前后移动机器人底盘及包含其的机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种前后移动机器人底盘及包含其的机器人。

背景技术：

随着机器人技术的迅速发展，机器人应用越来越广泛，例如，迎宾机器人、送餐机器人以及教育机器人、仿生机器人等等。机器人是自动执行工作的机器装置，它可以接受人类指挥，也可以运行预先编排的程序，还可以依据人工智能技术制定的原则行动。

目前的服务机器人运行大都只有一个前进方向，对于有些特殊场景，例如比较狭窄道路空间，负载承载物品偏大大的餐厅环境，需要将机器人的外形设计为方形，这样会导致机器人转弯半径增加，且由于场景道路空间比较小，导致机器人在有限道路空间无法灵活避障。如果机器人可以前后移动，这样即可以满在有限的空间原地转向，适应上述的特殊复杂环境。因此有必要开发一种如何在结构上可以实现前后双向平稳移动的机器人产品。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种机器人产品，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种前后移动机器人底盘。

该前后移动机器人底盘包括悬架、外壳和传感器，所述传感器安装在所述外壳上，所述悬架结构对称布局，所述传感器在所述外壳上对称布局。

进一步的，前后移动机器人底盘还包括充电电极，所述充电电极设置有两个且对称安装在所述外壳的前后两侧。

进一步的，所述传感器为激光传感器、超声传感器、红外传感器和摄像头中的一种或多种。

进一步的，所述传感器包括多个超声传感器，所述超声传感器对称布局在所述外壳的前后左右四侧。

进一步的，所述传感器包括多个摄像头，所述摄像头对称布局在所述外壳的前后两侧。

进一步的，所述悬架包括上层框架、下层框架、避震器、框架连接柱和驱动轮支架，所述上层框架和所述下层框架通过所述框架连接柱固定连接，所述上层框架和所述驱动轮支架通过所述避震器连接，所述驱动轮安装在所述驱动轮支架上，所述下层框架上安装有随动轮，所述驱动轮的数量为两个，所述随动轮的数量为四个，所述驱动轮和随动轮在底盘的底面对称布局。

进一步的，所述避震器设置有四个且在空间中呈对称设置。

进一步的，前后移动机器人底盘还包括平衡杆，所述平衡杆包括无缝钢管和分别连接在所述无缝钢管两端的铰接头，所述铰接头为橡胶弹性材料，所述平衡杆倾斜设置且所述铰接头分别与所述上层框架和驱动轮支架铰接，所述平衡杆左右对称设置有两个。

进一步的，所述上层框架和所述驱动轮支架相对的一侧均固定有平衡杆座，所述铰接头与所述平衡杆座铰接。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型还提供了一种机器人。

该机器人包括本实用新型提供的上述的前后移动机器人底盘。

在本实用新型实施例提供的前后移动机器人底盘及机器人，为全悬架对称布局且传感器对称布局，机器人底盘可以前后平稳行走，满足道路窄的场景及人多的餐厅场景等复杂工作场景，从而解决了相关技术中单向移动的机器人在复杂的工作环境中转向空间不足造成的移动不方便的技术问题。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，使得本实用新型的其它特征、目的和优点变得更明显。本实用新型的示意性实施例附图及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例的一种前后移动机器人底盘的正面结构示意图；

图2是本实用新型实施例的一种前后移动机器人底盘的侧面结构示意图；

图3是本实用新型实施例的一种前后移动机器人底盘的悬架结构示意图；以及

图4是本实用新型实施例的提供的平衡杆的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“设有”、“固定”、“封装”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

本实用新型实施例涉及一种前后移动机器人底盘。参见图1和图2，前后移动机器人底盘包括悬架、外壳1和传感器，传感器安装在外壳1上，悬架结构对称布局，传感器在外壳1上对称布局。该前后移动机器人底盘为全悬架对称布局且传感器对称布局，机器人底盘可以前后平稳行走，满足道路窄的场景及人多的餐厅场景等复杂工作场景

如图1所示，前后移动机器人底盘还包括充电电极2，充电电极2设置有两个且对称安装在外壳1的前后两侧。前后都设有充电电极，可以满足机器人双向行走情况下进行双向充电，充电时不需要转向，通过前侧或后侧均设置充电桩即可完成充电。对充电桩的放置区域灵活，受转向局限性小，特别是在餐厅的有限空间更为实用灵活。

在本实用新型中充电电极与充电桩的对接可以为人工辅助完成，也可以依托由传感器组成的定位单元来完成，下面通过举例说明通过定位单元来实现二者对接的一种实现方式：定位单元选择为激光传感器，在具体工作时，激光传感器实现对充电桩的大致方向寻找，激光传感器利用激光信号提取特征线匹配识别找出充电桩的大致位置并规划路径，(激光提取特征线匹配识别技术是在机器人运动时，激光传感器扫描到的特征线段的线性拟合后进行匹配处理，获得定位信息和机器人的规划路径，为现有技术，在本实施例中不赘述)，然后进行对接并将距离信号和路径信息发送给处理单元(可选择为ARM32控制芯片)，处理单元根据激光传感器对充电桩大致位置的反馈信息生成控制指令发送至驱动单元，使机器人位置调整至充电电极正对充电桩的充电片，然后向判断出的充电桩的大致位置靠近。当靠近充电桩后，处理单元控制摄像头对当前画面进行拍摄，通过计算机视觉技术对所拍摄的画面进行分析、处理，采用模糊控制思想和逐次逼近算法控制使机器人向充电桩方向移动并使充电电极精确对准充电片，完成机器人自动寻找充电桩并利用充电桩对非满电量的蓄电单元(可选择为蓄电池)进行充电，以备下次使用。

