一种多功能机器人底盘套装的制作方法

本发明涉及拼装机器人领域，尤其涉及一种多功能机器人底盘套装。

背景技术：

随着机器人的迅速发展，国内外的科技行业开发出了各种各样的机器人，随之而来的机器人教育也越来越受各大院校的重视，但是现有的机器人产品，品种繁多，质量参差不齐，为了适应不同构型的搭建，不少机器人均包括了大量的零件，从而使其价格过于昂贵，给学校的机器人教育事业带来了很大的经济压力；

如中国发明专利cn105690365a所公开的一种杆件、包括该杆件的拼装组件、包括上述杆件的机器人。该杆件具有宽度和厚度，杆件的宽度是厚度的4倍，杆件上设有沿杆件的厚度方向贯穿杆件的连接孔。使用该杆件构成拼接组件，可以满足方便的实现更多种的运动机构的需要，可以完成最多种的运动功能。

上述发明不仅零件繁多，价格昂贵，而且由于零件体积过于小巧容易丢失，还因为其不具有质量互换性，可开发度较低，不适合作为成人教育的教材，更不适合作为高等院校教材普及。

技术实现要素：

一、要解决的技术问题

本发明的目的是针对现有技术所存在的上述问题，特提供一种体积适当不易造成细小零件丢失，且具有较高的质量互换性和可开发性的拼装机器人套装，使其更加适用于高等院校的机器人教育教材。

二、技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种多功能机器人底盘套装包括：接头组件、连接梁组件、电机组件、车轮组件；连接梁组件和接头组件配合组成骨架；车轮组件结合电机组件安装于骨架上形成底盘；连接梁组件套接于接头组件上，电机组件固定于连接梁组件上；底盘组装完成后由控制系统控制驱动底盘。

其中，连接梁组件包括有若干：长连接梁、中连接梁和短连接梁，且每根连接梁为厚度和宽度相等的中空方管，连接梁的四周外表面开设有连接通孔，连接通孔均匀分布连接梁表面。

其中，接头组件包括有若干：90°接头组件、120°接头组件、135°接头组件、三通接头组件；各接头由弯曲部和固定部组成；固定部四周设有固定孔，固定孔内设有螺纹，弯曲部大于固定部，弯曲部与固定部之间的大小差形成靠山。

其中，电机组件包括，车轴、电机架、轴承、轴承座、电机板和电机；电机连接电极板；轴承座为圆形阶梯轴，两端设有同心位置的轴承孔，轴承孔内安装有轴承；车轴插入轴承内圈并且套设于电机前出轴上；轴承座固定于电机板上；电机架固定于轴承座上。

其中，车轮组件种类分别有橡胶轮组件、45°麦克纳姆轮组件、90°麦克纳姆轮组件、履带轮组件。

其中，连接梁套设于接头固定部，连接梁端部靠设于接头靠山，装配后连接梁第一个连接通孔与接头固定孔配合；连接梁组件表面与接头弯曲部表面平滑过渡。

其中，连接梁组件可以用单一种类的连接梁结合接头组成骨架，也可以用两种以上连接梁结合接头组成骨架。

其中，接头组件可以用单一种类的接头结合连接梁组成骨架，也可以用两种以上接头结合连接梁组成骨架。

其中，不同种类的连接梁配合不同种类的接头能装配出不同形状的骨架。

其中，不同种类的连接梁结合不同种类的接头，配合不同种类的车轮组件能够组装成不同形状的底盘。

其中，控制系统还包括遥控板；遥控板通过无线模式与主控板进行数据交互。

其中，遥控板通过下发命令的形式控制主控板，使主控板控制电机驱动板、舵机控制板、电磁阀驱动板、电调控制板进入工作状态，从而实现手动控制操作。

其中，主控板通过程序直接控制机驱动板、舵机控制板、电磁阀驱动板、电调控制板、寻线板进入工作状态并且机驱动板、舵机控制板、电磁阀驱动板、电调控制板、寻线板的工作状态通过无线模式发送至遥控板，此时遥控板作为监控终端使用。

