底盘结构及包含其的机器人的制作方法

本公开涉及机械结构，进一步涉及一种底盘结构，以及包含该底盘结构的机器人。

背景技术：

作为一种普遍应用的功能，行走机构在各种机械中已经有足够广泛的应用。应用最多最成熟的大致可以分为轮式、履带式或足式等。

在现有的技术中，如果应用于娱乐机器人，分别存在的问题和缺点如下：

一种为传统轮式多见于各种汽车工程机械上，一般都有成对布置的轮，轮部结构和底盘主体之间有悬架连接。设有转向轮，驱动轮之间有差速器实现灵活转弯。技术比较成熟，舒适性和灵活性都比较良好。缺点在于整体桥结构(轮中间结构是连续的，两侧轮中间的空间基本完全被占用)的存在、现有的悬挂方式的限制，对娱乐机器人的外形有诸多限制。

一种为履带式，多应用于各种工程机械和军事车辆、坦克中。优点在于有强大的抓地力和多地形适应性等，技术也比较成熟。履带式在这里应用的缺点也很明显：对路面有破坏性；、机械效率低，能耗高；同样动力的情况下速度和灵活性差；维护成本高。

一种为足式行走，足式行走机构多用于各种机器人。足式结构类型较多，结构各不相同。但整体上存在以下缺点：控制复杂、效率低，能耗高、系统不稳定。

在机甲类娱乐机器人应用中，要求行走部分有足够的灵活性、舒适性，具有较高的能源利用率，并且能在多种室内室外场馆应用。外形上要求区别于常见的车类结构并有一定的仿生外形。每轮独立分开并且中部不能有结构连接。明显的，传统的结构无法满足这些需求。另外，小型机器人四轮独立式结构由于受力情况等，也无法应用于大型设备。

现有机器人底盘技术依旧脱离不了经典汽车底盘结构设计，依然存在如下技术缺陷：

(1)在大型载人娱乐机器人应用中，现有的多数机器人底盘都过小，无法应用于高载重的大型机器人；

(2)现有技术两侧轮之间的结构是连续的，在应用和外形多方面无法满足娱乐应用场景。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本公开的目的在于提供一种底盘主体或机器人，以解决以上所述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一方面，提供一种底盘结构，包括底盘主体，其中，

所述底盘主体包括至少一分立式前臂和至少一分立式后臂，

各所述分立式前臂通过各自的一前臂悬挂组件连接一前轮；

各所述分立式后臂通过各自的一后摆悬挂组件连接一后轮。

在本公开的一些实施例中，底盘主体呈匍匐状结构，所述分立式前臂和分立式后臂为伸出的腿状结构，所述前轮或后轮分别为轮胎，以支撑和驱动底盘主体。

在本公开的一些实施例中，所述前臂悬挂组件包括横向摆臂、第一弹簧组件和前部减振器，所述横向摆臂与所述前轮通连接，所述第一弹簧组件和前部减振器铰接于所述分立式前臂和横向摆臂之间。

在本公开的一些实施例中，还包括转向机构，转向机构包含转向拉杆和转向电机，所述前轮套连接至所述转向拉杆，所述转向电机配置为驱动转向拉杆带动前轮转动方向。

在本公开的一些实施例中，所述后臂悬挂组件包括L形摆杆和转轴，所述L形摆杆一端连接于所述后轮，中部通过转轴连接于所述分立式后臂。

在本公开的一些实施例中，所述后臂悬挂组件还包括第二弹簧和后部减振器，其中所述第二弹簧和后部减振器，所述L形摆杆的另一端分别通过所述第二弹簧和后部减振器连接至分立式后臂。

在本公开的一些实施例中，所述后臂悬挂组件还包括伺服电机和减速机，所述伺服电机与所述后轮机械传动连接，以驱动后轮输出动力。

在本公开的一些实施例中，所述底盘主体还包括电源，为底盘结构的驱动和/或转向提供能源。

在本公开的一些实施例中，所述第一弹簧组件或第二弹簧分别为液压弹簧、压缩弹簧或者气弹簧。

根据本公开的另一方面，提供一种机器人，包括：

上部结构以及上述任一种的底盘结构，其中，所述底盘结构还包括位于底盘上部的回转盘，所述回转盘由一回转盘电机进行回转驱动，所述上部结构设置于所述回转盘上，由所述回转盘带动进行回转。

(三)有益效果

通过上述技术方案，本公开底盘结构及包含其的机器人的有益效果在于：

(1)通过设置分立式前臂和后臂，以及各臂连接至前轮或后轮，节省了两轮之间的空间，且各轮能够独立转动和驱动底盘主体，提高了应用场合；

(2)该种底盘整体结构尤其在大型载人娱乐机器人(底盘整体较大)的应用场合中，有良好的效果。

附图说明

图1是本公开实施例的底盘结构立体示意图。

图2是本公开实施例的机器人整体结构示意图。

具体实施方式

根据本公开的基本构思，提供一种底盘结构包含分立式前臂和分立式后臂，各臂连接前轮或后轮。每个轮通过前臂或后臂悬挂组件连接至前后臂，这种分立式结构，可以灵活控制底盘或者包含底盘的机器人的转向灵活度。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。

图1是本公开实施例的底盘结构立体示意图。如图1所示，本公开实施例提供为一种底盘结构，包括底盘主体1，其中，所述底盘主体1包括至少一分立式前臂16和至少一分立式后臂17，各所述分立式前臂16通过各自的一前臂悬挂组件连接一前轮2；各所述分立式后臂17通过各自的一后摆悬挂组件连接一后轮7。相比履带式，本公开采用轮式结构具有更为节能灵活轻便的优点。在各种展览娱乐场景中，不会有破坏路面的情况。而且，相对于足式行走机构，轮式结构具有更高的效率，控制方便，速度也更快。

