底盘模块及巡检机器人的制作方法

1.本技术涉及自移动机器人技术领域，尤其涉及一种底盘模块。


背景技术：

2.一般应用在自动控制的室内外机器人的底盘模块，需要符合良好的减震性能、承载性能、灵活的运动控制性能、抗路面力干扰性能和防水性能等多种需求。因此，底盘模块需要有更良好的设计以达到以上的综合目标。


技术实现要素：

3.本技术的多个方面提供一种底盘模块及巡检机器人，其中底盘模块具有高承载力和良好的减震性能，可提供巡检机器人实现高精度转向控制和具有灵活的运动模式。
4.本技术实施例提供一种底盘模块，包括车架主体以及安装于所述车架主体的多个驱动轮组，所述驱动轮组包括：支架组件，设置于所述车架主体上；转向模块，设置在所述支架组件上，并具有可相对所述支架组件转动的输出端；缓冲组件，一端连接于所述输出端，所述缓冲组件在所述输出端的带动下绕所述第一轴向转动，且所述缓冲组件的部分可相对所述支架组件沿第一轴向往复位移；以及驱动轮，连接于所述缓冲组件的另一端。
5.在本技术的一些实施例中，所述底盘模块还包括电源组件，且所述车架主体中具有容纳电气组件的容置空间，所述电源组件包括设于所述容置空间内的电池以及遮盖保护所述电池的盖板。
6.在本技术的一些实施例中，所述驱动轮组的一端连接于所述车架主体，另一端自靠近所述车架主体的一侧朝远离所述车架主体的一侧倾斜。
7.在本技术的一些实施例中，所述支架组件包括固定架和支撑架。所述固定架连接于所述车架主体，所述支撑架枢接于所述固定架，并且可绕第二轴向摆动。所述转向模块设置在所述支撑架上。
8.在本技术的一些实施例中，所述缓冲组件设置有转轴，所述转向模块包括转向执行器和法兰。所述法兰活动设置于所述支撑架内。所述转轴穿设于所述法兰内并且连接于所述转向执行器的所述输出端与所述转轴之间。
9.在本技术的一些实施例中，所述缓冲组件的另一端设置有减震单元。连接于所述转轴和所述驱动轮之间，用以带动所述驱动轮沿所述第一轴向往复位移。
10.在本技术的一些实施例中，所述减震单元包括连接结构以及两并排设置的减震器，所述连接结构桥接于两所述减震器之间，所述转轴设置于所述连接结构上，其中所述减震器包括活动件和缓冲件，所述活动件的一端穿设于所述缓冲件内，并且可相对所述缓冲件往复位移。
11.在本技术的一些实施例中，所述驱动轮组还包括固定组件，固定于所述驱动轮的轴心，并且连接于所述缓冲件。
12.在本技术的一些实施例中，所述固定组件包括相结合的固定件和转接件，所述轴
心穿设于所述固定件和所述转接件之间。
13.在本技术的一些实施例中，所述支架组件还包括连杆，包括相对的第一端和第二端。所述第一端枢接于所述固定架，并且可绕所述第二轴向摆动。所述第二端活动连接于所述转接件，所述驱动轮可通过所述转接件相对所述第二端绕第三轴向转动。
14.在本技术的一些实施例中，所述第二端和所述转接件设置有相配合的关节轴承。所述第二端和所述转接件通过所述关节轴承相互转动。
15.在本技术的一些实施例中，所述固定架包括竖直段以及分别连接于所述竖直段相对二端的第一弯折段和第二弯折段。所述竖直段固定于所述车架主体上。所述支撑架枢接于所述第一弯折段，所述连杆枢接于所述第二弯折段。
16.在本技术的一些实施例中，所述缓冲组件的一端在靠近所述车架主体的一侧连接于所述转向模块，另一端在远离所述车架主体的一侧倾斜连接于所述驱动轮。
17.本技术实施例还提供一种巡检机器人，其包括如上所述的底盘模块。
18.在本技术实施例中，一体式的车架主体能提供防水、防尘的作用，保护内部的电气组件。同时，在车架主体上设置可拆卸的多个驱动轮组，且各个驱动轮组的转向模块集成于缓冲组件上。除了省略了梯形转向拉杆组件，可节省车架主体内部空间的利用率之外，同时还能提供高承载力和良好的减震性能，并实现高精度转向控制和灵活的底盘运动形式(例如四轮四转的底盘运动形式)。此外，驱动轮组还可以适应不同的车架主体的的尺寸大小，进行轮距和轴距的设计变更，为后续更改尺寸适应不同场景的底盘模块提供了使用上的便利性。
附图说明
19.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
20.图1为本技术实施例的巡检机器人的立体图。
21.图2为本技术实施例的巡检机器人的分解图。
