移动载具及移动机器人的制作方法

1.本发明涉及移动机器人技术领域，特别涉及一种移动载具及移动机器人。


背景技术：

2.机器人的发明、研究及应用实践是以科学研究和社会生产为需求的，经过多年的发展，机器人除了智能程度的持续提高，其应用范围也从工业向各个行业渗透。
3.其中，机械臂是机器人的主要分支，其通常为桌面级机械臂，安装于固定的台面上，并在有限的工作空间中工作。伴随着机器人产品的更新迭代，市面上也出现了部分机械臂安装于载具之上，通过载具搭载移动以实现工作环境的更换，其在一定程度上扩大了工作空间，且应用场景不再受限。
4.对于搭载机械臂的载具而言，用于控制机械臂运行的控制器通常和机械臂一体设置，控制器位于机械臂底座内，并且控制面板显露于机械臂底座之上。然而，当机械臂硬件结构无异常，但出现控制故障时，需将机械手整体从载具上拆卸下来以对控制器进行维修和调试等操作，维护过程繁琐，不方便。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的是提出一种移动载具，旨在解决目前移动载具上机械臂控制器维护过程繁琐、不方便的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提出一种移动载具，该移动载具包括：
7.载具底盘，所述载具底盘上设置有机械臂承载座和控制盒承载座；
8.主控电路板，所述主控电路板设置在所述载具底盘中；
9.驱动装置，所述载具底盘架设在所述驱动装置上，所述驱动装置与所述主控电路板电连接；以及，
10.控制盒，所述控制盒可拆卸地设置在所述控制盒承载座中，所述控制盒具备可输出用于控制机械臂的电信号的通信接口，所述控制盒与所述主控电路板电连接。
11.其中，移动载具还包括：
12.电池盒，电池盒设置在载具底盘中并与控制盒和主控电路板电连接。
13.其中，移动载具还包括：
14.激光雷达，激光雷达设于载具底盘上。
15.其中，移动载具还包括：
16.超声波雷达，载具底盘的每个侧面至少设置一套超声波雷达。
17.其中，移动载具还包括：
18.第一摄像头组件，第一摄像头组件设于载具底盘的前侧面且与主控电路板电连接。
19.其中，机械臂承载座包括设置于载具底盘的上端面上的安装腔以及位于安装腔中的安装组件。
20.其中，安装组件包括沿安装腔的内壁周向布置、且突起于安装腔的内壁的多个卡块，卡块与机械臂相抵持以固定机械臂。
21.其中，移动载具还包括安装板，安装板上设有两组通孔，控制盒承载座和控制盒相向的两侧各设有一组螺纹孔，两组通孔分别与控制盒承载座上的螺纹孔、控制盒上的螺纹孔位置对应并通过螺钉连接固定，每组通孔、每组螺纹孔的数量都至少为两个。
22.其中，驱动装置包括至少一组车轮、连接车轮的横梁以及设置在横梁上的电机，车轮由电机驱动，电机与主控电路板电连接，横梁位于载具底盘中。
23.其中，载具底盘上对应横梁的中线位置设有安装座，安装座上设有转轴孔和穿设在转轴孔中的转轴，转轴与横梁固定连接，转轴与转轴孔之间设有第一轴承，第一轴承相对安装座和转轴轴向固定。
24.其中，转轴上还套设有位于转轴孔内的轴套，第一轴承为两个且分别位于轴套的相对两侧，轴套与第一轴承的内环抵接。
25.其中，转轴孔包括轴套安装孔段和两分别位于轴套安装孔段的相对两侧的第一轴承安装孔段，轴套安装孔段的孔径小于第一轴承安装孔段的孔径；
26.转轴包括横梁连接段、第一过渡段、第一轴承安装段和紧固段；
27.第一过渡段的轴径大于第一轴承安装段的轴径，第一过渡段与靠近横梁的第一轴承的内环抵接；
28.紧固段处设有与远离横梁的第一轴承的内环抵接的紧固组件；
29.安装座的相对两端面设有位于转轴孔周侧、与第一轴承的外环抵接的限位件。
30.其中，驱动装置还包括与车轮连接的车轮轴、限位座和第二轴承；
