一种驱动装置、底盘和移动机器人的制作方法

1.本技术属于驱动技术领域，更具体地说，是涉及一种驱动装置、底盘和移动机器人。


背景技术：

2.移动机器人常通过驱动装置驱动各个轮子实现转向。以四驱四转智能无人驾驶小车为例，小车根据自动驾驶的需要可以控制每个车轮转向，每个车轮在转向时分别由各自的驱动装置独立驱动。
3.为了保障移动机器人运动的可靠性，现有技术常在驱动装置的电机上设置电机编码器，并依据电机编码器采集的信号判断移动机器人是否运动到位。
4.但是，这种方式并不能精确地使各个轮子运动到位，导致各个轮子转向时的一致性较差，进而导致移动机器人的转向精度下降。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种驱动装置、底盘和移动机器人，以解决现有技术中存在的转向精度的技术问题。
6.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种驱动装置，包括：
7.电机驱动器；
8.与所述电机驱动器连接的电机组件；
9.分别与所述电机组件和驱动轮子连接的转向轴；其中，所述电机驱动器用于控制所述电机组件带动所述转向轴运动，所述转向轴运动时带动所述驱动轮子以所述转向轴为旋转轴转动；
10.设置于所述电机组件的电机轴上的电机轴编码器，所述电机轴编码器用于采集所述电机轴的电机轴信号，并将所述电机轴信号发送至主控模块；
11.设于所述转向轴上的转向轴编码器，所述转向轴编码器用于采集所述转向轴的转向轴信号，并将所述转向轴信号发送至所述主控模块。
12.可选地，所述电机组件包括与所述转向轴连接的转向电机组件；所述电机驱动器用于输出激励信号，以控制所述转向电机组件带动所述转向轴运动。
13.可选地，所述电机组件还包括通过滚动轴与所述驱动轮子连接的动力电机组件；所述电机驱动器用于输出激励信号，以控制所述动力电机组件带动所述驱动轮子以所述滚动轴为旋转轴转动。
14.可选地，所述驱动装置还包括设置于所述转向电机组件和所述转向轴之间的齿轮减速机和机械传动装置；所述转向电机组件通过所述齿轮减速机输出传动力矩，以使所述机械传动装置带动所述转向轴运动。
15.可选地，所述机械传动装置包括同步带和齿轮。
16.可选地，所述电机驱动器还用于将所述电机组件的工作状态信号上传至所述主控
模块。
17.可选地，所述转向轴编码器设置于所述转向轴远离所述驱动轮子一侧的末端。
18.可选地，所述主控模块用于监测所述电机轴信号和所述转向轴信号，并基于所述电机轴信号和所述转向轴信号，向所述电机驱动器发送控制信号。
19.本技术还提供一种底盘，包括一个或多个上述驱动装置。
20.本技术还提供一种移动机器人，包括上述底盘。
21.本技术提供的驱动装置的有益效果在于：与现有技术相比，本技术驱动装置能够采集转向轴的转向轴信号，并将转向轴信号发送至主控模块，使得主控模块可以采集到驱动轮子实际的运动数据，进而减少电机组件和驱动轮子之间机械传动装置的结构公差对转向精度的影响。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例提供的驱动装置的主视结构示意图；
24.图2为本技术实施例提供的驱动装置的侧视结构示意图；
25.图3为本技术实施例提供的底盘的结构示意图。
26.其中，图中各附图标记：
27.1-电机驱动器；2-电机组件；2a-转向电机组件；2b-动力电机组件；
28.3-转向轴；4-驱动轮子；5-转向轴编码器；6-机械传动装置。
具体实施方式
29.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
31.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
32.请一并参阅图1和图2，现对本技术实施例提供的驱动装置进行说明。上述驱动装置，可以包括电机驱动器1；与电机驱动器1连接的电机组件2；分别与电机组件2和驱动轮子4连接的转向轴3。其中，电机驱动器1可以用于控制电机组件2带动转向轴运动3，转向轴3运动时可以带动驱动轮子4以转向轴为旋转轴3转动。
