一种移动机器人底盘的制作方法

文档序号:15621279发布日期:2018-10-09 22:09阅读:188来源:国知局

本实用新型涉及机器人技术领域,尤其涉及一种移动机器人底盘。



背景技术:

随着科学的发展和技术的进步,地面移动机器人已经能够代替人类执行越来越多的任务。例如,在反恐斗争进行侦察排爆工作、火灾现场勘察火情、处理着火点,代替人类执行巡检等任务中,机器人开始发挥越来越大的作用。

移动机器人底盘作为机器人功能模块的载体。在使用时,一般情况下需要在移动机器人底盘上安装特定功能的模块,例如安装视频云台可实现远程可视化;安装机械臂及特定工具,可实现搬运、抓、扒、钩、摧毁危害物等操作;安装环境检测仪,可远程对现场环境进行检测,确保人员安全;安装消防水炮可以,实现远程移动式灭火。

在执行任务中有时会发生突发情况,任务和工作环境会发生变化,移动机器人底盘的零部件也会出现损坏,因此,不但要求移动机器人底盘本身具有可靠的性能和易于拆卸安装的结构,还需要其能够快速的更换各种功能模块。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种模块化的移动机器人底盘,能够快速安装和拆卸移动底盘的各个模块。

为了达到上述目的,本实用新型提供了一种移动机器人底盘,包括箱体、摆臂驱动模块、两个后轮驱动模块、两个行走模块和两个摆臂模块,所述箱体包括前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、盖板和底板,所述两个行走模块分别安装在所述左侧板和所述右侧板的外侧;

所述两个后轮驱动模块分别安装在所述左侧板和所述右侧板的内侧,分别驱动一个所述行走模块,且两个所述后轮驱动模块与所述左侧板和所述右侧板平行设置;

两个所述摆臂模块分别安装在两个所述行走模块的外侧,所述摆臂驱动模块安装在所述箱体内,所述摆臂驱动模块的摆臂驱动轴穿过所述行走模块后与所述摆臂模块连接,带动所述摆臂模块转动;

所述盖板上设有功能模块接口。

优选地,所述行走模块包括驱动轮、从动轮和第一履带,所述驱动轮设置在相对应的所述左侧板和所述右侧板的后部,所述从动轮位于相对应的所述左侧板和所述右侧板的外侧前部,所述第一履带套设于所述驱动轮和所述从动轮外,所述后轮驱动模块通过传动部驱动所述驱动轮转动。

优选地,所述摆臂模块包括第一摆臂轮、第二摆臂轮、第二履带、支撑架,所述第一摆臂轮与所述从动轮同轴设置,所述支撑架位于所述第一摆臂轮和所述第二摆臂轮之间,用于固定所述第一摆臂轮和所述第二摆臂轮的相对位置,所述第二履带套设于所述第一摆臂轮和所述第二摆臂轮外;

所述摆臂驱动模块的摆臂驱动轴穿过所述从动轮后与所述第一摆臂轮连接。

优选地,所述支撑架包括第一调节板、第二调节板和拉固板,所述第一调节板的一端通过固定套设于所述摆臂驱动模块的摆臂驱动轴上,随所述摆臂驱动轴转动,所述第二调节板的一端与所述第二摆臂轮连接,所述第一调节板和所述第二调节板的另一端通过所述拉固板连接,且所述第二调节板能够带动所述第二摆臂轮相对所述拉固板移动,以调节所述第一摆臂轮和所述第二摆臂轮的间距。

优选地,所述后轮驱动模块包括后轮驱动电机、后轮驱动减速机和后轮驱动变速箱,所述后轮驱动电机通过所述后轮驱动减速机与所述后轮驱动变速箱的输入轴连接,所述后轮驱动变速箱的输出轴通过传动部与驱动轮的驱动轴连接,并且所述后轮驱动电机的输出轴、后轮驱动行星减速机的输出轴和所述后轮驱动变速箱的输出轴均垂直于所述驱动轮的轴向设置。

