机器人底盘是机器人结构的重要组成部分,而依靠驱动轮运动的轮式机器人的整个运动单元,即控制机器人前进、后退、转向等功能的单元结构一般都设置在机器人底盘上。
当轮式机器人在室外遇到障碍,水坑等复杂地形环境时,需要具有一定的越障能力才能通过障碍,正常行走,因此轮式机器人必须具有一定的越障能力,并且要有避震性能,从而保证机器人本体上的设备,例如摄像头等平稳的工作,因此机器人底盘必须配备相应的悬挂结构。
现有的轮式机器人底盘中,有的采用了两个驱动轮加从动轮且在两个驱动轮上设置相应的悬挂结构,当遇到障碍或者坑洼时,该底盘越野避障能力不足,只能越过很小的障碍,避震性能较弱,遇到坑洼地面时,如果坑洼较深,平稳性差且有可能被卡住,并且,这类轮式机器人底盘一般采用差动转向,没有配备转向系统,使得轮式机器人在复杂环境中无法完成准确转向,在遇到复杂地形条件时无法利用两驱脱困。
因此,现有的机器人中有的越野避障能力弱,转向不准确且在复杂地形条件时无法脱困。
在本实施例中,所述悬臂构件52通过球头型杆端关节轴承活动连接在所述车轮羊角51上,且,所述连接轴524外设螺纹于与球头型杆端关节轴承的内螺纹连接;另一端铰接在所述底盘框架1上,此时所述底盘框架1对应位置设置有铰链头,配合螺栓螺母进行铰接。
具体地,所述悬臂构件52上的连接轴连接所述车轮羊角51上的特定的凸起连接部,并且,通过球头型杆端关节轴承活动连接,所述悬臂构件52的活动限于一定圆锥范围内,另一端铰接在所述底盘框架1上,使得两个所述悬臂构件52在所述机器人运动过程中不会被卡住。
在本实施例中,所述悬臂构件51一个铰接在底板框架11上,另一个铰接在凸部框架12上。
在其他实施例中,所述悬臂构件可以均铰接在所述凸部框架上,或者特定几个铰接在底板框架上,其他的铰接在凸部框架上。
在本实施例中,所述车轮连接组件5还包括法兰螺母,所述轮毂电机21的电机轴上设有螺纹,通过法兰螺母连接所述车轮羊角52。
在本实施例中,所述悬挂单元3为包含减震筒、弹性弹簧的避震器。
具体地,所述悬挂单元3的减震筒两端分别设有第一减震筒连接部和第二减震筒连接部,一端通过第一减震筒连接部铰接在所述凸部框架12上,另一端通过第二减震筒连接部铰接在最接近地面的悬臂构件52上,此时,所述凸部框架12和所述最接近地面的悬臂构件52上均设有铰链头,配合螺栓螺母进行铰接。
在其他实施例中,所述悬挂单元的另一端通过第二减震筒连接部可以铰接在不是最接近地面的悬臂构件上,但是要注意的是,所述减震筒的两端所连接的位置之间的距离应符合所述悬挂单元的尺寸。
所述减震筒的两端所连接的位置之间的距离越长,越能够实现悬挂单元中的弹性弹簧的压缩和拉长,从而越能够实现更大的缓震避障效果,这样所述轮式机器人底盘能够越过更高的凸起和更深的坑洼。
在本实施例中,所述悬挂单元3和所述底盘框架1是通过螺栓铰接。
在其他实施例中,所述悬挂单元和所述底盘框架可以通过其他方式铰接,比如,铆钉铰接。
在本实施例中,所述悬挂单元3的数量与所述车轮2的数量相等,这样每一个车轮2遇到凹凸不平的路面时都能够实现减震避障,从而不影响所述机器人,使其保持平稳状态。
所述转向单元包括:
编码器401,编码器支撑板402,联轴器403,转向齿轮404,第一深沟球轴承405,轴承座406,转向装置固定板407,第二深沟球轴承408,直流无刷减速电机409,接近开关420,感应片421,转向齿条422,齿条固定座423,滑块424,直线导轨425。
在本实施中,所述转向机构还包括连杆41,所述连杆41一端铰接在所述车轮羊角52上的特定的凸起连接部上,另一端铰接在转向齿条422上。
在其他实施例中,可采用其他转向单元,只要所述转向单元活动连接所述驱动轮在需要转向时能够实现稳定、准确转向即可,此时,所述转向连杆的一端仍然铰接在所述车轮羊角上,但另一端可根据转向单元的机构而更改。
在本实施例中,所述转向单元4数量为所述车轮2数量的二分之一,分别控制两个前轮和两个后轮。
并且,由于所述转向单元4是独立的,可分别控制前轮转向和/或后轮转向。
在其他实施例中,所述转向单元数量可以是其他数目。
当机器人底盘行驶过程中遇到障碍或坑洼时,由于有避震器的存在,悬挂单元中的弹簧压缩拉长,悬挂单元会上下跳动,从而吸收掉晃动,不会影响到其他车轮,因此,能够起到避震的作用。并且由于四块悬臂是单独安装的,为独立悬挂,因此避震效果较非独立式悬挂要好。当应用了本实用新型所述的轮式机器人底盘的机器人行走时需要转向,可以做到四轮转向,四轮转向可以大大减小机器人的转弯半径,使机器人运行更加灵活,便于通过狭窄的空间。
与现有技术相比,本实用新型的技术方案具有以下优点:
采用内置有轮毂电机的车轮,因此,每一个车轮都是驱动轮;优选车轮数量为四个,每个车轮对应独立连接有具有减震缓冲作用的悬挂单元,因此,车轮在凹凸不平的路面时不会互相影响,更能保证平稳;同时,设置有转向单元,转向单元可独立控制前轮、后轮,可实现前轮转向、后轮转向和四轮转向,四轮转向可以大大减小机器人的转弯半径,使机器人运行更加灵活。
虽然本实用新型披露如上,但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本实用新型的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。