33.其中，转向轴3可以垂直于驱动轮子4的滚动接触面。
34.上述驱动装置还包括设置于电机组件2的电机轴上的电机轴编码器；以及设于转向轴3上的转向轴编码器5。
35.其中，电机轴编码器可以用于采集电机轴的电机轴信号，并将电机轴信号发送至主控模块。转向轴编码器5可以用于采集转向轴3的转向轴信号，并将转向轴信号发送至主控模块。
36.本技术提供的驱动装置的有益效果在于：与现有技术相比，本技术驱动装置能够采集转向轴的转向轴信号，并将转向轴信号发送至主控模块，使得主控模块可以采集到驱动轮子实际的运动数据，进而减少电机组件和驱动轮子之间机械传动装置的结构公差对转向精度的影响。
37.在本技术另一个实施例中，上述电机组件2可以包括与转向轴3连接的转向电机组件2a。电机驱动器1可以用于输出激励信号，以控制转向电机组件2a带动转向轴3运动，以使驱动轮子4在滚动接触面上转动，实现原地360
°
的转向。
38.在本技术另一个实施例中，上述电机组件2还可以包括通过滚动轴与驱动轮子连接的动力电机组件2b。电机驱动器2b用于输出激励信号，以控制动力电机组件2b带动驱动轮子4以滚动轴为旋转轴转动。其中，滚动轴可以与滚动接触面平行，以使驱动轮子4在水平面上滚动。
39.具体的，电机驱动器1可以输出u、v、w三相激励信号控制电机组件2运转。
40.在本技术另一个实施例中，上述驱动装置还包括设置于转向电机组件2和转向轴3之间的齿轮减速机和机械传动装置6。其中，转向电机组件2a通过齿轮减速机输出传动力矩，以使机械传动装置6带动转向轴3运动。
41.其中，机械传动装置6可以包括同步带和齿轮。
42.在本技术另一个实施例中，主控模块可以与移动机器人的导航系统连接，上述导航系统可以用于根据移动机器人的任务需求确定运动指令，并将运动指令发送至主控模块。主控模块根据运动指令可以向电机驱动器1下发控制指令，以使电机驱动器1输出激励信号控制电机组件2运转，进而带动转向轴3运动。
43.在本技术另一个实施例中，电机轴编码器可以将电机轴信号上传至电机驱动器1，由电机驱动器1确定电机组件的工作状态信号，并将电机轴信号和工作状态信号发送至主控模块。
44.具体的，电机驱动器1可以基于电机轴信号解析出电机轴的第一转动圈数。电机驱动器1依据运动时间和第一转动圈数，可以确定电机轴的第一运动数据。第一运动数据可以具体包括第一线速度矢量、第一角速度矢量等数据。
45.具体的，电机驱动器1可以比对第一运动数据和主控模块下发的控制指令中携带的参考运动数据，若第一运动数据和参考运动数据之间的差值小于预设差值阈值，则说明以电机轴为执行标杆，轮子已经运动到位，此时，电机驱动器1可以生成已完成状态的工作状态信号，并将电机轴信号和已完成状态的工作状态信号发送至主控模块。
46.若第一运动数据和参考运动数据之间的差值大于或等于预设差值阈值，则说明以电机轴为执行标杆，轮子未运动到位，此时，电机驱动器1可以生成未完成状态的工作状态信号，并将电机轴信号和未完成状态的工作状态信号发送至主控模块。
47.若第一运动数据和参考运动数据之间的差值大于或等于预设差值阈值，且运动时
间超过预设时长阈值，或者，第一运动数据和参考运动数据之间的差值大于或等于预设差值阈值，且差值保持不变，则说明轮子无法运动，此时，电机驱动器1可以生成报警状态的工作状态信号，并将电机轴信号和报警状态的工作状态信号发送至主控模块。
48.在本技术另一个实施例中，电机驱动器可以通过总线与主控模块连接，以实现信号传递。
49.此时，主控模块、电机驱动器1、电机组件2之间可以形成第一个控制闭环。主控模块通过第一个控制闭环可以获取到电机轴信号。
50.在本技术另一个实施例中，转动轴编码器5可以将转动轴信号上传至主控模块。其中，转动轴编码器5可以是高精度的绝对式编码器。
51.此时，主控模块、电机驱动器1、电机组件2、机械传动装置6、驱动轮子4、转向轴编码器5之间可以形成第二个控制闭环。主控模块通过第二个控制闭环可以获取到转向轴信号。
