一种三行星轮机构、机器人底盘以及机器人的制作方法

本发明涉及机械领域，具体涉及一种三行星轮机构、机器人底盘以及机器人。

背景技术：

移动机器人在非结构环境中运动特性一直是机器人技术研究的热点问题。而楼梯是移动机器人在工作中最常见、最难跨越的障碍之一，所以攀爬楼梯是移动机器人适应非结构化环境所必备的功能之一。目前现有的爬楼梯机器人越过障碍的尺度有限，并且机动性、稳定性和可靠性不能很好地满足较为复杂的地形结构要求。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种三行星轮机构，所述三行星轮机构包括：驱动齿轮，过渡齿轮，第一传动轴，第二传动轴，中心齿轮，以及支架；所述第一传动轴的一端与中心齿轮配合并空套在所述支架上；所述过渡齿轮设置在所述中心齿轮和驱动齿轮之间，并分别与所述中心齿轮和驱动齿轮外啮合；所述第二传动轴一端与所述支架固定连接；所述第一传动轴与所述第二传动轴相互空套；所述过渡齿轮与所述驱动齿轮空套在所述支架上；所述驱动齿轮，过渡齿轮分别为三个，且所述驱动齿轮和所述过渡齿轮绕所述中心齿轮的轴线呈等角分布。

在一些实施例中，所述支架为车轮支架。

在一些实施例中，所述第一传动轴所述第二传动轴通过轴承相互空套。

在一些实施例中，所述第二传动轴通过螺栓与所述支架固定连接。

在一些实施例中，所述第一传动轴通过轴承空套在所述支架上。

在一些实施例中，所述过渡齿轮，驱动齿轮分别通过轴承空套在车轮支架上。

本发明还提供了一种机器人底盘。所述机器人底盘包括：底盘本体，车轮，第一驱动电机，皮带，带轮，第二驱动电机，检测判断模块以及如前所述的三行星轮机构；所述三行星轮机构设置在所述底盘本体上，且所述三行星轮机构的驱动齿轮分别与所述车轮固定连接；所述三行星轮机构的第一传动轴的一端与中心齿轮配合并空套在所述支架上；所述三行星轮机构的第一传动轴的另外一端与第二驱动电机配合；所述三行星轮机构的第二传动轴一端与所述支架固定连接；另一端与所述带轮实现配合，所述带轮通过皮带与第一驱动电机连接；所述检测判断模块设置在所述底盘本体上，并用于判断机器人是否处于爬楼梯状态，是否应该转弯。

在一些实施例中，所述检测判断模块包括超声波模块和陀螺仪；所述陀螺仪用于判断机器人是否处于爬楼梯状态；所述超声波模块用于判断机器人是否应该转弯。

在一些实施例中，所述第一驱动电机与第二驱动电机都为直流无刷电机。

本发明还提供了一种机器人。所述机器人包括如前所述的机器人底盘。

本发明的技术效果：本发明提供的三行星轮机构结构稳定，可靠性高；机器人底盘采用每个星轮设置两个电机的设计，使得机器人底盘的可负重能力增大、运动灵活，皮带轮的设计使得机器人底盘可以连续运动，不容易因挑针而导致底盘运动不连续；本发明提供的三行星轮机构、机器人底盘及机器人可以很好的实现机器人翻越楼梯的困难，提升机器人在复杂地形下的运动能力。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的三行星轮机构结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的机器人底盘结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

下面结合具体的实施例对本发明提供的三行星轮机构，机器人底盘及机器人进行说明。

参考图1所示，是本发明提供的一种三行星轮机构15。

所述三行星轮机构15包括：驱动齿轮2，过渡齿轮3，第一传动轴4，第二传动轴5，中心齿轮6，以及支架7；所述第一传动轴4的一端与中心齿轮6配合并空套在所述支架7上；所述过渡齿轮3设置在所述中心齿轮6和驱动齿轮2之间，并分别与所述中心齿轮6和驱动齿轮2外啮合；所述第二传动轴5一端与所述支架7固定连接；所述第一传动轴4与所述第二传动轴5相互空套；所述过渡齿轮3与所述驱动齿轮2空套在所述支架7上；所述驱动齿轮2，过渡齿轮3分别为三个，且所述驱动齿轮2和所述过渡齿轮3绕所述中心齿轮6的轴线呈等角分布。

