一种行走设备轮组结构以及清洁机器人的制作方法

1.本实用新型涉及行走设备领域，尤其涉及一种行走设备轮组结构以及清洁机器人。


背景技术：

2.清洁机器人、服务机器人、agv小车等行走设备依靠轮组结构在地面等行走面行走，轮组结构不同，行走设备的性能不同。
3.在相关技术中，行走设备一般采用两个驱动轮与单个从动轮的轮组结构，对于尺寸较大、质量较重的行走设备，仅通过三组轮无法满足是设备越障以及上下坡性能的要求，如此，导致行走设备的行走覆盖率受限，从而导致工作性能受限。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例的目的之一在于：提供一种行走设备轮组结构，其可提高行走设备的行走通过性能。
5.本实用新型实施例的目的之二在于：提供一种清洁机器人，其可提高机器人的通过性能，从而提高机器人的清洁覆盖率。
6.为达上述目的之一，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种行走设备轮组结构，包括：
8.底盘；
9.安装于所述底盘的驱动轮组件，包括在x方向上间隔设置的至少两个驱动轮；
10.安装于所述底盘的前轮组件，在y方向上设于所述驱动轮组件的前侧；所述前轮组件包括前支撑轮以及越障轮；在所述y方向上，所述越障轮相对所述前支撑轮向前凸出；在z方向上，所述前支撑轮相对所述越障轮向下凸出；
11.安装于所述底盘的后轮组件，在y方向上设于所述驱动轮组件的后侧；所述后轮组件包括后支撑轮。
12.为达上述目的之二，本实用新型采用以下技术方案：
13.一种清洁机器人，包括：
14.主机体；
15.如上技术方案所述的行走设备轮组结构，所述底盘与所述主机体连接；
16.清洁件，安装于所述底盘。
17.本实用新型的有益效果为：
18.该行走设备轮组结构，通过驱动轮、前支撑轮与后支撑轮至少四个轮体，能够对尺寸、重量较大的行走设备主体进行可靠支撑，保证行走稳定性；前支撑轮与后支撑轮保证底盘有一定离地高度，并且前轮组件中设置越障轮，提升行走设备越障的通过性能，从而可提高行走设备的行走覆盖面积。
19.该清洁机器人采用上述行走设备轮组结构，可提高清洁机器人的通过性能，提升
清洁覆盖率，优化工作性能。
附图说明
20.下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
21.图1为本实用新型实施例所述轮组结构的其一视角结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例所述轮组结构的另一视角结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例所述轮组结构中各轮体配合关系示意图；
24.图4为图3中的a部放大图；
25.图5为本实用新型实施例所述前轮组件的分解结构图；
26.图6为本实用新型实施例所述驱动模块的结构示意图；
27.图7为实用新型实施例所述驱动模块安装至所述底盘的装配示意图；
28.图中：10、底盘；20、驱动模块；21、安装轮架；211、挂钩；22、驱动轮；23、驱动装置；241、第一枢接轴；242、第二枢接轴；30、前轮组件；31、第一安装架；32、轮座；33、前支撑轮；34、越障轮；35、第一安装轴；361、第一轮轴；362、第二轮轴；37、轴承；40、后轮组件；41、第二安装架；42、后支撑轮；50、辅助轮；51、辅助前轮；52、辅助后轮。
具体实施方式
29.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.本实用新型提出一种行走设备轮组结构，其可应用于行走设备，采用两个驱动轮22加前后从动轮的结构设计，可对行走设备主体结构进行可靠支撑，并且提高底盘10有一定离地高度，提高行走设备的通过性能。
33.其中，行走设备可以为但不限于于清洁机器人、服务机器人、安防机器人、agv小车(automatedguidedvehicle，简称agv，指装备有电磁或光学等自动导航装置)。行走设备可以是体积、重量较大的商用设备，也可以是体积、重量较小的家用设备。该行走设备轮组结
