一种机器人底盘和机器人的制作方法

1.本技术属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种机器人底盘和机器人。


背景技术：

2.现有移动机器人多采用差动轮系的配置，该种配备要求有两个驱动轮、一个或多个支撑轮的组合作为轮系，通常情况驱动轮采用轮毂电机，支撑轮则采用万向轮的方案。几个轮子通过一定的结构设计安装在固定底盘上，对机器人起驱动、支撑和位姿控制的作用。
3.为了实现机器人原地旋转、不发生甩头或者甩尾，常用的布置是将驱动轮布置在中间，前后各采用一个或多个万向轮作为支撑的布局，同时为了提高机器人遇到障碍物时运行的平稳性和越障能力，会在驱动轮或支撑轮上设计悬挂和减震装置，目前的情况多为驱动轮悬挂的单一方案。这造成以下问题：当机器的负载加大时，驱动轮与地面的最大摩擦力没有增大，容易发生打滑的情况；在越障时，一侧的支撑轮抬高也会造成驱动轮被抬高，从而驱动轮与地面的最大静摩擦减小，造成驱动力不足的问题。因此对该类机器人的悬挂系统设计进行改进，是提高机器人越障能力、增大机器人负载的有效方式。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种机器人底盘和机器人，以解决现有技术中存在的移动机器人驱动力不足、容易打滑的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种机器人底盘，包括：
6.固定底盘，包括相互间隔设置的第一耳座及第二耳座；
7.第一运动模块，包括第一支撑轮和第一连杆，所述第一支撑轮转动连接在所述第一连杆的一端，所述第一连杆的中部与所述第一耳座转动连接；
8.第二运动模块，包括第二支撑轮和第二连杆，所述第二支撑轮转动连接在所述第二连杆的一端，所述第二连杆的中部与所述第二耳座转动连接；以及
9.驱动模块，包括驱动轮，所述驱动轮与所述第二连杆的另一端转动连接；
10.所述第一连杆的另一端与第二连杆的另一端滑动且转动配合连接；所述固定底盘通过所述第一耳座及所述第二耳座被所述第一运动模块及所述第二运动模块支撑并带动移动。
11.进一步地，当所述驱动轮遇到地面障碍物相对地面向上运动时，所述第一连杆的另一端相对所述第二连杆的另一端滑动，使得所述第一支撑轮及所述第二支撑轮均与地面支撑。
12.进一步地，所述第二连杆的另一端上设有滑槽，所述第一连杆的另一端设有滑杆，所述滑杆设置在所述滑槽内，当所述驱动轮及所述第一支撑轮、所述第二支撑轮位于同一高度的地面上时，所述滑杆位于所述滑槽的中部。
13.进一步地，当所述第一支撑轮遇到高于地面的障碍物向上运动时，所述滑杆在所述滑槽内滑动，使得所述驱动轮及所述第二支撑轮均与地面接触；和/或
14.当所述第二支撑轮遇到高于地面的障碍物向上运动时，所述滑杆在所述滑槽内滑动，使得所述驱动轮及所述第一支撑轮均与地面接触。
15.进一步地，所述驱动模块还包括驱动电机，所述驱动轮的数量为两个，所述驱动轮均与所述驱动电机连接，所述驱动轮分别设置在所述固定底盘的左右两侧。
16.进一步地，所述驱动轮位于所述第一支撑轮及所述第二支撑轮之间，使得当所述第一支撑轮遇到高于地面的障碍物向上运动时，所述第一支撑轮相对地面翘起的角度大于所述固定底盘相对地面翘起的角度；和/或
17.当所述第二支撑轮遇到高于地面的障碍物向上运动时，所述第二支撑轮相对地面翘起的角度大于所述固定底盘相对地面翘起的角度。
18.进一步地，所述第一支撑轮、所述第一连杆、所述第二支撑轮和所述第二连杆的转动中心轴线相互平行。
19.进一步地，所述第一运动模块还包括第一弹簧，所述第一弹簧连接所述固定底盘和所述第一连杆。
20.进一步地，所述第二运动模块还包括第二弹簧，所述第二弹簧连接所述固定底盘和所述第二连杆。
21.本技术还提供了一种机器人，包括上述的机器人底盘。
22.本技术提供的机器人底盘和机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本技术移动机器人将驱动轮与支撑轮通过第一连杆和第二连杆联动，当机器人越障时，支撑轮与固定底盘、驱动轮相对运动，避免了单侧支撑轮抬起导致驱动轮与地面静摩擦减小而悬空或打滑的现象，提高了机器人的越障能力；驱动轮设置在第一连杆和第二连杆上，驱动轮与地面的静摩擦力能够随负载的增大而增大，避免了在大的负载下机器人驱动力不足的情况，提高了机器人的稳定性。
