一种自平衡底盘结构及移动设备的制作方法

1.本技术属于移动设备技术领域，具体涉及一种自平衡底盘结构及移动设备。


背景技术：

2.自机器人诞生以来，机器人已经涉及到各个领域。由于需求的不断提高，以及机器人的智能水平不断提高，其使用场景更多，这就对机器人的通用性提出了更高要求。
3.现有机器人的底盘结构存在以下问题：现有的差数驱动底盘往往是中间轮作为驱动轮，两端轮作为被动轮的六轮布置，中间驱动轮需要用弹性原件增强与地面的摩擦力，而弹性原件存在很多不可控因素，导致结构不够稳定；在经过常规地段时，轮子往往难以均着地，造成负载不能达到理想状态；在经过路障地段时，底盘常常不具备自适应地面的能力，从而难以保持平衡；现有底盘的轮子常常设置相同功率及轮径，导致其难以同时适应室内和室外场景。
4.因此，亟需提出一种结构稳定、整体联动性优良的自平衡底盘结构。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术的缺点或不足，本技术要解决的技术问题是提供一种自平衡底盘结构及移动设备。
6.为解决上述技术问题，本技术通过以下技术方案来实现：
7.本技术提出了一种自平衡底盘结构，包括：底盘本体，及沿所述底盘本体中心线对称设置的第一轮组、第二轮组和摆动连杆组；所述第一轮组与所述第二轮组通过第一连杆连接，所述第一连杆与所述底盘本体转动连接；所述摆动连杆组包括：设置于所述底盘本体中心线上的摆动轴，及设置于所述摆动轴两侧的主动连杆、调节连杆和摆动连杆，所述主动连杆、所述调节连杆和所述摆动连杆依次连接，所述主动连杆与所述第一连杆连接，所述摆动连杆与所述摆动轴连接。
8.可选地，上述的自平衡底盘结构，其中，所述摆动轴的转动中心设置于所述底盘本体的中心线上。
9.可选地，上述的自平衡底盘结构，其中，所述调节连杆与所述摆动连杆通过转轴连接或万向球接。
10.可选地，上述的自平衡底盘结构，其中，所述第一轮组至少包括：第一轮。
11.可选地，上述的自平衡底盘结构，其中，所述第二轮组至少包括：第二轮、第三轮和第二连杆，所述第二连杆连接所述第二轮和所述第三轮，所述第二连杆与所述第一连杆转动连接。
12.可选地，上述的自平衡底盘结构，其中，还包括：第一限位件，所述第一限位件包括：第一限位孔和第一限位杆，所述第一限位孔设置于所述底盘本体上，所述第一限位杆设置于所述第一连杆上，所述第一限位孔与所述第一限位杆连接。
13.可选地，上述的自平衡底盘结构，其中，还包括：第二限位件，所述第二限位件包
括：具有第二限位孔的限位板和第二限位杆，所述限位板设置于所述第一连杆上，所述第二限位杆设置于所述第二连杆上，所述第二限位孔与所述第二连杆连接。
14.可选地，上述的自平衡底盘结构，其中，所述第一限位孔和/或所述第二限位孔包括：腰型孔。
15.可选地，上述的自平衡底盘结构，其中，所述腰型孔的中心线呈圆弧状。
16.本技术还提出了一种移动设备，包括上述的自平衡底盘结构。
17.与现有技术相比，本技术具有如下技术效果：
18.本技术第一连杆连接第一轮组和第二轮组，第一连杆与底盘本体转动连接，使得第一轮组或第二轮组在经过凹凸面时，始终能使轮组着地，进而使其保持相同的动力；本技术实现了三个点与底盘本体连接的稳定结构，且彼此相互牵制、相互补偿，使底盘本体实现平稳运动，能够适应更多运用场景。
19.本技术为纯机械传动结构，降低复杂地面对软件控制的高要求，避免了现有技术安装弹簧原件的不确定性；本技术的第一轮组和第二轮组为全驱模式，均可作为驱动轮，进一步提升了过障能力；本技术的第一轮组和第二轮组设置于底盘本体的外侧，摆动连杆组贴合于底盘本体设置，空间得到合理利用，为更多功能的迭代提供可能，同时底盘本体的高低布置也免受轮径的限制，能够根据使用场景，适应性的调整轮径的大小，通用性优良。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1：本技术一实施例的结构示意图；
22.图2：本技术一实施例中第一轮组、第二轮组和摆动连杆组的示意图；
23.图3：本技术一实施例中第二轮组的结构示意图；
24.图4：本技术一实施例中第一轮组、第二轮组和第一连杆的示意图；
