一种室内高效移动机器人平台的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种室内高效移动机器人平台。

背景技术：

在当代工业中，机器人指能自动运行任务的人造机器设备，用以取代或协助人类工作，一般会是机电设备，由计算机程序或是电子电路控制。

移动机器人平台为移动机器人提供运动执行和作业载荷安装支持的作用。根据应用领域不同，移动机器人平台通常采用不同的运动系统。比如野外作业机器人多采用越野悬挂系统或履带式移动系统，极限地形探测机器人多采用多足攀爬式移动系统，服务机器人多采用基于轮毂电机或万向轮的移动平台。对于医护、餐饮、物流等应用需求的服务机器人来说，其运动环境通常为室内、高动态环境，要求服务机器人具有高效、快速的环境感知、决策和运动执行能力，进而要求机器人的移动平台具有较高的灵活性和小型障碍物跨越能力。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决对于医护、餐饮、物流等应用需求的服务机器人来说，要求服务机器人具有高效、快速的环境感知、决策和运动执行能力，而提出的一种室内高效移动机器人平台，用以提高室内移动机器人的运动执行的效率和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种室内高效移动机器人平台，包括移动机器人移动平台本体，所述移动机器人移动平台本体包括圆形支撑底盘，所述圆形支撑底盘两侧侧壁均开设有安装口，所述安装口内设置有主动扭矩轮毂电机，所述主动扭矩轮毂电机通过轮毂电机支撑件与圆形支撑底盘连接，所述圆形支撑底盘上设置有两个从动刹车万向轮，所述圆形支撑底盘上方设置有上位机，可充电锂电池和两个轮毂电机驱动器。

优选地，所述可充电锂电池位于轮毂电机驱动器一侧，所述上位机位于轮毂电机驱动器另一侧。

优选地，所述圆形支撑底盘上方开设有多个贯穿侧壁的安装孔，所述上位机、轮毂电机驱动器和可充电锂电池均通过上螺栓螺母固定在圆形支撑底盘上表面，所述轮毂电机支撑件和从动刹车万向轮均通过下螺栓螺母连接在圆形支撑底盘下表面，所述主动扭矩轮毂电机通过连接螺栓螺母与轮毂电机支撑件连接。

优选地，所述圆形支撑底盘中心位置处开设有贯穿侧壁的排线口。

优选地，所述主动扭矩轮毂电机和从动刹车万向轮以十字交叉的形式分布在圆形支撑底盘下方，所述主动扭矩轮毂电机和轮毂电机支撑件分布在圆形支撑底盘左右两侧，从动刹车万向轮分布圆形支撑底盘前后两侧。

优选地，所述可充电锂电池通过输电线与上位机和轮毂电机驱动器连接供电，所述上位机通过信号线与轮毂电机驱动器连接，所述轮毂电机驱动器通过控制线贯穿排线口与主动扭矩轮毂电机连接。

优选地，所述主动扭矩轮毂电机内设置有安装轴，所述轮毂电机支撑件上开设有支撑孔，所述支撑孔与主动扭矩轮毂电机内的安装轴转动连接。

相比现有技术，本发明的有益效果为：

1、通过将主动轮毂电机和从动刹车万向轮以十字交叉的形式安装在圆形底盘下方，其中主动轮毂电机和轮毂电机支撑件分布在左右两侧，通过差速控制实现平台运动和转向，从动刹车万向轮分布前后两侧用于平台稳定支撑保证在运行中的稳定与灵活。

2、轮毂电机支撑件与底盘共4个面过盈装配，其中3个面用于限位，1个面上通过8个m8螺钉固定；圆形底盘直径为600mm，整个底盘的承载能力超过100kg，提高其承载力。

3、圆形支撑底盘距离地面125mm，具备在室内、道路、广场等开阔平整路况中路况下具有较高通过能力，具有较高的灵活性和小型障碍物跨越能力。

附图说明

图1为本发明提出的一种室内高效移动机器人平台的三维结构示意图；

图2为本发明提出的一种室内高效移动机器人平台的底部三维结构示意图；

图3为本发明提出的一种室内高效移动机器人平台的俯视结构示意图；

图4为本发明提出的一种室内高效移动机器人平台中圆形支撑底盘的结构示意图；

图5为本发明提出的一种室内高效移动机器人平台中的轮毂电机支撑件结构示意图。

图中：1圆形支撑底盘、2主动扭矩轮毂电机、3轮毂电机支撑件、4从动刹车万向轮、5上位机、6可充电锂电池、7轮毂电机驱动器、8排线口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种室内高效移动机器人平台，包括移动机器人移动平台本体，移动机器人移动平台本体包括圆形支撑底盘1，圆形支撑底盘1两侧侧壁均开设有安装口，安装口内设置有主动扭矩轮毂电机2，主动扭矩轮毂电机2通过轮毂电机支撑件3与圆形支撑底盘1连接，圆形支撑底盘1上设置有两个从动刹车万向轮4，圆形支撑底盘1上方设置有上位机5，可充电锂电池6和两个轮毂电机驱动器7，可充电锂电池6位于轮毂电机驱动器7一侧，上位机5位于轮毂电机驱动器7另一侧。

进一步地，圆形支撑底盘1上方开设有多个贯穿侧壁的安装孔，上位机5、轮毂电机驱动器7和可充电锂电池6均通过上螺栓螺母固定在圆形支撑底盘1上表面，轮毂电机支撑件3和从动刹车万向轮4均通过下螺栓螺母连接在圆形支撑底盘1下表面，主动扭矩轮毂电机2通过连接螺栓螺母与轮毂电机支撑件3连接，圆形支撑底盘1中心位置处开设有贯穿侧壁的排线口8，用于主动扭矩轮毂电机2控制线缆的排布。