在一些实施例中，所述支架7为车轮支架。

在一些实施例中，所述第一传动轴4所述第二传动轴5通过轴承相互空套。

在一些实施例中，所述第二传动轴5通过螺栓与所述支架7固定连接。

在一些实施例中，所述第一传动轴4通过轴承空套在所述支架7上。

在一些实施例中，所述过渡齿轮3，驱动齿轮2分别通过轴承空套在车轮支架7上。

参考图2所示，是本发明提供的一种机器人底盘。所述机器人底盘包括：底盘本体11，车轮1，第一驱动电机12，皮带13，带轮14，第二驱动电机16，检测判断模块以及如前所述的三行星轮机构15；所述三行星轮机构15设置在所述底盘本体11上，且所述三行星轮机构15的驱动齿轮2分别与所述车轮1固定连接；所述三行星轮机构15的第一传动轴4的一端与中心齿轮6配合并空套在所述支架7上；所述三行星轮机构15的第一传动轴4的另外一端与第二驱动电机16配合；所述三行星轮机构15的第二传动轴5一端与所述支架7固定连接；另一端与所述带轮14实现配合，所述带轮14通过皮带13与第一驱动电机12连接；所述检测判断模块设置在所述底盘本体11上，并用于判断机器人是否处于爬楼梯状态，是否应该转弯。

在一些实施例中，所述检测判断模块包括超声波模块和陀螺仪18；机器人底盘通过陀螺仪18和超声波模块作为辅助判断模块来实现机器人底盘的自主攀爬。机器人底盘行驶时，所述陀螺仪18用于判断机器人是否处于爬楼梯状态；所述超声波模块用于判断机器人是否应该转弯，从而实现机器人底盘自主上楼梯。

具体地，机器人底盘处于水平面(未上楼梯)时，陀螺仪18判断出当前机器人底盘角度信息(假设为0°)并暂存起来用于与后面作对比，当机器人底盘开始上楼梯时会产生明显的角度偏差(假设为45°)，此时即可记作机器人底盘已开始上楼梯。同理当机器人底盘上到楼梯之间的平面地段时，机器人底盘角度又会变回水平面角度(0°)，与之前(45°)产生明显的角度差(相差45°)，记为机器人底盘已到达两段楼梯之间的平面地段。

本发明的一个实施例中，分别安置四个高精度的超声波模块在机器人的前(2个)、左、右端。当机器人底盘爬升到楼梯时，系统启动超声波检测，机器人底盘上到(楼梯)平面后，降低行走速度，并同时通过3个超声波判断机器人底盘与左、右边墙壁以及前面墙壁的距离来实现机器人底盘自主转弯；在转弯过程中，判断前面两个超声波测到的数据是否大致相同，如果数据差值很小，则认为机器人底盘不需要再转弯，否则机器人底盘继续转弯，直到数据差值足够小。机器人底盘在完成两个转弯后，已经到达楼梯的底部，此时关闭超声波检测，机器人底盘继续攀爬楼梯。

在一些实施例中，所述第一驱动电机12与第二驱动电机16都为直流无刷电机。

在一些实施例中，所述底盘本体整体呈矩形，所述三行星轮机构15为4个，并分别分布在所述底盘本体11的4端。

本发明还提供了一种机器人。所述机器人包括如前所述的机器人底盘。

由于车架，过渡齿轮，驱动齿轮(包括车轮)都是空套在相应的轴上，因此驱动轮系包含三个结构完全相同的差动轮系，这三个差动轮系共用中心轮和车架，并且沿周向对称分布，增设过渡齿轮，可以保证同时着地的两个车轮具有和中心齿轮相同的旋向，朝同一方向滚动前进。机器人主要通过陀螺仪和超声波模块作为辅助判断模块来实现机器人的自主攀爬。

本发明提供的三行星轮机构结构稳定，可靠性高；机器人底盘采用每个星轮设置两个电机，使得机器人底盘的可负重能力增大、运动灵活，皮带轮的设计使得机器人底盘可以连续运动，不容易因挑针而导致底盘运动不连续；本发明提供的三行星轮机构、机器人底盘及机器人可以很好的实现机器人翻越楼梯的困难，提升机器人在复杂地形下的运动能力。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。