移动机器人底盘及移动机器人的制作方法

本实用新型涉及移动机器人技术领域，尤其是涉及一种移动机器人底盘及移动机器人。

背景技术：

现有的移动机器人底盘机构的驱动方式有轮式、多足式、履带式和混合式等多种。轮式移动机器人结构简单，通常比履带式和多足式底盘机构运动速度快，应用范围最广泛。轮式移动机器人底盘机构可分为两种：一种是方向驱动，在方向驱动式移动机器人底盘机构上，方向的控制和移动机器人的驱动分别采用不同的电机驱动，前轮驱动车的驱动和对方向的控制是在相同的轮子上完成的，但速度和方向是分别控制的；另一种是差速驱动，差速驱动移动机器人底盘机构采用相同的轮子和驱动器来驱动和控制方向，运动方向的改变是通过有比例地调整控制每个轮子的速度来实现的。

目前，用于移动机器人的底盘机构在结构上主要有三轮和四轮结构。三轮式结构应用最广泛，其常用的结构就是利用两个高精度的驱动轮和一个随动轮结构，两个驱动轮分别由两个电机经过减速器减速后进行驱动，随动轮可置于底盘本体的前部或后部，底盘机构的转向由两个驱动轮的速度差决定，通过对两个电机施加不同的速度控制量可以实现任意方向的运动，或采用前轮作为驱动轮舵轮，需要两个单独的电机进行转向和驱动控制，还有一种采用同步驱动方式，三个轮子均匀分布，用齿轮或链条将轮子与分别控制方向和驱动的电机相连，驱动电机驱动轮子运动，转向电机控制转子转向。采用四轮结构的底盘机构的配置方式与三轮式类似，在结构上虽然更稳定，但是比较复杂，回转半径大，运动灵活性较差。

现有移动机器人差动轮底盘轮子安装方式有两种：

第一种为非偏置方式：两个差动轮为主动轮，安置在底盘中心轴线上，从动轮为万向轮均匀安装在以两个差动轮轮距为直径，底盘中心为圆心的圆上，底盘与地面有多于三个触点，主动轮容易悬空，从而导致底盘控制不稳定；

第二种为偏置方式：两个差动轮为主动轮，偏置安置在底盘前端或后端，从动轮为万向轮安装在底盘的后端或者前端，当从动轮万向轮向内翻的时候，底盘与地面的接触点会向底盘中心收缩，容易导致机器人侧翻。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种移动机器人底盘及移动机器人，底盘为三轮结构，呈品字形分布，采用两个差动轮为主动轮，采用两个差动轮为主动轮，偏置设置在底盘机架上，从动轮采用麦克纳姆轮，保持移动机器人在移动过程中与地面的接触点固定不变，解决了移动机器人在运动过程中发生侧翻的问题。

本实用新型提供了一种移动机器人底盘，包括：

底盘机架，所述底盘机架上设置有电机安装架，所述底盘机架呈品字形；

驱动装置，所述驱动装置设置在所述底盘机架上，位于品字形所述底盘机架的下端；

行走机构，所述行走机构与所述驱动装置相连接，所述驱动装置驱动所述行走机构运动，所述行走机构包括第一主动轮、第二主动轮和从动轮，所述从动轮为麦克纳姆轮，所述第一主动轮和所述第二主动轮分别设置于品字形所述底盘机架的下端两侧，所述从动轮设置于品字形所述底盘机架的上端。

在上述技术方案中，优选的，所述驱动装置包括第一驱动电机、第二驱动电机和控制器；

所述第一驱动电机和所述第二驱动电机与所述底盘机架上的电机安装架相配合，并分别与所述第一主动轮和所述第二主动轮相连接，分别驱动所述第一主动轮和所述第二主动轮运动；

所述控制器分别与所述第一驱动电机和所述第二驱动电机相连接，以控制所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的转速。

在该技术方案中，第一驱动电机和第二驱动电机分别与第一主动轮和第二主动轮相连接，控制器分别与第一驱动电机和第二驱动电机相连接，控制第一驱动电机和第二驱动电机的电机轴输出速度，从而控制第一主动轮和第二主动轮的转速，当第一主动轮和第二主动轮转速相同时，移动机器人沿直线运动，当第一主动轮和第二主动轮存在速度差时，实现移动机器人转向。

在上述技术方案中，优选的，所述行走机构还包括：

固定板，所述固定板与所述底盘机架相连接，并与所述底盘机架相垂直；

转动轴，所述转动轴穿过所述第一主动轮、所述第二主动轮和所述从动轮与所述固定板相连接。

在该技术方案中，固定板与底盘机架相连接，并与底盘机架相垂直，转动轴穿过第一主动轮、第二主动轮和从动轮与固定板相连接，第一主动轮、第二主动轮和从动轮与底盘机架相垂直，使电机输出的速度最大化，提高了电机输出速度的利用率。

在上述技术方案中，优选的，所述驱动装置还包括第一减速器和第二减速器，

所述第一减速器和所述第二减速器分别与所述第一驱动电机和所述第二驱动电机相连接。

在该技术方案中，驱动装置还包括第一减速器和第二减速器，第一减速器和第二减速器分别与第一驱动电机和第二驱动电机相连接，降低第一驱动电机和第二驱动电机的输出速度，调节移动机器人底盘移动的速度，扩大了移动机器人的使用范围。

