一种机器人底盘及移动搬运机器人的制作方法

1.本实用新型涉及到物流搬运技术领域，尤其涉及到一种机器人底盘及移动搬运机器人。


背景技术：

2.随着物流及物料搬运形式已逐渐地由传统人工搬运转为智能自动搬运形式，移动机器人已是目前国内制造业应用最广泛的搬运机器人之一。
3.但在，目前行业内，机器人底盘形式主要为带减振器式底盘和驱动轮固定安装形式底盘，这两种底盘都不会主动调节驱动轮对地面正压力来适应地面行走，都存在行驶局限：因为地面的不平整性、空载或满载应用场景经常切换，特别是重心很高的机器人，会使得机器人在行走时，设置加\减速参数不会太大，以免出行车体摆动现象、行走不稳现象。
4.基于以上提到的两种底盘，对于机器人从高处取、放货物的应用场景时，因为此时整机重心高的原因，驱动轮起到稳定整机的作用有限，因为第一种减振器式底盘，在这个场景时，会被动改变弹簧压缩量，不利于整机稳定性，第二种底盘会使用平衡梁加脚轮形式，在此时，固定脚轮会随着车体变化而倾斜，也不利于整机稳定性。
5.并且在机器人在发生驱动故障或机器人需要维修时，因为驱动轮电机自身效应不会转动，同时驱动轮对地面正压力不能调节变小，人工不能直接将机器人推离走。


技术实现要素：

6.鉴于此，本实用新型提供了一种机器人底盘针对不同使用场景进行自主调整驱动轮对地面的正压力大小，增强搬运机器人的整机稳定性；并在机器人发生故障时，调节驱动轮对地面的正压力变小，使人工便可将机器人进行推离维修。
7.第一方面，本实用新型提供了一种机器人底盘，该机器人底盘包括：一个底盘本体、驱动轮组件以及弹性调节组件；其中，所述驱动轮组件与所述底盘本体铰接并可相对所述底盘本体转动；所述弹性调节组件包括与所述驱动轮组件铰接的减振杆组件，所述减振杆组件用于推动所述驱动轮组件相对所述底盘本体转动；还包括用于调整所述减振杆组件施加到所述驱动轮组件上压力的驱动机构。由以上描述中可以看出，在驱动机构驱动减振杆组件对驱动轮组件施加压力的变化，使铰接在底盘本体上的驱动轮组件对应转动，驱动轮对地面的正压力产生变化，使底盘本体应用于多种场景，从而极大的增强了搬运机器人的整机稳定性；并在机器人发生故障时，调节驱动轮对地面的正压力变小，使人工便可将机器人进行推离维修。
8.在具体设置驱动机构时，所述驱动机构包括安装板以及驱动装置；所述安装板滑动装配在所述底盘本体上；所述驱动装置固定在所述底盘本体，并用于驱动所述安装板相对所述底盘本体滑动并可至少锁定在第一设定位置或第二设定位置；其中，所述减振杆组件的第一端与所述驱动轮组件铰接；第二端与所述安装板铰接；在所述安装板由所述第一设定位置滑动到所述第二设定位置时，所述减振杆组件的压缩量增大。通过滑动连接在底
盘本体上的安装板在移动过程改变减振杆组件的压缩量，从而调节驱动轮组件对地面的正压力变化，操作简洁。
9.在一个可实施方案中，所述驱动装置为丝杠驱动件、电动推杆或气缸中的任意一种驱动装置。采用任意一种直线运动的驱动装置均可使用，选配范围较广。
10.在一个可实施方案中，所述安装板上设置有第一铰接座，所述减振杆组件的第二端与所述第一铰接座通过销轴铰接。由于减振杆组件与安装板之间间铰接，使减振杆组件对底盘本体更好的进行避振。
11.在具体设置减振杆组件时，所述减振杆组件包括：安装轴、套装在所述安装轴并可相对所述安装轴滑动的滑动套，以及套装在所述安装轴上的弹簧；所述安装轴通过铰接销轴与所述驱动轮组件铰接；所述滑动套与所述安装板铰接；所述弹簧的一端抵压所述安装轴远离所述滑动套的一端，另一端抵压所述滑动套。通过安装板在滑动过程中带动弹簧伸缩，使驱动轮对地面的正压力进行自动调节，使得底盘本体更好的适应不同载荷和地面高低不平情况，行走的适应性更好。
12.在一个可实施方案中，所述底盘本体上设置有第二铰接座，所述驱动轮组件通过销轴与所述第二铰接座铰接。弹簧伸缩过程中，安装轴带动驱动轮组件在第二铰接座上铰接转动，从而使驱动轮对地面的正压力产生变化，使行驶稳定性也更好。
