机器人行走装置和轮式机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人行走装置和轮式机器人。

背景技术：

现有轮式机器人行走装置包括设置在机器人底盘内部的驱动电机和与驱动电机相连的万向轮，通过驱动电机控制万向轮转动，以达到使机器人行走目的。在现有轮式机器人中，驱动电机设置在机器人底盘内部，驱动电机的输出轴连接万向轮轴心处，并使万向轮部分外露于机器人底盘底部。在轮式机器人的驱动电机出现故障而需要更换时，需拆开机器人底盘才可进行更换，不便于机器人的后期维护。

技术实现要素：

本发明提供一种机器人行走装置和轮式机器人，以解决驱动电机设置在机器人底盘内部而导致后期维护不便的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人行走装置，包括设置在机器人底盘底部的驱动机构和固定机构；

所述驱动机构包括沿所述机器人底盘径向方向依次设置的驱动电机、全向轮、用于连接所述驱动电机的输出轴和所述全向轮的转接轴、以及用于实现所述转接轴与所述驱动电机和所述全向轮固定连接的连接组件；

所述固定机构用于将所述驱动电机固定在所述机器人底盘上。

优选地，所述输出轴包括第一外切面，所述第一外切面上设有定位孔；

所述全向轮的轮毂上设有安装孔，所述安装孔内设有第一内切面；

所述转接轴包括第一轴端和第二轴端；所述第一轴端上设有供所述输出轴插入的转接孔，所述转接孔内部设有与所述第一外切面相匹配的第二内切面，且所述第二内切面上设有与所述定位孔相匹配的定位凸起；所述第二轴端上设有与所述全向轮的第一内切面相匹配的第二外切面。

优选地，所述输出轴的第一外切面上还设有第一限位孔；所述全向轮上还设有限位板，所述限位板上设有紧定通孔；所述第一轴端的侧壁上设有贯穿所述转接孔的第二限位孔和锁紧螺孔；所述第二轴端的端面上设有紧定螺孔；

所述连接组件包括限位轴、锁紧螺丝和紧定螺丝；所述限位轴穿设在所述第二限位孔和所述第一限位孔上；所述锁紧螺丝与所述锁紧螺孔配合；所述紧定螺丝穿过所述紧定通孔与所述紧定螺孔配合。

优选地，所述驱动机构还包括用于固定所述输出轴的固定轴承，所述固定轴承设置在所述机器人底盘上。

优选地，所述固定轴承包括内壳、外壳、以及设置在所述内壳和所述外壳之间的连接轴承；所述内壳固定在所述驱动电机上，所述连接轴承上设有用于供所述输出轴穿过的轴承孔，所述外壳固定所述机器人底盘上。

优选地，所述机器人底盘底部设有用于放置所述驱动电机的电机槽、用于放置所述固定轴承的轴承安装位和用于放置所述全向轮的全向轮仓位；所述电机槽、所述轴承安装位和所述全向轮仓位均向所述机器人底盘内部方向凹陷。

优选地，所述固定机构包括第一锁扣、第二锁扣和固定螺丝；所述第一锁扣设置在所述电机槽内，且所述第一锁扣上设有固定螺孔；所述第二锁扣上设有与所述固定螺孔相对应的固定通孔；所述固定螺丝穿过所述固定通孔，并与所述固定螺孔配合；所述第一锁扣和第二锁扣之间配合形成供所述驱动电机通过的放置孔。

优选地，所述固定机构还包括软质套环，所述软质套环套设在所述驱动电机上，并位于所述放置孔内。

优选地，所述机器人行走装置还包括保护机构，所述保护机构包括设置在所述机器人底盘底部的保护壳，所述保护壳与所述机器人底盘之间配合形成一容置所述驱动电机和所述固定轴承的容置空间。

优选地，所述驱动机构设有三个，且相邻两个所述驱动机构之间的夹角相同。

本发明还提供一种轮式机器人，包括机器人底盘和所述机器人行走装置。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明所提供的机器人行走装置和轮式机器人中，采用固定机构将驱动机构设置在机器人底盘上，在驱动机构出现故障时，无需拆开机器人底盘即可进行更换，使得驱动机构的后期维护过程更简单方便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例中机器人行走装置的仰视图。