优选地,所述传动部为一伞齿轮副,其中一个伞齿轮套设在所述后轮驱动变速箱的输出轴上,另一个伞齿轮套设在后轮驱动轴上。

优选地,述后轮驱动轴通过驱动轮套筒与所述驱动轮固定连接。

优选地,所述摆臂驱动模块包括摆臂驱动电机和摆臂驱动减速机,所述摆臂驱动电机与所述摆臂驱动减速机连接,所述摆臂驱动减速机的两个摆臂驱动轴分别穿过两个所述从动轮与两个所述第一摆臂轮连接。

优选地,在所述摆臂驱动减速机的一个所述摆臂驱动轴上套设有第一传动齿轮,在所述第一传动齿轮的一侧还设有与所述第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮,所述第二传动齿轮通过旋转轴固定在固定架上,所述第二传动齿轮带动所述旋转轴相对所述固定架转动,所述固定架固定在所述箱体,且所述固定架上还设有用于检测所述旋转轴旋转角度的位置传感器。

优选地,所述箱体的前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、盖板和底板之间均为可拆卸连接。

本实用新型的上述技术方案具有如下优点:本实用新型提供的移动机器人底盘包括箱体、摆臂驱动模块、两个后轮驱动模块、两个行走模块和两个摆臂模块,该底盘通过模块化设计,能够快速安装和拆卸移动底盘的各个模块,并且两个后轮驱动模块均与箱体的左侧板和右侧板平行设置,使底盘内布局更合理,节约安装空间。在两个行走模块的外侧各安装一个摆臂模块,可大大增强底盘的越障能力,而且使用一个摆臂驱动模块驱动两个摆臂模块,使结构更简单。箱体的盖板上设有功能模块接口,能够快速安装各种功能模块。

附图说明

图1是本实用新型实施例移动机器人底盘的结构示意图;

图2是本实用新型实施例移动机器人底盘的箱体结构示意图;

图3是本实用新型实施例移动机器人底盘去除第一履带、第二履带、箱体前后侧板及盖板后的结构示意图;

图4是本实用新型实施例移动机器人底盘去除箱体前后侧板、盖板和底板后的结构示意图;

图5是图3的A-A剖面示意图;

图6是本实用新型实施例移动机器人底盘的后轮驱动模块结构示意图;

图7是图6的B-B剖面示意图;

图8是本实用新型实施例移动机器人底盘的摆臂模块去除第二履带后的分解状态示意图;

图9是本实用新型实施例第一调节板结构示意图;

图10是本实用新型实施例第二调节板结构示意图。

图中:10:后轮驱动模块;101:后轮驱动电机;102:后轮驱动减速机;103:后轮驱动变速箱;104:固定座;106:伞齿轮副;1061:伞齿轮;107:第一静密封;108:驱动轴套筒;109:第一动密封;11:摆臂驱动模块;111:摆臂驱动电机;112:摆臂驱动减速机;113:摆臂驱动轴;114:第二动密封;115:第二静密封;12:箱体;121:功能模块接口;13:行走模块;131:驱动轮;132:从动轮;133:第一履带;134:后轮驱动轴;135:驱动轮轴套;136:从动轮轴套;14:摆臂模块;141:第一摆臂轮;142:第二摆臂轮;143:支撑架;1431:第一调节板;1432:第二调节板;1433:拉固板;144:摆臂轮轴套;145:第二履带;15:第一传动齿轮;16:第二传动齿轮;17:固定架;18:天线;100:轴承。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图4所示,本实用新型实施例提供的移动机器人底盘,包括箱体12、摆臂驱动模块11、两个后轮驱动模块10、两个行走模块13和两个摆臂模块14,其中,箱体12包括前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、盖板和底板,两个行走模块13分别安装在箱体12的左侧板和右侧板外,两个后轮驱动模块10分别安装在箱体12的左侧板和右侧板的内侧,分别驱动一个行走模块13,并且两个后轮驱动模块10均与箱体12的左侧板和右侧板平行设置,使底盘内布局更合理,节约安装空间。两个摆臂模块14分别安装在两个行走模块13的外侧,摆臂驱动模块11安装在箱体12内,摆臂驱动模块11的摆臂驱动轴113穿过行走模块13后与摆臂模块14连接,带动摆臂模块14转动,箱体12的盖板上设有功能模块接口121,用于快速安装各种功能模块,例如,机械臂、云台等。该功能模块接口121可以是机械接口或电连接插口。

