机器人底盘和机器人的制作方法

本公开涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人底盘和机器人。

背景技术：

随着人工智能技术的飞速发展，拥有移动能力的机器人逐渐进入更多领域，为人们提供各种服务。

机器人底盘是控制机器人运动的关键部分，对机器人的通过性、稳定性、安全性及行走姿势有着决定性影响。按移动方式分类，机器人底盘一般分为轮式底盘、履带式底盘、腿式底盘、蛇形式底盘等。其中轮式底盘因控制简便、成本低、运动效率高等原因，成为移动机器人的首选的移动方式。

部分现有的机器人轮式底盘采用两个驱动轮和一个随动轮的三轮结构，这种方式结构简单，不会出现驱动轮悬空现象，可靠性高，但是这种结构稳定性差，遇到外力容易摔倒，无法适用于高重心机器人。还有部分现有的机器人轮式底盘采用了四轮结构，两个驱动轮位于机器人底盘的几何中心，前后各有一个随动轮，这样的结构实现了机器人的原地旋转功能，但这种结构对地面平整度要求较高，稍有不平，容易出现驱动轮悬空现象。还有部分现有的机器人轮式底盘参照汽车悬挂系统的设计，设置了悬挂系统，但是结构复杂，成本较高。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种机器人底盘和具有该机器人底盘的机器人。

本公开第一方面提供一种机器人底盘，包括：第一层盘体；驱动轮安装结构，铰接于所述第一层盘体；驱动轮组件，包括驱动轮和与所述驱动轮驱动连接的驱动机构，所述驱动轮组件安装于所述驱动轮安装结构上；第二层盘体，与所述第一层盘体间隔且相对固定地设置于所述第一层盘体上方；和减震机构，所述减震机构的上端与所述第二层盘体铰接，所述减震机构的下端与所述驱动轮安装结构铰接。

在一些实施例中，两个所述驱动轮安装结构分别铰接于所述第一层盘体的左右两侧；两个所述驱动轮组件分别安装于所述两个驱动轮安装结构上；两个所述减震机构分别与所述两个驱动轮安装结构对应设置，各所述减震机构的下端与对应的所述驱动轮安装结构铰接。

在一些实施例中，所述机器人底盘包括随动轮，所述随动轮设置于所述第一层盘体上。

在一些实施例中，所述机器人底盘包括四个所述随动轮，所述四个随动轮包括设置于所述第一层盘体的前部的两个前轮和设置于所述第一层盘体的后部的两个后轮，所述驱动轮位于所述前轮与所述后轮之间。

在一些实施例中，所述四个随动轮设置于所述第一层盘体的四个角部。

在一些实施例中，每个所述驱动轮组件对应设置并列的两个所述减震机构。

在一些实施例中，所述驱动轮安装结构包括：连杆，包括第一臂和与所述第一臂成角度设置的第二臂，所述第一臂远离所述第二臂的一端与所述第一层盘体铰接；和安装板，与所述第二臂固定连接，所述驱动机构安装于所述安装板上。

在一些实施例中，所述机器人底盘包括检测控制装置，所述检测控制装置设置于所述第一层盘体与所述第二层盘体之间。

在一些实施例中，所述检测控制装置包括电机驱动器、控制器和/或信号检测器。

在一些实施例中，所述机器人底盘还包括电池和第三层盘体，所述第三层盘体与所述第二层盘体间隔且相对固定地设置于所述第二层盘体上方，所述电池设置于所述第二层盘体与所述第三层盘体之间。

本公开第二方面提供一种机器人，所述机器人包括本公开第一方面的机器人底盘。

基于本公开提供的机器人底盘及机器人，通过第一层盘体、第二层盘体、减震机构和驱动轮安装结构的配合连接，利于以简单的减震设计增加机器人通过不平整路面时的平稳性；第一层盘体和第二层盘体之间的间隔可以布置机器人的组成部件，利于实现机器人各部件分层布置，提高机器人的安全性。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开一实施例的机器人底盘的立体结构示意图。

