本实用新型涉及服务机器人的硬件组件，特别涉及一种服务机器人的底盘。
背景技术：
随着科技和工业的发展，服务机器人由于其具有的巨大功能越来越得到广泛关注，已经从工业生产行业逐步发展到替代人们生活中的某些岗位，服务机器人在运动时能耗较大，需要经常充电，目前绝大多数服务机器人并不具有自动返回充电功能，需要将其搬至充电座后再手动充电，费时费力；即使有具备自动返回充电功能的服务机器人，只能在服务机器人前后很窄的范围内搜索到充电座，并返回充电。这些服务机器人定位精度低，返回充电的失败率比较高，难以满足自动充电的精度需求，即使能够顺利返回充电，经历的时间也比较长，平均需要1分钟。
而且，目前绝大多数的服务机器人底盘，其动力模块都是采用齿轮减速箱传动的，会造成很大的机械噪声。并且齿轮减速箱长期工作，磨损会越来越大，回转间隙也会越来越大。服务机器人采用齿轮减速箱，其传动的刚度较大，起停会比较猛烈，对于突然启动、突然停止的场合，齿轮容易造成折断等问题，并且对使用者有撞伤的风险。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术中的服务机器人不具有自动返回充电功能或具备自动返回充电功能的服务机器人返回充电的失败率比较高且历时长的问题，提供一种服务机器人的底盘，通过特定位置设置的若干个调制红外接收器根据扫描到的光学视野范围接收充电座信息，由数据处理器综合判断充电座的方向和位置，扩大了服务机器人对充电座搜寻的角度，提高了服务机器人返回充电的成功率，缩短了返回充电的时间。
本实用新型的技术方案如下：
一种服务机器人的底盘，包括底盘主体，其特征在于，还包括均设置于底盘主体内的若干个调制红外接收器、数据处理器、电量检测器和电池仓，所述若干个调制红外接收器分布在底盘主体的后端和两侧，各调制红外接收器均与数据处理器相连，电量检测器分别连接电池仓和数据处理器，在底盘主体的后方设置伸出底盘主体的充电座接触头，所述充电座接触头与电池仓相连。
所述调制红外接收器设置有三个，在底盘主体的正后端设置第一调制红外接收器，在底盘主体的左侧的后端向左倾斜设置第二调制红外接收器，在底盘主体的右侧的后端向右倾斜设置第三调制红外接收器。
所述第二调制红外接收器和第一调制红外接收器的夹角以及第三调制红外接收器和第一调制红外接收器的夹角均在30°—60°之间。
所述第一调制红外接收器包括第一调制红外传感器、限制接收光路角度的挡板结构和后端支架，所述挡板结构和第一调制红外传感器相连并均设置在后端支架内，所述后端支架与底盘主体相连，所述第一调制红外传感器与数据处理器相连；所述第二调制红外接收器包括第二调制红外传感器和左侧面支架，所述第二调制红外传感器设置在左侧面支架内，所述左侧面支架与底盘主体相连，所述第二调制红外传感器与数据处理器相连；所述第三调制红外接收器包括第三调制红外传感器和右侧面支架，所述第三调制红外传感器设置在右侧面支架内，所述右侧面支架与底盘主体相连，所述第三调制红外传感器与数据处理器相连。
所述挡板结构包括对应排列的至少一对光路挡板，每对光路挡板包括左侧挡板和右侧挡板，左侧挡板和右侧挡板形成90°夹角，通过设置的每对挡板长度来限制接收光路角度。
还包括在底盘主体内设置的避障传感器，所述避障传感器与数据处理器相连。
所述避障传感器包括若干个红外测距传感器和若干个超声波测距传感器，若干个超声波测距传感器分布在底盘主体的前端，若干个红外测距传感器设置在底盘主体的前端、后端和两侧，设置在底盘主体的后端的红外测距传感器设置在后端支架内，设置在底盘主体的左侧的红外测距传感器设置在左侧面支架内，设置在底盘主体的右侧的红外测距传感器设置在右侧面支架内。
所述红外测距传感器采用六个，所述超声波测距传感器采用两个，第一和第二红外测距传感器设置于在底盘主体的前端，第三和第四红外测距传感器设置于底盘主体的后端，第五红外测距传感器在底盘主体的左侧的后端向左倾斜设置，第六红外测距传感器在底盘主体的右侧的后端向右倾斜设置，第一和第二超声波测距传感器设置于在底盘主体的前端。
