一种场地巡检机器人的移动底盘及移动方法与流程

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种场地巡检机器人的移动底盘及移动方法。

背景技术：

随着机器人技术的发展，机器人在人们生活中的应用越来越普遍。机器人将各种功能模块配置在底盘系统上形成移动底盘，通过移动底盘驱动机器人完成不同位置之间的移动。

针对机器人移动底盘的专利有很多，如cn105835988a提出了一种机器人移动底盘，通过两组具有独特跷跷板式的万向轮结构，和两组驱动轮组成的四轮底盘，使得机器人能有较好地稳定性；如cn105773569a提出一种机器人移动底盘，设置四组全向轮并呈90°均匀安装于底盘上，形成平行四边形的独立悬挂，有较好地稳定和抗震性。

但现有的机器人移动底盘在转弯过程中仍存在如下缺点：当采用差速式转弯时，车轮与地面存在较大的静摩擦，在转弯过程中车体振动较大，严重影响车体及轮胎的使用寿命；当采用前轮偏转的方式转弧形弯时，车轮与地面虽然为滚动摩擦，但是由于车身尺寸的原因会使得小车有较大的转弯半径，在空间狭小的区域机器人巡检移动十分不便。

综上所述，如何解决机器人的移动底盘转弧形弯时的车轮存在较大的静摩擦的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种场地巡检机器人的移动底盘及移动方法，以避免机器人的移动底盘转弧形弯时的车轮存在较大的静摩擦的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种场地巡检机器人的移动底盘，包括底盘单元，所述底盘单元的两侧均设置有车轮，所述车轮连接有驱动单元和偏转单元，所述驱动单元包括第一子驱动单元和第二子驱动单元，所述第一子驱动单元用于驱动所述底盘单元的左侧的所述车轮转动，所述第二子驱动单元用于驱动所述底盘单元的右侧的所述车轮转动。

优选地，所述偏转单元包括第一子偏转单元和第二子偏转单元，所述第一子偏转单元用于控制所述底盘单元的左侧的所述车轮的偏转；所述第二子偏转单元用于控制所述底盘单元的右侧的所述车轮的偏转。

优选地，所述底盘单元的左侧的所述车轮包括左主动车轮和左被动车轮，所述第一子驱动单元用于驱动所述左主动车轮；所述底盘单元的右侧的所述车轮包括右主动车轮和右被动车轮，所述第二子驱动单元用于驱动所述右主动车轮。

优选地，所述左主动车轮与所述左被动车轮之间通过第一传动机构连接，且所述左主动车轮和所述左被动车轮的转动速率相同。

优选地，所述右主动车轮与所述右被动车轮之间通过第二传动机构连接，且所述右主动车轮和所述右被动车轮的转动速率相同。

优选地，所述底盘单元上还设置有悬挂单元，所述车轮设置在所述悬挂单元上，且每个所述车轮均对应有独立的所述悬挂单元。

相比于背景技术介绍内容，上述场地巡检机器人的移动底盘，通过第一子驱动单元和第二子驱动单元分别驱动底盘单元两侧车轮的转动，进而能够实现左侧车轮和右侧车轮的差速转动，进而在转弧形弯时，根据对应的转弯半径，第一子驱动单元和第二子驱动单元输出对应的差速转速即可避免车轮与路面产生较大的静摩擦。

这里需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，在转弧形弯时，上述差速转动和差速转速均是指两侧车轮的旋转速度的大小不同，行进方向应为相同的方向。

另外本发明提供了一种场地巡检机器人的移动方法，所述场地巡检机器人采用了如上述第二套方案所述的移动底盘，具体移动方法包括：

当需要原地转弯时，控制所述车轮偏转，且使每个所述车轮的行进方向与同一个圆相切。

本发明还提供了一种场地巡检机器人的移动方法，所述场地巡检机器人采用了如上述第二套方案所述的移动底盘，具体移动方法包括：

当需要转弧形弯时，控制所述车轮偏转，且每个所述车轮的行进方向分别与对应的所述弧形弯相切。

本发明还提供了一种场地巡检机器人的移动方法，所述场地巡检机器人采用了如上述第二套方案所述的移动底盘，具体移动方法包括：

当需要直行时，控制同侧的所述车轮的行进方向在同一直线上，且不同侧的所述车轮的行进方向平行。

由于上述第二套方案的场地巡检机器人的移动底盘的结构具有上述技术效果，因此采用了上述第二套方案的场地巡检机器人的移动底盘的结构的方法也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例提供的场地巡检机器人的移动底盘的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的场地巡检机器人的移动底盘转弧形弯时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的场地巡检机器人的移动底盘原地转弯时的结构示意图。