31.限位座相对的两端面分别设有车轮轴孔和动力输出轴孔，车轮轴穿设在车轮轴孔中，电机的动力输出轴穿设在动力输出轴孔中；
32.第二轴承套设在车轮轴上，且设置于车轮轴孔内，第二轴承相对限位座和车轮轴轴向固定。
33.其中，驱动装置还包括设于限位座上、用于对第二轴承进行轴向限位的限位机构；
34.限位机构包括第一限位组件和第二限位组件，第一限位组件位于车轮轴孔靠近动力输出轴的一端，第二限位组件位于车轮轴孔的另一端，第二轴承位于第一限位组件和第二限位组件之间。
35.其中，车轮轴的轴径大于动力输出轴的轴径，且车轮轴朝向动力输出轴的一端设有与动力输出轴的末端相适配的动力输出轴插孔，动力输出轴的末端插装在动力输出轴插孔中。
36.其中，车轮轴的周向侧面设有若干穿入动力输出轴插孔中并与动力输出轴抵接的紧固件。
37.其中，限位座上设有位于车轮轴孔与动力输出轴孔之间的容置腔和至少一个位于其周向侧面并与容置腔连通的开口，紧固件位于容置腔内。
38.本发明还提出一种移动机器人，该移动机器人包括机械臂和前述所记载的移动载具，机械臂可拆卸地设置在机械臂承载座中。
39.其中，机械臂包括依次连接的底座、转台、大臂、小臂和末端执行器，末端执行器设于小臂的末端。
40.其中，机械臂还包括：
41.第二摄像头组件，第二摄像头组件位于末端执行器上且与控制盒电连接。
42.与现有技术相比，本发明实施例技术方案的有益效果在于：
43.本移动载具将原本与机械臂一体设置的控制器，以控制盒的形式作为一个独立部件设置在其载具底盘上，在机械臂出现控制故障时，拆卸控制盒检查维护即可，无需再对机械臂进行拆装，操作简单且维护方便。
附图说明
44.图1为本发明一实施例中移动载具的结构示意图；
45.图2为图1中移动载具的爆炸结构示意图；
46.图3为图2中移动载具一部分的结构示意图；
47.图4为图2中移动载具又一部分的爆炸结构示意图；
48.图5为图2中移动载具的驱动装置的一部分结构示意图；
49.图6为图5所示结构的一爆炸结构示意图；
50.图7为图5所示结构的剖视图；
51.图8为图5所示结构的另一爆炸结构示意图；
52.图9为本发明一实施例中移动机器人的结构示意图。
具体实施方式
53.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
54.本发明提出一种移动载具1000，参照图1和图2，该移动载具1000包括：
55.载具底盘1100，载具底盘1100上设置有机械臂承载座1110和控制盒承载座1120；
56.主控电路板1200，主控电路板1200设置在载具底盘1100中；
57.驱动装置1300，载具底盘1100架设在驱动装置1300上，驱动装置1300与主控电路板1200电连接；以及，
58.控制盒1400，控制盒1400可拆卸地设置在控制盒承载座1120中，控制盒1400具备可输出用于控制机械臂的电信号的通信接口，控制盒1400与主控电路板1200电连接。
59.本实施例的移动载具1000主要用于搭载机械臂进行移动作业，具体地，移动载具1000由载具底盘1100、主控电路板1200、驱动装置1300和控制盒1400组成，其中，载具底盘1100为移动载具1000的主体，机械臂和用于控制机械臂运行的控制盒1400对应可拆卸地设置在载具底盘1100的机械臂承载座1110和控制盒承载座1120上。可拆卸连接的形式具有多种，包括卡接、螺丝连接等等，可以根据实际情况设置。控制盒1400通过在其通信接口与机械臂之间连接信号线，从而可向机械臂输出电信号以控制器运行。参照图1，机械臂承载座1110和控制盒承载座1120位于移动载具1000的上端面且相邻布置，以方便控制盒1400与机械臂之间走线；并且控制盒1400可以为方形盒体，其上除了通信接口以外，还具有其它类型接口、控制按键以及显示屏等设置，并分布在盒体的不同面上。