三、本发明的有益效果

与现有技术相比，本发明的多功能机器人底盘套装具有如下诸多优点：

(1)结构简单，造价成本低；

(2)可开发度高，适合高等教育用具；

(3)固件采用标准件，采购方便。

附图说明

图1为本发明的电机组件装配图；

图2为本发明的90°接头组件示意图；

图3为本发明的120°接头组件示意图；

图4为本发明的135°接头组件示意图；

图5为本发明的三通接头组件示意图；

图6为本发明的连接梁组件示意图；

图7为本发明的中梁组件结合90°接头组件和三通接头组件安装橡胶轮组件示意图；

图8为本发明的中梁组件结合90°接头组件和三通接头组件安装45°麦克纳姆轮组件示意图；

图9为本发明的中梁组件结合90°接头组件和三通接头组件安装履带轮组件示意图；

图10为本发明的长梁组件结合90°接头组件安装90°麦克纳姆轮组件示意图；

图11为本发明的长梁组件和短梁组件结合120°接头组件和安装90°麦克纳姆轮组件示意图；

图12为本发明的长梁组件和短梁组件结合135°接头组件和安装90°麦克纳姆轮组件示意图；

图13为本发明的履带轮结构示意图；

图14为本发明的电路控制关系图；

图中：11为车轴；12为电机架；13为轴承；14为轴承座；15为电机板；16为电机；21为固定孔；22为固定部；23为靠山；24为弯曲部；31为支架；32为履带；33为连接板；34为从动轮；35为主动轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明实施例的多功能机器人底盘套装的结构如图1至图12所示包括：接头组件、连接梁组件、电机组件、车轮组件；连接梁组件和接头组件配合组成骨架；车轮组件结合电机组件安装于骨架形成底盘；连接梁组件套接于接头组件，电机组件固定于连接梁组件上；底盘组装完成后由控制系统控制驱动底盘。

其中，连接梁组件包括有若干：长连接梁、中连接梁和短连接梁组成；且每根连接梁为厚度和宽度相等的中空方管，连接梁梁的四周外表面开设有连接通孔，连接通孔均匀分布连接梁表。

其中，接头组件包括有若干：90°接头、120°接头、135°接头和三通接头组成；每个接头设有弯曲部24和固定部22；固定部22四周设有固定孔21，固定孔21内设有螺纹，弯曲部大于固定部，弯曲部与固定部之间的大小差形成靠山23。

其中，电机组件包括：车轴11、电机架12、轴承13、轴承座14、电机板15和电机16；电机16连接电极板15；轴承座14为圆形阶梯轴，两端设有同心位置的轴承孔，轴承孔内安装有轴承13；车轴11插入轴承12内圈并且套设于电机16前出轴上；轴承座14固定于电机板15上；电机架12固定于轴承座14上。

其中，车轮组件包括有若干：橡胶轮组件、45°麦克纳姆轮组件、90°麦克纳姆轮组件、履带轮组件。

其中，履带轮组件包括有：支架31、连接板33、履带32、主动轮35和从动轮34；支架31固定在连接板33两端，从动轮34均匀安装在连接板33上；履带32连接主动轮35和从动轮34。