上图1-3中，

底盘单元1、车轮2、第一子驱动单元3、第二子驱动单元4、第一子偏转单元5、第二子偏转单元6、悬挂单元7。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种场地巡检机器人的移动底盘及移动方法，以避免机器人的移动底盘转弧形弯时的车轮存在较大的静摩擦的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图3所示，本发明实施例提供的一种场地巡检机器人的移动底盘，包括底盘单元1，底盘单元1的两侧均设置有车轮2，车轮2连接有驱动单元和偏转单元，驱动单元包括第一子驱动单元3和第二子驱动单元4，第一子驱动单元3用于驱动底盘单元1的左侧的车轮2转动，第二子驱动单元4用于驱动底盘单元1的右侧的车轮2转动。这里需要说明的是，第一子驱动单元和第二子驱动单元的数量可以分别是一个，也可以分别有多个，且每个第一子驱动单元分别控制左侧对应的一个车轮的转动速率；每个第二子驱动单元分别控制右侧对应的一个车轮的转动速率。只不过本发明实施例优选采用有且仅有一个第一子驱动单元和有且仅有一个第二子驱动单元，这样能够减少驱动机构的数量。

相比于背景技术介绍内容，上述场地巡检机器人的移动底盘，通过第一子驱动单元和第二子驱动单元分别驱动底盘单元两侧车轮的转动，进而能够实现左侧车轮和右侧车轮的差速转动，进而在转弧形弯时，根据对应的转弯半径，第一子驱动单元和第二子驱动单元输出对应的差速转速即可避免车轮与路面产生较大的静摩擦。

这里需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，在转弧形弯时，上述差速转动和差速转速均是指两侧车轮的旋转速度的大小不同，行进方向应为相同的方向。

这里需要说明的是，第一子驱动单元和第二子驱动单元应该还连接有控制器，通过控制器控制驱动单元输出对应的驱动力，进而能够实现第一子驱动单元和第二子驱动单元输出对应的差速转速。

在一些具体的实施方案中，上述偏转单元包括第一子偏转单元5和第二子偏转单元6，第一子偏转单元5用于控制底盘单元1的左侧的车轮2的偏转；第二子偏转单元6用于控制底盘单元1的右侧的车轮2的偏转。通过上述偏转单元，当需要原地转弯时，第一子偏转单元控制左侧的车轮偏转对应的角度，第二子偏转单元控制右侧的车轮偏转对应的角度，并且使每个车轮的切线落在同一个圆上，进而能够实现原地转弯。当然可以理解的是，上述左右两侧的车轮的偏转分别通过不同的偏转单元控制仅仅是本发明实施例的优选举例，也可以是有且仅有一个偏转单元，通过复杂的偏转传动机构分别传动连接至每个车轮，以实现每个车轮的偏转角度的控制，只不过通过上述第一子偏转单元和第二子偏转单元分别控制使得转动传动机构的结构更加简化，容易实现而已。

为了本领域技术人员能够更好地理解本发明实施例提供的技术方案，下面结合第一子偏转单元和第二子偏转单元的具体结构进行举例说明：

第一子偏转单元和第二子偏转单元一般呈对称的方式设置在底盘单元上，且均包括有马达、平移板、偏转连接杆。马达驱动平移板向其对应的底盘单元的左侧或右侧做平移运动，平移板带动偏转连接杆做同样的平移运动，偏转连接杆带动车轮垂直于地面方向偏转对应的角度，并且偏转连接杆均位于相对其对应的车轮朝向底盘单元中心方向的一侧，从而同侧的偏转连接杆带动的前后车轮的偏转方向相反。比如左前轮若沿垂直与地面方向顺时针偏转时，则左后轮沿垂直与地面方向逆时针偏转对应的角度。这里需要说明的是一般上述马达采用直线电机驱动，当然可以理解的是上述直线电机仅仅是本发明实施例对于马达的优选举例，也可以是普通电机配合滚珠丝杠的结构实现对平移板的驱动，还可以是本领域技术人员常用的其他平移驱动装置实现，比如还可以是每个车轮对应有一个马达，马达驱动对应的偏转连接杆，偏转连接杆带动车轮偏转，只不过这样需要布置更多的马达。