60.主控电路板1200作为移动载具1000的主控部分，主要用于控制移动载具1000移动运行，其设置在载具底盘1100中；具体为驱动装置1300与主控电路板1200电连接，主控电路板1200向驱动装置1300提供控制信号，以使驱动装置1300驱动移动载具1000移动运行。其中所涉及的驱动装置1300一般包括车轮、安装车轮的车轮架、为车轮运转提供动力的驱动电机等。除此以外，主控电路板1200还可以与控制盒1400电连接，以实现移动载具1000和机械臂之间的数据互通、控制配合以及功能上的协作。
61.本实施例的移动载具1000将原本与机械臂一体设置的控制器，以控制盒1400的形式作为一个独立部件设置在其载具底盘1100上，在机械臂出现控制故障时，拆卸控制盒1400检查维护即可，无需再对机械臂进行拆装，操作简单且维护方便。
62.参照图2，移动载具1000还包括：
63.电池盒1500，电池盒1500设置在载具底盘1100中并与控制盒1400和主控电路板1200电连接。
64.本实施例中的电池盒1500为移动载具1000的供电电源，通过电池盒共同向控制盒1400、机械臂和主控电路板1200供电，即控制盒1400和机械臂无需另设电源供电，节省空间、减轻移动载具1000负重，且降低了花费成本。作为优设，电池盒1500设置在载具底盘1100的尾部，且为并排安装的两个。此外，电池盒1500可通过供电线连接至控制盒1400，控制盒1400再通过供电线连接至主控电路板1200，从而简化电源走线。
65.移动载具1000还包括：
66.激光雷达，激光雷达设于载具底盘1100上。
67.本实施例中，移动载具1000通过在载具底盘1100上所设的超声波雷达，扫描周围的障碍物，以便在其移动过程中实现避障。
68.参照图1，移动载具1000还包括：
69.超声波雷达1600，载具底盘1100的每个侧面至少设置一套超声波雷达1600。
70.本实施例中，移动载具1000通过在载具底盘1100上设置超声波雷达1600，以便在其移动过程中实现避障；具体地，在载具底盘1100的每个侧面至少均设置有一套超声波雷达1600，以实现移动载具1000在多个方向上的避障，从而扩大避障范围，提高安全性。当然，除超声波雷达1600以外，避障也可以采用红外传感器或碰撞开关。
71.参照图1，移动载具1000还包括：
72.第一摄像头组件1700，第一摄像头组件1700设于载具底盘1100的前侧面且与主控电路板1200电连接。
73.本实施例中，移动载具1000通过所设第一摄像头组件1700，以获取路面上的移动轨迹线，实现寻线导航，从而防止偏离其移动路径。并且，该第一摄像头组件1700还可对移动路径上的障碍物进行自动识别，以辅助移动载具1000进行移动避障。
74.参照图1，机械臂承载座1110包括设置于载具底盘1100的上端面上的安装腔1111以及位于安装腔中的安装组件。本实施例中，安装腔1111与机械臂的底座形状大小相适配，机械臂承载座1110通过安装腔1111放置机械臂的底座，并采用安装组件将机械臂的底座固定，以实现机械臂的设置。该安装组件的结构形式可为多种，比如安装组件包括多个螺丝，多个螺丝围绕机械臂的底座布置并将其固定在安装腔中，当然，此安装组件的结构形式仅为示例性的，并非限制性的。
75.参照图1，安装组件包括沿安装腔1111的内壁周向布置、且突起于安装腔1111的内壁的多个卡块1112，卡块1112与机械臂相抵持以固定机械臂。本实施例中，安装组件通过多个卡块1112从机械臂的底座的周向侧面上对其进行抵持，以将机械臂的底座装配于安装腔1111中，设置稳固且拆装方便。其中，卡块1112与安装腔1111的内壁一体成型设置，卡块1112数量以及设置位置根据实际情况设置，而在本实施例中，参照图1，卡块1112可以为三个，一个对应处于机械臂底座的前侧面中间位置，另外两个对应处于机械臂底座的后侧面两侧边位置。