在上述技术方案中，优选的，所述第一驱动电机和所述第二驱动电机分别为伺服电机或步进电机。

在该技术方案中，第一驱动电机和第二驱动电机采用伺服电机或步进电机，控制简单，性价比高，位置、速度精度高，抗过载能力强，动态响应时间短。

在上述技术方案中，优选的，还包括避障装置，所述避障装置包括超声传感器，设置于品字形所述底盘机架的上端。

在该技术方案中，还包括避障装置，利用超声传感器对移动机器人周围环境进行检测，使移动机器人躲避障碍物，提高了移动机器人的人性化、智能化。

在上述技术方案中，优选的，还包括防跌落装置，所述防跌落装置包括四个光电传感器，所述光电传感器设置于所述底盘机架的四周。

在该技术方案中，还包括防跌落装置，所述防跌落装置包括四个光电传感器，所述光电传感器设置于所述底盘机架的四周。

在上述技术方案中，优选的，所述固定板与所述底盘机架相焊接或一体成型。

在该技术方案中，固定板与底盘机架相焊接或一体成型，焊接操作方便简单，连接强度高，提高了产品的装配效率和可靠性，一体成型加工制造方便，安装简单。

在上述技术方案中，优选的，所述第一主动轮、所述第二主动轮与所述从动轮的中心分别分布在以底盘机架中心为圆心的同一圆上。

在该技术方案中，第一主动轮、第二主动轮与从动轮的中心分别分布在以底盘机架中心为圆心的同一圆上，提高了移动机器人底盘在移动过程中的稳定性，解决移动机器人在运动的过程中侧翻的问题。

其中，从动轮所采用的麦克纳姆轮的轮毂为双排轮毂，该轮毂的外圆周处均匀开设有3个或3个以上的轮毂齿，双排轮毂相错一个轮毂齿连接，每两个轮毂齿之间设有一滚轮，该滚轮的径向方向与轮毂外圆周的切线方向垂直，滚轮的轴线与从动轮轴线相垂直，各个滚轮的包络线为圆柱面，结构紧凑，运动灵活，滑动性能好。

本实用新型还提供了一种移动机器人，包括上述技术方案中提供的任意一种移动机器人底盘。

本实用新型提供的移动机器人底盘及移动机器人，底盘为三轮结构，呈品字形分布，驱动装置设置在底盘机架上，位于品字形底盘机架的下端，行走机构与驱动装置相连接，包括第一主动轮、第二主动轮和从动轮，从动轮为麦克纳姆轮，第一主动轮和第二主动轮分别设置于品字形底盘机架的下端两侧，从动轮设置于品字形底盘机架的上端，采用两个差动轮为主动轮，偏置设置在底盘上，从动轮采用麦克纳姆轮，保持移动机器人移动过程中与地面的接触点固定不变，解决了移动机器人在运动过程中发生侧翻的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。

图1为本实用新型实施例提供的移动机器人底盘的主视图；

图2为图1所示的移动机器人底盘的左视图；

图3为图1所示的移动机器人底盘的俯视图。

图标：1-底盘机架；2-驱动装置；3-行走机构；21-第一驱动电机；22-第二驱动电机；23-第一减速器；24-第二减速器；31-第一主动轮；32-第二主动轮；33-从动轮；34-固定板；35-转动轴；331-轮毂；332-滚轮；3311-轮毂齿。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的移动机器人底盘的主视图；图2为图1所示的移动机器人底盘的左视图；图3为图1所示的移动机器人底盘的俯视图。

如图1至图3所示，本实用新型提供了一种移动机器人底盘及移动机器人，包括：

底盘机架1，所述底盘机架1上设置有电机安装架，所述底盘机架1呈品字形；

驱动装置2，所述驱动装置2设置在所述底盘机架1上，位于品字形所述底盘机架1的下端；

行走机构3，所述行走机构3与所述驱动装置2相连接，所述驱动装置2驱动所述行走机构3运动，所述行走机构3包括第一主动轮31、第二主动轮32和从动轮33，所述从动轮33为麦克纳姆轮，所述第一主动轮31和所述第二主动轮32分别设置于品字形所述底盘机架1的下端两侧，所述从动轮33设置于品字形所述底盘机架1的上端。

本实用新型提供的移动机器人底盘，底盘为三轮结构，呈品字形分布，驱动装置2设置在底盘机架1上，位于品字形底盘机架1的下端，行走机构3与驱动装置2相连接，包括第一主动轮31、第二主动轮32和从动轮33，从动轮33为麦克纳姆轮，第一主动轮31和第二主动轮32分别设置于品字形底盘机架1的下端两侧，从动轮33设置于品字形底盘机架1的上端，采用两个差动轮为主动轮，偏置设置在底盘上，从动轮33采用麦克纳姆轮，保持移动机器人移动过程中与地面的接触点固定不变，解决了移动机器人在运动过程中发生侧翻的问题。