附图说明
23.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。
24.图1为本技术实施例提供的机器人底盘的结构示意图；
25.图2为本技术实施例提供的机器人底盘的侧视图；
26.图3为本技术实施例提供的机器人底盘驱动模块部分结构示意图；
27.图4为本技术实施例提供的机器人底盘负载时的受力图；
28.图5为本技术实施例提供的机器人底盘的第二运动模块越障时的固定底盘形态示意图；
29.图6为本技术实施例提供的机器人底盘的第二运动模块越障时的运动方向及受力图；
30.图7为本技术实施例提供的机器人底盘的驱动模块越障时的运动方向及受力图；
31.图8为本技术实施例提供的机器人底盘的驱动模块越障时的固定底盘形态示意图。
32.其中，图中各附图标记：
33.100-固定底盘；11-第一耳座；12-第二耳座；
34.200-驱动轮；
35.300-第一运动模块；31-滑杆；32-第一支撑轮；33-第一连杆；34-第一转轴；35-第一弹簧；36-第一支架；
36.400-第二运动模块；41-滑槽；42-第二支撑轮；43-第二连杆；44-第二转轴；45-第二弹簧；46-第二支架。
具体实施方式
37.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。
38.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。
39.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。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.请一并参阅图1、图2及图3，现对本技术实施例提供的机器人底盘和机器人进行说明。本技术提供的机器人底盘包括固定底盘100、驱动模块、第一运动模块300和第二运动模块400，其中，驱动模块包括驱动轮200，第一运动模块300和第二运动模块400分别设于固定底盘100的两侧。第一运动模块300还包括第一支撑轮32和第一连杆33，第二运动模块400还包括第二支撑轮42和第二连杆43。第一支撑轮32与第一连杆33的一端转动连接，第二支撑轮42与第二连杆43的一端转动连接。第二连杆43的另一端与驱动轮200转动连接，第一连杆33的另一端与第二连杆43的另一端滑动且转动连接。当机器人底盘需要越障时，第一运动模块300、驱动轮200和第二运动模块400依次越过障碍物或第二运动模块400、驱动轮200和第一运动模块300依次越过障碍物。
42.可选地，固定底盘100可以是圆形固定底盘，也可以是长条形固定底盘。
43.其中，第一支撑轮32、第二支撑轮42和驱动轮200的转动中心的轴线水平且相互平行。
44.进一步地，驱动模块还包括驱动电机(未图示)，驱动轮200与驱动电机连接。本技术给出的具体实施例中，驱动轮200的数量为两个，该驱动轮200分别设置在固定底盘100的左右两侧。
45.在一个实施例中，第一运动模块300还包括滑杆31，第二运动模块400还包括滑槽
41。第二连杆43与驱动轮200转动连接，滑槽41设置在第二连杆43靠近驱动轮200的位置；滑杆31设置在第一连杆33靠近驱动轮200的位置，滑杆31能在滑槽41内自由滑动，第一连杆33通过滑杆31与第二连杆43滑动且转动连接。如此，通过滑杆31和滑槽41的配合，驱动轮200与第一连杆33实现间接地转动连接。
46.具体地，当驱动轮200、第一支撑轮32和第二支撑轮42位于同一高度的地面上时，滑杆31位于滑槽41的中间位置。
47.通过上述结构，当此机器人底盘移动时，第二连杆43上的滑槽41与第一连杆33上的滑杆31连接产生转动和滑动，进而使第一连杆33和第二连杆43与驱动轮200形成联动。当驱动轮200上下移动时，可以通过第一连杆33和第二连杆43中滑槽41和滑杆31的配合产生相应的动作。
