向和驅動的電機相連，驅動電機驅動輪子運動，轉向電機控制轉子轉向。採用四輪結構的底盤機構的配置方式與三輪式類似，在結構上雖然更穩定，但是比較複雜，迴轉半徑大，運動靈活性較差。

現有移動機器人差動輪底盤輪子安裝方式有兩種：

第一種為非偏置方式：兩個差動輪為主動輪，安置在底盤中心軸線上，從動輪為萬向輪均勻安裝在以兩個差動輪輪距為直徑，底盤中心為圓心的圓上，底盤與地面有多於三個觸點，主動輪容易懸空，從而導致底盤控制不穩定；

第二種為偏置方式：兩個差動輪為主動輪，偏置安置在底盤前端或後端，從動輪為萬向輪安裝在底盤的後端或者前端，當從動輪萬向輪向內翻的時候，底盤與地面的接觸點會向底盤中心收縮，容易導致機器人側翻。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種移動機器人底盤及移動機器人，底盤為三輪結構，呈品字形分布，採用兩個差動輪為主動輪，採用兩個差動輪為主動輪，偏置設置在底盤機架上，從動輪採用麥克納姆輪，保持移動機器人在移動過程中與地面的接觸點固定不變，解決了移動機器人在運動過程中發生側翻的問題。

本實用新型提供了一種移動機器人底盤，包括：

底盤機架，所述底盤機架上設置有電機安裝架，所述底盤機架呈品字形；

驅動裝置，所述驅動裝置設置在所述底盤機架上，位於品字形所述底盤機架的下端；

行走機構，所述行走機構與所述驅動裝置相連接，所述驅動裝置驅動所述行走機構運動，所述行走機構包括第一主動輪、第二主動輪和從動輪，所述從動輪為麥克納姆輪，所述第一主動輪和所述第二主動輪分別設置於品字形所述底盤機架的下端兩側，所述從動輪設置於品字形所述底盤機架的上端。

在上述技術方案中，優選的，所述驅動裝置包括第一驅動電機、第二驅動電機和控制器；

所述第一驅動電機和所述第二驅動電機與所述底盤機架上的電機安裝架相配合，並分別與所述第一主動輪和所述第二主動輪相連接，分別驅動所述第一主動輪和所述第二主動輪運動；

所述控制器分別與所述第一驅動電機和所述第二驅動電機相連接，以控制所述第一驅動電機和所述第二驅動電機的轉速。

在該技術方案中，第一驅動電機和第二驅動電機分別與第一主動輪和第二主動輪相連接，控制器分別與第一驅動電機和第二驅動電機相連接，控制第一驅動電機和第二驅動電機的電機軸輸出速度，從而控制第一主動輪和第二主動輪的轉速，當第一主動輪和第二主動輪轉速相同時，移動機器人沿直線運動，當第一主動輪和第二主動輪存在速度差時，實現移動機器人轉向。

在上述技術方案中，優選的，所述行走機構還包括：

固定板，所述固定板與所述底盤機架相連接，並與所述底盤機架相垂直；

轉動軸，所述轉動軸穿過所述第一主動輪、所述第二主動輪和所述從動輪與所述固定板相連接。

在該技術方案中，固定板與底盤機架相連接，並與底盤機架相垂直，轉動軸穿過第一主動輪、第二主動輪和從動輪與固定板相連接，第一主動輪、第二主動輪和從動輪與底盤機架相垂直，使電機輸出的速度最大化，提高了電機輸出速度的利用率。

在上述技術方案中，優選的，所述驅動裝置還包括第一減速器和第二減速器，

所述第一減速器和所述第二減速器分別與所述第一驅動電機和所述第二驅動電機相連接。

在該技術方案中，驅動裝置還包括第一減速器和第二減速器，第一減速器和第二減速器分別與第一驅動電機和第二驅動電機相連接，降低第一驅動電機和第二驅動電機的輸出速度，調節移動機器人底盤移動的速度，擴大了移動機器人的使用範圍。

