移动式机器人座椅结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种移动式机器人座椅结构，由承重结构、抬升结构、传动结构、转向架结构四部分组成。所述承重结构包括上凳面、三个承重杆固定架、三根承重杆和三个万向轮；所述抬升结构包括下凳面、起升固定架、起升杆、支撑电机架、起升电机、丝杠，各个零件由销连接；所述传动结构包括上地盘、下地盘、转向架结构、转向电机、传动电机、张紧结构，转向电机通过同步带带动转向架转动，传动电机通过伞齿轮带动主动轴转动，主动轴通过同步带使传动轴转动使机器人前进后退。本发明的主要特点为：除满足传统座椅的基本功能外还能够跟随人自由的移动，自动躲避障碍，还能够根据需要自由的排列组合。
【专利说明】
移动式机器人座椅结构
技术领域
[0001] 本发明设计一种移动式机器人座椅结构，具体的说是一种具有移动功能的机器人 座椅结构。
【背景技术】
[0002] 随着科技的发展，人们不论在图书馆，在教室的学习工作积极性越来越受到重视， 国外课堂灵活的座椅摆放极大刺激了学生们的积极性。然而中国的上课模式与国外不同， 首先是班级人数太多，其次是固定的班级教室制度之下学生们会把自己的很多东西放在自 己的课桌抽屉里而不会每天背回家，送为灵活排布座椅带来了困难。图书馆空间有限，长时 间查阅资料成为一件体力与脑力兼并的工作，对人的工作效率产生很大影响。
[0003] 为了加强人们的学习工作效率各种座椅的设计，W及各种空间摆放的形式，都不 能很好的解决送些问题，产生的效果也受到限制，椅普遍的整齐划一，学生课桌椅的摆放则 灵活多样。随着青少年体质的发育和改善，世界上多数国家都面临着课桌椅标准再修订的 问题。然而，采用可调节高度的座椅或者人体工学座椅解决的仅仅是学生上课时的健康与 舒适度问题，并不能解决僵化的教室排布所带来的学生对相同授课信息接受度不同的问 题。
【发明内容】
[0004] 本发明解决上述已有的课桌椅存在的不足之处，提供了移动式机器人座椅结构， 本发明作为一种应用于图书馆、教室的移动式机器人座椅。本发明采用W下方案。
[0005] 移动式机器人座椅结构，包括承重结构、抬升结构、传动结构、转向传动架结构四 部分；所述承重结构包括上凳面、承重杆固定架、承重杆、万向轮，上凳面与承重杆固定架通 过螺栓连接，承重杆上端与上凳面贴合，并与承重杆固定架通过螺栓连接，承重杆下端与万 向轮螺栓相连，上凳面安装Η个承重杆固定架和Η根承重杆；
[0006] 所述抬升结构包括下凳面、起升固定架、起升杆、支撑电机架、起升电机、丝杠，所 述下凳面通过螺栓固定安装四个起升固定架，所述升固定架通过销与起升杆连接，所述支 撑电机架左右两边使用销与起升杆连接，起升电机与支撑电机架使用螺栓连接；所述下凳 面使用螺栓与承重杆固定架相连，与下凳面螺栓相连的承重杆固定架与承重杆螺栓相连； 所述传动结构包括上地盘、下地盘、地盘支柱转向电机、传动电机、张紧结构、和转向传动架 结构构成，所述上地盘与下地盘通过地盘支柱螺栓相连；
[0007] 所述张紧结构包括张紧轮安装架、张紧轮轴、传动带轮、转向带轮，张紧轮安装架 与张紧轴承外圈过盈配合，张紧轴承内圈与张紧轮轴过盈配合，传动带轮与张紧轮轴间隙 配合使用顶丝固定，转向带轮与张紧轮轴间隙配合使用顶丝固定，所述传动电机用前架和 后架由螺栓固定在下地盘的下表面，传动电机的电机轴通过传动伞齿轮带动传动轴转动， 传动伞齿轮与传动轴套筒通过顶丝连接，起到定位的作用，传动轴与两个轴承过盈配合，固 定在传动轴轴承安装架上，传动轴轴承安装架与下底盘通过螺栓固定，传动同步带轮通过 顶丝与传动轴固定，传动轴上端与轴承过盈配合固定在轴头固定端盖上，轴头固定端盖与 底盘通过螺栓固定；