图2为图1所示实施例的机器人底盘的后视结构示意图。

图3为图1所示实施例的机器人底盘的仰视结构示意图。

图4为图1所示实施例的机器人底盘去除了部分结构后的后视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通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，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1至图4所示，本公开实施例提供一种机器人底盘。该机器人底盘主要包括第一层盘体1、驱动轮安装结构、驱动轮组件、第二层盘体2、减震机构5和随动轮9。驱动轮安装结构铰接于第一层盘体1。驱动轮组件包括驱动轮8和与驱动轮8驱动连接的驱动机构7，驱动轮组件安装于驱动轮安装结构上。第二层盘体2与第一层盘体1间隔且相对固定地设置于第一层盘体1上方。减震机构5的上端与第二层盘体2铰接，减震机构5的下端与驱动轮安装结构铰接。

本公开实施例的机器人底盘，通过第一层盘体1、第二层盘体2、减震机构5和驱动轮安装结构的配合连接，利于以简单的减震设计增加机器人通过不平整路面时的平稳性。机器人底盘的第一层盘体1和第二层盘体2之间的间隔可以布置机器人的组成部件，利于实现机器人各部件分层布置，提高机器人的安全性。

如图1至图4所示，在一些实施例中，两个驱动轮安装结构分别铰接于第一层盘体1的左右两侧；两个驱动轮组件分别安装于两个驱动轮安装结构上；两个减震机构5分别与两个驱动轮安装结构对应设置，各减震机构5的下端与对应的驱动轮安装结构铰接。以上设置中两个驱动轮8通过各自的驱动机构7驱动，机器人的驱动轮的行走，转向控制灵活，可以以较少的驱动轮组件兼顾机器人底盘的稳定性和灵活性。

如图1至图4所示，在一些实施例中，机器人底盘包括随动轮9，随动轮9设置于第一层盘体1上。设置随动轮9可以在减少驱动轮8的设置数量的情况下实现机器人底盘的稳定行走，利于降低机器人的成本。随动轮9例如为万向轮，可以增强机器人底盘活动的灵活性。

如图1至图4所示，在一些实施例中，机器人底盘包括四个随动轮9。四个随动轮9包括设置于第一层盘体1的前部的两个前轮和设置于第一层盘体1的后部的两个后轮，驱动轮8位于前轮与后轮之间。四个随动轮9例如分别设置于第一层盘体1的四个角部。以上随动轮9的设置方式利于使机器人底盘的支撑面积做到最大，从而利于提高机器人底盘的稳定性。

如图1所示，为了提高机器人底盘的稳定性，每个驱动轮组件对应设置并列的两个减震机构5。

如图1至图4所示，在一些实施例中，驱动轮安装结构主要包括连杆4和安装板6。连杆4包括第一臂和与第一臂成角度设置的第二臂，第一臂远离第二臂的一端与第一层盘体1铰接。安装板6与第二臂固定连接，例如通过螺纹连接件固定连接。驱动机构7安装于安装板6上。在一些实施例中，每个驱动轮安装结构包括两个连杆4，以使驱动轮安装结构更加稳定。通过设置连杆4和安装板6，可以保证驱动机构7的安装空间及安装稳定性。

如图1至图4所示，在一些实施例中，机器人底盘包括检测控制装置，检测控制装置设置于第一层盘体1与第二层盘体2之间。检测控制装置包括电机驱动器10、控制器和信号检测器至少之一。检测控制装置与机器人底盘的驱动部分分开布置，利于提高机器人的安全性。

如图1至图3所示，在一些实施例中，机器人底盘还包括电池11和第三层盘体3，第三层盘体3与第二层盘体2间隔且相对固定地设置于第二层盘体2上方，电池11设置于第二层盘体2与第三层盘体3之间。电池11例如为快换电池。将电池11布置于第三层底盘3与第二层底盘1之间，利于防止对电池11与其它部件之间的相互影响和干涉，利于提高机器人的安全性。

本公开实施例还提供一种机器人，该机器人包括前述的机器人底盘。本公开实施例的机器人与本公开实施例的机器人底盘具有相同的优点。

以下结合图1至图4进一步说明本公开一实施例的机器人底盘的结构和工作原理。

如图1至图4所示，本公开实施例提供的机器人底盘具有三层结构。该机器人底盘包括从下至上依次间隔固定设置的三层盘体，分别为位于最下层的第一层盘体1、位于中间层的第二层盘体2和位于最上层的第三层盘体3。各层盘体1的形状可以根据需要设置，各盘体整体上可为圆形的、方形的、圆角方形的等，盘体的盘面可以为平的，也可以根据需要设置上凸部、下凹部或台阶部等。例如，在图1至图4所示的实施例中，第三层盘体3包括了台阶部。各盘体上还可以根据需要设置各种孔、槽等。盘体和盘体之间可以通过多根立柱连接。盘体和立柱之间的连接方式例如可以为螺纹连接、焊接等。