其中，对于底盘主体1，优选其外形呈匍匐状，以降低整体重心。所述底盘主体1的材料可以为钢材料。分立式前臂16和分立式后臂17为伸出的腿状结构，前轮2或后轮7分别为轮胎，以支撑和驱动底盘1整体。

在一些实施例中，分立式后臂17为成对出现，用于作为驱动臂，在驱动臂连接后轮17后，通过后轮17与地面的摩擦力传动至分立式后臂17，带动底盘主体1运动。各分立式后臂17也可各自调整驱动力，优选的分立式后臂17的数量为2个。分立式后臂17可以与底盘主体1一体式成型或者通过固定连接方式将两者结合在一起。

一个具体实施例中，底盘主体1为匍匐状，可以为4条分开的腿状结构的分立式前臂16和分立式后臂17，每条单独腿状结构各有一套轮胎(即前轮2或者后轮)。每只轮胎通过各自独立的悬架结构连接在腿结构上。两个后轮为驱动轮，每个驱动轮用一个电机和减速器组合驱动。减速器用于降低转速和增加转矩。

本公开实施例可以包括刹车装置中，刹车方式为后轮刹车，后轮部包含三组制动方式(电机扭矩制动，盘刹制动和鼓刹制动)。其中鼓刹用手刹拉线连接用作驻车制动。盘刹系统可以通过电机(电动推杆)，传动至刹车总泵，再传动至刹车分泵的方式来实现制动。相对于一般机器人或者汽车的底盘结构，本公开实施例采用采用四轮独立完全分开的方式。在保证稳定性的同时，大大减少了结构对外形的限制，四轮的位置和形状可以较为灵活的布置。为例如娱乐机器人的装置的布置留下空间。

在一些实施例中所述前臂悬挂组件包括横向摆臂、第一弹簧组件3和前部减振器4，横向摆臂与所述前轮通连接，第一弹簧组件3和前部减振 器4铰接于所述分立式前臂16和横向摆臂之间。前臂悬挂组件的材料可以为金属材料，优选的为钢材料。

在一些实施例中，底盘结构还可以还包括转向拉杆6和转向电机5，所述前轮2套设于转向拉杆6上，所述转向电机配置为驱动转向拉杆带动前轮转动方向。

在一些实施例中，所述后臂悬挂组件包括L形摆杆8和转轴9，所述L形摆杆8一端连接于所述后轮7，中部通过转轴连接于所述立式后臂。

在一些实施例中，所述后臂悬挂组件还包括第二弹簧11和后部减振器12，其中所述第二弹簧11和后部减振器10，所述L形摆杆的另一端分别通过所述第二弹簧11和后部减振器10连接至分立式后臂。

在一些实施例中，所述后臂悬挂组件还包括驱动电机14和减速器12，所述伺服电机经减速器12减速后和后轮7连接，以驱动后轮7输出动力。

在一些实施例中，所述底盘主体1还包括电源15，为底盘结构的驱动和/或转向提供能源。该电源15可以是锂电池，电源15还可以用内燃机和液压站来代替。

在一些实施例中，所述第一弹簧组件或第二弹簧分别为液压弹簧、压缩弹簧或气弹簧。

一种具体实施例的底盘主体的原理可以为以下方式：

如图1，底盘主体1为钢结构，承担主要的支撑和受力作用。前轮2通过前臂悬挂组件连接到主结构上，前臂悬挂组件和底盘主体1之间由第一弹簧组件3和前部减振器4(例如阻尼器)支撑，起到减振和缓冲的作用。转向电机5和匹配减速器，输出曲柄经过转向拉杆6连接到转向摆臂，拉动轮胎沿转向轴转动，从而实现转向。右侧结构对称布置。

在后腿部分，后轮7连接在L形摆杆8上，L形摆杆中部通过转轴9连接在主体结构上。L形摆杆8另一端连接有后部减振器10和第二弹簧11起到缓冲减振作用。另外，后轮7为驱动轮，伺服电机经减速器12减速后和后轮7连接。其中，伺服电机可以采用轮毂电机的形式。

而且，底盘上面中部设计有回转盘13，通过转盘电机14驱动，可以实现上部的回转动作。上述转盘电机14还可以采用液压马达的方式。

底盘底部装有大容量锂电池15，作为整机的能源模块。

根据本公开另一实施例，还提供一种机器人，如图2所示，该机器人包括一上部结构和一底盘结构，

其中该底盘结构为上述已经介绍的各种类型的底盘结构，另外，为与机器人上部结构(包括但不限于身体部分、头部等)连接，在所述底盘结构还包括位于底盘上部的回转盘13，所述回转盘13由一回转盘电机进行回转驱动，所述上部结构设置于所述回转盘13上，由所述回转盘13驱动进行回转。

对于小型机器人中各种行走机构，本公开采用钢结构和成熟的轮胎结构，具有更高的载重。轮部结构由弹性悬架连接在主体上，行驶更为平稳，可以适应各种路面。没有复杂的变形结构，行驶更加可靠。

通过上述实施例的方案，对于底盘整体，通过设置分立式前臂和后臂，节省了两轮之间的空间，且各轮能够独立转动和驱动底盘主体；对于含该种底盘整体结构的机器人，有良好的应用效果。

本公开中，用于“包含”或者“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

本公开中的“上”、“下”、“内”、“外”仅用于相对参照平面表示各个部件之间的相对位置关系，不用于表示实际中的上下和内外关系，也可以根据具体需要正序调整或倒序调整相互位置。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已， 并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。