22.图3为本技术实施例的主结构模块的分解图。
23.图4为本技术实施例的壳体模块的分解图。
24.图5为本技术实施例的巡检机器人另一视角的立体图。
25.图6为本技术实施例的底盘模块的立体图。
26.图7为本技术实施例的底盘模块的正视图。
27.图8为本技术实施例的驱动轮组的分解图。
28.图9为本技术实施例的驱动轮组的组合图。
具体实施方式
29.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。
30.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的
包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
31.本技术实施例所提供的巡检机器人可以是作为安防产品的安保机器人，或者是作为快递、送餐、送货以及农业采摘等用途的运输机器人。其适合应用在社区、商场、综合商业区、城市街道和农场等多种不同场景。
32.请参阅图1至图5，本技术实施例提供一种巡检机器人1，包括主结构模块10、承载模块20和壳体模块30。主结构模块10包括框架110和车架主体120，其中车架主体120上设置有多个驱动轮组40。框架110作为巡检机器人1的主要支架，用以供车架主体120和承载模块20等其他组成组件以可拆卸的方式在框架110上结合为一整体。框架110包括主框架111和立柱框架112。主框架111具有外框111a和多个连杆111b，其中多个连杆111b可以是但不限于彼此平行连接于外框111a内，或者是相互交错的连接于外框111a内，从而在外框111a内形成网状结构，以作为巡检机器人1承载物品或重物的受力集中区域。主框架111还包括相对的顶侧111c和底侧111d，车架主体120可拆卸的设置在主框架111的底侧111d，承载模块20可拆卸的设置在主框架111的顶侧111c。
33.车架主体120包括箱体121和盖体122，箱体121具有容置空间，用以供电控元件(如控制单元、驱动单元和无线传输单元等)以及电源组件130等电气组件设置其中。盖体122结合于箱体121上，并且封闭容置空间，使箱体121内形成可以隔绝水汽和灰尘的密闭环境，从而提供防水、防尘以及保护电气组件等功用。电源组件130包括电池131和盖板132。电池131以可拆卸的方式通过箱体121一侧的组装口设置在箱体121内，例如设置在箱体121的后侧。具有防水设计的盖板132封闭组装口，使电池131获得防水防尘保护。
34.承载模块20包括容器210。容器210可拆卸的设置在主框架111的顶侧111c，用以收纳物品，供物品放置其中。例如，货品、餐点和农产品等，并且可以通过替换不同的容器210满足送快递、送餐、送货以及农业采摘等多样化的使用需求。其中，容器210上可以是但不限于设置有拉门220，用以开启和关闭容器210，以便于在容器210内装卸物品，并防止容器210内的物品掉出。
35.在本技术的一些实施例中，框架110的立柱框架112设置于主框架111的顶侧111c(如图2和图3所示)，并且以可拆卸的方式立起于主框架111的前侧，使承载模块20的容器210相对的位于主框架111的后侧。立柱框架112包括一个或多个相互连通的镂空部112a，用以收纳电气组件，例如风扇、散热装置、传感器模块、电连接器和电连接线等，以满足不同处理器件在立柱框架112内堆叠的快装快拆需求，并且使处理器件之间的电连线维持整洁。此外，在本技术的另一些实施例中，立柱框架112的一端设置在主框架111上，另一端沿投影方向(例如垂直轴向)朝远离主框架111的一侧延伸，并且设置有云台组件140。云台组件140可以是但不局限于模块化设计的导航模块、避障模块或摄像头模块等，并且可以通过替换不同云台实现不同功能的替换。
36.壳体模块30可拆卸的设置于主结构模块10上，并且其结构形态与主结构模块10的外观结构相匹配。壳体模块30包括第一壳体310、第二壳体320和载板330。载板330覆盖于主框架111的顶侧111c，从而在主框架111上形成承载平台，用以供容器210承放。第一壳体310