76.参照图2，移动载具1000还包括安装板1800，安装板1800上设有两组通孔，控制盒承载座1120和控制盒1400相向的两侧各设有一组螺纹孔，两组通孔分别与控制盒承载座1120上的螺纹孔、控制盒1400上的螺纹孔位置对应并通过螺钉连接固定，每组通孔、每组螺纹孔的数量都至少为两个。本实施例中，控制盒1400先与安装板1800通过螺钉连接固定，安装板1800再与控制盒承载座1120通过螺钉连接固定，从而实现控制盒1400在控制盒承载座1120上的可拆卸设置。
77.参照图3，驱动装置1300包括至少一组车轮1310、连接车轮1310的横梁1320以及设置在横梁1320上的电机1330，车轮1310由电机1330驱动，电机1330与主控电路板1200电连接，横梁1320位于载具底盘1100中。本实施例中，每一个车轮1310可对应设置一个电机1330，各电机1330通过接收主控电路板1200的控制信号启停，并相应开始驱动或停止驱动车轮1310转动。
78.参照图3和图4，载具底盘1100上对应横梁1320的中线位置设有安装座1130，安装座1130上设有转轴孔1131和穿设在转轴孔1131中的转轴1140，转轴1140与横梁1320固定连接，转轴1140与转轴孔1131之间设有第一轴承1150，第一轴承1150相对安装座1130和转轴1140轴向固定。本实施例中，安装座1130可为方形座体，并通过螺丝与载具底盘1100连接固定。安装座1130上的转轴孔1131贯穿其相对两侧面设置，转轴1140通过第一轴承1150穿设安装在该转轴孔1131中，并且一端与横梁1320固定连接。本实施例通过载具底盘1100上所设的安装座1130以及转轴1140，以实现横梁1320在载具底盘1100上的安装；并且，在移动载具1000的移动过程中，遇到凹凸不平的路面时，横梁1320可随着转轴1140相对载具底盘1100摆动若干角度，载具车身不易发生侧翻的情况，提高了移动稳定性。
79.参照图4，转轴1140上还套设有位于转轴孔1131内的轴套1160，第一轴承1150为两个且分别位于轴套1160的相对两侧，轴套1160与第一轴承1150的内环抵接。本实施例中，通过设置两个第一轴承1150以共同支撑转轴1140，提高结构稳固性。并且，通过设置轴套1160以分别与两个第一轴承1150的内环抵接，从而对两个第一轴承1150进行安装限位。
80.参照图4，转轴孔1131包括轴套安装孔段和两分别位于轴套安装孔段的相对两侧的第一轴承安装孔段，轴套安装孔段的孔径小于第一轴承安装孔段的孔径；
81.转轴1140包括横梁连接段、第一过渡段、第一轴承安装段和紧固段；
82.第一过渡段的轴径大于第一轴承安装段的轴径，第一过渡段与靠近横梁1320的第一轴承1150的内环抵接；
83.紧固段处设有与远离横梁1320的第一轴承1150的内环抵接的紧固组件1170；
84.安装座1130的相对两端面设有位于转轴孔1131周侧、与第一轴承1150的外环抵接的限位件。
85.本实施例中，对于靠近横梁1320的第一轴承1150，通过限位件和轴套安装孔段沿轴向抵接其外环的两侧，以及通过第一过渡段和轴套1160沿轴向抵接其内环的两侧，从而实现其相对于转轴1140和安装座1130的轴向固定；对于远离横梁1320的第一轴承1150，通过限位件和轴套安装孔段沿轴向抵接其外环的两侧，以及通过紧固组件1170和轴套1160抵接其内环的两侧，从而实现其相对于转轴1140和安装座1130的轴向固定。其中的紧固组件1170包括套设在转轴1140上且相抵接的紧固环1171和紧固套1172，紧固环1171与第一轴承1150的内环抵接，紧固套1172的周向侧面上穿设有若干与转轴1140抵持的螺丝。限位件为若干个螺钉10，若干个螺钉10围绕转轴孔1131布置，安装座1130对应设有螺钉孔，螺钉10的螺杆插设于螺钉孔中，螺钉10的头部与第一轴承1150的外环抵接。
