一种智能全向底盘

1.本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种智能全向底盘。


背景技术：

2.随着社会的发展，机器人技术越来越成熟，应用范围越来越广。在摄影领域，通常会使用摄影小车携带摄影设备行走。摄影小车通常包括行走组件和云台组件，行走组件用于带动云台组件移动，云台组件用于放置摄影设备，云台组件能够带动摄影设备多角度转动进行摄影。其中，行走组件包括底盘架和行走轮，行走轮可转动的设置于底盘架上，例如，申请号为2019219057086，发明名称为一种云台式摄影机器人移动底座的专利中，这种结构的行走轮裸露，受到撞击时容易损坏。


技术实现要素：

3.鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种智能全向底盘，防护框将行走轮包围，可以起到防护作用，当防护框受到撞击时，撞击力会被分散，有效提高智能全向底盘的抗撞击能力，并且，当防护框的四角与墙面接触时能够起到导向的作用，使智能全向底盘转向并继续前进。
4.本实用新型的实施例是这样实现的：
5.本实用新型实施例提供了一种智能全向底盘，包括底盘架和行走轮，所述底盘架包括座体和呈矩形形状的防护框，所述座体与所述防护框连接且所述防护框位于所述座体的外围，所述防护框的四角内侧分别设置有组装区，所述行走轮设置于所述组装区内且与所述座体连接，所述防护框的四角均设置有防撞轮且所述防撞轮能够绕竖向转动。
6.作为上述实施例的可选方案，所述行走轮采用麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮包括主轮和多个副轮，所述主轮可转动的设置于所述座体且通过电机驱动，多个所述副轮沿所述主轮的周向均匀分布，所述主轮的轴线与所述副轮的轴线异面。
7.作为上述实施例的可选方案，所述防护框的四角设置有倒角部，所述防撞轮设置于所述倒角部处，所述防撞轮从所述倒角部处外侧露出。
8.作为上述实施例的可选方案，所述倒角部与所述防护框可拆卸连接。
9.作为上述实施例的可选方案，所述倒角部包括两块转轴和安装板，两块所述安装板相对设置，所述转轴设置于两块所述安装板之间，所述防撞轮可转动的套设于所述转轴，所述安装板与所述底盘架可拆卸连接。
10.作为上述实施例的可选方案，所述安装板包括依次连接的第一段、第二段和第三段，所述第一段和所述第三段位于所述第二段的同一侧，所述第一段与所述第二段之间的夹角以及所述第三段与所述第二段之间的夹角均为钝角，所述第一段和所述第三段分别与所述防护框的两侧通过螺栓连接。
11.作为上述实施例的可选方案，所述底盘架的前端和/或后端均设置有防倾组件，所述防倾组件包括防倾支架和防倾轮，所述防倾支架设置于所述防护框的下方，所述防倾轮
设置于所述防倾支架的底端；所述智能全向底盘具有所述行走轮接触地面且所述防倾轮脱离地面的行走状态，以及所述底盘架的一端翘起、翘起端的所述行走轮脱离地面且所述防倾轮接触地面的防倾状态。
12.作为上述实施例的可选方案，每个所述防倾组件包括两个所述防倾轮，两个所述防倾轮沿所述底盘架的左右方向间隔设置，两个所述防倾轮的轴线重合且与所述行走轮的轴线平行。
13.作为上述实施例的可选方案，所述防倾支架的部分或全部呈u形且倾斜设置，两个所述防倾轮设置于所述防倾支架的底端。
14.作为上述实施例的可选方案，所述智能全向底盘还包括行走组件，所述行走组件包括行走架和调节弹簧，所述行走架沿横向设置且可转动的设置于所述组装区内，所述行走件包括铰接端和升降端，所述行走轮设置于所述升降端处，所述调节弹簧的两端分别与所述底盘架和所述升降端连接。
15.作为上述实施例的可选方案，所述智能全向底盘还包括补光板，所述补光板倾斜设置于所述底盘架的前端和/或后端。