图2是图1中机器人行走装置的一结构示意图。

图3是图1中机器人行走装置的另一结构示意图。

图4是图3中机器人行走装置的转接轴和连接组件的放大图。

图5是图1中机器人行走装置的一剖面图。

图6是图5中a部分的爆炸图。

图中：100、驱动机构；110、驱动电机；111、输出轴；1111、定位孔；1112、第一限位孔；112、第一螺孔；120、固定轴承；121、内壳；122、连接轴承；123、外壳；124、第一螺丝；130、转接轴；131、第一轴端；1311、转接孔；1312、定位凸起；1313、第二限位孔；1314、锁紧螺孔；132、第二轴端；1321、紧定螺孔；140、全向轮；141、安装孔；142、限位板；150、电机控制板；160、连接组件；161、限位轴；162、锁紧螺丝；163、紧定螺丝；200、固定机构；210、第一锁扣；220、第二锁扣；230、固定螺丝；240、软质套环；300、机器人底盘；310、电机槽；320、轴承安装位；330、全向轮仓位；340、连接螺孔；400、保护机构；410、保护壳；411、连接通孔；420、连接螺丝。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1-图4示出本实施例中的机器人行走装置。机器人行走装置应用在轮式机器人上，且该机器人行走装置设置在轮式机器人的机器人底盘300底部上，具体设置在机器人底盘300底部的外侧，用于驱动机器人行走。如图1-图4所示，该机器人行走装置包括设置在机器人底盘300底部的驱动机构100以及用于将驱动机构100固定在机器人底盘300底部的固定机构200，采用固定机构200将驱动机构100固定在机器人底盘300上，在驱动机构100出现故障时，无需拆开机器人底盘300即可进行更换，使得驱动机构100的后期维护过程更简单方便。

如图3和图4所示，驱动机构100包括沿机器人底盘300径向方向依次设置的驱动电机110、全向轮140、用于连接驱动电机110的输出轴111和全向轮140的转接轴130、以及用于实现输出轴111与驱动电机110和全向轮140固定连接的连接组件160。具体地，可采用连接组件160将驱动电机110的输出轴111与转接轴130相连，并将转接轴130与全向轮140相连，以使驱动电机110工作时，可通过输出轴111带动与转接轴130相连的全向轮140转动，以实现驱动机器人行走的目的。具体地，驱动电机110的输出轴111包括第一外切面，该第一外切面与转接轴130配合，且第一外切面上依次设有定位孔1111和第一限位孔1112，用于与转接轴130配合。

本实施例中，驱动机构100还包括设置在机器人底盘300上的电机控制板150，且机器人底盘300上设有一通孔，电机控制板150通过一穿过该通孔的信号线与设置在机器人底盘300底部的驱动电机110电连接，以实现对驱动电机110的控制。可以理解地，电机控制板150与至少两个驱动机构100相连，通过预设的控制逻辑控制每一驱动机构100的全向轮140转动，以实现驱动机器人行走目的。

全向轮140的轮毂上设有安装孔141，且安装孔141内设有第一内切面，该第一内切面与转接轴130相配合。而且，全向轮140上还设有限位板142，限位板142设置在全向轮140的轮毂外侧，且限位板142上设有紧定通孔，限位板142可与连接组件160配合，以实现全向轮140与转接轴130的固定连接。

如图4-图6所示，转接轴130包括用于连接驱动电机110的输出轴111的第一轴端131和用于连接全向轮140的第二轴端132。第一轴端131和第二轴端132一体成型，且第一轴端131和第二轴端132的外径形状和大小不相同。其中，第一轴端131上设有供输出轴111插入的转接孔1311，转接孔1311内部设有与第一外切面相匹配的第二内切面，输出轴111的第一外切面与第一轴端131的第二内切面配合，以保证驱动电机110的输出轴111可带动转接轴130旋转，以避免输出轴111的输出轴111与转接轴130的第一轴端131发生相对旋转。进一步地，第二内切面上设有与定位孔1111相匹配的定位凸起1312，在将驱动电机110的输出轴111插入转接孔1311上时，使得第二内切面的定位凸起1312伸入第一外切面上的定位孔1111上，以达到定位效果。进一步地，第一轴端131的侧壁上设有贯穿转接孔1311的第二限位孔1313和锁紧螺孔1314，在定位凸起1312伸入第一定位孔1111上时，第一限位孔1112正对第二限位孔1313。

