CN115503819A - 一种机器人转向方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机器人转向方法及装置，用以解决现有的机器人转向方法功耗大且对路面环境适应性差的技术问题。方法包括：机器人转向装置接收来自机器人控制器发送的转向信号；根据所述转向信号控制齿轮转向结构进行转动，以带动机器人车轮转动，进而实现机器人转向；在所述机器人车轮转动过程中，通过多连杆并联结构吸收所述机器人车轮传递的振动，以防止机器人发生侧翻。本申请通过上述方法增强了机器人的路面环境适应性，使得机器人既能够在平稳路面上行驶或者转向，也能够在颠簸路面上行驶或者转向，同时降低了机器人转向的功耗。

Description

一种机器人转向方法及装置

技术领域

本申请涉及机器人控制技术领域，尤其涉及一种机器人转向方法及装置。

背景技术

由于人口红利的消失，社会需求促使移动机器人逐步取代人力，从事一些简单重复的工作。

现阶段，机器人广泛适用于室外道路、园区等复杂路况环境，为了使机器人适应各种复杂的环境，人们设计多种机器人的转向方法，常见的转向方法有：给机器人预设转动关节，通过高耗能电机控制转动关节转动达到控制机器人转向的目的，但这种转向方法的功耗过大，同时，这种通过转动关节控制机器人转向的方法更适用于平稳的路面，在颠簸路面转向时就容易发生倾斜甚至摔倒。

发明内容

本申请实施例提供了一种机器人转向方法及装置，用以解决现有的机器人转向方法功耗大且对路面环境适应性差的技术问题。

一方面，本申请实施例提供了一种机器人转向方法，所述方法包括：机器人转向装置接收来自机器人控制器发送的转向信号；根据所述转向信号控制齿轮转向结构进行转动，以带动机器人车轮转动，进而实现机器人转向；在所述机器人车轮转动或行驶过程中，通过多连杆并联结构吸收所述机器人车轮传递的振动，以防止机器人发生侧翻。

在本申请说明书的一个或多个实施例中，机器人转向装置接收来自机器人控制器发送的转向信号之前，所述方法还包括：所述机器人控制器检测所述机器人车轮的转向条件是否被触发；若是，则根据所述转向条件生成所述转向信号；将所述转向信号下发至所述机器人转向装置。

在本申请说明书的一个或多个实施例中，所述转向条件至少包括：机器人前方存在障碍物。

另一方面，本申请实施例还提供了一种机器人转向装置，所述装置包括：多连杆并联结构，与机器人车轮连接，用于吸收所述机器人车轮传递的振动；齿轮转向结构，与所述多连杆并联结构连接，用于通过所述多连杆并联结构带动带动所述机器人车轮转动。

在本申请说明书的一个或多个实施例中，所述多连杆并联结构包括：转轴、第一前摆臂、第二前摆臂、第一侧摆臂、第二侧摆臂、第一后摆臂以及第二后摆臂；其中，所述第一前摆臂与所述第二前摆臂构成前摆臂连杆结构，所述第一侧摆臂与所述第二侧摆臂构成侧摆臂连杆结构，所述第一后摆臂与所述第二后摆臂构成后摆臂连杆结构；所述前摆臂连杆结构的一端、所述侧摆臂连杆结构的一端以及所述后摆臂连杆结构的一端均与所述转轴连接，所述前摆臂连杆结构的另一端、所述侧摆臂连杆结构的另一端以及所述后摆臂连杆结构的另一端均与所述机器人车轮连接，用于在所述转轴的转动时带动所述机器人车轮转动，进而实现机器人转向。

在本申请说明书的一个或多个实施例中，所述多连杆并联结构还包括齿毂法兰；所述齿毂法兰与所述机器人车轮连接，同时与所述前摆臂连杆结构、所述侧摆臂连杆结构以及所述后摆臂连杆结构连接，用于在所述前摆臂连杆结构、所述侧摆臂连杆结构以及所述后摆臂连杆结构的带动下进行上下运动，进而带动所述机器人车轮上下运行，实现机器人在颠簸路面上行驶。

在本申请说明书的一个或多个实施例中，所述多连杆并联结构还包括减震器；所述减震器与所述后摆臂连杆结构以及所述前摆臂连杆结构连接，用于吸收所述机器人车轮传递的振动。

在本申请说明书的一个或多个实施例中，所述减震器采用弹簧减震器或者液压减震器。

在本申请说明书的一个或多个实施例中，所述装置还包括底板；所述齿轮转向结构包括：外齿形轴承、小齿轮以及伺服电机；所述外齿形轴承的内圈与所述底板连接，外圈与所述多连杆并联结构的转轴连接，所述小齿轮与所述伺服电机连接，用于在所述伺服电机的转动下，通过所述小齿轮带动所述外齿形轴承转动，进而通过所述转轴的转动带动所述机器人车轮转动。