进一步地，主动扭矩轮毂电机2和从动刹车万向轮4以十字交叉的形式分布在圆形支撑底盘1下方，主动扭矩轮毂电机2和轮毂电机支撑件3分布在圆形支撑底盘1左右两侧，从动刹车万向轮4分布圆形支撑底盘1前后两侧。

进一步地，可充电锂电池6通过输电线与上位机5和轮毂电机驱动器7连接供电，上位机5通过信号线与轮毂电机驱动器7连接，轮毂电机驱动器7通过控制线贯穿排线口8与主动扭矩轮毂电机2连接，可充电锂电池6为上位机5和轮毂电机驱动器7供电，轮毂电机驱动器7接受上位机5的数字控制信号并转化为模拟电压量用于进行主动扭矩轮毂电机2的主动控制，通过差速控制实现运动和转向，从动刹车万向轮4用于平台稳定支撑和辅助主动扭矩轮毂电机2实现特定运动，通过从动刹车万向轮4刹车装置可以实现平台的锁死和运动的模式切换。

进一步地，主动扭矩轮毂电机2内设置有安装轴，轮毂电机支撑件3上开设有支撑孔，支撑孔与主动扭矩轮毂电机2内的安装轴转动连接，主动扭矩轮毂电机2通过轮毂电机支撑件3安装固定在底盘上，轮毂电机支撑件与底盘共4个面过盈装配，其中3个面用于限位，一个面上通过8个m8螺钉固定，主动扭矩轮毂电机2安装轴穿过，轮毂电机支撑件3的支撑孔孔深度为20mm，用m10螺母固定，圆形支撑底盘1距离地面125mm，具备在室内、道路、广场等开阔平整路况中路况下具有较强通过能力，整个圆形支撑底盘1的承载能力大于100kg，其上方可以打孔安装基于铝型材组装或焊接的载荷安装架，可用于机械臂、相机、激光雷达等载荷。

为提高室内移动机器人的运动执行的效率和可靠性，本申请提供了一种室内高效移动机器人平台。为更好的理解本发明，下面阐明具体实施方式。

步骤1：室内高效移动机器人平台圆形支撑底盘1和轮毂电机支撑件的机械加工。

圆形支撑底盘1采用45钢机械加工，圆形支撑底盘1的直径为600mm，厚度为15mm，圆形支撑底盘1上打孔用于轮毂电机驱动器7、可充电锂电池6和上位机5的安装，圆形支撑底盘1中心打孔设置排线口，用于电机通信线缆排布，圆形支撑底盘1的三维模型参见图4。

轮毂电机支撑件3的采用45钢机械加工，其与圆形支撑底盘1之间通过4个平面过盈装配，其中3个面用于限位，一个面上通过8个m8螺钉固定，主动扭矩轮毂电机2安装轴穿过，轮毂电机支撑件3的支撑孔孔深度为20mm，用m10螺母固定；轮毂电机支撑件3的三维模型参见图5。

步骤2：室内高效移动机器人平台主动扭矩轮毂电机2、轮毂电机驱动器、从动刹车万向轮4、上位机5和可充电锂电池6选型。

轮毂电机采用一款国产扭矩轮毂电机，其外径为200毫米，轮宽60毫米，具备连续5nm的力矩输出能力，电机中心转轴可以连续承受50kg的横向载荷；主动扭矩轮毂电机2携带霍尔测速传感器，其传感数据可以提供给轮毂电机驱动器以支持闭环定速功能；选用一款4英寸的刹车万向轮用作从动轮，用于移动平台的稳定支撑，并辅助主动扭矩轮毂电机2实现特定运动；

该运动平台的上位机5可以采用nvidiatx2嵌入式计算机，采用12v直流输入，平均功耗为7w，携带6个cpu核心和256个gpu图形处理单元；采用48v，15ah电动车锂电池直接为轮毂电机驱动器，并通过直流降压模块为上位机5计算机供电。

步骤3：室内高效移动机器人平台各部组件安装集成。

上位机5，轮毂电机驱动器7和可充电锂电池6通过上螺栓螺母打孔固定在圆形支撑底盘1上表面；主动扭矩轮毂电机2和从动刹车万向轮4通过下螺栓螺母和轮毂电机支撑件3连接在圆形支撑底盘1下表面；圆形支撑底盘1中心开孔，用于扭主动扭矩轮毂电机2控制线缆的排布。主动扭矩轮毂电机2和从动刹车万向轮4以十字交叉的形式分布在圆形支撑底盘1下方，其中主动扭矩轮毂电机2和轮毂电机支撑件3分布在左右两侧，从动刹车万向轮4分布前后两侧；主动扭矩轮毂电机2通过轮毂电机支撑件3安装固定在圆形支撑底盘1上；轮毂电机支撑件3与圆形支撑底盘1共4个面过盈装配，其中3个面用于限位，一个面上通过8个m8螺钉固定；主动扭矩轮毂电机2安装轴穿过支撑件的孔深度为20mm，用m10螺母固定。

步骤4：室内高效移动机器人平台上位机通信编程。

上位机nvidiatx2计算机搭载ubuntu16.04操作系统，与轮毂电机驱动器7之间通过rs485串口通信。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。