13.在一个可实施方案中，所述驱动轮组件的个数为两个，且所述两个驱动轮组件对称设置在所述底盘本体的两侧；所述减振杆组件的个数为两个，且所述两个减振杆组件与所述两个驱动轮组件一一对应铰接；所述驱动机构位于所述两个减振杆组件之间。两个减振杆组件对底盘本体两侧的驱动轮组件进行同步调节，并由一个驱动机构驱动两个减振杆组件伸缩运动。
14.在一个可实施方案中，在所述驱动机构包括安装板时，所述底盘本体设置有导轨，所述安装板滑动装配在所述导轨；其中，所述导轨的延伸方向垂直于所述两个驱动轮组件的排列方向。安装板沿导轨进行滑动，滑动稳定可靠。
15.第二方面，本实用新型提供一种搬运机器人，包括上述机器人底盘，所述机器人底盘上设置有龙门架，所述龙门架上滑动设置有升降机构，所述升降机构上装配有伸缩取货机构。通过机器人底盘使搬运机器人完成在地面上的各种行进、转向等运动；并且通过滑动设置在龙门架上的升降机构和连接升降机构的伸缩取货机构对高位货架上的物箱进行搬运。
16.在一个可实施方案中，还包括检测装置以及控制装置，所述检测装置用于检测所述搬运机器人的重心高度；所述控制装置用于在所述检测装置检测的所述搬运机器人的重心高度高于设定值时，控制所述驱动机构驱动所述减振杆组件增强施加到所述驱动轮组件上的压力。通过设有的检测装置，使伸缩取货机构在高位工作时，控制装置可以主动提高弹簧压缩量，进而提高搬运机器人本体在高位处取、放货时的稳定性。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例提供的机器人底盘的结构示意图；
18.图2是本实用新型实施例提供的驱动轮组件和弹性调节组件的结构示意图；
19.图3是本实用新型实施例提供的搬运机器人的结构示意图。
20.附图标记：
21.底盘本体
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1、龙门架
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2、伸缩取货机构
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3、升降机构
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4；
22.弹性调节组件
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11、安装轴
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111、驱动轮组件
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112、铰接销轴
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113、第二铰接座
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114、滑动套
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115、第一铰接座
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116、安装板
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117、丝杠杆
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118、第一固定座
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119、导轨
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120、弹簧
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121、第二固定座