16.本实用新型的有益效果是：
17.本实用新型提供的智能全向底盘，底盘架用于安装行走轮及摄影云台等，底盘架的防护框将行走轮包围，可以对行走轮起到防护作用，当防护框受到撞击时，撞击力会被分散在防护框上，有效提高智能全向底盘的抗撞击能力，并且，当防护框的四角与墙面接触时能够起到导向的作用，使智能全向底盘转向并继续前进。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。
19.图1为本实用新型实施例提供的智能全向底盘的应用状态示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的智能全向底盘的结构示意图一；
21.图3为本实用新型实施例提供的智能全向底盘的结构示意图二；
22.图4为本实用新型实施例提供的智能全向底盘的结构示意图三(去除车壳)；
23.图5为本实用新型实施例提供的智能全向底盘的结构示意图四(去除车壳)；
24.图6为本实用新型实施例提供的行走组件的结构示意图。
25.图标：
26.10-智能全向底盘；20-摄影云台；
27.11-底盘架；13-防倾组件；14-行走组件；
28.110-座体；111-防护框；112-组装区；113-防撞轮；114-倒角部；116-安装板；117-补光板；118-车壳；
29.130-防倾支架；131-防倾轮；
30.140-行走轮；141-行走架；142-调节弹簧。
具体实施方式
31.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.请参照图1-图5所示，本实用新型的实施例提供了一种智能全向底盘10，该智能全向底盘10上能够安装摄影云台20(安装后的结构请参照图1所示)，并且能够带动摄影云台20移动至指定位置，从而进行摄影、摄像等。当然，在其他实施例中，该智能全向底盘10还能够安装其他工作平台。
36.摄影云台20，是指用来放置摄影、摄像设备的平台，摄影、摄像设备可以是手机、相机、摄影机等，该平台能够带动摄像设备多角度转动，实现pitch轴控制稳定器的纵向角度变换，yaw轴控制稳定器的左右方向的旋转，而roll轴控制稳定器的横向滚动。三轴相互配合能够实现三轴位置范围内可调的幅度变换，满足前后左右上下不同角度的拍摄。当然，摄影云台20也可以只提供部分方向的调节，例如能够带动摄影、摄像设备在水平方向转动，其他动作通过智能全向底盘10实现。
37.摄影云台20的结构不限，可以参照现有技术，在此不再赘述。下面对智能全向底盘10的结构进行详细描述：
38.智能全向底盘10主要由底盘架11和行走轮140组成，摄影云台20可以安装于底盘架11上，行走轮140用于驱动底盘架11行走。
39.其中，底盘架11包括座体110和防护框111，座体110设置于防护框111上，座体110与防护框111连接且防护框111位于座体110的外围，即在水平面上的投影，座体110投影位于防护框111投影内部。
40.座体110的结构及形状等不限，在本实施例中，座体110可以为框架结构，座体110包括两个拱形架，两个拱形架并排设置，二者之间存在一定的间隙，两个拱形架之间通过连接组件连接，拱形架上可以安装车壳118等。
41.两个拱形架之间形成安装区域，安装区域内用于安放摄影云台20。
42.在其他实施例中，座体110还可以采用箱体结构、实体结构等。
43.防护框111呈矩形形状，防护框111与座体110的连接方式不限，防护框111具有四个角。需要说明的是，本实施例中指出的“防护框111呈矩形形状”是指，防护框111大致呈矩
形形状，并非绝对的矩形，可以有一定的变形、凹陷、突出等。在其他实施例中，防护框111还可以包括两个独立的矩形框体，两个框体之间连接。