如图1和图2所示，在本实用新型的一个实施例中，优选的，所述驱动装置2包括第一驱动电机21、第二驱动电机22和控制器；

所述第一驱动电机21和所述第二驱动电机22与所述底盘机架1上的电机安装架相配合，并分别与所述第一主动轮31和所述第二主动轮32相连接，分别驱动所述第一主动轮31和所述第二主动轮32运动；

所述控制器分别与所述第一驱动电机21和所述第二驱动电机22相连接，以控制所述第一驱动电机21和所述第二驱动电机22的转速。

在该实施例中，第一驱动电机21和第二驱动电机22分别与第一主动轮31和第二主动轮32相连接，控制器分别与第一驱动电机21和第二驱动电机22相连接，控制第一驱动电机21和第二驱动电机22的电机轴输出速度，从而控制第一主动轮31和第二主动轮32的转速，当第一主动轮31和第二主动轮32转速相同时，移动机器人沿直线运动，当第一主动轮31和第二主动轮32存在速度差时，实现移动机器人转向。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，优选的，所述行走机构3还包括：

固定板34，所述固定板34与所述底盘机架1相连接，并与所述底盘机架1相垂直；

转动轴35，所述转动轴35穿过所述第一主动轮31、所述第二主动轮32和所述从动轮33与所述固定板34相连接。

在该实施例中，固定板34与底盘机架1相连接，并与底盘机架1相垂直，转动轴35穿过第一主动轮31、第二主动轮32和从动轮33与固定板34相连接，第一主动轮31、第二主动轮32和从动轮33与底盘机架1相垂直，使电机输出的速度最大化，提高了电机输出速度的利用率。

如图1和图2所示，在本实用新型的一个实施例中，优选的，所述驱动装置2还包括第一减速器23和第二减速器24，

所述第一减速器23和所述第二减速器24分别与所述第一驱动电机21和所述第二驱动电机22相连接。

在该实施例中，驱动装置2还包括第一减速器23和第二减速器24，第一减速器23和第二减速器24分别与第一驱动电机21和第二驱动电机22相连接，降低第一驱动电机21和第二驱动电机22的输出速度，调节移动机器人底盘移动的速度，扩大了移动机器人的使用范围。

如图1和图2所示，在本实用新型的一个实施例中，优选的，所述第一驱动电机21和所述第二驱动电机22分别为伺服电机或步进电机。

在该实施例中，第一驱动电机21和第二驱动电机22采用伺服电机或步进电机，控制简单，性价比高，位置、速度精度高，抗过载能力强，动态响应时间短。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，优选的，还包括避障装置，所述避障装置包括超声传感器，设置于品字形所述底盘机架1的上端。

在该实施例中，还包括避障装置，利用超声传感器对移动机器人周围环境进行检测，使移动机器人躲避障碍物，提高了移动机器人的人性化、智能化。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，优选的，还包括防跌落装置，所述防跌落装置包括四个光电传感器，所述光电传感器设置于所述底盘机架1的四周。

在该实施例中，还包括防跌落装置，所述防跌落装置包括四个光电传感器，所述光电传感器设置于所述底盘机架1的四周。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，优选的，所述固定板34与所述底盘机架1相焊接或一体成型。

在该实施例中，固定板34与底盘机架1相焊接或一体成型，焊接操作方便简单，连接强度高，提高了产品的装配效率和可靠性，一体成型加工制造方便，安装简单。

如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，优选的，所述第一主动轮31、所述第二主动轮32与所述从动轮33的中心分别分布在以底盘机架1中心为圆心的同一圆上。

在该实施例中，第一主动轮31、第二主动轮32与从动轮33的中心分别分布在以底盘机架1中心为圆心的同一圆上，提高了移动机器人底盘在移动过程中的稳定性，解决移动机器人在运动的过程中侧翻的问题。

其中，从动轮33所采用的麦克纳姆轮的轮毂331为双排轮毂，该轮毂331的外圆周处均匀开设有3个或3个以上的轮毂齿3311，双排轮毂331相错一个轮毂齿3311连接，每两个轮毂齿3311之间设有一滚轮332，该滚轮332的径向方向与轮毂331外圆周的切线方向垂直，滚轮332的轴线与从动轮33轴线相垂直，各个滚轮332的包络线为圆柱面，结构紧凑，运动灵活，滑动性能好。

本实用新型还提供了一种移动机器人，包括上述技术方案中提供的任意一种移动机器人底盘。

综上所述，本实用新型提供的移动机器人底盘及移动机器人，底盘为三轮结构，呈品字形分布，驱动装置设置在底盘机架上，位于品字形底盘机架的下端，行走机构与驱动装置相连接，包括第一主动轮、第二主动轮和从动轮，从动轮为麦克纳姆轮，第一主动轮和第二主动轮分别设置于品字形底盘机架的下端两侧，从动轮设置于品字形底盘机架的上端，采用两个差动轮为主动轮，偏置设置在底盘机架上，从动轮采用麦克纳姆轮，保持移动机器人在移动过程中与地面的接触点固定不变，解决了移动机器人在运动过程中发生侧翻的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。