该移动机器人底盘的摆臂驱动模块11、两个后轮驱动模块10、两个行走模块13和两个摆臂模块14可以先组装完成后再安装到箱体12,安装简单方便,并且底盘设有摆臂模块14,可大大增强底盘的越障能力,而且使用一个摆臂驱动模块驱动两个摆臂模块14,使结构更简单。使用两个后轮驱动模块10分别驱动两个行走模块13,方便对底盘的控制,尤其是对履带式底盘的转向控制。并且两个后轮驱动模块10平行箱体12的左侧板和右侧板设置,在很大程度上了节约底盘内的安装空间,使底盘内各部分的安装布局更合理。

在优选实施例中,箱体12的前侧板、后侧板、左侧板、右侧板、盖板和底板之间均为可拆卸连接,例如,通过扣合结构扣合连接或者螺栓固定连接等。可以先将部件组装到相应的侧板、盖板或底板上,然后将各侧板、盖板和底板组装成箱体,例如,将一个先将行走模块13和一个后轮驱动模块10安装在左侧板,将灯具等安装到箱体12的前侧板,将电源模块安装到底板的合适位置,等依次类推,将相应的部件安装到相应的侧板、底板或盖板上,然后将各侧板、底板和盖板组装成箱体12,即基本完成了底盘的安装,模块化安装使安装更方便快捷。

在优选实施例中,如图1、图3和图4所示,行走模块13包括驱动轮131、从动轮132和第一履带133,其中,驱动轮131设置在相对应的箱体12的左侧板和右侧板的后部,从动轮132位于相对应的左侧板和右侧板的外侧前部,第一履带133套设于驱动轮131和从动轮132外,后轮驱动模块13通过传动部使驱动轮131转动。

如图3、图4和图6所示,后轮驱动模块10包括后轮驱动电机101、后轮驱动减速机102和后轮驱动变速箱103,其中,后轮驱动电机101通过后轮驱动减速机102与后轮驱动变速箱103的输入轴连接,后轮驱动变速箱103的输出轴通过传动部与驱动轮131的后轮驱动轴134连接,并且后轮驱动电机101的输出轴、后轮驱动减速机102的输出轴和后轮驱动变速箱103的输出轴垂直于驱动轮131的轴向设置。即后轮驱动电机101、后轮驱动减速机102和后轮驱动变速箱103组成驱动主体,安装方面、具有能变速和负载大的特点,并且整体与箱体12的左侧板和右侧板平行设置,节约安装空间,有利于移动机器人底盘内各部的布局和安装。

优选地,传动部为伞齿轮副106,其中一个伞齿轮1061套设在后轮驱动变速箱103的输出轴上,另一个伞齿轮1061套设在后轮驱动轴134上,结构简单、传动稳定。

如图4、图6和图7所示,驱动轮131位于箱体12的外侧,在箱体12上用于穿设后轮驱动轴134的位置设置驱动轴套筒108,该驱动轴套筒108与箱体12固定连接,例如键连接或螺栓连接。后轮驱动轴134通过轴承100支撑与驱动轴套筒108可转动连接,并实现轴向和径向的定位。

优选地,如图7所示,后轮驱动轴134通过两个间隔设置的轴承100与驱动轴套筒108可转动连接,实现更稳定的传动和支撑。

进一步地,如图7所示,后轮驱动轴134通过驱动轮套筒135与驱动轮131固定连接,避免驱动力直接作用于驱动轮131,减少驱动轮131的磨损,延长驱动轮131的寿命。

具体地,驱动轮套筒135嵌设在驱动轮131的中孔内,通过螺钉固定,后轮驱动轴134穿设于所述驱动轮套筒135内,并与驱动轮套筒135键连接,在此,驱动轮套筒135可以看作是后轮驱动轴134的衬套,承载驱动力。

为了减少传动偏差,提高传动的稳定性,优选地,后轮驱动减速机102的输出轴与后轮驱动变速箱103的输入轴通过联轴器连接。

更进一步地,为了减少传动偏差,提高传动的稳定性,如图6所示,后轮驱动减速机102通过固定座104固定在箱体12上。

优选地,固定座104包括安装部的固定部,所述安装部通过螺栓安装在箱体12,固定部为具有过孔的固定板,该固定板一端与固定部垂直连接,后轮驱动减速机102一部分穿过固定板的过孔固定,并通过螺栓将后轮驱动减速机的壳体与固定板固定。