用以包覆主框架111和车架主体120，而形成巡检机器人1的车体。第二壳体320用以包覆立柱框架112，而形成立起于车体前侧的立柱。因此，在第一壳体310和第二壳体320的包覆下，可以保持巡检机器人1外观的平整性与一致性，并对包覆于壳体模块30内部的各种元器件提供保护作用。在本技术的一些实施例中，车架主体120的箱体121前侧和/或后侧设置有防撞支架123，用以在巡检机器人1执行任务过程中，避免车架主体120受到撞碰损坏。在这种实施例中，第一壳体310包覆车架主体120，并且露出防撞支架123，以提供碰撞保护作用。
37.在本技术的一些实施例中，在立柱的上端还安装有rtk(real-time kinematic)天线150，以利用实时动态载波相位差分技术来进行坐标解算，实现巡检机器人高精度的定位测量。
38.在本技术的一些实施例中，在巡检机器人1的车体和/或立柱上还设置多个传感器件，其可以是但不限于距离传感器。在本技术实施例中，多个传感器包括超声检测器件和/或激光检测器件。例如图1所示，在车架的四周可以间隔设置多个超声检测器件160、在车架的前侧设置单线激光检测器件170和/或在立柱框架112的镂空部112a内设置多线激光检测器件180。前述的传感器件可以设置在车架主体120上，并且通过壳体上的孔洞使这些检测器件的感测面分别露出于第一壳体310和第二壳体320表面，或者，当壳体具有足够安装空间时传感器件可以直接安装在壳体上。传感器件用以对巡检机器人1的周围环境进行检测，以提供工作路径和避障路径的相关数据。
39.另一方面，在本技术的某些实施例中，第一壳体310或第二壳体320的一侧面上还设置有屏幕支架340，用以安装屏幕组件50(如图4所示)。一般来说，屏幕组件50包括屏幕510和电路板520，其中电路板520可以是但并不局限于集成于屏幕支架340上，使屏幕510以可替换的方式安装在屏幕支架340时，即与电路板520形成电性导通，并且可通过设置于立柱内的风扇或其他散热装置提供屏幕运作时的散热需求。同时，可以从屏幕支架340上将屏幕510卸除，以进行维修或更换。
40.此外，在配置有电源组件130的实施例中，第一壳体310还包括尾门组件311，设置在对应于电源组件130的位置，并且配置有开合门结构，使用户可以通过开合门在操作面板132上执行机器开关机或是检测电源组件130以及替换电池131等操作。
41.请参阅图2至图4。在本技术实施例中，第一壳体310的底部设置有多个开口310a，一一对应于多个驱动轮组40，使多个驱动轮组40可以分别从相对应的开口310a伸出，而露出于第一壳体310外。此外，在本技术的某些实施例中，壳体模块30还包括多个挡泥瓦350，分别设置在各个开口310a内，并且悬置于驱动轮组40上方，用以将第一壳体310的内部空间和驱动轮组40隔开，以避免驱动轮组40运行时所夹带的液体杂质或固体杂质被甩入第一壳体310中造成污染。
42.请参阅图2、图3和图6至图9。多个驱动轮组40可以是但不局限于以成对的方式设置在车架主体120的相对二侧，并且与车架主体120组成巡检机器人1的底盘模块2。各个驱动轮组40包括支架组件410、转向模块420、缓冲组件430和驱动轮440。支架组件410包括固定架411和支撑架412。固定架411可拆卸的设置在车架主体120的箱体121上，其包括竖直段4111以及自竖直段4111的相对二端弯折形成的第一弯折段4112和第二弯折段4113。第一弯折段4112和第二弯折段4113可以是但不限于朝向相反方向延伸，其中竖直段4111和第二弯折段4113之间的弯折角度与箱体121的外观结构相匹配，使固定架411设置于箱体121时，可
通过竖直段4111固定于箱体121的侧面以及通过第二弯折段4113对应的固定于箱体121的底部，从而让箱体121承载于支架组件410上。此时，第一弯折段4112自靠近于箱体121的侧面向外伸出，支撑架412即枢接于第一弯折段4112向外伸出的一端。
43.其中，第一弯折段4112包括多个分支4112a。多个分支4112a可以是直接从竖直段4111上弯折形成，并且在竖直段4111的短边方向间隔排列；或者是从第一弯折段4112向外伸出的一端分叉形成。支撑架412可以是但不限于具有圆形镂空结构的盘体4121，并且具有沿盘体4121的中心延伸的第一轴向z。同时，盘体4121通过设置在其相对二侧的轴杆4122枢接于相对应的分支4112a上，而具有沿轴杆4122的轴心方向延伸的第二轴向x，使支撑架412可以在第一弯折段4112上绕第二轴向x摆动。