[0008] 所述转向传动架结构包括转向架、转向架安装架、转向轴、轮轴、主动轮、从动轮和 转向伞齿轮，所述转向轴上端与大同步带轮通过顶丝固定在一起，下端与转向伞齿轮通过 顶丝固定在一起，转向架与小轴承过盈配合，小轴承与转向轴过盈配合，固定转向轴，转向 架与大轴承过盈配合，转向架安装架与大轴承过盈配合，使转向架固定在转向架安装架上， 转向轴上部与转向同步带轮通过顶丝固定在一起，转向架上的通孔与小轴承过盈配合，轮 轴通过与小轴承过盈配合固定在转向架上，轮轴右端与主动轮通过螺栓固定，轮轴左端通 过轴套定位，与小轴承过盈配合，小轴承与从动轮过盈配合，转向架底盖与转向架通过螺固 定。
[0009] 本发明具有W下优点：
[0010] 1.轻便灵活。整个座椅使用在课堂上，对座椅的体积、重量和移动速度及移动平稳 性提出了严格的要求。座椅的体积和外形要适合人的高度和舒适程度来设计，座椅要跟随 人自由移动，所W此随必座椅要驱动简单、转向灵活，前进或后退的速度适合。
[0011] 2.稳固平稳。移动式机器人座椅的基础是一把椅子，必须能够承载足够的载荷如 正常人的体重、所放书籍等，还应在电控移动的时候保证平稳移动，不会发生侧翻、倾斜。因 此需要考虑承重机构与机械传动。
[0012] 3.符合标准。座椅是为教室图书馆及设计的，故要符合现在课桌椅的设计标准，使 此移动式机器人座椅结构形式应和目前教室的课桌椅设计标准同步，形成一个系列，可适 用于不同环境的需求。
【附图说明】
[0013] 图1为移动式机器人座椅结构整体装配示意图；
[0014] 图2为图1中移动式机器人座椅结构传动电机装配示意图；
[0015] 图3为图1中移动式机器人座椅结构传动轴装配局部剖面图；
[0016] 图4为图1中移动式机器人座椅结构张紧结构装配示意图；
[0017] 图5为图1中移动式机器人座椅结构转向架结构局部剖面图。
[0018] 主要元件符号说明
[0019]
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明进一步详细说明。
[0021] 如图1所示移动式机器人座椅结构，包括承重结构、抬升结构、传动结构、转向传 动架结构四部分组成；所述承重结构包括上凳面101、承重杆固定架102、承重杆103、万向 轮104,上凳面101与承重杆固定架102通过螺栓连接，承重杆103上端与上凳面101贴合， 并与承重杆固定架102通过螺栓连接，承重杆103下端与万向轮104螺栓相连，上凳面101 安装Η个承重杆固定架102和Η根承重杆103保证了座椅的稳定性，承重结构可独立出整 体承重，保证了承重能力。
[0022] 所述抬升结构包括下凳面201、起升固定架202、起升杆203、支撑电机架205、起升 电机204、丝杠206构成，所述下凳面201通过螺栓固定安装四个起升固定架202,所述起升 固定架202通过销与起升杆203连接，所述支撑电机架205左右两边使用销与起升杆203 连接，起升电机204与支撑电机架205使用螺栓连接；所述下凳面201使用螺栓与承重杆固 定架102相连，与下凳面201螺栓相连的承重杆固定架102与承重杆103螺栓相连，所述起 升电机204顺时针旋转带动丝杠206旋转，丝杠206上的螺纹与支撑电机架205上的螺纹 相互喃合，使两个支撑电机架205之间的距离变近，使传动结构上升，直到转向传动架结构 脱离地面，Η个万向轮独立接触地面，启动承重模式；所述起升电机204反转，使两个支撑 电机架205之间的距离变远，使传动结构下降，直到转向传动架结构接触地面，Η个万向轮 脱离地面，启动行走模式；
[0023] 如图1和图2所示，所述传动结构包括上底盘301、下底盘304、底盘支柱303、转向 电机302、传动电机318、转向同步带320、传动同步带321张紧结构、和转向传动架，所述上 底盘301与下底盘304通过底盘支柱303螺栓相连；所述张紧结构包括张紧轮安装架305、 张紧轮轴309、传动带轮308、转向带轮310,张紧轮安装架305与张紧轴承319外圈过盈配 合，张紧轴承319内圈与张紧轮轴309过盈配合，传动带轮308与张紧轮轴309间隙配合使 用顶丝固定，转向带轮310与张紧轮轴309间隙配合使用顶丝固定，所述传动电机318用前 架306和后架317由螺栓固定在下底盘304的下表面，传动电机318的电机轴通过传动伞 