在上述技術方案中，優選的，所述第一驅動電機和所述第二驅動電機分別為伺服電機或步進電機。

在該技術方案中，第一驅動電機和第二驅動電機採用伺服電機或步進電機，控制簡單，性價比高，位置、速度精度高，抗過載能力強，動態響應時間短。

在上述技術方案中，優選的，還包括避障裝置，所述避障裝置包括超聲傳感器，設置於品字形所述底盤機架的上端。

在該技術方案中，還包括避障裝置，利用超聲傳感器對移動機器人周圍環境進行檢測，使移動機器人躲避障礙物，提高了移動機器人的人性化、智能化。

在上述技術方案中，優選的，還包括防跌落裝置，所述防跌落裝置包括四個光電傳感器，所述光電傳感器設置於所述底盤機架的四周。

在該技術方案中，還包括防跌落裝置，所述防跌落裝置包括四個光電傳感器，所述光電傳感器設置於所述底盤機架的四周。

在上述技術方案中，優選的，所述固定板與所述底盤機架相焊接或一體成型。

在該技術方案中，固定板與底盤機架相焊接或一體成型，焊接操作方便簡單，連接強度高，提高了產品的裝配效率和可靠性，一體成型加工製造方便，安裝簡單。

在上述技術方案中，優選的，所述第一主動輪、所述第二主動輪與所述從動輪的中心分別分布在以底盤機架中心為圓心的同一圓上。

在該技術方案中，第一主動輪、第二主動輪與從動輪的中心分別分布在以底盤機架中心為圓心的同一圓上，提高了移動機器人底盤在移動過程中的穩定性，解決移動機器人在運動的過程中側翻的問題。

其中，從動輪所採用的麥克納姆輪的輪轂為雙排輪轂，該輪轂的外圓周處均勻開設有3個或3個以上的輪轂齒，雙排輪轂相錯一個輪轂齒連接，每兩個輪轂齒之間設有一滾輪，該滾輪的徑向方向與輪轂外圓周的切線方向垂直，滾輪的軸線與從動輪軸線相垂直，各個滾輪的包絡線為圓柱面，結構緊湊，運動靈活，滑動性能好。

本實用新型還提供了一種移動機器人，包括上述技術方案中提供的任意一種移動機器人底盤。

本實用新型提供的移動機器人底盤及移動機器人，底盤為三輪結構，呈品字形分布，驅動裝置設置在底盤機架上，位於品字形底盤機架的下端，行走機構與驅動裝置相連接，包括第一主動輪、第二主動輪和從動輪，從動輪為麥克納姆輪，第一主動輪和第二主動輪分別設置於品字形底盤機架的下端兩側，從動輪設置於品字形底盤機架的上端，採用兩個差動輪為主動輪，偏置設置在底盤上，從動輪採用麥克納姆輪，保持移動機器人移動過程中與地面的接觸點固定不變，解決了移動機器人在運動過程中發生側翻的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的移動機器人底盤的主視圖；

圖2為圖1所示的移動機器人底盤的左視圖；

圖3為圖1所示的移動機器人底盤的俯視圖。

圖標：1-底盤機架；2-驅動裝置；3-行走機構；21-第一驅動電機；22-第二驅動電機；23-第一減速器；24-第二減速器；31-第一主動輪；32-第二主動輪；33-從動輪；34-固定板；35-轉動軸；331-輪轂；332-滾輪；3311-輪轂齒。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

圖1為本實用新型實施例提供的移動機器人底盤的主視圖；圖2為圖1所示的移動機器人底盤的左視圖；圖3為圖1所示的移動機器人底盤的俯視圖。

如圖1至圖3所示，本實用新型提供了一種移動機器人底盤及移動機器人，包括：

底盤機架1，所述底盤機架1上設置有電機安裝架，所述底盤機架1呈品字形；

驅動裝置2，所述驅動裝置2設置在所述底盤機架1上，位於品字形所述底盤機架1的下端；

行走機構3，所述行走機構3與所述驅動裝置2相連接，所述驅動裝置2驅動所述行走機構3運動，所述行走機構3包括第一主動輪31、第二主動輪32和從動輪33，所述從動輪33為麥克納姆輪，所述第一主動輪31和所述第二主動輪32分別設置於品字形所述底盤機架1的下端兩側，所述從動輪33設置於品字形所述底盤機架1的上端。

本實用新型提供的移動機器人底盤，底盤為三輪結構，呈品字形分布，驅動裝置2設置在底盤機架1上，位於品字形底盤機架1的下端，行走機構3與驅動裝置2相連接，包括第一主動輪31、第二主動輪32和從動輪33，從動輪33為麥克納姆輪，第一主動輪31和第二主動輪32分別設置於品字形底盤機架1的下端兩側，從動輪33設置於品字形底盤機架1的上端，採用兩個差動輪為主動輪，偏置設置在底盤上，從動輪33採用麥克納姆輪，保持移動機器人移動過程中與地面的接觸點固定不變，解決了移動機器人在運動過程中發生側翻的問題。

如圖1和圖2所示，在本實用新型的一個實施例中，優選的，所述驅動裝置2包括第一驅動電機21、第二驅動電機22和控制器；

所述第一驅動電機21和所述第二驅動電機22與所述底盤機架1上的電機安裝架相配合，並分別與所述第一主動輪31和所述第二主動輪32相連接，分別驅動所述第一主動輪31和所述第二主動輪32運動；