连接组件160包括与第一限位孔1112和第二限位孔1313配合的限位轴161。使用时，将限位轴161穿过第二限位孔1313和第一限位孔1112，以限制驱动电机110的输出轴111与转接轴130沿径向方向相互远离，从而达到连接驱动电机110的输出轴111和转接轴130的目的。可以理解地，限位轴161的长度小于或等于第一限位孔1112和第二限位孔1313的厚度之和，以避免将限位轴161安装在第一限位孔1112和第二限位孔1313内时，限位轴161伸出第一限位孔1112，使得驱动电机110的输出轴111带动转接轴130转动时，需预留一定的空间以保证限位轴161的旋转，使得安装在机器人底盘300的驱动机构100的体积较大。

进一步地，连接组件160还包括与锁紧螺孔1314配合的锁紧螺丝162。将转接轴130与驱动电机110相连时，需先将驱动电机110的输出轴111伸入转接轴130的转接孔1311，并使转接孔1311内的定位凸起1312伸入输出轴111上的定位孔1111上，然后将限位轴161插入第二限位孔1313和第一限位孔1112内，最后再将锁紧螺丝162旋入转接轴130一侧壁上的锁紧螺孔1314内并拧紧，以使锁紧螺丝162挤压驱动电机110的输出轴111，从而进一步固定驱动电机110的输出轴111与转接轴130，避免驱动电机110带动转接轴130转动时发生松动、脱落等现象。本实施例中，转接轴130的第一轴端131上的锁紧螺孔1314正对定位凸起1312，以保证锁紧效果。

进一步地，第二轴端132的端面上设有紧定螺孔1321，通过紧定螺孔1321与连接组件160配合，以将转接轴130与全向轮140固定连接。具体地，连接组件160还包括用于连接转接轴130和全向轮140的紧定螺丝163。将转接轴130与全向轮140相连时，需先将转接轴130的第二轴端132插入全向轮140的轮毂中心位置的安装孔141，以使第二轴端132的第二外切面与第一内切面配合，以避免第二轴端132与全向轮140发生相对转动；然后将紧定螺丝163穿过轮毂外侧的限位板142上的紧定通孔(图中未示出)，并旋转插入转接轴130上的紧定螺孔1321内并拧紧，即可实现转接轴130与全向轮140固定连接。本实施例中，第二轴端132上设有与全向轮140的第一内切面相匹配的第二外切面，在将转接轴130的第二轴端132插入全向轮140的轮毂上的安装孔141时，由于第二外切面与第一内切面配合，以使随驱动电机110转动的转接轴130可带动全向轮140转动，以实现驱动机器人行走的目的。

进一步地，驱动机构100还包括用于固定驱动电机110的输出轴111的固定轴承120，固定轴承120设置在机器人底盘300上。固定轴承120的设置，可降低驱动电机110的输出轴111在旋转过程的摩擦，并保证其回旋精度。具体地，固定轴承120包括内壳121、外壳123、以及设置在内壳121和外壳123之间的连接轴承122；内壳121固定在驱动电机110上，连接轴承122上设有用于供输出轴111穿过的轴承孔，外壳123固定机器人底盘300上。

本实施例中，内壳121上设有第一通孔(图中未示出)，相应地，驱动电机110上设有第一螺孔112，采用第一螺丝124穿过第一通孔后再与第一螺孔112配合，以实现将内壳121固定在驱动电机110上。外壳123上设有第二通孔，相应地，机器人底盘300上设有第二螺孔，采用第二螺丝穿过第二通孔再与第二螺孔配合，以实现将固定轴承120固定在机器人底盘300上。固定轴承120通过第二螺丝固定在机器人底盘300上，可防止驱动电机110的输出轴111因受力过大而发生损坏，以提高驱动电机110的使用寿命。

本实施例中，每一驱动机构100包括依次包括驱动电机110、固定轴承120、转接轴130和全向轮140，其中，驱动电机110和固定轴承120分别固定在机器人底盘300上，驱动电机110的输出轴111穿过固定轴承120并与转接轴130固定连接，并通过转接轴130控制全向轮140转动，以达到驱动机器人行走目的。为避免机器人底盘300过高而影响其行走过程的稳定性，可在机器人底盘300底部设有用于放置驱动电机110的电机槽310、用于放置固定轴承120的轴承安装位320和用于放置全向轮140的全向轮仓位330；电机槽310、轴承安装位320和全向轮仓位330均向机器人底盘300内部方向凹陷。安装时，需将驱动机构100的驱动电机110、固定轴承120和全向轮140依次放入电机槽310、轴承安装位320和全向轮仓位330内，以使驱动电机110、固定轴承120、转接轴130和全向轮140的轴线与机器人底盘300所在平面平行，以降低机器人底盘300的高度，保证机器人行走过程的稳定性。