所述避障传感器包括激光雷达传感器和若干个超声波测距传感器，所述激光雷达传感器和各超声波测距传感器均设置在底盘主体的前端。
还包括动力组件，所述动力组件包括依次连接的电机、减速器和动力轮，所述电机和减速器均设置于底盘主体内，所述动力轮设置于底盘主体下方；所述减速器包括减速器外壳、减速器基座、主动带轮、同步带、从动带轮、从动防滑组件和使同步带张紧的张紧轮，所述减速器外壳和减速器基座扣合且扣合后形成内部空间，所述主动带轮、同步带、从动带轮、从动防滑组件和张紧轮均设置于所述内部空间，所述电机安装在减速器基座上，所述电机的输出轴与主动带轮连接，所述主动带轮和从动带轮通过同步带连接且主动带轮和从动带轮均设置于同步带的内环，所述张紧轮设置于同步带的外环，所述从动防滑件组件与从动带轮锁紧，所述从动防滑件组件与动力轮相连。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型涉及了一种服务机器人的底盘，通过在底盘主体内设置若干个调制红外接收器、数据处理器和电池仓，由电量检测器与电池仓相连以便检测电池仓的电量，在检测到电池仓电量不足需要充电时，数据处理器作为核心控制芯片触发各调制红外接收器开启工作，通过在不同位置的多个调制红外接收器各自扫描到的光学视野范围分别接收充电座信息，再发送至数据处理器，由数据处理器综合判断充电座的方向和位置，扩大了服务机器人对充电座搜寻的角度，实现对充电座的精确定位，进而自动规划服务机器人前往充电座进行充电，提高了服务机器人返回充电的成功率，缩短了返回充电的时间。在服务机器人对充电座进行定位后，通过动力组件移动返航至充电座，数据处理器控制调制红外接收器停止工作，充电座接触头可自动接触充电座实现对电池仓的充电，解决了现有技术中的服务机器人不具有自动返回充电功能以及具备自动返回充电功能的服务机器人返回充电的失败率比较高且历时长的问题，在充电过程中电量检测器一直检测电量，在检测到电量充足后，充电座接触头自动离开充电座，实现服务机器人自动充电完成，提高了充电效率。
优选在底盘主体的正后端设置第一调制红外接收器，其包括后端支架以及均设置在该后端支架内的第一调制红外传感器和限制接收光路角度的挡板结构，这样集成的第一调制红外接收器安装拆卸方便，只需将后端支架及其内结构整体从底盘主体上安装和拆卸即可，挡板结构能够限制接收光路角度，将第一调制红外传感器扫描的光学视野角度限定为一较小的角度，便于对中移动，即将视野中心准确对正充电座，方便服务机器人底盘直接移动过去。另外设置为挡板结构相当于形成光路迷宫，通过改变挡板的长度可以控制光学视野角度，当光学视野角度范围外的光线进入光路迷宫后，会被挡板反射出去，不被第一调制红外传感器接收。同时，优选在在底盘主体的左侧和右侧的后端分别向相应方向侧倾斜设置第二和第三调制红外接收器，也分别设置成可从底盘主体安装和拆卸的结构，并且无需限制接收光路的角度，故两侧的扫描光学视野角度大，三个调制红外传感器协同工作，在需要充电时，扩大了服务机器人对充电座搜寻的角度，宽视角和窄视角配合工作，进一步提高了服务机器人返回充电的成功率，缩短了返回充电的时间。
本实用新型的底盘还可以设置避障传感器，服务机器人在移动时，不断的采集避障传感器的数据，能够检测到障碍物信息，从而服务机器人能够根据前进的方向及两侧的障碍物信息，及时地修正自己的运动指令，使得服务机器人不仅不会撞上障碍物，还可以很好绕开他们。如设置若干个红外测距传感器和若干个超声波测距传感器配合工作，超声波测距传感器可以检测到远距离与透明的障碍物，而红外测距传感器可以检测到近距离的非透明的障碍物。当然，也可以是激光雷达传感器和若干个超声波测距传感器配合，同样能检测到透明以及非透明的各种障碍物，各避障传感器在不同位置设置，能够先看到再感应到，实现测距及避障功能。