所述控制器分別與所述第一驅動電機21和所述第二驅動電機22相連接，以控制所述第一驅動電機21和所述第二驅動電機22的轉速。

在該實施例中，第一驅動電機21和第二驅動電機22分別與第一主動輪31和第二主動輪32相連接，控制器分別與第一驅動電機21和第二驅動電機22相連接，控制第一驅動電機21和第二驅動電機22的電機軸輸出速度，從而控制第一主動輪31和第二主動輪32的轉速，當第一主動輪31和第二主動輪32轉速相同時，移動機器人沿直線運動，當第一主動輪31和第二主動輪32存在速度差時，實現移動機器人轉向。

如圖1所示，在本實用新型的一個實施例中，優選的，所述行走機構3還包括：

固定板34，所述固定板34與所述底盤機架1相連接，並與所述底盤機架1相垂直；

轉動軸35，所述轉動軸35穿過所述第一主動輪31、所述第二主動輪32和所述從動輪33與所述固定板34相連接。

在該實施例中，固定板34與底盤機架1相連接，並與底盤機架1相垂直，轉動軸35穿過第一主動輪31、第二主動輪32和從動輪33與固定板34相連接，第一主動輪31、第二主動輪32和從動輪33與底盤機架1相垂直，使電機輸出的速度最大化，提高了電機輸出速度的利用率。

如圖1和圖2所示，在本實用新型的一個實施例中，優選的，所述驅動裝置2還包括第一減速器23和第二減速器24，

所述第一減速器23和所述第二減速器24分別與所述第一驅動電機21和所述第二驅動電機22相連接。

在該實施例中，驅動裝置2還包括第一減速器23和第二減速器24，第一減速器23和第二減速器24分別與第一驅動電機21和第二驅動電機22相連接，降低第一驅動電機21和第二驅動電機22的輸出速度，調節移動機器人底盤移動的速度，擴大了移動機器人的使用範圍。

如圖1和圖2所示，在本實用新型的一個實施例中，優選的，所述第一驅動電機21和所述第二驅動電機22分別為伺服電機或步進電機。

在該實施例中，第一驅動電機21和第二驅動電機22採用伺服電機或步進電機，控制簡單，性價比高，位置、速度精度高，抗過載能力強，動態響應時間短。

如圖1所示，在本實用新型的一個實施例中，優選的，還包括避障裝置，所述避障裝置包括超聲傳感器，設置於品字形所述底盤機架1的上端。

在該實施例中，還包括避障裝置，利用超聲傳感器對移動機器人周圍環境進行檢測，使移動機器人躲避障礙物，提高了移動機器人的人性化、智能化。

如圖1所示，在本實用新型的一個實施例中，優選的，還包括防跌落裝置，所述防跌落裝置包括四個光電傳感器，所述光電傳感器設置於所述底盤機架1的四周。

在該實施例中，還包括防跌落裝置，所述防跌落裝置包括四個光電傳感器，所述光電傳感器設置於所述底盤機架1的四周。

如圖1所示，在本實用新型的一個實施例中，優選的，所述固定板34與所述底盤機架1相焊接或一體成型。

在該實施例中，固定板34與底盤機架1相焊接或一體成型，焊接操作方便簡單，連接強度高，提高了產品的裝配效率和可靠性，一體成型加工製造方便，安裝簡單。

如圖1所示，在本實用新型的一個實施例中，優選的，所述第一主動輪31、所述第二主動輪32與所述從動輪33的中心分別分布在以底盤機架1中心為圓心的同一圓上。

在該實施例中，第一主動輪31、第二主動輪32與從動輪33的中心分別分布在以底盤機架1中心為圓心的同一圓上，提高了移動機器人底盤在移動過程中的穩定性，解決移動機器人在運動的過程中側翻的問題。

其中，從動輪33所採用的麥克納姆輪的輪轂331為雙排輪轂，該輪轂331的外圓周處均勻開設有3個或3個以上的輪轂齒3311，雙排輪轂331相錯一個輪轂齒3311連接，每兩個輪轂齒3311之間設有一滾輪332，該滾輪332的徑向方向與輪轂331外圓周的切線方向垂直，滾輪332的軸線與從動輪33軸線相垂直，各個滾輪332的包絡線為圓柱面，結構緊湊，運動靈活，滑動性能好。

本實用新型還提供了一種移動機器人，包括上述技術方案中提供的任意一種移動機器人底盤。

綜上所述，本實用新型提供的移動機器人底盤及移動機器人，底盤為三輪結構，呈品字形分布，驅動裝置設置在底盤機架上，位於品字形底盤機架的下端，行走機構與驅動裝置相連接，包括第一主動輪、第二主動輪和從動輪，從動輪為麥克納姆輪，第一主動輪和第二主動輪分別設置於品字形底盤機架的下端兩側，從動輪設置於品字形底盤機架的上端，採用兩個差動輪為主動輪，偏置設置在底盤機架上，從動輪採用麥克納姆輪，保持移動機器人在移動過程中與地面的接觸點固定不變，解決了移動機器人在運動過程中發生側翻的問題。

最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。