48.具体地，当第一支撑轮32向上运动、第二支撑轮42向上运动和驱动轮200向下运动时，滑杆31从滑槽41中部向靠近驱动轮200的方向滑动。
49.相反的，当驱动轮200向上运动时，滑杆31从滑槽41中部向远离驱动轮200的方向滑动。
50.在本技术实施例中，第一连杆33与第二连杆43均是朝下的v形结构，这使得其转动中心轴线与地面的距离足够远，固定底盘100可以距离地面足够远，不影响驱动轮200、第一支撑轮32和第二支撑轮42在地面上的转动。在本技术的具体附图中，仅是给出了v形结构的第一连杆33和第二连杆43，当然，类似的弧形结构也是能实现本技术的技术目的和技术效果。
51.在此实施例中，如图1和图2所示，第一运动模块300还包括第一支架36，第一支撑轮32转动安装在第一支架36上，第一支架36安装在第一连杆33上，当此机器人底盘运动时，第一连杆33带动第一支架36和第一支撑轮32运动。
52.同样地，第二运动模块400还包括第二支架46，第二支撑轮42转动安装在第二支架46上，第二支架46安装在第二连杆43上，当此机器人底盘运动时，第二连杆43带动第二支架46和第二支撑轮42运动。
53.在本技术实施例中，如图1和图3所示，固定底盘100上设有第一耳座11，第一连杆33上设有第一转轴34，第一连杆33通过第一转轴34安装在第一耳座11上。第一连杆33上还设有第一弹簧35，第一弹簧35连接第一连杆33和第一耳座11。第一弹簧35可以用于为第一连杆33的转动提供回复力。
54.同样地，固定底盘100上还设有第二耳座12，第二连杆43上设有第二转轴44，第二连杆43通过第二转轴44安装在第二耳座12上，第二连杆43上还设有第二弹簧45，第二弹簧45连接第二连杆43和第二耳座12。第二弹簧45可以用于为第二连杆43的转动提供回复力。
55.进一步地，在本技术附图展示的实施例中，第一转轴34和第二转轴44即分别为第一连杆33和第二连杆43转动中心的轴线，在此实施例中，第一转轴34、第二转轴44与上述第一支撑轮32和第二支撑轮42、驱动轮200的转动中心的轴线均相互平行。
56.此外，在其他实施例中，第一支撑轮32、第一连杆33、第二支撑轮42和第二连杆43的转动中心轴线也可以不平行。
57.在本技术的另一个实施例中，第一转轴34和第二转轴44可以是斜的，即轴线水平但不与第一支撑轮32和第二支撑轮42、驱动轮200的转动中心的轴线平行。
58.本技术实施例还提供了一种机器人，包括上述机器人底盘中的各结构。其中，机器人还包括机身，上述固定底板100可以是机器人机身的一部分，也可以是独立于机身并位于机身下方的结构。
59.请一并参阅图1、图4至图8，现对本技术实施例提供的机器人底盘及机器人在越障过程中的运动方式及受力情况进行说明。
60.如图4所示，当本实施例中的机器人底盘在正常行进时，固定底盘100有负载，此机器人底盘受到压力g1和g2，同时，此机器人底盘受到来自地面的支撑力f1，f2和f3，共同承受压力。当机器人底盘的负载增加，受到的压力增大时，支撑力也将随着压力的增大而增大，实现驱动轮200最大摩擦力的增大，即实现了驱动轮200的最大静摩擦随负载增加而提高。
61.在本实施例中的机器人底盘遇到障碍物前，第一支撑轮32和第二支撑轮42与驱动轮200的连线与地面平行，此时，第一连杆33和第二连杆43没有发生相对运动。
62.当本实施例中的机器人底盘遇到障碍物时，第一运动模块300和第二运动模块400均可先进行越障。第二运动模块400先越过障碍物，如图5和图6所示。当第二支撑轮42越过障碍物时，第二支撑轮42会产生竖直向上的运动，如图6中的t1所示。此时，第二连杆43会随着第一支架46产生围绕第二转轴44的旋转运动，运动方向如图6中的r1所示。同时，第二弹簧45拉伸，驱动轮200受到来自第二连杆43的作用力向下运动，如图6中的t3所示。
63.进一步地，第二连杆43转动时，滑杆31在第二连杆43上的滑槽41内滑动，运动方向如图6中的t所示。
64.进一步地，受到第二运动模块400和驱动轮200运动的影响，第一运动模块300也随之运动。第一连杆33围绕第一转轴34转动，转动方向如图6中的r2所示。此时，第一弹簧35拉伸，第一支撑轮32被带动向上运动，如图6中的t2所示。
