机器人底盘装置及其机器人的制作方法

本专利申请涉及机器人技术领域，特别是涉及机器人底盘装置及其机器人。

背景技术：

对于轮式移动机器人来说，底盘是整个机器人在空间位置移动的执行单元，因此其性能直接决定了整个机器人的移动能力，对整个机器人的运动性能至关重要。

当机器人移动过程当中，难免遇到地面不平整的情况，若底盘的减震性能不好，就极易造成机器人的整体摇晃，甚至有跌倒的风险。因此良好稳定的减震系统是决定底盘性能的关键因素之一。

目前机器人底盘的减震方式多采用弹簧直接将底盘与车轮隔离开来，通过选用合适的弹簧会在一定的程度上达到减震的效果，但对于如何保持车轮轴线水平，以及保持水平方向车轮与电机的位置固定这两点并没有详尽的考虑。

以下简单解释一下为什么要(1)保持车轮轴线水平，(2)保持水平方向车轮与电机的位置固定的原因。首先机器人是通过电机上的编码器经过一函数推到得到里程计信息，如果前述两个条件不满足，那么此函数在一定程度上就会引入误差，当此误差积累时就会造成里程计不准确，给后期的机器人的定位与导航带来误差。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供机器人底盘装置及其机器人，改进底盘的减震结构以令底盘的活动轮始终保持车轮轴线水平，解决现有技术的问题。

为实现上述目标及其他相关目标，本专利申请提供一种机器人底盘装置，包括：底盘主体；至少两个相对设置的活动轮组件；所述活动轮组件包括：活动轮，具有轮轴；连接件，设有沿竖直方向设置且形状配合地供所述轮轴穿合的结合部，且所述轮轴能于所述结合部内转动；关节组件，包括至少两个关节件；各所述关节件为以垂直于所述轮轴轴向的水平方向为视角方向而得到呈现平行四边形的侧视图的结构，每个所述关节件的相邻边件铰接且每个所述关节件与相邻关节件共用一边，而所述关节组件两端关节件的相互平行的外边分别固定于所述底盘主体及连接件。

于本专利申请的一实施例中，所述外边沿水平方向固定设置或竖直方向固定设置。

于本专利申请的一实施例中，所述连接件具有设有所述结合部的竖直段、以及与所述竖直段一端连接且另一端延伸至所述底盘主体下方的水平段，所述机器人底盘装置包括：第一减震弹簧，其上端固定于所述底盘主体且其下端固定于所述水平段。

于本专利申请的一实施例中，所述水平段沿水平方向设置。

于本专利申请的一实施例中，所述轮轴邻近所述结合部处的一端通过传动装置连接于一驱动装置。

于本专利申请的一实施例中，所述驱动装置包括电机、及连接在所述电机和传动装置之间的减速器。

于本专利申请的一实施例中，于本专利申请的一实施例中，所述的机器人底盘装置，包括：多个从动于所述活动轮的从动轮，设置于所述底盘主体底面。

于本专利申请的一实施例中，各所述从动轮中的部分或全部为全向轮。

于本专利申请的一实施例中，各所述从动轮与所述底盘主体间设有第二减震弹簧。

于本专利申请的一实施例中，所述平行四边形各条边处的结构为一个或多个位于同一平面且相互平行的板状体或条状体

为实现上述目标及其他相关目标，本专利申请提供一种机器人，包括所述的机器人底盘装置。

如上所述，本专利申请提供的机器人底盘装置及其机器人，其中，所述机器人底盘装置包括：底盘主体；至少两个相对设置的活动轮组件；所述活动轮组件包括：活动轮，具有轮轴；连接件，设有沿竖直方向设置且形状配合地供所述轮轴穿合的结合部，且所述轮轴能于所述结合部内转动；关节组件，包括至少两个关节件；各所述关节件为以垂直于所述轮轴轴向的水平方向为视角方向而得到呈现平行四边形的侧视图的结构，每个所述关节件的相邻边件铰接且每个所述关节件与相邻关节件共用一边，而所述关节组件两端关节件的相互平行的外边分别固定于所述底盘主体及连接件；利用多平行四边形的活动结构来连接活动轮组件及底盘主体，从而能保持活动轮的轮轴方向水平，避免现有技术的缺陷。

附图说明

图1显示为本专利申请一实施例中机器人底盘装置的立体结构示意图。

图2a及2b显示为本专利申请于不同实施例中所述活动组件设置方式的简化结构示意图。

图3显示为本专利申请于一实施例中机器人底盘装置中从动轮上设置减震弹簧的结构示意图。

图4a至图4c显示为本专利申请的机器人底盘装置与现有技术分别应用的效果比对的简化结构示意图。

元件标号说明

1 底盘主体

2 活动轮

21 轮体

22 轮轴

3 连接件

31 竖直段

32 水平段

33 第一减震弹簧

4 关节组件

41 关节件

5 从动轮

51 第二减震弹簧

6 传动装置

7 驱动装置

71 电机

72 减速器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本专利申请提供一种机器人底盘装置，其包括：底盘主体1、活动轮2组件和关节组件4。