在本申请说明书的一个或多个实施例中，所述齿轮转向结构还包括轴承；所述轴承的内圈与所述多连杆并联结构的转轴连接，外圈与所述底板连接，以实现所述多连杆并联结构与所述底板的连接。

本申请实施例提供的一种机器人转向方法及装置，通过齿轮转向结构实现了机器人的360度转向，该结构通过电机转动带动齿轮转动实现，降低了功耗，同时，通过多连杆并联结构中的齿毂法兰与减震器，吸收机器人在颠簸路面上行驶时机器人车轮传递过来的振动，使得机器人行驶更加平稳，也使得机器人能够同时适应平稳及颠簸路面，提高了机器人的路面环境适应性，并且，该多连杆并联结构中存在三个连杆结构，该结构能够在转轴的转动下，带动机器人车轮进行转动，为机器人车轮转动提供力量，进一步降低电机功耗。

附图说明

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

图1为本申请实施例提供的一种机器人转向方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种机器人转向装置侧视图；

图3为本申请实施例提供的一种机器人转向装置正视图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

图1为本申请实施例提供的一种机器人转向方法流程图。如图1所示，本申请实施例中的转向方法，至少包括以下执行步骤：

步骤101、机器人转向装置接收机器人控制器发送的转向信号。

在机器人行驶过程中，机器人控制器会实时检测机器人的转向条件是否被触发，在本申请的一个示例中，前述转向条件至少包括机器人前方行驶路径上存在障碍物。

在检测到转向条件被触发时，根据转向条件生成转向信号，在本申请的一个示例中，生成的转向信号中包括电机的转动时间，且该转动时间可以是机器人控制器根据机器人与前方障碍物之间的距离以及电机转动时间与车轮转动角度之间的关系确定。

生成转向信号之后，机器人控制器将该转向信号下发给机器人转向装置。

步骤102、根据转向信号控制齿轮转向结构进行转动，以带动机器人车轮转动。

机器人转向装置在接收到转向信号之后，根据该转向信号控制齿轮转向结构进行转动，进而通过齿轮转向结构的转动带动机器人车轮进行转动，实现机器人转向。

步骤103、在机器人车轮转动或行驶过程中，通过多连杆并联结构吸收机器人车轮传递的振动。

如果机器人在颠簸路面上进行转向或者行驶，机器人极容易产生振动和遇到转向阻力，因此，本申请实施例的机器人转向装置中还设计了一个多连杆并联结构，该多连杆结构和装置中减震弹簧的功能是吸收颠簸产生的振动。还有就是在颠簸路面时，地面会有倾斜，导致轮胎会受到地面产生的一个转动力，多连杆的作用就是阻止这个被动转向力的，防止车轮被动转向，避免车轮在这种不受控的转向趋势下转向。同时，该多连杆并联结构还可以帮助齿轮转向结构带动机器人车轮进行转向，防止车轮被动转动，以进一步降低机器人转向功耗。

以上为本申请实施例中的方法实施例，基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种机器人转向装置。

图2为本申请实施例提供的一种机器人转向装置侧视图，3为本申请实施例提供的一种机器人转向装置正视图。如图2、3所示，机器人转向装置包括：底板1、转轴2、轴承3、伺服电机4、外齿形轴承5、小齿轮6、第一侧摆臂7、第二侧摆臂8、机器人车轮9、第一后摆臂10、第二后摆臂11、第一前摆臂12、第二前摆臂13、齿毂法兰14以及减震器15；其中，转轴2、第一侧摆臂7、第二侧摆臂8、车轮9、第一后摆臂10、第二后摆臂11、第一前摆臂12、第二前摆臂13、齿毂法兰14以及减震器15，构成多连杆并联结构，轴承3、伺服电机4、外齿形轴承5以及小齿轮6构成齿轮转向结构。

由图2可以看出，多连杆并联结构与机器人车轮9连接，可以吸收机器人车轮9传递的振动；齿轮转向结构与多连杆并联结构连接，用于通过多连杆并联结构带动机器人车轮9转动。

进一步地，多连杆并联结构中，第一前摆臂12与第二前摆臂13构成前摆臂连杆结构，第一侧摆臂7与第二侧摆臂8构成侧摆臂连杆结构，第一后摆臂10与第二后摆臂11构成后摆臂连杆结构，并且，前摆臂连杆结构的一端、侧摆臂连杆结构的一端以及后摆臂连杆结构的一端均与转轴2连接，前摆臂连杆结构的另一端、侧摆臂连杆结构的另一端以及后摆臂连杆结构的另一端均与机器人车轮9连接，用于在转轴2的转动时带动机器人车轮9转动，进而实现机器人转向。

同时，齿毂法兰14与机器人车轮9连接，在本申请的一个示例中，齿毂法兰14与机器人车轮9可以是固定连接的，同时与前摆臂连杆结构、侧摆臂连杆结构以及后摆臂连杆结构连接，用于在前摆臂连杆结构、侧摆臂连杆结构以及后摆臂连杆结构的带动下进行上下运动，进而带动机器人车轮9上下运行，实现机器人在颠簸路面上行驶。也即，该多连杆结构可以使轮毂法兰14垂直上下运动，从而实现了机器人车轮9在颠簸路面时的上下振动，提高机器人的路面环境适应性。