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122、驱动电机
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123、固定脚轮
‑
13。
具体实施方式
23.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。
24.为了方便理解本技术实施例提供的机器人底盘及搬运机器人，首先说明一下其应用场景。现有的机器人底盘都不会主动调节驱动轮对地面正压力来适应地面行走，存在行驶局限：因为地面的不平整性、空载或满载应用场景经常切换，特别是机器人从高处取、放货物的应用场景时，因为此时整机重心高的原因，驱动轮起到稳定整机的作用有限。并在机器人在发生驱动故障或机器人需要维修时，因为驱动轮电机自身效应不会转动，同时驱动轮对地面正压力不能调节变小，人工不能直接将机器人推离走。鉴于此，本实施例提供了一种可调整机器人底盘施加到地面压力的机器人底盘。以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.参考图1，图1是本实施例提供的机器人底盘的结构示意图；本技术实施例中机器人底盘包括：底盘本体1，驱动轮组件112以及固定脚轮13。其中，驱动轮组件112用于驱动底盘本体1运动，而固定脚轮13用于协助驱动轮组件112支撑底盘本体1。示例性的，驱动轮组件112的个数为两个，两个驱动轮组件112对称设置在底盘本体1的中部两侧；固定脚轮13具有多个，且多个固定脚轮13对称设置在底盘本体1的前后两端。
26.由上述结构可知，机器人底盘在运动时，通过驱动轮组件112施加到地面的压力来保证机器人底盘在行驶时的抓地力。为此，本技术实施例提供的机器人底盘还包括弹性调节组件11，该弹性调节组件11用于对驱动轮组件112施加压力变化，使驱动轮组件112针对不同的应用场景调节驱动轮对地面的正压力大小。
27.参考图2，图2是本实施例提供的驱动轮组件和弹性调节组件的结构示意图。首先说明驱动轮组件112与底盘本体1之间的连接方式，驱动轮组件112与底盘本体1铰接并可相对底盘本体1转动。具体连接时，底盘本体1上设置有第二铰接座114，驱动轮组件112通过销轴与第二铰接座114铰接。其中，销轴的轴线平行于地面，以使得驱动组件112在绕销轴转动时，可在高度方向上变化。
28.第二铰接座114与底盘本体1可采用可拆卸的固定连接，从而在驱动轮组件112故障时可进行拆卸维修。示例性的，第二铰接座114通过螺栓或螺钉等螺纹连接件与底盘本体1固定连接。
29.驱动轮组件112包括与第二铰接座114转动连接的装配板(图中并未标示)以及固定安装在装配板上的驱动轮，该驱动轮随装配板转动，从而在转动过程中改变驱动轮对地面的正压力大小，以适应不同载荷和地面高低不平情况，行走的适应性更好。
30.弹性调节组件11包括减振杆组件以及驱动机构。减振杆组件与驱动轮组件112铰
接，并用于提供驱动轮组件112的减振；在驱动轮组件112的个数为两个时，对应的减振杆组件的个数为两个，两个减振杆组件与两个驱动轮组件112一一对应铰接。驱动机构用于调整减振杆组件的行程，以调整驱动轮组件112施加到地面的正压力大小。
31.驱动机构包括安装板117，安装板117滑动装配在底盘本体1上。其中，底盘本体1设置有导轨120，导轨120的延伸方向垂直于两个驱动轮组件112的排列方向。安装板117滑动装配在导轨120上，并可沿朝向驱动轮组件112和远离驱动轮组件112的方向往返滑动。
32.导轨120可对称开设有两条或两条以上，保障安装板117沿导轨120稳定移动。
33.减振杆组件为杆状结构，减振组件的第一端与驱动轮组件112铰接；减振杆组件的第二端与安装板117铰接。为方面描述减振组件分别与驱动轮组件112和安装板117的配合，下面先说明减振杆组件的结构。