25.图中：底盘本体1、第一轮组2、第二轮组3、第一连杆4、摆动连杆组5、摆动轴6、主动连杆7、调节连杆8、摆动连杆9、第一轮10、第二轮11、第三轮12、第二连杆13、第一限位孔14、第一限位杆15、第二限位孔16、第二限位杆17、限位板18、连接件19、轴承座20及转动轴21。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
27.如图1和图2所示，本技术的其中一个实施例，一种自平衡底盘结构，包括：底盘本体1，及沿所述底盘本体1中心线对称设置的第一轮组2、第二轮组3和摆动连杆组5；所述第一轮组2与所述第二轮组3通过第一连杆4连接，所述第一连杆4与所述底盘本体1转动连接；所述摆动连杆组5包括：设置于所述底盘本体1中心线上的摆动轴6，及设置于所述摆动轴6两侧的主动连杆7、调节连杆8和摆动连杆9，所述主动连杆7、所述调节连杆8和所述摆动连杆9依次连接，所述主动连杆7与所述第一连杆4连接，所述摆动连杆9与所述摆动轴6连接。
28.在本实施例中，第一连杆4连接第一轮组2和第二轮组3，第一连杆4与底盘本体1转动连接，使得第一轮组2或第二轮组3在经过凹凸面时，始终能使轮组着地，进而使其保持相同的动力；摆动连杆组5的两端分别与底盘本体1两侧的第一连杆4固定连接，以协调底盘本体1两侧的轮组，使底盘结构的整体性更强。摆动连杆组5具体包括：设置于所述底盘本体1中心线上的摆动轴6，及设置于所述摆动轴6两侧的主动连杆7、调节连杆8和摆动连杆9，主动连杆7、调节连杆8和摆动连杆9依次转动连接，主动连杆7与第一连杆4固定连接，摆动连杆9与摆动轴6转动连接。通过上述设置，当底盘本体1一侧的第一轮组2或第二轮组3处于凹面或凸面时，第一连杆4随之转动，由此与该第一连杆4固定连接的主动连杆7转动，使调节连杆8向前或向后移动，摆动连杆9随之运动，进而使底盘本体1另一侧的摆动连杆9、调节连杆8和主动连杆7产生相反的移动，以确保底盘本体1保持始终保持平衡。此外，底盘本体1两侧的第一连杆4与底盘本体1转动连接，摆动轴6与底盘本体1转动连接，实现了三个点与底盘本体1连接的稳定结构，且彼此相互牵制、相互补偿，使底盘本体1实现平稳运动，能够适应更多运用场景。
29.本实施例为纯机械传动结构，降低复杂地面对软件控制的高要求，避免了现有技术安装弹簧原件的不确定性；本实施例的第一轮组2和第二轮组3为全驱模式，均可作为驱动轮，进一步提升了过障能力；本实施例的第一轮组2和第二轮组3设置于底盘本体1的外侧，摆动连杆组5贴合于底盘本体1设置，空间得到合理利用，为更多功能的迭代提供可能，同时底盘本体1的高低布置也免受轮径的限制，能够根据使用场景，适应性的调整轮径的大小，通用性优良。
30.具体地，所述摆动轴6的转动中心设置于所述底盘本体1的中心线上，使得底盘本体1两侧的第一轮组2和第二轮组3受力均衡。
31.可选地，所述第一连杆4与所述底盘本体1转动连接是通过转动组件实现的，所述转动组件包括：转动轴21和轴承座20，所述轴承座20固定设置于所述底盘本体1上，所述转动轴21连接所述轴承座20和所述第一连杆4。
32.可选地，所述调节连杆8与所述摆动连杆9通过转轴连接或万向球接。
33.在本实施例中，主动连杆7与第一连杆4通过连接件19固定连接，主动连杆7与调节连杆8通过转动轴21实现转动连接，调节连杆8与摆动连杆9通过转动轴21实现转动连接，当然，本领域技术人员还可通过万向球接的方式实现调节连杆8与摆动连杆9之间的连接，万向球接相对于转动连接更没有转动空间的限制，能够进一步提升底盘结构的过障能力。
34.可选地，所述第一轮组2包括但不限于第一轮10，本领域技术人员有动机对第一轮组2的具体结构进行适应性调整，如增设轮的数量等。
35.如图3所示，所述第二轮组3至少包括：第二轮11、第三轮12和第二连杆13，所述第二连杆13连接所述第二轮11和所述第三轮12，所述第二连杆13与所述第一连杆4转动连接。
36.在本实施例中，第二连杆13的两端分别连有第二轮11和第三轮12，第二连杆13的中部与第一连杆4转动连接，即第一连杆4的一端连有第一轮10，第一连杆4的另一端设有轴承，转动轴21通过轴承连接第一连杆4和第二连杆13。第二轮11设置在第一轮10和第三轮12之间，第二轮11的转轴与第一连杆4的转轴处于同一竖直平面内。本实施例通过六轮自适应地面的凹凸情况，使得底盘结构能够相较四轮情况更为平稳的运行。本实施例的六个轮均可作为驱动轮，越障表现更优，能够实现垂直面移动。