在一些实施例中，传感器采用但不限于激光传感器、超声传感器3、红外传感器和摄像头4中的一种或多种。

在一些实施例中，传感器包括多个超声传感器3，超声传感器3对称布局在外壳1的前后左右四侧。

在一些实施例中，传感器包括多个摄像头4，摄像头4对称布局在外壳1 的前后两侧。

对称布局可以实现机器人的稳定运行，前后设置的超声传感器和摄像头可以满足机器人前后的路径规划，左右设置的超声传感器可以用于实时避障。

需要说明的是，本实用新型中创新之处在于在机器人底盘的对称结构上的革新。本实用新型中仅仅是列出前后移动机器人底盘实现前后平稳移动的必须结构，但机器人底盘的实际结构并不限于此，还可以包括其他的结构，例如附图3给出了前后移动机器人底盘的一种悬架结构。由图可知，悬架包括上层框架7、下层框架8、避震器9、框架连接柱10和驱动轮支架11，上层框架7和下层框架8通过框架连接柱10固定连接，上层框架7和驱动轮支架11通过避震器9连接，驱动轮5安装在驱动轮支架11上，下层框架8上安装有随动轮6，驱动轮5的数量为两个，随动轮6的数量为四个，驱动轮5和随动轮6在底盘的底面对称布局。通过上层框架7将负载分别传递给避震器 9和框架连接柱10，进而通过避震器9传递给驱动轮5，通过框架连接柱 10和下层框架8传递给随动轮6，实现了垂直负载的轮系分配，使得驱动轮5分配负载大于随动轮6负载，保证驱动轮5输出驱动力。实现了驱动轮系统和随动轮系统的负载合理分配。驱动轮5和随动轮6在底盘的底面对称布局进一步保证了底盘前后移动的平稳性。

作为一种优选的实施方式，避震器9的两端分别与上层框架7和驱动轮支架11铰接，上层框架7和驱动轮支架11相对的一侧均固定有避震器铰链座15，避震器9的两端分别与避震器铰链座15铰接。避震器铰链座 15的设置一方面可以方便实现避震器9的铰接安装，另一方面可以方便的实现避震器9的倾斜角度设置。避震器9与避震器铰链座15之间优选通过橡胶材质的枢轴进行铰接，从而实现避震器9与上层框架7或驱动轮支架 11的柔性连接。

作为一种优选的实施方式，上层框架7上表面凸出设置有多个负载点 14，且负载点14与设置在上层框架7上的避震器铰链座13一一对应设置。负载点14与避震器绞链座对应位置，多个避震器并联布局，可以合理分配驱动轮的负载比例，且结构简单，悬架稳定。

在一些实施例中，避震器9倾斜设置，避震器9斜置可以再次分配驱动轮负载，同时避免了避震器垂直放置的敏感性，对于负载大、或者惯性大的运行环境，多个并联的避震器可以实现自适应调整，对悬架的平稳性有很好的调节作用。

优选的，避震器9设置有多个且在空间中呈对称设置。更为优选的，避震器9、设置在上层框架7上的避震器铰链座15和负载点14均设置有四个，且在空间上呈对称设置。对称设置的悬架结构可以保持底盘结构的平稳运行，提高充电过程中充电电极与充电桩对接成功的几率。

如图3所示，前后移动机器人底盘还包括平衡杆12。如图4所示，平衡杆12包括无缝钢管1201和分别连接在无缝钢管1201两端的铰接头 1202，铰接头1202为橡胶弹性材料，平衡杆12倾斜设置且铰接头1202分别与上层框架7和驱动轮支架11铰接，平衡杆12左右对称设置有两个。悬架中应用了该平衡杆12，平衡杆12杆件可以依据实际悬架行程设定具体尺寸以及安装角度，可以将平衡杆12转动弧线轨迹摆动来替代悬架上下的直线运动。平衡杆12与上层框架7、驱动轮支架11铰接，当机器人在场景运行避障加减速模式，由于速度突变引起俯仰角姿态严重偏大的情况下，通过平衡杆12摆动，转化为悬架的上下移动，从而保证机器人平稳的运行姿态。进而可以解决机器人在复杂环境运行抗俯仰能力差的技术问题。

如图3所示，上层框架7和驱动轮支架11相对的一侧均固定有平衡杆座13，铰接头1202与平衡杆座13铰接。优选的，平衡杆座13通过螺钉固定在上层框架7或驱动轮支架11上。平衡杆座13的设置一方面可以方便实现平衡杆12的铰接安装，另一方面可以方便的实现平衡杆12的倾斜角度设置。铰接头1202与平衡杆座13之间优选通过橡胶材质的枢轴进行铰接，从而实现平衡杆12与上层框架7或驱动轮支架11的柔性连接。

实施例2

本实用新型实施例提供了一种机器人，包括实施例1提供的前后移动机器人底盘。

本实施例的机器人为全悬架对称布局且传感器对称布局，机器人底盘可以前后平稳行走，满足道路窄的场景及人多的餐厅场景等复杂工作场景，从而解决了相关技术中单向移动的机器人在复杂的工作环境中转向空间不足造成的移动不方便的技术问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。