34.减振杆组件包括安装轴111、弹簧121以及滑动套115。滑动套115套装在安装轴111上，并可相对安装轴111滑动，以实现减振杆组件的伸缩。弹簧121套装在安装轴111，且弹簧121的一端抵压安装轴111远离滑动套115的一端，另一端抵压滑动套115。
35.在减振杆组件的第一端与驱动轮组件112铰接时，安装轴111通过铰接销轴113与驱动轮组件112铰接，即为安装轴111与驱动轮组件112的装配板的一端上部铰接，从而使安装轴111与驱动轮组件112的铰接点高于驱动轮组件112与第二铰接座114的铰接点，使得驱动轮组件112的驱动轮以及减振杆组件分列在驱动轮组件112与第二铰接座114的铰接点的两侧。在减振杆组件伸缩量变化时，可推动驱动轮组件112相对驱动轮组件112与第二铰接座114的铰接点转动。例如，在滑动套115滑动抵压弹簧121时，弹簧121压缩力增大过程中，因安装轴111与驱动轮组件112的铰接点高于驱动轮组件112与第二铰接座114的铰接点，从而使弹簧121的压缩力带动驱动轮组件112绕第二铰接座114向下转动，从而增大驱动轮对地面正压力的增大。
36.在减振杆组件的第二端与安装板117铰接时，安装板117对称设置有第一铰接座116，在减振杆组件为两个时，对应的第一铰接座116的个数为两个，且两个第一铰接座116与两个减振杆组件一一对应铰接。每个减振杆组件的滑动套115与对应的第一铰接座116通过销轴铰接。在安装板117沿导轨120滑动过程，通过安装板117可推动滑动套115相对安装轴111滑动。示例性的，在安装板117朝向驱动轮组件112滑动时，弹簧121被压缩，弹簧121施加到驱动轮组件112上的力增大；在安装板117远离驱动轮组件112滑动时，弹簧121恢复部分弹性形变，施加到驱动轮组件112上的压力减小。
37.驱动机构还包括有驱动装置，该驱动装置用于驱动安装板117滑动。示例性的，驱动装置位于两个减振杆组件之间，以保证在驱动装置带动安装板117滑动时，两个减振杆组件受力均衡。
38.在驱动装置驱动安装板117相对底盘本体1滑动时，驱动装置可将驱动安装板117至少锁定在第一设定位置或第二设定位置，并且安装板117由所述第一设定位置滑动到所述第二设定位置时，两个弹簧121的压缩量增大。其中，第一设定位置远离驱动轮组件112，第二设定位置靠近驱动轮组件112。由上述描述可看出，在安装板117靠近驱动轮组件112时，弹簧121被压缩，因此施加到驱动轮组件112上的力增大。
39.作为一个可选的方案，驱动装置为丝杠驱动件，丝杠驱动件包括：固定设置在底盘本体1上的第一固定座119和第二固定座122，安装板117滑动位于第一固定座119和第二固
定座122之间，以通过第一固定座119和第二固定座122限定安装板117的滑动距离。示例性的，在安装板117滑动到第一设定位置时，安装板117抵压在第一固定座119上；在安装板117滑动到第二设定位置时，安装板117抵压在第二固定座122上。
40.丝杠驱动件还包括穿设在第一固定座119和第二固定座122的丝杠杆118，丝杠杆118可相对第一固定座119和第二固定座122转动。丝杠杆118贯穿安装板117并于安装板117螺纹连接，在丝杠杆118转动过程中可通过螺纹配合驱动安装板117沿丝杠杆118的长度方向滑动。
41.丝杠驱动件还包括有驱动电机123，驱动电机123固定装配在底盘本体1上，且丝杠杆118远离第一固定座119的一端与驱动电机123的输出轴连接，驱动电机123在工作时可带动丝杠杆118转动，安装板117沿丝杠杆118的长度方向滑动，并在滑动过程中带动两侧的滑动套115相对安装轴111滑动。
42.应理解，除了上述示例的丝杠驱动件外，驱动装置还可以采用固定设置在底盘本体1上的电动推杆或气缸中的任意一种驱动装置，电动推杆和气缸的驱动端均与安装板117固定连接。或者驱动装置还可采用任意一种直线运动的驱动装置。
43.由以上描述中可以看出，在驱动机构驱动减振杆组件对驱动轮组件112施加压力的变化，使铰接在底盘本体1上的驱动轮组件112对应转动，驱动轮对地面的正压力产生变化，使机器人底盘1可应用于多种场景，从而极大的增强了整机稳定性，并在发生故障时，调节驱动轮对地面的正压力变小，使人工便可将机器人进行推离维修。