其中，所述连接梁套设于所述接头固定部，连接梁端部抵靠于接头靠山，装配后连接梁第一个连接通孔与接头固定孔配合；连接梁组件表面与接头弯曲部表面平滑过渡。

其中，连接梁组件可以用单一型号的连接梁结合接头组成骨架，也可以用两种以上型号连接梁结合接头组成骨架。

其中，接头组件可以用单一型号的接头结合连接梁组成骨架，也可以用两种以上型号的接头结合连接梁组成骨架。

其中，不同种类的连接梁配合所述不同种类的接头能装配出不同形状的骨架。

其中，不同种类的连接梁结合所述不同种类的接头，配合不同种类的车轮组件能够组装成不同形状的底盘。

其中，控制系统还包括遥控板；遥控板通过无线模式与主控板进行数据交互。

其中，遥控板通过下发命令的形式控制主控板，使主控板控制电机驱动板、舵机控制板、电磁阀驱动板、电调控制板进入工作状态，从而实现手动控制操作。

其中，主控板通过程序直接控制机驱动板、舵机控制板、电磁阀驱动板、电调控制板、寻线板进入工作状态并且机驱动板、舵机控制板、电磁阀驱动板、电调控制板、寻线板的工作状态通过无线模式发送至遥控板，此时遥控板作为监控终端使用。

其中，遥控板主要由两个2维摇杆、4个按键、两个拨码开关、无线通讯模块、主控芯片等构成，主控芯片通过多路ad对两个摇杆的ad值进行读取，结合4个按键及两个拨码开关的状态，以20毫秒每次的发送频率发送给主控板，从而实现遥控功能。

其中，主控板由主控芯片、无线通讯模块、485芯片、液晶屏等构成，主控接收到遥控板发送过来的摇杆ad值、按键状态、拨码开关状态等相应数据后，通过换算以命令方式发送给电机驱动板、舵机控制板、电磁阀驱动板、电调控制板，从而实现对底盘运动、上部机构等的控制。

其中，电机驱动板主要由主控芯片、485芯片、电机驱动芯片、拨码开关等构成，其接收到主控板发送的电机转速命令后，通过输入捕获对当前电机实际转速进行检测，并通过pid进行计算后通过pwm占空比对电机驱动芯片进行控制，从而实现对电机转速的精准控制。由于小车有4个电机，因此有4个电机驱动板，通过拨码开关的设置，实现不同电机驱动板地址的设置。根据现有通讯协议，主控板可同时对8块电机驱动板进行控制。

其中，舵机控制板主要由主控芯片、485芯片、拨码开关等构成，其接收到主控板发送的相应数据值，可同时实现对4个舵机的位置\转速控制。同时通过拨码开关的设置，可实现不同舵机控制板地址的设置。

其中，电磁阀驱动板主要由主控芯片、485芯片、达林顿管、拨码开关等构成，其接收到主控板发送的相应数据位的状态，可同时实现对8个电磁阀控制。同时通过拨码开关的设置，可实现不同舵机控制板地址的设置。

其中，电调控制板主要由主控芯片、485芯片、拨码开关等构成，其接收到主控板发送的相应数据值，可同时实现对4个无刷电调的控制，从而实现对无刷电机的转速控制。同时通过拨码开关的设置，可实现不同电调控制板地址的设置。

如图7所示，有7根中连接梁配合四个90°接头和两个三通接头组合成长方形骨架，而后安装橡胶轮组成长方形橡胶轮底盘；

如图8所示，还可以是有7根中连接梁配合四个90°接头和两个三通接头组合成长方形骨架，而后安装45°麦克纳姆轮组成长方形45°麦克纳姆轮底盘；

如图9所示，还可以是有7根中连接梁配合四个90°接头和两个三通接头组合成长方形骨架，而后安装履带轮组成长方形履带轮底盘；

如图10所示，还可以是有4根长连接梁配合四个90°接头组合成正方形骨架，而后90°麦克纳姆轮组件组成正方形90°麦克纳姆轮组件底盘；

如图11所示，还可以是有4根长连接梁和3根断连接梁配合四个120°接头组合成三角形骨架，而后90°麦克纳姆轮组件组成三角形90°麦克纳姆轮组件底盘；

如图12所示，还可以是有4根长连接梁和4根断连接梁配合四个135°接头组合成八角形骨架，而后90°麦克纳姆轮组件组成八角形90°麦克纳姆轮组件底盘；

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。