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CN106004312A - 室内服务机器人的稳定移动平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室内服务机器人的稳定移动平台，包括底盘，设置在底盘上的驱动系统、电源系统、万向轮系统、安装板，驱动系统包括至少两组驱动轮机构，驱动轮机构包括驱动轮、连接驱动轮的驱动电机、与驱动电机固定连接的弹性悬挂系统；弹性悬挂系统包括固定安装在安装板下表面的楔形块，楔形块下表面两端各设置有一导轨，导轨另一端通过固定块固定在底盘下表面，导轨上由上而下设置有弹簧、滑动板、直线轴承，滑动板两端各设置有一通孔，滑动板通过通孔穿设在两根导轨上，弹簧上端固定连接在楔形块、下端固定在滑动板上表面，直线轴承固定在滑动板下表面，驱动电机固定在滑动板下表面。本发明结构紧凑，具有良好的地形适应能力，行走稳定，不易打滑。

Description

室内服务机器人的稳定移动平台
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种室内服务机器人的稳定移动平台。
背景技术
机器人主要分为工业机器人与服务机器人。服务机器人作为机器人领域的新方向，受到人们的广泛关注。包括前进、后退与转向在内的基本移动功能是服务机器人十分重要的一项功能。而这一功能实现是通过底盘来达成的。目前机器人移动方式主要包括履带式、多足式与轮式。履带式与多足式移动能适应各种地形。多足式的越障能力使其可以在绝大多数地形中运行；而履带式则在稳定性方面更胜一筹。轮式与其相比有很多不足，但在平滑的室内环境下轮式的速度与稳定性优势更适合服务机器人的需求。轮式底盘根据轮子的数量与位置也有许多不同组成。三轮式底盘结构简单，运行灵活自如，但稳定性不足，在速度过快及地形不平整的情况下容易发生侧翻。四轮式底盘运行平稳，但在经过阶梯形路面时，驱动轮易脱离地面，发生打滑；同时减震性能也较差。而多轮底盘结构复杂，制造困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种移动平稳、对地形适应力强、不易打滑的室内服务机器人的稳定移动平台。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：室内服务机器人的稳定移动平台，包括底盘，设置在所述底盘上的驱动系统、电源系统、万向轮系统、安装板，所述电源系统包括蓄电池组，所述万向轮系统包括至少四个万向轮，所述安装板设置在所述电源系统上方，所述安装板通过安装支架固定于所述底盘上表面，所述驱动系统包括至少两组驱动轮机构，所述驱动轮机构包括驱动轮、连接所述驱动轮的驱动电机、与所述驱动电机固定连接的弹性悬挂系统；所述弹性悬挂系统包括固定安装在所述安装板下表面的楔形块，所述楔形块下表面两端各设置有一导轨，所述导轨另一端通过固定块固定在所述底盘下表面，所述导轨上由上而下设置有弹簧、滑动板、直线轴承，所述滑动板两端各设置有一通孔，所述滑动板通过所述通孔穿设在两根所述导轨上，所述弹簧上端固定连接在所述楔形块、下端固定在所述滑动板上表面，所述直线轴承固定在所述滑动板下表面，所述驱动电机固定在所述滑动板下表面。
上述技术方案中，安装板上表面用于安装机器人的电气控制系统；楔形块的下表面为倾斜面，该倾斜面与安装板下表面的夹角为5°至35°，优选为12°至30度，。底盘采用Q235-A钢，具有良好的综合力学性能
优选的技术方案，所述万向轮上端设置有四个减震垫。
上述技术方案中，万向轮通过螺钉固定在底盘的四角上，用于支撑整个机器人结构，方便转向，每个万向轮顶部设置有四个减震垫，用以缓冲和减少地形原因造成的冲击与震动。
优选的技术方案，所述驱动轮通过连轮器与所述驱动电机连接。
优选的技术方案，所述蓄电池组由三个12V蓄电池串联而成。
上述技术方案中，三个12V蓄电池串联构成电压为36V的电源系统，用以为整个机器人系统提供能源。三个蓄电池分别通过电池挡板固定于底盘上表面，且沿机器人前进方向呈对称分布，将蓄电池组的重量均匀分布，保证底盘重心更加稳定。
优选的技术方案，所述安装支架为均设在所述安装板边缘的安装轴。
本发明的工作原理：
电源系统为驱动系统及机器人其他电气系统功能，驱动电机驱动驱动轮向前行走或者后退，万向轮用于转弯及稳定底盘；当机器人底盘行走至有小坡度或者小障碍物的地方，驱动轮的前方先碰到小坡度或者小障碍物，由于弹性悬挂系统的设置，驱动轮突然抬升时，带动滑动板向上抬升，压缩弹簧，此时，底盘并没有明显的抬升；当机器人底盘行走至小凹坑的地方，驱动轮的前方先进入凹坑，由于弹性悬挂系统的设置，驱动轮突然下降时，带动滑动板向下运动，拉伸弹簧，此时，底盘没有明显的下降，这两种情况下，驱动轮与地面有充分的接触，具有良好的抓地能力，包装机器人运行稳定可靠不打滑。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明的弹性悬挂系统在保证了室内服务机器人的稳定移动平台在具备良好的运动速度与转弯性能的同时， 在经过小台阶或者小凹陷的高度差时能有良好的自调节适应能力，能有效地解决地形造成的问题，保证机器人整体再移动过程的稳定可靠，同时减少在遇到高度差时造成的震动；
2、本发明万向轮上的减震垫能吸收一定量的震动力，能够使室内服务机器人的稳定移动平台在移动时更加稳定；
3、本发明弹性悬挂系统中的楔形块的倾斜面的倾斜角度根据平均障碍物的高度及驱动轮的轮径算出，倾斜面的安装使驱动轮越过障碍物时，直线轴承的滑动更加平滑，提高了减震效果，同时能延长直线轴承的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例一弹性悬挂系统结构示意图；
图3为本发明实施例一万向轮结构示意图；
图4为本发明实施例一电源系统结构示意图。
其中：1、底盘；2、安装板；3、万向轮；4、驱动轮；5、驱动电机；6、弹性悬挂系统；7、楔形块；8、导轨；9、固定块；10、弹簧；11、滑动板；12、直线轴承；13、减震垫；14、蓄电池；15、安装轴。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
如图1-4所示，室内服务机器人的稳定移动平台，包括底盘1，设置在底盘1上的驱动系统、电源系统、万向轮系统、安装板2，电源系统包括蓄电池组，万向轮系统包括四个万向轮3，安装板2设置在电源系统上方，安装板2通过四根安装轴15固定于底盘1上表面，驱动系统包括至少两组驱动轮机构，驱动轮机构包括驱动轮4、连接驱动轮4的驱动电机5、与驱动电机5固定连接的弹性悬挂系统6；弹性悬挂系统6包括固定安装在安装板2下表面的楔形块7，楔形块7下表面两端各设置有一导轨8，导轨8另一端通过固定块9固定在底盘1下表面，导轨8上由上而下设置有弹簧10、滑动板11、直线轴承12，滑动板11两端各设置有一通孔，滑动板11通过通孔穿设在两根导轨8上，弹簧10上端固定连接在楔形块7、下端固定在滑动板11上表面，直线轴承12固定在滑动板11下表面，驱动电机5固定在滑动板11下表面。
驱动轮4通过连轮器与驱动电机5连接。安装板2上表面用于安装机器人的电气控制系统。底盘1上设置有供弹性悬挂系统6及驱动轮4穿过的通孔，楔形块7的下表面为倾斜面，该倾斜面与安装板2下表面的夹角为12°至30度。底盘1采用Q235-A钢，具有良好的综合力学性能
万向轮3通过螺钉固定在底盘1的四角上，用于支撑整个机器人结构，方便转向，每个万向轮3顶部设置有四个减震垫13，用以缓冲和减少地形原因造成的冲击与震动。
蓄电池组由三个12V蓄电池14串联而成。
三个12V蓄电池14串联构成电压为36V的电源系统，用以为整个机器人系统提供能源。三个蓄电池14分别通过电池挡板固定于底盘1上表面，且沿机器人前进方向呈对称分布，将蓄电池组的重量均匀分布，保证底盘1重心更加稳定。
本实施例的使用方法：
电源系统为驱动系统及机器人其他电气系统功能，驱动电机5驱动驱动轮4向前行走或者后退，万向轮3用于转弯及稳定底盘1；当机器人底盘1行走至有小坡度或者小障碍物的地方，驱动轮4的前方先碰到小坡度或者小障碍物，由于弹性悬挂系统6的设置，驱动轮4突然抬升时，带动滑动板11向上抬升，压缩弹簧10，此时，底盘1并没有明显的抬升；当机器人底盘1行走至小凹坑的地方，驱动轮4的前方先进入凹坑，由于弹性悬挂系统6的设置，驱动轮4突然下降时，带动滑动板11向下运动，拉伸弹簧10，此时，底盘1没有明显的下降，这两种情况下，驱动轮4与地面有充分的接触，具有良好的抓地能力，包装机器人运行稳定可靠不打滑。