44.防护框111的四角内侧分别设置有组装区112，即组装区112位于防护框111的内部，并且组装区112与防护框111的四个角临近。
45.座体110和防护框111均可以采用铝方板材结合式框架结构，可以增加结构强度，并且降低车身重量。
46.行走轮140设置于组装区112内，行走轮140与座体110连接，在驱动电机(参见后方描述)等的驱动作用下，行走轮140能够转动，从而驱动智能全向底盘10前进或后退或转弯等。
47.在每个组装区112内均设置有行走轮140，四个行走轮140大致呈矩形分布。
48.在正常行走过程中，由于防护框111位于最外侧，遇到墙壁等障碍物时，防护框111受到撞击，此时，行走轮140和座体110等不会接触墙体等，可以有效保护行走轮140等不受损，防护框111受到的撞击力会均匀分散到底盘架11上，进而减缓撞击带来的伤害。
49.行走轮140的结构以及行走轮140与座体110的连接方式不限，可以参照现有技术。
50.此外，由于防护框111的存在，若框体与墙壁等撞击接触后，框体的四角可能会抵接于墙壁，导致智能全向底盘10无法继续行进或损伤墙体，因此，在本实施例中，提供了如下改善方案：防护框111的四角均设置有防撞轮113，防撞轮113能够绕竖向转动，即防撞轮113的转动中心线沿竖向延伸。
51.防撞轮113从防护框111的外侧伸出，当防撞轮113撞击并接触墙壁后，由于防撞轮113能够转动，并且行走轮140持续受到前进的动力，因此，防撞轮113可以沿墙面滚动，从而引导智能全向底盘10改变行进方向，使防护框111的侧边与墙壁的夹角逐渐缩小，直至防护框111的侧边与墙壁平行。
52.防撞轮113的结构类似于四驱车的四个角的用于防撞的轮子，防撞轮113与墙面滚动接触，不容易划伤墙体等，并且引导智能全向底盘10变向。
53.防撞轮113与防护框111的连接方式不限，在本实施例中，可以采用但不限于如下方案：防护框111的四角设置有倒角部114，倒角部114与防护框111可拆卸连接，二者的连接方式不限，例如，二者可以采用卡接、螺栓连接等。防撞轮113设置于倒角部114处，防撞轮113从倒角部114处外侧露出。
54.倒角部114能够拆卸，从而将防撞轮113从防护框111上拆下，便于防撞轮113的组装与维修。并且，由于倒角部114较为平滑，可以避免防护框111的四角尖锐导致的一系列问题，例如，防撞轮113的直径及安装位置要求(防撞轮113必须从四角处露出)等。
55.倒角部114可以采用但不限于下列方案：倒角部114包括两块第一转轴和安装板116，两块安装板116相对设置，第一转轴设置于两块安装板116之间，防撞轮113可转动的套设于第一转轴，防撞轮113与第一转轴之间可以采用轴承连接，当然，不使用轴承也是可以的。
56.第一转轴与安装板116之间可拆卸连接，具体为，第一转轴设置有固定通孔，固定通孔沿第一转轴的轴向延伸，固定螺栓依次穿过上安装板116、第一转轴和下安装板116并使用螺母固定。
57.安装板116与防护框111可拆卸连接，具体的，防护框111上设置有竖向的第一安装
孔，安装板116上设置有第二安装孔，两块安装板116分别与防护框111的顶面和底面贴合，螺栓依次穿过上安装板116、防护框111和下安装板116，并使用螺母固定。
58.如此设置，在需要对防撞轮113进行维修更换时，只需要将螺旋取下并使倒角部114脱离防护框111，然后拆卸防撞轮113即可。另外，也可以根据需要更换不同尺寸、不同类型的防撞轮113，使防撞轮113适应不同的场合。
59.安装板116的形状可以采用但不限于下列方案：安装板116包括依次连接的第一段、第二段和第三段，第一段和第三段位于第二段的同一侧，第一段与第二段之间的夹角以及第三段与第二段之间的夹角均为钝角，第一段和第三段分别与防护框111的两侧通过螺栓连接，螺栓的数量不限，例如，第一段和第三段分别对应安装有两个螺栓。