进一步优选地,如图1、图3、图4和图8所示,摆臂模块14包括第一摆臂轮141、第二摆臂轮142、第二履带145、支撑架143,其中,第一摆臂轮141与从动轮132同轴设置,支撑架143位于第一摆臂轮141和第二摆臂轮142之间,用于固定第一摆臂轮141和第二摆臂轮142的相对位置,第二履带145套设于第一摆臂轮131和第二摆臂轮142外。摆臂驱动模块11的摆臂驱动轴113穿过从动轮132后与第一摆臂轮141连接。

如图3-图5所示,摆臂驱动模块11包括摆臂驱动电机111和摆臂驱动减速机112,其中,摆臂驱动电机111与摆臂驱动减速机112连接,摆臂驱动减速机112的两个摆臂驱动轴113分别穿过两个从动轮132与两个第一摆臂轮141连接。优选地,摆臂驱动减速机112为蜗轮蜗杆减速机。更优选地,摆臂驱动电机111通过行星减速机与和蜗轮蜗杆减速机连接,提高传动比。

如图5所示,在箱体12上穿设摆臂驱动轴113处设有从动轮轴套136,摆臂驱动轴113穿过从动轮轴套136,并通过两个轴承100与从动轮轴套136连接,在摆臂驱动轴113的端部固定套设有摆动轮轴套144,第一调节板1431通过摆动轮轴套144与摆臂驱动轴113固定连接,摆动轮轴套144通过一轴承100与第一摆臂轮141连接,即第一摆臂轮141和从动轮132均为自由轮。

优选地,从动轮132有部分与第二履带145接触,从动轮132转动时,可以带动第二履带145转动,进而带动第一摆臂轮141转动。

为了检测摆臂驱动轴113的转动角度,优选地,如图3和图4所示,在摆臂驱动轴113上套设第一传动齿轮15,在第一传动齿轮15的一侧还设有与第一传动齿轮15啮合的第二传动齿轮16,第二传动齿轮16通过旋转轴固定在固定架17上,该第二传动齿轮16带动旋转轴相对固定架17转动,该固定架17固定在箱体12,且固定架17上还设有用于检测旋转轴旋转角度的位置传感器。

优选地,如图3、图8、图9和图10所示,支撑架143包括第一调节板1431、第二调节板1432和拉固板1433,其中,第一调节板1431的一端通过轴承套设于摆臂驱动模块11的摆臂驱动轴113上,第二调节板1432的一端与第二摆臂轮142连接,第一调节板1431和第二调节板1432的另一端通过拉固板1433连接,且第二调节板1432能够带动第二摆臂轮142相对拉固板1433移动,以调节第一摆臂轮141和第二摆臂轮142的间距。

进一步优选地,如图8-图10所示,第一调节板1431的前端设有一缺口,在缺口内设有固定部,第二调节板1432的后端伸入所述缺口内,调节螺栓穿过所述固定部后抵在第二调节板1432的后端,通过调节螺栓可以调节第二调节板1432距离固定部的距离,并且第一调节板1431的前端和第二调节板1432的后端远均设有螺纹孔,拉固板1433上设有螺纹孔相应的过孔,螺钉穿过过孔与螺纹孔连接,利用拉固板1433将第一调节板1431和第二调节板1432的相对位置固定,且拉固板1433与第二调节板1432后端的螺纹孔相对应的过孔为长圆孔,以适应第二调节板1432相对第一调节板1431的移动。

为了实现更好的密封,如图7所示,在后轮驱动轴134与驱动轴套筒108之间设置第一动密封109;在驱动轴套筒108与箱体12之间设置第一静密封107。如图5所示,在从动轮轴套136与摆臂驱动轴113之间设有第二动密封114,在从动轮轴套136与箱体12之间设有第二静密封115。

优选地,第一动密封109和第二动密封114均采用骨架油封,第一静密封107和第二静密封115均采用O型圈密封。

进一步地,底盘上还设有天线18和语音模块等功能件,语音模块包括拾音器、麦克风等部件。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

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