Claims (5)

1.一种室内服务机器人的稳定移动平台，包括底盘（1），设置在所述底盘（1）上的驱动系统、电源系统、万向轮系统、安装板（2），所述电源系统包括蓄电池组，所述万向轮系统包括至少四个万向轮（3），所述安装板（2）设置在所述电源系统上方，所述安装板（2）通过安装支架固定于所述底盘（1）上表面，其特征在于：所述驱动系统包括至少两组驱动轮机构，所述驱动轮机构包括驱动轮（4）、连接所述驱动轮（4）的驱动电机（5）、与所述驱动电机（5）固定连接的弹性悬挂系统（6）；所述弹性悬挂系统（6）包括固定安装在所述安装板（2）下表面的楔形块（7），所述楔形块（7）下表面两端各设置有一导轨（8），所述导轨（8）另一端通过固定块（9）固定在所述底盘（1）下表面，所述导轨（8）上由上而下设置有弹簧（10）、滑动板（11）、直线轴承（12），所述滑动板（11）两端各设置有一通孔，所述滑动板（11）通过所述通孔穿设在两根所述导轨（8）上，所述弹簧（10）上端固定连接在所述楔形块（7）、下端固定在所述滑动板（11）上表面，所述直线轴承（12）固定在所述滑动板（11）下表面，所述驱动电机（5）固定在所述滑动板（11）下表面。
2.根据权利要求1所述的一种室内服务机器人的稳定移动平台，其特征在于：所述万向轮（3）上端设置有四个减震垫（13）。
3.根据权利要求1所述的一种室内服务机器人的稳定移动平台，其特征在于：所述驱动轮（4）通过连轮器与所述驱动电机（5）连接。
4.根据权利要求1所述的一种室内服务机器人的稳定移动平台，其特征在于：所述蓄电池组由三个12V蓄电池（14）串联而成。
5.根据权利要求1所述的一种室内服务机器人的稳定移动平台，其特征在于：所述安装支架为均设在所述安装板（2）边缘的安装轴（15）。
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