此外上述第一子偏转单元和第二子偏转单元还应该包括用于识别平移板特定位置的定位传感器。通过定位传感器可以将平移板在行程范围内停在任意位置，进而通过平移板与偏转连接杆带动对应的车轮可偏转至任意角度。

当马达带动平移板运行至第一预设位置时，偏转连接杆带动对应的车轮的行进方向呈相互平行状态，可以实现底盘单元的前进与后退；

当马达带动平移板运行至第二预设位置时，偏转连接杆带动对应的车轮的行进方向相切于同一个圆上，可以实现底盘单元的原地偏转。

当马达带动平移板运行至第三预设位置范围时，偏转连接杆带动对应的车轮偏转对应的角度，且左前轮与右前轮偏转角度相同，左后轮与右后轮的偏转角度相同，可以实现底盘单元的转弯前进，并且此时对应不同的偏转角度，可实现底盘单元拥有不同的转弯半径。

在一些更具体的实施方案中，底盘单元1的左侧的车轮2包括左主动车轮和左被动车轮，第一子驱动单元5用于驱动左主动车轮；底盘单元1的右侧的车轮2包括右主动车轮和右被动车轮，第二子驱动单元6用于驱动右主动车轮。当然可以理解的是，底盘单元1的车轮存在主动轮和被动轮的方式仅仅是本发明实施例的优选举例，也可以是底盘单元的所有车轮均为主动轮的方式，只不过均为主动轮时，对于各个轮之间的速度的协调关系要求更高，对于驱动部件和传动部件的精密程度要求更高。并且一般第一子驱动单元和第二子驱动单元对称布置在底盘单元上，这样使得整个底盘的部件分布更加均匀，重心更接近与中心，使得机器人移动底盘的平衡稳定性更好。

此外上述左主动车轮与左被动车轮之间可以通过第一传动机构连接，且左主动车轮和左被动车轮的转动速率相同；右主动车轮与右被动车轮之间通过第二传动机构连接，且右主动车轮和右被动车轮的转动速率相同。通过将主动轮与被动轮利用传动机构连接，使得仅需要两个驱动马达即可实现全部车轮的驱动，每个车轮均具有动力输出，更加便于机器人适应更加复杂的地形。另外需要说明的是，上述第一传动机构和第二传动机构可以是同步带传动，也可以是链条传动或齿轮传动等。

在一些更具体的实施方案中，上述底盘单元1上还设置有悬挂单元7，车轮2设置在悬挂单元7上，且每个车轮均对应有独立的悬挂单元7。一般来说，上述机器人均采用4个车轮，而每个车轮独立使用一个悬挂单元，使得机器人的移动底盘行进更加稳定，更能适应更加复杂的地形。并且一般来说，悬挂单元应该包括悬挂臂和避震弹簧。

另外本发明提供了一种场地巡检机器人的移动方法，场地巡检机器人采用了如上述第二套方案的移动底盘，具体移动方法包括：

当需要原地转弯时，控制车轮偏转，且使每个车轮的行进方向与同一个圆相切。

本发明还提供了一种场地巡检机器人的移动方法，场地巡检机器人采用了如上述第二套方案的移动底盘，具体移动方法包括：

当需要转弧形弯时，控制车轮偏转，且每个车轮的行进方向分别与对应的弧形弯相切。

本发明还提供了一种场地巡检机器人的移动方法，场地巡检机器人采用了如上述第二套方案的移动底盘，具体移动方法包括：

当需要直行时，控制同侧的车轮的行进方向在同一直线上，且不同侧的车轮的行进方向平行。

由于上述第二套方案的场地巡检机器人的移动底盘的结构具有上述技术效果，因此采用了上述第二套方案的场地巡检机器人的移动底盘的结构的方法也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

这里需要说明的是，本发明提供的场地巡检机器人的移动方法，在实际应用过程中可以兼具上述原地转弯的功能、转弧形弯的功能和直行的功能；也可以是仅包含上述原地转弯的功能、转弧形弯的功能和直行的功能中的任意2个功能。

以上对本发明所提供的场地巡检机器人的移动底盘及移动方法进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。