如图1至图4所示，机器人底盘包括两个驱动轮组件，和对应与两个驱动轮组件的两个驱动轮安装结构与两组减震机构5。两个驱动轮组件的驱动轮8对称设置于第一层盘体1左右两侧中部。

每组减震机构5包括设置于对应的驱动轮8的前后两侧的两个减震机构5。各减震机构5的上端与第二层盘体2的底部铰接，各减震机构5的下端与对应的驱动轮安装结构铰接。如图4所示，各减震机构5包括可伸缩的导向柱和设置于导向柱外的弹簧，减震机构5的弹簧可在导向柱的延伸方向上压缩或拉伸。

各驱动轮安装结构包括并列、间隔设置的两个连杆4和与两个连杆4固定连接的一块安装板6。两个连杆4中每个连杆4包括第一臂和与第一臂成角度设置的第二臂。第一臂的顶端与第一层盘体铰接，例如可以通过轴承实现铰接。第一臂的下端与第二臂的第一端固定，第二臂大致水平设置，安装板6大致水平地固定安装于两个连杆4的两个第二臂上。驱动机构7例如为伺服电机。驱动机构7固定安装于对应的安装板6上。驱动轮8安装于驱动机构7的输出轴上，从而驱动机构7能带动驱动轮8转动。

如图1至图4所示，机器人底盘包括四个随动轮9。四个随动轮9均为万向轮，分别设置于第一层盘体1的四个角部。本实施例中，第一层盘体1的四个角部分别为圆角。

检测控制装置设置于第二层盘体2的下方，包括电机驱动器10、控制器和信号检测器。

电池11为快换电池，快换电池设置于第二层盘体2和第三层盘体3下方。如图2所示，在第二层盘体2和第三层盘体3的相对的表面上各自设有两个角形安装件，四个角形件限制出了快换电池的安装空间，快换电池可抽拉的安装于四个角形安装件上。

该机器人底盘的工作原理说明如下：机器人底盘的第一层盘体1上安装有6个轮子，四个圆角处为随动轮9，可以使支撑面积尽量做到最大，利于提高机器人的稳定性。机器人底盘的中部左右两侧安装有两个驱动轮8，在自由状态下驱动轮8在减震机构5的弹簧的作用下会低于四个随动轮9，当机器人底盘设置于地面上时，在重力的作用下，减震机构5的弹簧会被压缩，直到随动轮9和驱动轮8处于同一平面。在机器人行走的过程中，如果遇到不平整地面，通过减震机构5的调节作用，可实现驱动轮8与地面始终接触，从而提供足够的摩擦力保证机器人的正常行驶。本实施例中，两个驱动轮8分别受到独立的驱动机构驱动，通过改变左、右驱动轮8的速度及转向，可以实现机器人的前进、后退、转向等功能。由于驱动轮8处于机器人底盘的中部位置，机器人可实现以机器人本体为中心旋转，因此，机器人的转弯半径较小，甚至可以为零。

如图1至图4所示，本实施例中，第一层盘体1下方为机器人底盘的执行装置，包括：驱动轮8、随动轮9、伺服电机、减震机构5、连杆4；第二层盘体2下方为检测控制装置，包括电机驱动器10、控制器、信号检测器；第三层盘体3下方为快换电池。

根据以上描述可知，本公开以上实施例的机器人底盘及具有该机器人底盘的机器人具有以下优点至少之一：

通过减震机构5、连杆4和驱动轮安装结构的配合，利于实现机器人驱动轮与地面保持接触，解决机器人在行走过程中因地面不平整而出现的驱动轮悬空问题，从而利于实现机器人在通过不平整路面时的平稳性。

通过三层盘体将底盘的执行装置、检测控制装置和电池11物理上分离开，利于提高机器人的安全性。

机器人底盘可以设计为具有较小的转弯半径，从而使机器人具有较强的灵活性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。