65.如图5所示，当第二支撑轮42越过障碍物时，此机器人底盘会产生一个倾斜，形成固定底盘100倾斜。此时，第二支撑轮42底部与驱动轮200底部的连线l1与固定底盘100方向的直线l2形成夹角α1，与地面l3形成夹角α2。此状态下，驱动轮200和第一支撑轮32都在地面上，其底部的连线与固定底盘100方向的直线l2形成夹角α3。
66.进一步地，随着第二支撑轮42越过障碍物，夹角α1、α2、α3逐渐增大，第二支撑轮42受到的压力逐渐减小，驱动轮200受到的压力逐渐增大。由此，驱动轮200不会随着第二支撑轮42的上升而上升，此机器人底盘的驱动力不会在越障过程中减小，提高了此机器人底盘的越障能力。
67.如图7和图8所示，第二运动模块400越障完毕，驱动轮200进行越障。与第二运动模块400越障前类似，驱动轮200越障前，此机器人底盘整体水平，第一支撑轮32、驱动轮200和第二支撑轮42的连线与地面平行，此时第一连杆33和第二连杆43之间没有发生相对运动。
68.当驱动轮200越障时，驱动轮200会产生竖直向上的运动，如图7中的t3所示。此时，第二连杆43会产生围绕第二转轴44的旋转运动，转动方式如图7中的r1所示，同时，第二支撑轮42会向下运动，如图7中的t1所示。
69.进一步地，驱动轮200带动第二连杆43转动，第一支撑轮32上的滑杆31随之在第二支撑轮42上的滑槽41内滑动，运动方向如图7中的t所示。
70.进一步地，驱动轮200带动第一连杆33产生围绕第一转轴34的旋转运动，运动方向如图7中的r2所示，此时，第一弹簧压缩，第一支撑轮32会随之向下运动，如图7中的t2所示。
71.在此实施例中，如图8所示，驱动轮200越障时第一支撑轮32和第二支撑轮42位于地面，固定底盘100保持平衡，第一支撑轮32和第二支撑轮42均产生向下的运动。此时，第一支撑轮32和第二支撑轮42受到向下的作用力，驱动轮200受到的压力减小，驱动力增强，提高了此机器人底盘的越障能力。
72.当驱动轮200越过障碍物时，驱动轮200向下运动，此时机器人底盘各部件的受力情况和运动状况与上述第一运动模块300越障时相似，第一弹簧35和第二弹簧45拉伸，第一连杆33和第二连杆43分别围绕第一转轴34和第二转轴44转动，第一支撑轮32和第二支撑轮42受到的压力减小，驱动轮200受到的压力增大，使驱动轮200能紧贴障碍物与地面运动，为此机器人底盘提供了足够的驱动力，保证了此机器人底盘能平稳的越障。
73.上述实施例提供的是第二运动模块400先越障的过程，最后越障的部分是第一运动模块300(此越障过程未图示)。
74.相似地，第一运动模块300先越障的过程与第二运动模块400先越障的过程类似，在此不多做赘述。
75.进一步地，在本技术实施例中，当第一运动模块300和第二运动模块400越障时，第一支撑轮32和第二支撑轮42向上运动，带动第一连杆33和第二连杆43围绕第一转轴34和第二转轴44转动，转动方向如图6中的r2和r1所示，此时滑杆31在滑槽41内向靠近驱动轮200的方向滑动，此时驱动轮200受到向下的作用力。
76.相似地，当驱动轮200越障时，驱动轮200向上运动，带动第一连杆33和第二连杆43围绕第一转轴34和第二转轴44转动，转动方向如图7中的r2和r1所示，此时滑杆31在滑槽41内向远离驱动轮200的方向滑动，此时第一支撑轮32和第二支撑轮42受到向下的作用力。
77.由此，本技术实施例提供的机器人底盘和机器人与现有技术相比，本技术机器人通过第一连杆33和第二连杆43将驱动轮200与第一支撑轮32、第二支撑轮42联动，当机器人越障时，第一支撑轮32、第二支撑轮42与固定底盘100、驱动轮200相对运动，避免了单侧支撑轮抬起导致驱动轮200与地面静摩擦减小而悬空或打滑的现象，提高了此机器人的越障能力；驱动轮设置在第一连杆和第二连杆的一端，驱动轮200与地面的静摩擦力能够随负载的增大而增大，且不随两个支撑轮的抬起而减小，避免了机器人驱动力不足的情况，提高了机器人的稳定性。
78.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。