底盘可设置特定结构的动力组件，动力组件即为传动组件，其包括的减速器可以是同步带传动的减速器，包括减速器外壳、减速器基座、主动带轮、同步带、从动带轮、从动防滑组件和张紧轮，各组件协同工作，电机带动主动带轮旋转，接着扭矩通过同步带传递到从动带轮，再经过从动防滑组件将扭矩输出到与之连接的动力轮，从而拖动服务机器人移动。该同步带传动的减速器设计，可以将机械噪音降到最低，并使得传动具有一定的柔性。解决了现有的齿轮减速箱传动导致的机械噪声大以及由于传动的刚性大导致启停时易折断等问题，规避了使用者被撞伤的风险，提高了安全性能。而且本实用新型采用同步带传动本身没有回转间隙，故也避免了现有的齿轮减速箱长期工作导致回转间隙越来越大的问题。该传动组件的电机与动力轮不再同轴，而是错开一定的距离，使得两组动力组件可以错开安装，缩短了动力轮的间距，对底盘小型化很有益处。
附图说明
图1是本实用新型服务机器人的底盘的优选俯视结构示意图。
图2是本实用新型服务机器人的底盘的优选侧视结构示意图。
图3是本实用新型服务机器人的底盘后端优选结构示意图。
图4是底盘后端的第一调制红外接收器的分解结构示意图。
图5是第一调制红外接收器中优选的挡板结构示意图。
图6是本实用新型服务机器人的底盘左侧后端/右侧后端优选结构示意图。
图7是本实用新型服务机器人动力组件的优选结构原理图。
图中各标号列示如下：
1－底盘主体；2－充电座接触头；31－第一调制红外接收器；311－第一调制红外传感器；312－挡板结构；3121－左侧挡板；3122－右侧挡板；313－后端支架；32－第二调制红外接收器；321－第二调制红外传感器；322－左侧面支架；33－第三调制红外接收器；331－第三调制红外传感器；332－右侧面支架；41－第一红外测距传感器；42－第二红外测距传感器；43－第三红外测距传感器；44－第四红外测距传感器；45－第五红外测距传感器；46－第六红外测距传感器；5－超声波测距传感器；51－第一超声波测距传感器；52－第二超声波测距传感器；6－数据处理器；7－电量检测器；8－电池仓；9－电机；10－减速器；101－从动带轮；102－主动带轮；103－同步带；104－张紧轮；11－橡胶轮；12－金属车轴；13－脚轮；14－定位螺钉；15－固定螺钉。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行说明。
本实用新型涉及一种服务机器人的底盘，其优选结构如图1和图2所示，图1为俯视图，图2为侧视图，包括底盘主体1，还包括均设置于底盘主体1内的若干个调制红外接收器、数据处理器6、电量检测器7和电池仓8，若干个调制红外接收器分布在底盘主体1的后端和两侧，各调制红外接收器均与数据处理器6相连，电量检测器7分别连接电池仓8和数据处理器6，在底盘主体1的后部设置伸出底盘主体1的充电座接触头2，充电座接触头2与电池仓8相连，用于充电连接。电池仓8内装有20Ah锂聚合物电池。如图1所示该实施例的调制红外接收器3设置有三个，在底盘主体1的正后端设置第一调制红外接收器31，在底盘主体1的左侧的后端向左倾斜设置第二调制红外接收器32，在底盘主体1的右侧的后端向右倾斜设置第三调制红外接收器33，第二调制红外接收器32和第一调制红外接收器31的夹角优选在30°—60°之间，第三调制红外接收器33和第一调制红外接收器31的夹角优选也在30°—60°之间。该实施例采用的三个调制红外接收器实质均为调制红外接收电路，其与充电座的红外发射电路分别相对应，用于搜寻充电座，在服务机器人返回充电时，与充电座通讯并自动前往充电。在特定位置设置的三个调制红外接收器，扩大了服务机器人对于充电座搜寻的角度，提高了服务机器人返回充电的成功率，缩短了返回充电的时间。服务机器人在搜寻并自动返回充电时，所有的三个调制红外接收器(内部均包括调制红外传感器)将全部打开，根据扫描到的光学视野范围接收充电座信息，由数据处理器6进行简单的逻辑计算处理，实现综合判断充电座的方向、位置，进而自动规划服务机器人前往充电座进行充电。