60.此外，将摄影云台20等设备安装在智能全向底盘10上后，由于设备较重，导致整个机器人的重心相对较高，当底盘架11受到外力作用或者遇到较陡的路段(尤其是在较陡的路段，前轮开始爬坡且后轮位于平面上)时，底盘架11的前端或者后端可能会翘起，翘起幅度过高时会导致翻车，因此，在本实施例中，提供了如下技术方案：底盘架11的前端和后端均设置有防倾组件13，在其他实施例中，也可以只在底盘架11的前端或后端设置有防倾组件13。在其他实施例中，智能全向底盘10不包含防倾组件13也是可以的。
61.防倾组件13的具体结构可以采用但不限于下列方案：防倾组件13包括防倾支架130和防倾轮131。
62.防倾支架130设置于防护框111的下方，防倾轮131设置于防倾支架130的底端。
63.防倾支架130的结构不限，可以根据防倾轮131的数量设计，例如，当防倾轮131的数量为一个时，防倾支架130为倾斜的杆状或者防倾支架130竖向设置于防护框111的端部下方。在本实施例中，每个防倾组件13包括两个防倾轮131，两个防倾轮131沿底盘架11的左右方向间隔设置，两个防倾轮131的轴线重合且与行走轮140的轴线平行。防倾支架130的部分或全部呈u形且倾斜设置，两个防倾轮131设置于防倾支架130的底端。
64.防倾轮131位于行走轮140的斜上方，位于底盘架11前端的防倾轮131位于前轮的前端上方，位于底盘架11后端的防倾轮131位于后轮的后端上方。
65.智能全向底盘10具有行走状态和防倾状态：当智能全向底盘10处于行走状态时，四个行走轮140接触地面，防倾轮131与地面脱离，防倾轮131不工作；当智能全向底盘10处于防倾状态时，底盘架11的一端翘起，翘起端的行走轮140脱离地面，防倾轮131接触地面，智能全向底盘10由未翘起端和防倾轮131共同支撑。
66.具体的，以位于底盘架11前端的防倾组件13为例，当底盘架11在平面上或坡度较小的底面上行走时，四个行走轮140接触地面，两端的防倾轮131均不工作；当底盘架11的后端翘起时，两个后轮离地并向上翘起，此时，若底盘架11的翘起幅度较小，则外力消失时，底盘架11的后端会自动落下；若底盘架11的翘起幅度超过了预设角度阈值，则防倾轮131接触地面，智能全向底盘10由前轮和防倾轮131共同支撑。若要使智能全向底盘10从防倾状态转变为行走状态，只需要施加外力推动底盘架11的后端与地面接触，或者使智能全向底盘10脱离陡坡且后端自动落地即可。
67.此外，为了对摄影云台20上的摄影、摄像设备进行补光，智能全向底盘10还包括补光板117，补光板117倾斜设置于底盘架11的前端或后端。
68.行走轮140可以为普通的万向轮、滚轮等。在本实施例中，可以采用如下方案：请参
照图6所示，智能全向底盘10还包括行走组件14，行走组件14包括行走架141、行走轮140和调节弹簧142。
69.行走架141沿横向设置，即横架基本沿水平方向延伸，行走架141可转动的设置于组装区112内，行走架141能够摆动，具体的，行走架141包括铰接端和摆动端，其中，铰接端与底盘架11铰接，行走架141能够围绕铰接端上下摆动。
70.当行走架141上下摆动时，摆动端的高度能够发生变化，从而使得底盘架11的高度升高或降低。
71.行走架141的结构不限，在本实施例中，可以采用但不限于下列方案：行走架141包括架体和驱动电机，驱动电机设置于架体上，驱动电机用于带动行走轮140转动。
72.具体的，架体包括连接部、纵臂和固定筒。
73.连接部与底盘架11可拆卸连接，连接方式可以为螺栓连接，在连接部上设置有第二转轴，第二转轴沿水平方向延伸，第二转轴能够绕自身中心线转动，第二转轴与连接部之间可以设置有轴承等。在其他实施例中，第二转轴无法转动，使纵臂能够围绕第二转轴转动也是可以的。