齿轮316带动传动轴311转动，传动伞齿轮316与传动轴套筒315通过顶丝连接，起到定位 的作用，传动轴311与两个轴承过盈配合，固定在传动轴轴承安装架314上，传动轴轴承安 装架314与下底盘304通过螺栓固定，传动同步带轮312通过顶丝与传动轴311固定，传动 同步带318与传动同步带轮312相互喃合，传动同步带318与Η组转向传动架结构上的大 同步带轮401相喃合，使传动电机318的动力传递到转向传动架结构上，传动轴311上端与 轴承过盈配合固定在轴头固定端盖313上，轴头固定端盖313与底盘301通过螺栓固定，使 传动轴311牢固的固定在上底盘301、下底盘304之间，所述转向电机302由螺钉固定在上 底盘301上，转向电机302输出轴由顶丝将转向带轮310固定，转向同步带320与转向带轮 310相互喃合，转向同步带321与Η组转向传动架结构上的转向同步带轮402相喃合，使转 向电机302的动力传递到转向传动架结构上的转向架404上，Η组转向传动架结构独立同 步原地转向，使移动式机器人座椅实现转向，并且转向灵活性极强，可实现任意角度转向。
[0024] 如图2和图3所示所述转向传动架结构包括转向架404、转向架安装架405、转向 轴403、轮轴409、主动轮406、从动轮407和转向伞齿轮414组成，所述转向轴403上端与 大同步带轮401通过顶丝固定在一起，下端与转向伞齿轮414通过顶丝固定在一起，转向 架404与小轴承411过盈配合，小轴承411与转向轴403过盈配合，固定转向轴403,转向 架404与大轴承413过盈配合，转向架安装架405与大轴承413过盈配合，使转向架404固 定在转向架安装架405上，转向轴403上部与转向同步带轮402通过顶丝固定在一起，转向 架404上的通孔与小轴承411过盈配合，轮轴409通过与小轴承411过盈配合固定在转向 架404上，轮轴409右端与主动轮406通过螺栓固定，轮轴409左端通过轴套408定位，与 小轴承411过盈配合，小轴承411与从动轮过盈配合，转向架底盖410与转向架404通过螺 固定。下地盘304上共装有Η套转向传动架结构，并均用分布，使移动式机器人座椅结构转 向和移动具有稳定性。
[0025] 自动跟随系统的实现：所述移动式机器人座椅结构的跟随系统是由定位系统和驱 动系统组成，所述定位系统包括：超声波接收传感器、手持超声波发射器、单片机、电池组组 成，所述超声波接收传感器有6个，均匀分布安装在上穏面101下面，负责接收手持超声波 发射器发射出来的超声波信号，其中超声波接收传感器两两一组，与手持超声波发射器相 互配合，根据Η角形定理，使用超声波传感器可W测量发射端与接收端的距离，两个接收端 安装位置一定，确定两个接收端之间的距离，使用单片机处理接收的距离数据从而计算出 人与移动式机器人座椅结构之间的位置关系，实现定位的功能，超声波传感器精度高，测量 效果稳定，使用超声波传感器很好的解决了移动式机器人座椅结构与人之间相互定位的问 题。
[0026] 所述驱动系统包括传动电机318、转向电机302、电机驱动模块、电池组成，所述电 机驱动模块与单片机相连，由单片机直接发送数据信号经过电机驱动模块处理，控制转向 电机302转动，从而调整述转向传动架结构与人之间的相对角度，所述传动电机318接收到 电机驱动模块的指令，开始旋转，带动整个机体向人所在方位移动，实现跟随移动的功能。
[0027] 自动躲避障碍系统的实现；所述自动躲避障碍系统包括避障超声波传感器，单片 机，电机控制模块组成，所述避安全数值超声波传感器有六个，均匀分布安装在下穏面下 面，与单片机相连，当避障超声波传感器测定数值小于给定数值a时，电机控制模块控制电 机向没有障碍、并且与人最近的一方移动，从而绕过障碍物，实现自动躲避障碍。
[0028] 本发明的主要特点为；除满足传统座椅的基本功能，放置书本等随身物品外还能 够跟随人自由的移动，自动躲避障碍，多把座椅还能够根据学生需要自由的排列组合，增加 了学生上课的趣味性，提高课堂学习气氛和学生自主学习的能动性，打破现在教学的局限 性。