构，能够对体积重量较大的商用设备进行可靠支撑，保证行走可靠性。
34.本实用新型还提出一种清洁机器人，其可以为扫地机器人、拖地机器人、吸尘机器人、扫拖一体机器人等。该清洁机器人采用“四轮式”轮组结构，保证底盘10有一定离地高度，提升清洁机器人的行驶性能。
35.请参照图1至图7，在本实用新型的行走设备轮组结构的一实施例中，该行走设备的轮组结构包括底盘10、驱动轮组件、前轮组件30以及后轮组件40，驱动轮组件、前轮组件30、后轮组件40分别安装于底盘10。
36.在一实施例中，x方向为轮组结构的左右方向，y方向为轮组结构的前后方向，z方向为轮组结构的上下方向。
37.在一实施例中，如图1至图3所示，x方向包括+x方向与-x方向，y方向包括+y方向与-y方向，z方向包括+z方向与-z方向。
38.轮组结构在地面或其他清洁面上行走工作时，+y方向为轮组结构前进的方向，-y方向为轮组结构后退的方向,+z方向为轮组结构向上的方向，-z方向为轮组结构向下的方向，换言之，-z方向为指向清洁面的方向，+z方向为与-z方向平行且相反的方向；轮组结构在地面或其他清洁面上前进时，+x为轮组结构向右的方向、-x方向为轮组结构向左的方向。
39.驱动轮组件包括在x方向上间隔设置的多个驱动轮22，还包括用于驱动驱动轮22转动的驱动装置23。前轮组件30包括前支撑轮33以及越障轮34；后轮组件40包括后支撑轮42。
40.驱动轮22、越障轮34、后支撑轮42均被配置直接或间接地与底盘10枢接并且均在z方向上相对底盘10向下凸出，以使上述轮体可相对底盘10转动，从而实现行走设备在地面等行走面上的行走。
41.在y方向上，前轮组件30设于驱动轮组件的前侧，后轮组件40设于驱动轮组件的后侧。其中，前支撑轮33、越障轮34、后支撑轮42均为从动轮。
42.前轮组件30中，越障轮34的至少部分结构在y方向上相对前支撑轮33向前凸，即，在y方向上越障轮34的至少部分结构相对前支撑轮33向背离驱动轮组件的一侧凸出。前轮组件30中，前支撑轮33的至少部分结构在z方向上相对越障轮34向下凸出，即，在z方向上前支撑轮33的至少部分结构相对越障轮34向背离底盘10的一侧凸出。
43.请参照图3，驱动轮22、前支撑轮33、后支撑轮42在z方向上远离底盘10的一端均与水平基准面s1相切，水平基准面与x方向、y方向平行，z方向垂直于水平基准面。
44.越障轮34底部高于前支撑轮33底部，二者之间设计高度差。越障轮34在z方向上远离底盘10的一端与水平面s3相切，面s3位于面s1的上方。
45.本实施例中的轮组结构的前轮组件30具有常规行走状态以及过坎状态，轮组结构处于常规行走状态时，由于越障轮34与前支撑轮33之间设计高度差，前支撑轮33保持与行走面接触，越障轮34悬空。轮组结构处于过坎状态时，由于在水平的行走方向上(y方向)越障轮34相对前支撑轮33向前凸出，越障轮34先上障碍物随后前支撑轮33上障碍物，将障碍物高度分解为至少两级，降低了过坎越障阻力，提高了过坎越障能力。
46.本实用新型的轮组结构，在中部位置设置两个驱动轮22，在前后位置分别设置前支撑轮33以及后支撑轮42，对于尺寸大、质量重的行走设备而言，可以实现多点承载，通过前支撑轮33与后支撑轮42分散驱动轮22的承载，使行走设备更容易行走，遇到障碍或上下
坡等情况时，通过性能更佳。
47.并且，本实用新型的轮组结构，在前轮组件30中设计具有高度差的双级轮，在遇到障碍物或者是上坡时，前轮组件30可降低轮组结构的越障阻力，将设备主体进行分级抬升，可降低行走设备的越障阻力，提高行走设备对非平面环境的通过性，提升越障性能，行走设备可以行走到达的区域范围更广，从而提升行走设备的工作覆盖率。
48.请参照图3，在本实用新型的行走设备轮组结构的一实施例中，为了使前支撑轮33、后支撑轮42能够起到有效的支撑效果，保证行走设备的设备主体平稳行走，将轮组结构配置为：在z方向上，前支撑轮33的远离底盘10的一端、驱动轮22远离底盘10的一端、后支撑轮42的远离底盘10的一端与同一基准面s1相切，x方向与y方向均平行于该基准面。