74.纵臂可以为板状，纵臂的数量不限，在本实施例中，架体包括两个纵臂，两个纵臂相对设置，纵臂的一端与第二转轴固定，固定方式为通过法兰盘连接，即第二转轴上和纵臂上设置有对应的法兰盘，二者通过螺栓固定，纵臂能够随第二转轴的旋转而摆动。
75.固定筒可以采用圆筒状，固定筒位于两个纵臂的摆动端之间，固定筒和两个纵臂大致呈u形分布，固定筒与纵臂之前可以通过螺栓可拆卸连接。
76.驱动电机设置于固定筒内部，驱动电机的输出轴与行走轮140同轴连接，驱动电机工作时，能够带动行走轮140绕自身轴线转动。
77.驱动电机的输出轴与行走轮140之间的连接方式可以选用但不限于下列方案：驱动电机的输出轴套设有第一法兰盘，第一法兰盘与架体通过轴承连接，行走轮140镂空且设置有第二法兰盘，第一法兰盘与第二法兰盘之间通过螺栓可拆卸连接。
78.行走架141还包括支撑盘，支撑盘与架体可拆卸连接，第一法兰盘的一侧设置有支撑部，支撑部套设于驱动电机的输出轴且穿过支撑盘，轴承设置于支撑部与支撑盘之间。轴承可以对驱动电机的输出轴起到支撑作用，避免输出轴受力变形使得行走轮140形成内八字。
79.行走轮140位于行走架141的摆动端，行走架141摆动时能够带动行走轮140升降，以调节底盘架11的高低。
80.在本实施例中，行走轮140采用麦轮，即麦克纳姆轮，具体的，行走轮140包括主轮和多个副轮，主轮与驱动电机的输出轴连接，多个副轮沿主轮的周向均匀分布，主轮和副轮的转动中心线异面相交，二者不平行，通过控制不同的行走轮140转速，麦克纳姆轮能够实现各个方向的行进。
81.主轮的结构可以采用但不限于下列方案：主轮包括两个轮架，两个轮架相对设置，轮架包括安装部、辐条和第二法兰盘。
82.安装部为环状，轮架的周向上交替设置有第一固定耳和第二固定耳，第一固定耳和第二固定耳上均设置有用于穿设螺栓的通孔。
83.第一固定耳和第二固定耳的朝向呈夹角设置，优选的，二者之间的夹角为45
°
，第
一固定耳和第二固定耳镜像对称设置。
84.两个轮架的第一固定耳相对，两个轮架的第二固定耳相对，副轮选择性地安装于第一固定耳上或第二固定耳上，即所有的副轮两端均安装于第一固定耳上，或者所有的副轮两端均安装于第二固定耳上，所有的副轮沿主轮的周向环形对称。
85.第二法兰盘与安装部之间通过多个辐条连接，多个辐条之间间隔设置，且呈环形均匀分布。
86.部分辐条设置有用于安装螺栓的固定孔，两个轮架的对应辐条的固定孔对应且能够安装螺栓，以使两个轮架固定，这种连接方式，便于轮架拆卸。
87.在其他实施例中，行走轮140还可以采用现有技术中其他类型的麦克纳姆轮，例如副轮与主轮的轴线垂直、主轮采用一体结构等。
88.底盘架11上设置有多个第一固定部，多个第一固定部沿水平间隔分布，第一固定部的结构不限，在本实施例中，第一固定部为通孔，通孔内可以穿设螺栓。
89.调节弹簧142倾斜设置，调节弹簧142具有顶端和底端，调节弹簧142的顶端与其中一个第一固定部铰接，即第一固定部内穿设的螺栓穿过调节弹簧142顶部的固定孔，调节弹簧142的底端与行走架141铰接。
90.在其他实施例中，调节弹簧142与第一固定部的连接方式还可以采用以下方案：第一固定部与底盘架11铰接，调节弹簧142的顶端与第一固定部卡接。
91.每个轮组组件包括两个调节弹簧142，两个调节弹簧142间隔分布。
92.在调节弹簧142内部，还可以设置伸缩杆。
93.随着行走架141的上下摆动，调节弹簧142能够伸缩，起到减震、缓冲的作用。
94.当需要调整底盘架11的高度时，只需要将调节弹簧142的顶端与不同的第一固定部铰接即可，此外，还可以更换不同长度的调节弹簧142。
95.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。