本实用新型设置在底盘主体1的后端结构、左右两侧结构均可以安装和拆卸，如图3为底盘后端优选结构示意图，图6为底盘左侧后端/右侧后端优选结构示意图。优选地，第一调制红外接收器31包括第一调制红外传感器311、限制接收光路角度的挡板结构312和后端支架313，如图4所示的第一调制红外接收器31的分解结构示意图，第一调制红外传感器311通过固定螺钉15固定在挡板结构312上，挡板结构312通过卡扣连接设置在后端支架313内，图4可理解为是显示了后端支架313的部分结构，如图3所示的后端支架313与底盘主体1相连，便于安装和拆卸，第一调制红外传感器311与数据处理器6相连。挡板结构312用于限制接收光路角度，挡板结构312包括对应排列的至少一对光路挡板，如图5所示优选的挡板结构312，设置了四对光路挡板，每对光路挡板包括左侧挡板3121和右侧挡板3122，优选地，所有的左侧挡板3121相互平行，所有的右侧挡板3122相互平行，左侧挡板3121和右侧挡板3122形成90°夹角，挡板结构312能够限制接收光路视野角度，通过改变挡板长度来控制接收光路视野角度β，挡板结构312相当于形成光路迷宫，当光学视野角度β范围外的光线进入光路迷宫后，会被挡板反射出去，不被第一调制红外传感器311接收。将第一调制红外传感器311扫描的光学视野角度限定为一较小的角度β，便于对中移动，即将视野的中心对准充电座，方便服务机器人底盘直接移动过去。需要说明的是，除了图5所示结构设计外，挡板结构312也可采用其它形状的截面设计，并简单采用光的反射公式计算，原理是是非允许角度内的红外光，在两侧迷宫内多次反射，会被反射出去，不会到达调制第一调制红外传感器311。
如图6所示，第二调制红外接收器32包括第二调制红外传感器321和左侧面支架322，第二调制红外传感器321通过螺钉固定设置在左侧面支架322内，左侧面支架322与底盘主体1相连，第二调制红外传感器321与数据处理器6相连；第三调制红外接收器33包括第三调制红外传感器331和右侧面支架332，第三调制红外传感器331通过螺钉固定设置在右侧面支架332内，右侧面支架332与底盘主体1相连，第三调制红外传感器331与数据处理器6相连。左侧和右侧集成式设置也可方便从底盘主体1上安装和拆卸，左右两侧的调制红外接收器具有比较宽阔的光学视野，视野角度可达到170°，甚至180°。在需要自动充电时各调制红外接收器开启工作，通过左右两侧的宽视角进行远距离、大角度搜索充电座，在看不到充电座时进行底盘旋转直至找到充电座，通过后侧的窄视角进行近距离对正充电座，即实现充电座接触头2对准充电座，提高充电成功率。
图1所示的服务机器人的底盘还包括在底盘主体1内设置的避障传感器和动力组件，避障传感器和动力组件均与数据处理器6相连。避障传感器实质为测距传感器，用于障碍物的测距，该避障传感器采用了超声波测距传感器(简称超声波传感器)与红外测距传感器(简称红外传感器)，可以分别检测到远距离的透明的障碍物，以及近距离的非透明的障碍物。如图1所示，优选地，避障传感器采用六个红外测距传感器和两个超声波测距传感器5，第一红外测距传感器41和第二红外测距传感器42设置于在底盘主体1的前端，第三红外测距传感器43和第四红外测距传感器44设置于底盘主体1的后端，第五红外测距传感器45在底盘主体1的左侧的后端向左倾斜设置，第六红外测距传感器46在底盘主体1的右侧的后端向右倾斜设置，第一超声波测距传感器51和第二超声波测距传感器52设置于在底盘主体1的前端。另外，如图3所示，设置在底盘主体1的后端的红外传感器(第三红外测距传感器43和第四红外测距传感器44)可通过定位螺钉14设置在后端支架313内；如图6所示，设置在底盘主体1的左侧的红外传感器(第五红外测距传感器45)通过螺钉固定设置在左侧面支架322内，设置在底盘主体1的右侧的红外传感器(第六红外测距传感器46)通过螺钉固定设置在右侧面支架332内；设置在底盘主体1的前端的红外传感器(第一红外测距传感器41和第二红外测距传感器42)也可以设置在前端支架内，便于安装和拆卸。