具体地，固定机构200包括包括第一锁扣210、第二锁扣220和固定螺丝230；第一锁扣210设置在电机槽310内，且第一锁扣210上设有固定螺孔；第二锁扣220上设有与固定螺孔相对应的固定通孔；固定螺丝230穿过固定通孔再与固定螺孔配合，以实现固定连接第二锁扣220和第一锁扣210。第一锁扣210和第二锁扣220之间配合形成供驱动电机110通过的放置孔。

本实施例中，第一锁扣210和第二锁扣220均包括呈c形的本体部和设置设置在本体部两端的两个连接部，第一锁扣210上的两个连接部上各设有一固定螺孔，而第二锁扣220上的两个连接部上各设有一固定通孔。可以理解地，两个本体部呈c形的第一锁扣210和第二锁扣220之间配合形成供驱动电机110通过的放置孔。安装时，将驱动电机110放置在第一锁扣210上，再将第二锁扣220扣合在第一锁扣210上，采用固定螺丝230穿过固定通孔和固定螺孔，并拧紧固定螺丝230，以实现第一锁扣210和第二锁扣220的固定，以将驱动电机110固定第一锁扣210和第二锁扣220之间形成的放置孔内。

进一步地，固定机构200还包括软质套环240，软质套环240套设在驱动电机110上，并设置在第一锁扣210和第二锁扣220之间形成的放置孔内。装配时，先将软质套环240套设在驱动电机110上，再将驱动电机110放置在第一锁扣210上，并将第二锁扣220扣合在第一锁扣210上，然后采用固定螺丝230固定第一锁扣210和第二锁扣220，软质套环240的设置，可达到保护驱动电机110的目的。

本实施例中，机器人行走装置还包括保护机构400，保护机构400包括设置在机器人底盘300底部上的保护壳410，保护壳410与机器人底盘300之间配合形成一容置驱动电机110和固定轴承120的容置空间，以起到保护驱动电机110和固定轴承120的作用。可以理解地，保护机构400还包括用于将保护壳410固定在机器人底盘300底部的连接螺丝420；其中，保护壳410上设有若干连接通孔411，机器人底盘300上设有与连接通孔411匹配的连接螺孔340；连接螺丝420穿过连接通孔411，并与连接螺孔340配合，以将保护壳410固定在机器人底盘300底部。保护壳410的形状与机器人底盘300上的电机槽310和轴承安装位320的形状相匹配，且保护壳410边缘处设有若干连接通孔411，而电机槽310和轴承安装位320的外边缘上的机器人底盘300上设有连接螺孔340，在采用固定机构200将驱动电机110固定机器人底盘300上，然后将固定轴承120固定在机器人底盘300上时，采用连接螺丝420将保护壳410固定在机器人底盘300上，以起到保护驱动电机110和固定轴承120的作用。

本实施例中，驱动机构100设有三个，相应地，用于固定驱动机构100的固定机构200也设有三个，且相邻两个驱动机构100之间的夹角相同。即设置在机器人底盘300的三个驱动机构100中任意两个驱动机构100之间的夹角均为120，相应地，任意两个驱动电机110之间的夹角为120度，或者任意两个全向轮140之间的夹角为120度。驱动机构100设有三个，并保证相邻两个驱动机构100之间的夹角相同，以使机器人的重心位于机器人底盘300的中心位置，保证机器人行走过程的稳定性，避免其行走过程出现晃动。可以理解地，驱动机构100的数量为四个或其他数目时，其对应相邻两个驱动机构100之间的夹角为360度与驱动机构100的数量的商；机器人内部控制逻辑与驱动机构100的数量相关联。

本实施例所提供的机器人行走装置中，采用固定机构200将驱动机构100设置在机器人底盘300上，在驱动机构100出现故障时，无需拆开机器人底盘300即可进行更换，使得驱动机构100的后期维护过程更简单方便。

本发明是通过上述具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。