44.如图3所示，本技术实施例还提供了一种搬运机器人，搬运机器人装配有上述机器人底盘，机器人底盘的底盘本体1上设置有龙门架2，龙门架2上滑动设置有升降机构4，升降机构4上装配有伸缩取货机构3。需要具体说明的，搬运机器人上的龙门架2上装配升降机构4，升降机构4上装配有伸缩取货机构3，对货架上较高的货箱进行搬运等操作，均为现有技术中常用的技术手段，在此不做过多赘述。
45.现有技术中，搬运机器人常采用带减振器式底盘或驱动轮固定安装形式底盘，这两种底盘都不会主动调节驱动轮对地面正压力来适应地面行走，从而因为地面的不平整性、空载或满载应用场景经常切换，特别是重心很高的机器人，会使得机器人在行走时，设置加\减速参数不会太大，以免出行车体摆动现象、行走不稳现象。并且因为重心较高的原因，减振器式底盘，在这个场景时，会被动改变弹簧压缩量，不利于整机稳定性，第二种底盘会使用平衡梁加脚轮形式，在此时，固定脚轮会随着车体变化而倾斜，也不利于整机稳定性。
46.鉴于以上缺陷，本技术实施例提供的搬运机器人采用的机器人底盘通过采用驱动轮组件与底盘本体1铰接，并通过弹性调节组件11调整驱动轮组件112施加在地面的压力，以适应不同的场景，可极大的改变搬运机器人在行走时的稳定性。
47.为实现自动调节，搬运机器人还包括有检测装置以及控制装置，检测装置用于检测搬运机器人的重心高度以及搬运机器人行走时的路面高低不同状况。示例性的，检测装置可采用位置传感器检测搬运机器人的重心高度，如在龙门架2上设置位置传感器，以检测伸缩取货机构3的位置，从而判断搬运机器人的重心高度。另外，还可在底盘本体1上设置监测底盘本体1移动平稳度的陀螺仪传感器，从而在位置传感器与陀螺仪传感器的相互配合下，及时通过控制装置调整驱动轮对地面的正压力大小。当然，也可采用重量传感器、水平
传感器或红外采集装置对搬运机器人的重心高度以及移动平稳度进行检测，均为现有技术常用的设备，在此不做多对限定。
48.通过上述描述可看出，本技术实施例中通过检测装置和控制装置之间的配合控制调整，使搬运机器人更好的适应不同载荷和地面高低不平情况，行走的适应性更好、搬运机器人的行驶稳定性也更好。在搬运机器人高位工作时，可以主动提高弹簧121压缩量，同时配合固定脚轮13，可提高搬运机器人在高位处取、放货时的稳定性。需要具体说明的，该控制装置采用单片机或plc控制器，且控制器在接收位置传感器、陀螺仪传感器的检测信息后，控制驱动电机123、电动推杆或气缸对应工作，从而使安装板117相对底盘本体1滑动在第一设定位置和第二设定位置之间。上述控制方式均为现有技术中常用的技术方法，在此不做过多赘述。
49.继续参阅图2和图3，在搬运机器人因驱动故障或机器人需要维修时，停留在货架之间的巷道中时，因为驱动轮组件112中的电机自身效应不会转动，为方便移动搬运机器人，可通过弹性调节组件降低驱动轮组件112施加到地面的压力，使得驱动轮对地面正压力处于最小状态。这时不需要借助工装设备，人工便可以直接将搬运机器人推出巷道外进行维修，从而方便进行维修。
50.本技术实施例还提供一种调整搬运机器人底盘的方法，包括以下步骤：
51.步骤001：检测搬运机器人的重心高度以及搬运机器人因路面高低不平造成的较大倾斜度；
52.步骤002：在搬运机器人的重心高度高于设定值时或搬运机器人的倾斜角度大于设定值时，增强施加到驱动轮组件112上的压力。
53.具体为：通过驱动装置驱动安装板117相对底盘本体1滑动；通过安装板117推动减振杆组压缩；通过减振杆组增强施加到驱动轮组件112上的压力。具体的步骤可参考上文中关于结构的对应描述。
54.通过以上步骤，使搬运机器人在高位工作或经过倾斜度较大的路面时，控制装置可以主动提高弹簧121压缩量，进而提高搬运机器人本体在高位处取、放货时的稳定性。
55.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。