49.需要说明的是，在其他实施例中，x轴与y轴之间也可以不垂直，z轴与x轴也可以不垂直，z轴与y轴之间也可以不垂直。
50.请参照图1，本实施例中，设置两个驱动轮22，两个驱动轮22之间的对称中心线与y方向平行，将前支撑轮33与后支撑轮42两个从动轮均配置在对称中心线上，如此，轮组结构承受竖向荷载更加均匀，行走设备的行走路径更容易控制。
51.当然，在其他实施例中，前支撑轮33与后支撑轮42也可以位于对称中心线的旁侧。
52.请参照图2、图3，在本实用新型的行走设备轮组结构的一实施例中，前支撑轮33、越障轮34、驱动轮22以及后支撑轮42均配置为在z方向上相对底盘10向下凸出。
53.为了避免轮组结构越过障碍或上下坡时底盘10受到障碍物磕碰，避免由于底盘10受障碍物阻碍导致行走设备无法顺利通过，本实施例的轮组结构还设置了辅助轮50，辅助轮50与底盘10枢接，以使辅助轮50可相对底盘10转动。辅助轮50用于降低障碍物对底盘10的磕碰。
54.在z方向上，辅助轮50相对底盘10向下凸出；在y方向上，辅助轮50设于驱动轮22与前支撑轮33之间。辅助轮50采用小轮结构，以使辅助轮50相对前支撑轮33、驱动轮22接近底盘10，如此，当轮组结构越障过程中，若前轮组件30完成上坡并进入下坡，但是驱动轮22组还未完成上坡时，辅助轮50接触障碍物坡顶，避免障碍物直接磕碰底盘10，辅助轮50可转动，从而辅助轮50组结构继续前进，驱动轮22组顺利过坡，提高轮组结构整体通过性。
55.本实施的轮组结构，通过辅助轮50的设置，可降低障碍物对底盘10的磕碰，并且可提高行走设备整机的通过性。尤其当行走设备尺寸较大时，底盘10尺寸较大，前轮组件30与驱动轮组件之间存在一定间隙，存在前轮组件30走过障碍物坡顶后障碍物磕碰底盘10导致驱动轮组件无法顺利走过坡顶的风险，通过在前轮组件30与驱动轮组件之间设置体直径较小的辅助轮50，辅助轮50也称为底盘10小轮，既可以避免障碍物磕碰底盘10损坏底盘10，也有助于驱动轮组件顺利过坡，从而提高轮组结构行走通过障碍物的通过性，提高行走设备的行走覆盖面积。并且，辅助轮50尺寸较小，对设备整机的重量影响小，也不会干扰前轮组件30与驱动轮组件的工作。
56.为了保证辅助轮50的辅助效果，设置多个辅助轮50。
57.为了适用于大尺寸的行走设备，多个辅助轮50中可以分为至少多组，多组包括两组及以上。每组辅助轮50包括一个、两个或多个辅助轮50，多组辅助轮50在y方向上错开设置，以在轮组结构沿y方向行走越过障碍时，多组辅助轮50依次对底盘10进行保护并且辅助越障。
58.本实施例中，包括两组辅助轮50。多个辅助轮50中包括辅助前轮51与辅助后轮52，在y方向上，辅助前轮51位于辅助后轮52的前侧，在轮组结构越障时，辅助轮50、前支撑轮33、辅助前轮51、辅助后轮52、驱动轮22组依次经过障碍物。
59.为了使辅助轮50的辅助效果更佳，辅助前轮51与辅助后轮52被配置为在x方向上相错，如此，多个辅助轮50在底盘10上的布置分散开来，从多区域保护底盘10并且提供前进越障辅助。
60.本实施例中，包括两个辅助前轮51以及两个辅助后轮52。
61.在其他实施例中，也可以仅设置一组辅助轮50，单组辅助轮50也可以仅设置一个轮结构。
62.请参照图3、图4，在本实用新型的行走设备轮组结构的一实施例中，为了使轮组结构越障时，多组辅助轮50提供分级越障辅助，使越障更加平稳，与辅助前轮51底部相切的平面为s21，与辅助后轮52底部相切的平面为s22，s21位于s22上方。如此，降低驱动轮22上障碍物最高点的阻力，使驱动轮22更容易爬山障碍物最高点。并且，对于底盘10尺寸较大的轮组结构(如商用行走设备)，采用此种方式设置辅助轮50，前支撑轮33与驱动轮22之间的过渡更加平稳。
63.在其他实施例中，多个辅助轮50底部的高度也可以设计为一致，也即所有辅助轮50的底端均与同一水平面相切。
64.在本实用新型的行走设备轮组结构的一实施例中，前轮组件30与后轮组件40均为万向轮组件，即，前轮组件30中与后轮组件40中的轮体，均既可绕水平轴线相对底盘10转动，又可绕竖直轴线相对底盘10转动。前轮组件30采用万向轮设计，使行走设备更容易转向，后轮组件40采用万向轮设计，可与前轮组件30配合，使转向更加顺畅，轮组结构在越障时，也更加顺畅灵活，提高通过性。