52.在本技术另一个实施例中，主控模块可以基于电机轴信号解析出电机轴的第一转动圈数，并依据运动时间和第一转动圈数，确定电机轴的第一运动数据，同时可以基于转动轴信号解析出转动轴3的第二转动圈数，并依据运动时间和第二转动圈数，确定转动轴3的第二运动数据。其中，第二运动数据可以具体包括第二线速度矢量、第二角速度矢量等数据。
53.主控模块还可以在接收到已完成状态的工作状态信号后，通过前述方式分别确定电机轴的第一运动数据和转向轴3的第二运动数据，接着计算第一运动数据和第二运动数据之间的差值，将差值作为误差量生成对应的控制指令，进而将控制指令重新下发至电机驱动器1，以修正前述误差量。
54.需要说明的是，前述主控模块可以设置于驱动装置内，也可以与驱动装置分离，通过总线进行连接。
55.请参阅图3，本技术还提供一种底盘，所述底盘可以包括一个或多个驱动装置。每个驱动装置的具体结构可以参看前述图1至图2的说明，本技术对此不进行赘述。
56.在本技术另一个实施例中，底盘上还可以包括主控模组。
57.在本技术另一个实施例中，主控模块可以与移动机器人的导航系统连接，上述导航系统可以用于根据移动机器人的任务需求确定运动指令，并将运动指令发送至主控模块。主控模块根据运动指令可以向电机驱动器1下发控制指令，以使电机驱动器1输出激励信号控制电机组件2运转，进而带动转向轴3运动。
58.在本技术另一个实施例中，主控模块可以基于电机轴信号解析出电机轴的第一转动圈数，并依据运动时间和第一转动圈数，确定电机轴的第一运动数据，同时可以基于转动轴信号解析出转动轴3的第二转动圈数，并依据运动时间和第二转动圈数，确定转动轴的第二运动数据。其中，第二运动数据可以具体包括第二线速度矢量、第二角速度矢量等数据。
59.主控模块还可以在接收到已完成状态的工作状态信号后，通过前述方式分别确定电机轴的第一运动数据和转向轴3的第二运动数据，接着计算第一运动数据和第二运动数据之间的差值，将差值作为误差量生成对应的控制指令，进而将控制指令重新下发至电机驱动器1，以修正前述误差量。
60.本技术提供的底盘，采用了一个或多个驱动装置，每个驱动装置能够采集转向轴
的转向轴信号，并将转向轴信号发送至主控模块，使得主控模块可以采集到驱动轮子实际的运动数据，进而减少电机组件和驱动轮子之间机械传动装置的结构公差对转向精度的影响。同时在驱动装置的数量大于一时，主控模块可以基于电机轴信号和转向轴信号，向电机驱动器发送控制信号，减少了因电机和轮子之间机械传动装置的结构公差而导致的误差量，进而提高各个驱动轮子的一致性。
61.其中，主控模块可以由处理器和存储器构成，处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
62.存储器可以是所述移动机器人的内部存储单元，例如移动机器人的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述移动机器人的外部存储设备，例如移动机器人上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。
63.本技术还提供一种移动机器人，所述移动机器人可以包括前述底盘。底盘的具体结构可以参看前述图3的说明，本技术对此不进行赘述。
64.在本技术另一个实施例中，移动机器人还可以包括设置于底盘上的外壳，外壳可以具体包括头部、脖子、身躯、连接在身躯两侧的手臂。
65.移动机器人还可以转载有导航系统和任务系统。
66.移动机器人的导航系统可以根据任务系统的任务信号生成携带有参考运动数据的运动指令，并将运动指令下发至底盘上的主控模块，以使移动机器人运动至目标位置。
67.移动机器人的任务系统可以在移动机器人到达目标位置后控制移动机器人执行巡检、引导、语音提示等工作任务。
68.本技术提供的移动机器人，采用了一种底盘，底盘上可以包括一个或多个驱动装置，每个驱动装置能够采集转向轴的转向轴信号，并将转向轴信号发送至底盘的主控模块，使得主控模块可以采集到驱动轮子实际的运动数据，减少了因电机和轮子之间机械传动装置的结构公差而导致的实际运动数据和参考运动数据之间的误差量，提高了移动机器人的转向精度。
69.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。