44.转向模块420包括法兰421和转向执行器422。法兰421通过镂空结构活动设置于支撑架412的盘体4121内。转向执行器422固定于盘体4121上，其包括减速器和电机。减速器的输出轴与法兰421连接，电机的输出端(输出轴)连接于缓冲组件430的转轴431，用以带动缓冲组件430绕第一轴向z转动。其中，缓冲组件430的一端设置有上述的转轴431，另一端设置有减震单元432。减震单元432包括连接结构4321以及两并排设置的减震器4322，其中两减震器4322间隔连接于连接结构4321上，转轴431设置在连接结构4321上，并且介于两减震器4322之间。
45.减震器4322包括活动件4323和缓冲件4324，连接结构4321即桥接于两减震器4322的活动件4323和/或缓冲件4324之间。其中，活动件4323的一端穿设于缓冲件4324内，并且可相对缓冲件4324往复位移。在本技术的一些实施例中，缓冲件可以是减震油缸、气缸或内置弹簧的减震装置，其一端连接于驱动轮440，使驱动轮440在减震器4322的带动下可以沿第一轴向z往复位移，并且在车架主体120和驱动轮440之间提供减震作用。同时，两并排的减震器4322所构成的叉形结构还能够在实现避震的同时传递扭矩。
46.驱动轮440可以是直接连接于缓冲组件430的减震器432，或者是通过设置在其轮毂电机441的轴心441a上的固定组件442连接于减震器432的缓冲件4324。其中，固定组件442包括可相互结合的固定件4421和转接件4422，并且在固定件4421和转接件4422上设置有相配合的凹槽4423。固定件4421和转接件4422通过设置有凹槽4423的一侧在轮毂电机441的轴心441a上相互结合，使轴心441a穿设于固定件4421和转接件4422之间而可以相对固定组件442转动。
47.因此，在本技术实施例中，由于各个驱动轮440皆可以独立转动，可以提供四轮四转的底盘特性，并且可以通过不同驱动轮440的运转满足不同环境的使用需求。同时，在转向模块420的带动下，驱动轮440具有朝向多方向走动的特性，从而具有灵活的底盘运动形式，例如使巡检机器人1可以进行原点旋转、楔形形势的运动方式，以便于在不同的地形、路径下执行工作任务。
48.在本技术的一些实施例中，支架组件410还包括连杆413，其具有相对的第一端4131和第二端4132。连杆413的第一端4131枢接于固定架411的第二弯折段4113，并且可绕第二轴向x摆动。连杆413的第二端4132活动连接于驱动轮440上的转接件4422，使驱动轮440可通过转接件4422相对第二端4132绕第三轴向y转动。例如，在连杆413的第二端4132和转接件4422上设置相配合的关节轴承414，使转件接4422可以相对连杆413的第二端4132朝多方向转动，从而使驱动轮440可以在转向模块420和减震器432的带动下，在多个轴向之间
做出细微的转向变化。
49.同时，在本实施例中，连杆将驱动轮440外推至一预定距离，使缓冲组件430的一端在靠近车架主体120的一侧连接于转向模块420，另一端在远离车架主体120的一侧倾斜连接于驱动轮440，也就是使驱动轮组40的一端连接于车架主体120，另一端自靠近车架主体120的一侧朝远离车架主体120的一侧倾斜，从而在整体上呈现上端靠内(即靠近车架主体)、下端靠外(即远离车架主体)的倾斜形态。如此一来，缓冲组件430的减震器432不仅可以抵抗来自地面垂直方向的冲击力，也能对侧面方向的作用力起到抵抗作用，从而提供多方面的减震作用。
50.其中，缓冲组件430的倾斜角度可以是但不限于大约5度至20度的范围，例如10度的倾斜角度。此倾斜角度可依据驱动轮440上所配置的不同型号轮胎443来做调整。此外，也可以依据车架主体120的箱体121的尺寸来进行调整。也就是说，在本技术的实施例中，由于驱动轮组40同时集成了转向和驱动等多种功能，因此可适应于不同箱体121的尺寸变更轮距和/或轴距，以及变更缓冲组件的倾斜角度，从而可适应不同尺寸的底盘模块2的应用。
51.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。