服务机器人在移动时，不断的采集超声波测距传感器与红外测距传感器的数据，超声波测距传感器可以检测到远距离与透明的障碍物，而红外测距传感器可以检测到近距离的非透明的障碍物。服务机器人的数据处理器根据前进方向及两侧的障碍物信息，即时地修正自己的运动指令，使得服务机器人不仅不会撞上障碍物，还可以很好绕开他们。
除了上述实施例外，避障传感器也可以采用其它类型的传感器进行测距避障，如避障传感器包括激光雷达传感器和若干个超声波传感器，激光雷达传感器可采用一个，超声波传感器采用两个，例如，将激光雷达传感器和各超声波传感器均设置在底盘主体的前端。激光雷达传感器可以检测到远距离和近距离的非透明的障碍物，超声波传感器可以检测到远距离与透明的障碍物。
服务机器人的底盘是服务机器人结构的基础，它承载着整个服务机器人的重量。它的动力组件可以让服务机器人在控制下移动，它集成的避障传感器可以让机器人移动更安全，它集成的红外接收器可以让服务机器人自动返回充电座充电。
底盘的移动依靠动力组件，如图1和图2所示，动力组件包括依次连接的电机9、减速器10和动力轮，电机9和减速器10均设置于底盘主体1内，动力轮优选为橡胶轮11且其设置于底盘主体1下方，优选地，减速器10包括减速器外壳、减速器基座、主动带轮、同步带、从动带轮、从动防滑组件和张紧轮，减速器外壳和减速器基座扣合且扣合后形成内部空间，主动带轮、同步带、从动带轮、从动防滑组件和张紧轮均设置于所述内部空间，电机9可采用直流减速电机，电机9安装在减速器基座上，电机9的输出轴与主动带轮通过销钉连接，该动力组件的优选结构原理图如图7所示，主动带轮102和从动带轮101通过同步带103连接且主动带轮102和从动带轮101均设置于同步带103的内环，张紧轮104设置于同步带103的外环(图7仅显示了单侧的张紧轮104)，从动防滑件组件与从动带轮101锁紧，从动防滑件组件与橡胶轮11相连。主动带轮102和从动带轮101通过同步带103连接，且通过设置于对应两侧的张紧轮104使同步带103张紧，防止脱齿现象。从动防滑组件可通过螺钉与从动带轮101锁紧，减速器外壳和减速器基座扣合且扣合后通过螺钉锁紧。电机9电枢的转动经过同步带103传动的减速器10减速后，驱动橡胶轮11，具体地，电机9带动主动带轮102旋转，将扭矩通过同步带103传递到从动带轮101，再经过从动防滑组件将扭矩输出到与之连接的橡胶轮11，从而拖动服务机器人移动，该减速器10实现降低转速、增大转矩以及将转矩传动输出等功能。该实用新型采用同步带传动的减速器10结构简单，拆卸方便，可以将机械噪音降到最低，并使得传动具有一定的柔性。
动力组件由一台直流减速电机9、一个同步带传动的减速器10与一个橡胶轮11组成，直流减速电机9通过同步带传动的减速器10，将扭矩传递给橡胶轮11。优选地，每一个底盘采用两组动力组件，另可设置两个脚轮13作为被动轮，用于平衡底盘，保持底盘的水平。两组动力组件的两个橡胶轮11之间，穿入一条金属车轴12，如图1所示，使得两组动力组件连接为一体，提高两个橡胶轮11的同轴精度，并使得底盘刚度更高，且具有一定的减震能力。由于电机轴与主动带轮102可用销钉连接，且同步带103传动本身没有回转间隙，因此本实用新型减速器10没有回转间隙。电机9与橡胶轮11不是同轴，两者平行且偏离错开一定的距离，使得两组动力组件可以错开安装，缩短了橡胶轮11的间距，有效地降低了减速器10的使用空间，使得设置于服务机器人底盘的动力组件结构更紧凑，对底盘小型化很有益处。
应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。