65.请参照图1至图5，为了使轮组结构的拆装更加方便，本实施例中，前轮组件30为前轮模块，将前支撑轮33与辅助前轮51集成在同一个前轮模块内，前轮模块可整体地安装至底盘10或由底盘10拆卸，拆装更加方便。前轮模块还包括第一安装架31、轮座32、第一安装轴35、第一轮轴361与第二轮轴362。第一安装轴35沿z方向延伸，第一轮轴361与第二轮轴362均沿x方向延伸。
66.本实施例中，轮座32通过第一安装轴35与安装架枢接，前支撑轮33通过第一轮轴361与轮座32枢接，越障轮34通过第二轮轴362与轮座32枢接。在行走设备在行走面前进或后退时，前支撑轮33绕第一轮轴361转动，在行走设备向前行走越障时，越障轮34绕第二轮轴362转动。在行走设备转向时，轮座32绕竖向的第一安装轴35相对第一安装架31转动，从而带动前支撑轮33绕竖向的第一安装轴35相对第一安装架31转动。安装前轮模块时，直接通过紧固件将第一安装架31锁附至底盘10即可。
67.本实施例中，还在第一安装架31与轮座32之间设置轴承37，通过轴承37承受竖向荷载，提高轮座32转动的顺畅性。
68.本实施例的前轮组件30，不仅实现了前支撑轮33与越障轮34的万向转动，并且通过第一安装架31的设置，将前轮模块与底盘10独立分开，不用拆卸前支撑轮33、越障轮34、轮座32等结构，可直接安装或拆卸第一安装架31，实现前轮模块的快装快拆，便于维修。
69.在其他实施例中，也可以将前支撑轮33与越障轮34配置为相互独立的万向轮，分
别安装至底盘10。当然，也可以将前轮组件30配置为，前支撑轮33为万向轮(可以绕两个转轴相对底盘10转动)，越障轮34只能绕单一转轴相对底盘10转动。
70.在本实用新型的轮组结构的一实施例中，后轮组件40为万向轮组件，后轮组件40包括转接座以及第二安装架41，后支撑轮42通过水平枢接轴与转接座枢接，转接座通过竖直枢接轴与第二安装架41枢接，第二安装架41通过紧固件安装至底盘10，从而实现后万向轮的安装。
71.在本实用新型的轮组结构的一实施例中，为了保证过坎时的稳定性，前轮组件30设置至少两个越障轮34。在x方向上，两个越障轮34分别设于前支撑轮33的相对两侧，如此，越障轮34刚爬上障碍物，两侧的越障轮34可以稳定地撑起行走设备，避免行走设备重心偏移。
72.请参照图1、图2、图6、图7，在本实用新型的轮组结构的一实施例中，驱动轮组件中包括多个驱动模块20，多个指的是两个或两个以上，多个驱动模块20在x方向上间隔设置。
73.驱动模块20包括安装轮架21，驱动装置23以及驱动轮22。驱动装置23通过传动组件与驱动轮22传动连接。
74.安装轮架21的一端通过第一枢接轴241与驱动轮22枢接，另一端通过第一枢接轴241与底盘10枢接。当驱动轮22接触行走面时，在驱动装置23的驱动下，驱动轮22绕第一枢接轴241的中心轴线相对安装轮架21转动，从而使驱动轮22相对行走面滚动，带动轮组结构以及行走设备整体在行走面行走。
75.而安装轮架21与底盘10枢接，可以为驱动模块20提供过坎浮动自由度。本实施例中，驱动模块20整体可以绕第二枢接轴242的中心轴线相对底盘10转动，使驱动模块20整体具有相对行走面上下浮动的自由度，驱动模块20浮动时驱动轮22在z方向上接近或远离底盘10。如此，行走设备的轮组结构在越障过程中，驱动轮22可浮动，具有减震效果，避免在越过障碍物时行走设备的主机体发生太大的跳动，保证行走设备的平稳行走。
76.本实施例中，驱动装置23通过传动组件与第一枢接轴241传动连接，传动组件为传动齿轮组。
77.在其他实施例中，传动组件也可以为传动带或其他结构。
78.本实施例中，安装轮架21设置安装槽，驱动装置23至少一部分装入安装槽内，驱动装置23被配置为与安装轮架21相对固定。将驱动装置23安装至安装轮架21，驱动装置23可随安装轮架21、驱动轮22相对底盘10上下浮动，保证驱动装置23与驱动轮22之间的可靠传动连接。本实施例中，每个驱动模块20都配置驱动装置23。