86.进一步地，参照图4，横梁1320上设有转轴插孔1321；
87.横梁连接段包括与转轴插孔1321插装配合的插装部1141和与横梁1320固定连接的连接部1142。
88.本实施例中，转轴1140通过其横梁连接段的插装部1141插装至横梁1320的转轴插孔1321中，而同时横梁连接段的连接部1142对应与横梁1320对接，基于此，在连接部1142与横梁1320之间穿设多个螺丝以实现转轴1140与横梁1320的连接固定。
89.参照图3、图5、图6和图7，驱动装置1300还包括与车轮1310连接的车轮轴1340、限位座1350和第二轴承1360；
90.限位座1350相对的两端面分别设有车轮轴孔1351和动力输出轴孔1352，车轮轴1340穿设在车轮轴孔1351中，电机1330的动力输出轴1331穿设在动力输出轴孔1352中；
91.第二轴承1360套设在车轮轴1340上，且设置于车轮轴孔1351内，第二轴承1360相对限位座1350和车轮轴1340轴向固定。
92.本实施例中，限位座1350可为方形座体，并通过螺丝与横梁1320连接固定。电机1330为减速电机，其动力输出轴1331自电机1330的减速器中伸出，电机1330的动力输出轴1331和车轮轴1340对应穿设在限位座1350的动力输出轴孔1352和车轮轴孔1351中并对接相连，车轮轴1340通过所设第二轴承1360，可在限位座1350上绕其自身轴线转动。其中，第二轴承1360的内环可以采用过盈配合等固定方式与车轮轴1340连接固定，而第二轴承1360的外环则可以采用过盈配合、胶粘或通过其它结构限位的固定方式与限位座1350连接固定，从而实现第二轴承1360相对限位座1350和车轮轴1340轴向固定。本实施例中的驱动装置1300通过固定在横梁1320上的限位座1350，以及设于其中并轴向相对限位座1350固定的第二轴承1360，对车轮轴1340进行了轴向限位，进而实现了车轮轴1340不受动力输出轴1331的轴向位移影响而稳定转动，使车轮不易晃动，从而提高控制精度。
93.驱动装置1300还包括设于限位座1350上、用于对第二轴承1360进行轴向限位的限位机构；
94.限位机构包括第一限位组件和第二限位组件，第一限位组件位于车轮轴1351靠近动力输出轴1331的一端，第二限位组件位于车轮轴1351的另一端，第二轴承1360位于第一限位组件和第二限位组件之间。
95.本实施例中，限位机构通过其第一限位组件和第二限位组件，以在第二轴承1360的相对两侧对第二轴承1360进行轴向限位，使之固定安装在车轮轴1351内。第一限位组件和第二限位组件的结构形式可为多种，比如第一限位组件或第二限位组件包括挡圈，挡圈
通过多个螺丝固定在限位座1350上，挡圈和第二轴承1360相适配并与第二轴承1360的外环抵接，从而限制第二轴承1360在限位座1350上移动。当然，上述结构形式仅为示例性的，并非限制性的，还可为其它。
96.具体地，参照图8，第一限位组件包括自车轮轴孔1351的内壁沿径向向内延伸的环形台阶1353，环形台阶1353与第二轴承1360的外环抵接。本实施例中，第一限位组件通过和限位座1350一体成型的环形台阶1353与第二轴承1360的外环抵接，以限制第二轴承1360在限位座1350上朝向动力输出轴1331的方向移动。并且在安装第二轴承1360时，只需将其与环形台阶1353抵接到位即可，无需进行额外结构部件的装配操作，方便安装。第二限位组件包括若干个围绕车轮轴孔1351布置的螺钉10，限位座1350对应设有螺钉孔，螺钉10的螺杆插设于螺钉孔中，螺钉10的头部与第二轴承1360的外环抵接。本实施例中，第二限位组件通过若干个围绕车轮轴1351布置的螺钉10的头部与第二轴承1360的外环抵接，以限制第二轴承1360在限位座1350上远离动力输出轴1331的方向移动，结构简单，拆装方便。