所述底盘主体1，用于承载机器人主体。

所述活动轮2组件，有至少两个，分别于所述底盘主体1相对两侧设置。所述活动轮2组件包括活动轮2及连接件3。

所述活动轮2，用于在地面上滚动，其具有轮体21及从所述轮体21轴心延伸出的轮轴22；所述连接件3，设有沿竖直方向设置且形状配合地供所述轮轴22穿合的结合部，且所述轮轴22能于所述结合部内转动。所述轮轴22可为圆柱形，所述结合部为圆孔，优选的，所述结合部与所述轮轴22尺寸匹配以防止所述轮轴22在其内晃动。

优选的，于本实施例中，所述连接件3具有设置所述结合部的竖直段31，以及连接所述结合段一端的水平段32，所述水平段32可延伸至底盘下方，如图可见，所述连接件3呈现以下结构：用平行于轮轴22轴向的竖直平面(即图2中所示的纸面所在的平面)进行剖切而获得剖面为横向设置的L形的结构；如图3所示，所述机器人底盘装置还包括第一减震弹簧33，其下端固定设于所述水平段32，其上端固定于所述底盘主体1下表面，优选的，所述第一减震弹簧33沿竖直方向设置，避免有其它方向的分力。

所述关节组件4，包括至少两个关节件41，虽然本实施例中仅展示了两个关节件41，但其数量并非以此为限。

各所述关节件41为以垂直于所述轮轴22轴向的水平方向为视角方向而得到呈现平行四边形的侧视图的结构，每个所述关节件41的相邻边件铰接且每个所述关节件41与相邻关节件41共用一边，而所述关节组件4两端关节件41的相互平行的外边分别固定于所述底盘主体1及连接件3。

需说明的是，所述关节件41的侧视方向为平行四边形，其结构可以有多种；举例来说，设一平行四边形的上边为A，设与A左右两侧相铰接的两个沿竖直方向设置的边为B和C，与A平行的边为D，A、B、C、D处的结构可以是由一或多个位于同一平面且相互平行的片状体、板状体、或条状体构成，例如图1所示的关节件41，其A处对应的结构为一条状体，而其D处的结构为两个条状体，而B、C处结构为沿竖直方向的板状体，因此，平行四边形各边处的结构可根据实际需求加以变化，并非以本实施例为限。

于本实施例中，所述关节件41有两个，在其它实施例中也可以有更多个，在通过竖直方向设置的结合部结合于所述轮轴22后，通过多个侧视图呈平行四边形的关节件41边边相连形成关节组件4即可保证所述两个外边间平行，两个外边能维持竖直或水平地固定设于连接件3和底盘主体1的情况下，连接件3和底盘主体1的相对运动都是在竖直方向或水平方向进行，则活动轮2在水平地面活动时，连接件3结合部内的活动轮2的轮轴22也能维持水平而不会发生倾斜。

举例来说，如图2a及图2b所示，关节组件4的两个外边可以是如图2a所示A1，C1的垂直设置(即可参考图1实施例)；也可以是如图2b所示的，A2、C2水平设置。

另外，所述轮轴22穿合在所述结合部的一端可通过传动装置6连接至驱动装置7，所述驱动装置7驱动所述活动轮2活动。所述传动装置6例如为伸缩组件、转动组件和/或齿轮组件等，例如丝杆，所述驱动装置7可包括电机71，优选还可包括连接在电机71和传动装置6间的减速器72。

于本实施例中，所述活动轮2组件为两个，其轮轴22位于同一直线上，两活动轮2可差动运行；而在其它实施例中，所述活动轮2组件亦可有多个，而实现底盘装置在多个方向的活动。所述活动轮2可以是圆盘状，也可以是球状。

优选的，所述机器人底盘装置还可包括：多个从动于所述活动轮2的从动轮5，设置于所述底盘主体1底面；优选的，各所述从动轮5中的部分或全部为全向轮；优选的，如图3所示，各所述从动轮5与所述底盘主体1间设有第二减震弹簧51。

再如图4a～4c所示，展示本专利申请的底盘装置和现有技术应用的效果对比。

图4a所示，一机器人Z通过其底盘的两个活动轮X1、X2在地面移动；如图4b所示，若采用现有技术的方案，则X1’在爬上障碍物Y的时候其轮轴会发生偏转，不能维持水平状态；而如图4c所示，采用本专利申请的技术方案，X1”在爬上障碍物Y时仍能维持其轮轴水平。

结合上述，本专利申请还可提供一种机器人，包括前述实施例中的机器人底盘装置。

综上所述，本专利申请提供的机器人底盘装置及其机器人，其中，所述机器人底盘装置包括：底盘主体；至少两个相对设置的活动轮组件；所述活动轮组件包括：活动轮，具有轮轴；连接件，设有沿竖直方向设置且形状配合地供所述轮轴穿合的结合部，且所述轮轴能于所述结合部内转动；关节组件，包括至少两个关节件；各所述关节件为以垂直于所述轮轴轴向的水平方向为视角方向而得到呈现平行四边形的侧视图的结构，每个所述关节件的相邻边件铰接且每个所述关节件与相邻关节件共用一边，而所述关节组件两端关节件的相互平行的外边分别固定于所述底盘主体及连接件；利用多平行四边形的活动结构来连接活动轮组件及底盘主体，从而能保持活动轮的轮轴方向水平，避免现有技术的缺陷。

上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利申请的权利要求所涵盖。