79.在本实用新型的轮组结构的一实施例中，在驱动模块20与底盘10之间通过第二枢接轴242实现驱动模块20的浮动安装的基础上，为了在驱动轮22遇到障碍向上浮动之后，能够向下复位，在驱动模块20配置弹性复位件。
80.弹性复位件的一端与安装轮架21连接，另一端与底盘10连接。弹性复位件被配置为，弹性复位件在驱动模块20绕第二枢接轴242向接近底盘10的方向转动时积蓄弹性复位力，即，在驱动轮22向上浮动时，弹性复位件发生变形积蓄弹性复位力。弹性复位力作用于驱动模块20，以使驱动模块20具有向远离底盘10的方向转动的趋势，即，弹性复位力使驱动轮22有向下浮动的趋势。
81.本实施例中，通过在驱动模块20与底盘10之间设置弹性复位件，使轮组结构完成
越障之后，弹性复位件的弹性力能够趋使驱动模块20向下浮动，驱动轮22与行走面保持可靠接触，保证驱动轮22继续正常滚动，行走设备在行走面继续行走。
82.在设置了弹性复位件的基础上，为了便于安装弹性复位件，如图6、图7所示，在安装轮架21设置挂钩211，采用弹簧(图未示出)作为弹性复位件，弹簧的两端设置勾部，弹簧的一端勾在挂钩211上，另一端勾在底盘10上。当驱动轮22下方有凸起的障碍物时，驱动模块20向上浮动时，弹簧变形拉长，继续弹性力，当驱动模块20越过凸起的障碍物时，弹簧拉动安装轮架21向下运动，从而带动驱动轮22向下运动。
83.本实施例在安装轮架21设置挂钩211，使弹簧与安装轮架21的组装方便快捷。
84.本实施例中，安装轮架21为塑胶轮架，如此，容易在安装轮架21上成型挂钩211，降低成本。
85.在其他实施例中，弹性复位件也可以为弹片、弹性球等结构。弹性复位件也可以通过焊接、卡接等方式实现与安装轮架21的卡接。
86.在其他实施例中，在驱动模块20浮动安装于底盘10的基础上，也可以通过配重的方式，通过自重实现驱动模块20在上浮后向下运动复位。
87.在本实用新型的轮组结构的一实施例中，为了方便安装以及保护驱动模块20，在底盘10设置下方腔开口的安装型腔。安装轮架21、驱动装置23、第一枢接轴241、第二枢接轴242配置于安装型腔内；驱动轮22的一部分配置于安装型腔内，驱动轮22的下部由腔开口伸出，以使驱动轮22下部相对于底盘10向下凸出。
88.由于驱动模块20内设有驱动装置23、传动组件等结构，通过这些构件安装在安装型腔的内部，不仅可以保护这些构件，保证驱动轮22的可靠工作，还可以使行走设备的外观更加简洁。
89.在本实用新型的清洁机器人的一实施例中，清洁机器人包括主机体、清洁件以及上述任意实施例中的行走设备轮组结构，底盘10与主机体连接。用于清洁地面的清洁件安装至底盘10的下方。
90.其中，清洁件可以为但不限于用于清洗清洁面的滚筒，用于清扫清洁面的清洁刷或清洁扫，用于吸尘的吸尘模块等。
91.本实用新型的清洁机器人，可提高机器人的通过性能，从而提高机器人的清洁覆盖率。
92.本实施例中，至少一清洁件设置于两个驱动轮22之间，如此，有效利用两个驱动轮22之间的空间，即使清洁件在清洁行走面上的脏污或杂物时对行走设备继续向前行走带来一定阻碍，但是位于清洁件x方向上两侧的驱动轮22能够可靠地驱动行走设备向前继续行走，整机配重更加合理，整机结构布局更加合理，行走设备工作更加可靠。
93.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左、”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
94.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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实用新型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一定指的是相同的实施例或示例。
95.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
96.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。