97.参照图6和图7，车轮轴1340的轴径大于动力输出轴1331的轴径，且车轮轴1340朝向动力输出轴1331的一端设有与动力输出轴1331的末端相适配的动力输出轴插孔1341，动力输出轴1331的末端插装在动力输出轴插孔1341中。本实施例中，动力输出轴1331的末端插装在车轮轴1340的动力输出轴插孔1341中，并与动力输出轴插孔1341的孔底接触，以实现与车轮轴1340对接装配。其中，动力输出轴插孔1341的深度根据实际需求设置，在此不作限定。
98.参照图6和图7，车轮轴1340的周向侧面设有若干穿入动力输出轴插孔1341中并与动力输出轴1331抵接的紧固件20。本实施例中，车轮轴1340通过所设若干个紧固件20与动力输出轴1331抵接，实现其与动力输出轴1331在轴向上的锁紧固定。基于此，动力输出轴1331在转动时可带动车轮轴1340同步转动。参照图4，在实际设置时，紧固件20可以为三个，三个紧固件20围绕车轮轴1340依次间隔布置。
99.并且，动力输出轴1331的末端构造有轴向平面1331a，其中至少一个紧固件20与动力输出轴1331的末端的轴向平面1331a抵接。本实施例中，通过动力输出轴1331的末端所构造的轴向平面1331a，并且至少一个紧固件20与其抵接，可加大紧固件20与动力输出轴1331之间的摩擦力，以进一步加强动力输出轴1331与车轮轴1340的连接稳固性，从而提升传动稳定性。
100.参照图6和图7，限位座1350上设有位于车轮轴1351与动力输出轴孔1352之间的容置腔1354和至少一个位于其周向侧面并与容置腔1354连通的开口1355，紧固件20位于容置腔1354内。本实施例中，从限位座1350的开口1355处，可以在容置腔1354中对车轮轴1340上的紧固件20进行装配或拆卸，操作方便，拆装效率高。作为优设，开口1355为四个，四个开口1355分别设置在限位座1350的周向四侧面上。此外，限位座1350上容置腔1354以及开口1355的设置实现了自身结构的减重，进而减轻移动载具1000的负载，提升移动载具1000的运动性能。
101.本发明还提出一种移动机器人，参照图9，该移动机器人包括机械臂2000和前述所记载的移动载具1000，机械臂2000可拆卸地设置在机械臂承载座1110中。该移动载具1000的具体结构参照上述实施例，由于本移动机器人采用了上述所有实施例的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的全部技术效果，在此不再一一赘述。
102.参照图9，机械臂2000包括依次连接的底座2100、转台2200、大臂2300、小臂2400和末端执行器2500，末端执行器2500设于小臂2400的末端。
103.参照图9，机械臂2000还包括：
104.第二摄像头组件2600，第二摄像头组件2600位于末端执行器2500上且与控制盒1400电连接。
105.本实施例中，机械臂2000通过第二摄像头组件2600获取其末端图像，以实时监测末端执行器2500的工作情况；并且，在移动载具1000上设置有第一摄像头组件1600时，第二摄像头组件2600可与第一摄像头组件1600协作配合，将所拍摄的图像传输至控制盒1400进行统一处理，实现移动机器人周侧空间图像的拍摄，提高了移动机器人的工作性能。
106.以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。