[0029] 本发明不限于W上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明掲示的内容，在 本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之 内。
【主权项】
1.移动式机器人座椅结构，由承重结构、抬升结构、传动结构、转向传动架结构四部分 组成；其特征在于： 所述承重结构包括上凳面（101)、承重杆固定架（102)、承重杆（103)、万向轮（104)，上 凳面（101)与承重杆固定架（102)通过螺栓连接，承重杆（103)上端与上凳面（101)贴合， 并与承重杆固定架（102)通过螺栓连接，承重杆（103)下端与万向轮（104)用螺栓相连，上 凳面（101)安装三个承重杆固定架（102)和三根承重杆（103); 所述抬升结构包括下凳面（201)、起升固定架（202)、起升杆（203)、支撑电机架（205)、 起升电机（204)、丝杠（206)，所述下凳面（201)通过螺栓固定安装四个起升固定架（202)， 所述起升固定架（202)通过销与起升杆（203)连接，所述支撑电机架（205)左右两边通过 销与起升杆（203)连接，起升电机（204)与支撑电机架（205)使用螺栓连接；所述下凳面 (201)使用螺栓与承重杆固定架（102)相连，承重杆固定架（102)与承重杆（103)用螺栓相 连； 所述传动结构包括上底盘（301)、下底盘（304)、底盘支柱（303)、转向电机（302)、传动 电机（318)、转向同步带（320)、传动同步带（3)张紧结构、和转向传动架，所述上底盘（301) 与下底盘（304)通过底盘支柱（303)螺栓相连；所述张紧结构包括张紧轮安装架（305)、张 紧轮轴（309)、传动带轮（308)、转向带轮（310)，张紧轮安装架（305)与张紧轴承（319)外 圈过盈配合，张紧轴承（319)内圈与张紧轮轴（309)过盈配合，传动带轮（308)与张紧轮轴 (309)间隙配合使用顶丝固定，转向带轮（310)与张紧轮轴（309)间隙配合使用顶丝固定， 所述传动电机（318)用前架（306)和后架（317)经螺栓固定在下底盘（304)的下表面，传 动电机（318)的电机轴通过传动伞齿轮（316)带动传动轴（311)转动，传动伞齿轮（316) 与传动轴套筒（315)通过顶丝连接，起到定位的作用，传动轴（311)与两个轴承配合并固定 在传动轴轴承安装架（314)上，传动轴轴承安装架（314)与下底盘（304)通过螺栓固定，传 动同步带轮（312)通过顶丝与传动轴（311)固定，传动轴（311)上端通过轴承配合固定在 轴头固定端盖（313)上，轴头固定端盖（313)与底盘（301)通过螺栓固定； 所述转向传动架结构包括转向架（404)、转向架安装架（405)、转向轴（403)、轮轴 (409)、主动轮（406)、从动轮（407)和转向伞齿轮（414)，所述转向轴（403)上端与大同步 带轮（401)通过顶丝固定在一起，下端与转向伞齿轮（414)通过顶丝固定在一起，转向轴 (403)通过小轴承（411)固定在转向架（404)中，转向架（404)通过大轴承（413)固定在 转向架安装架（405)中，转向轴（403)上部与转向同步带轮（402)通过顶丝固定在一起，轮 轴（409)通过与轴承配合固定在转向架（404)上，轮轴（409)的轴线与转向架（404)的轴 线垂直，轮轴（409)右端与主动轮（406)通过螺栓固定，轮轴（409)左端通过轴套（408)与 从动轮连接，转向架底盖（410)与转向架（404)通过螺固定。
【文档编号】A47B39/00GK105877188SQ201410550032
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月17日
【发明人】秦建军, 袁齐, 鲁增辉, 刘承荣, 王昌强, 薛宏鑫
【申请人】北京建筑大学