37.具体地，自平衡底盘结构还包括：第一限位件，所述第一限位件包括：第一限位孔14和第一限位杆15，所述第一限位孔14设置于所述底盘本体1上，所述第一限位杆15设置于所述第一连杆4上，所述第一限位孔14与所述第一限位杆15连接。
38.在本实施例中，底盘本体1上设有第一限位孔14，第一连杆4上设有第一限位杆15，第一限位杆15通过第一限位孔14连接底盘本体1和第一连杆4，从而限制第一连杆4相对底盘本体1的转动范围，保障底盘结构运行的稳定性。
39.如图4所示，自平衡底盘结构还包括：第二限位件，所述第二限位件包括：具有第二限位孔16的限位板18和第二限位杆17，所述限位板18设置于所述第一连杆4上，所述第二限位杆17设置于所述第二连杆13上，所述第二限位孔16与所述第二连杆13连接。
40.在本实施例中，第一连杆4上设置带有第二限位孔16的限位板18，第二连杆13上设有第二限位杆17，第二限位杆17通过第二限位孔16连接第一连杆4和第二连杆13，从而限制第二连杆13相对第一连杆4的转动范围，底盘本体1上可对应设置第二限位孔16，第二限位杆17通过第二限位孔16连接底盘本体1、第一连杆4和第二连杆13，以进一步保障底盘结构运行的稳定性。
41.可选地，所述第一限位孔14和/或所述第二限位孔16包括但不限于腰型孔。
42.可选地，所述腰型孔的中心线呈圆弧状，通过设置为具有弧度的腰型孔，相较没有弧度的腰型孔能够提升底盘结构的灵活度，减少刚性碰撞。
43.在本实施例中，腰型孔的中心线呈圆弧状，圆弧的中心与其对应的转动中心同心，即第一限位孔14的圆弧中心与第一连杆4的转动中心重合，第二限位孔16的圆弧中心与第二连杆13的转动中心重合。
44.可选地，所述腰型孔能够提供的转动范围为
±
45
°
；优选地，所述腰型孔能够提供的转动范围为
±
30
°
，以提供更优的过障能力。
45.在本实施例中，以第三轮12作为前轮，以第一轮10作为后轮，因此，第一限位孔14和第二限位孔16的圆弧凹面朝向第三轮12，当然，本技术不排斥将第一轮10作为前轮。当第三轮12作为前轮时，更靠近第三轮12的第二限位孔16的转动范围小于远离第三轮12的第一限位14，从而避免前轮过限，削弱后轮的平衡能力。因此，所述第一限位孔14与所述第二限位孔16的转动范围相差1
°
～2
°
，在本实施例中，第二限位孔16的转动范围小于第一限位孔14有1.5
°
。
46.可选地，所述第一连杆4和/或所述第二连杆13为折弯连杆。
47.可选地，所述第一轮10、第二轮11和/或第三轮12采用麦克纳姆轮，使其表面具有较高的粗糙度，提升轮的摩擦力。
48.本技术还提出了一种移动设备，包括所述的自平衡底盘结构。
49.具体地，所述的自平衡底盘结构详见上文描述，这里不再赘述。
50.可选地，所述移动设备包括但不限于车或机器人等。
51.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“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，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
52.在本技术中，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。
53.在本实施例的描述中，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技术的限制。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。
54.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本技术进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本技术的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本技术的权利要求范围内。