同时，多连杆并联结构中的减震器15可以由两个减震器构成，其中一个与后摆臂连杆结构连接，另一个与前摆臂连杆结构连接，通过减震器15在机器人通过颠簸路面时吸收机器人车轮9传递的振动，使机器人运行更加平稳。

在本申请的一个示例中，减震器15可选弹簧减震器、液压减震器或液压弹簧减震器。

更进一步地，齿轮转向结构中，轴承3的内圈与多连杆并联结构的转轴2通过螺栓固定连接，外圈与底板1通过螺栓固定连接，以实现多连杆并联结构与底板1的固定连接。

同时，外齿形轴承5为一外圈加工为齿轮的轴承，其内圈与底板1通过螺栓固定连接，外圈与转轴2通过螺栓固定连接，小齿轮6与伺服电机4连接，伺服电机4为转向提供驱动力，在伺服电机4接到转向信号后，伺服电机4转动带动小齿轮6转动，经过齿轮啮合，带动外齿形轴承5的外圈大齿轮转动，从而带动转轴2转动，进而实现机器人车轮9的原地360°转向。

另外，在本申请的一个示例中，齿轮转向结构也可选用同步带轮转向结构，将外齿形轴承和小齿轮调整一下中心距后可用同步带轮结构替换。然后，伺服电机与小同步带轮连接，用于接收机器人控制器的转向信号，以根据转向信号中的旋转时间控制小同步带轮的旋转；小同步带轮通过同步带与大同步带轮连接，用于在伺服电机的驱动下，小同步带轮的旋转能够带动同步带旋转，同步带的旋转能够带动大同步带轮旋转。

并且，大同步带轮还与转轴相连，用于控制转轴的转动，进而实现机器人车轮的原地360°转向。

由上述内容可以看出，本申请实施例中的多连杆并联结构不仅能够满足机器人在颠簸路面上行驶需求，增强机器人的路面环境适应性，也能够配合齿轮转向结构，在齿轮转向结构的带动下，带动机器人车轮转向，进一步降低机器人转向的功耗。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

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。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人转向方法，其特征在于，所述方法包括：

机器人转向装置接收来自机器人控制器发送的转向信号；

根据所述转向信号控制齿轮转向结构进行转动，以带动机器人车轮转动，进而实现机器人转向；

在所述机器人车轮转动或行驶过程中，通过多连杆并联结构吸收所述机器人车轮传递的振动，以防止机器人发生侧翻。

2.根据权利要求1所述的一种机器人转向方法，其特征在于，机器人转向装置接收来自机器人控制器发送的转向信号之前，所述方法还包括：

所述机器人控制器检测所述机器人车轮的转向条件是否被触发；

若是，则根据所述转向条件生成所述转向信号；

将所述转向信号下发至所述机器人转向装置。

3.根据权利要求1所述的一种机器人转向方法，其特征在于，所述转向条件至少包括：机器人前方存在障碍物。

4.一种机器人转向装置，用于实现如权利要求1-3所述的一种机器人转向方法，其特征在于，所述装置包括：

多连杆并联结构，与机器人车轮连接，用于吸收所述机器人车轮传递的振动；

齿轮转向结构，与所述多连杆并联结构连接，用于通过所述多连杆并联结构带动所述机器人车轮转动。

5.根据权利要求4所述的一种机器人转向装置，其特征在于，所述多连杆并联结构包括：转轴、第一前摆臂、第二前摆臂、第一侧摆臂、第二侧摆臂、第一后摆臂以及第二后摆臂；其中，

所述第一前摆臂与所述第二前摆臂构成前摆臂连杆结构，所述第一侧摆臂与所述第二侧摆臂构成侧摆臂连杆结构，所述第一后摆臂与所述第二后摆臂构成后摆臂连杆结构；

所述前摆臂连杆结构的一端、所述侧摆臂连杆结构的一端以及所述后摆臂连杆结构的一端均与所述转轴连接，所述前摆臂连杆结构的另一端、所述侧摆臂连杆结构的另一端以及所述后摆臂连杆结构的另一端均与所述机器人车轮连接，用于在所述转轴的转动时带动所述机器人车轮转动，进而实现机器人转向。

6.根据权利要求5所述的一种机器人转向装置，其特征在于，所述多连杆并联结构还包括齿毂法兰；

所述齿毂法兰与所述机器人车轮连接，同时与所述前摆臂连杆结构、所述侧摆臂连杆结构以及所述后摆臂连杆结构连接，用于在所述前摆臂连杆结构、所述侧摆臂连杆结构以及所述后摆臂连杆结构的带动下进行上下运动，进而带动所述机器人车轮上下运行，实现机器人在颠簸路面上行驶。

7.根据权利要求5所述的一种机器人转向装置，其特征在于，所述多连杆并联结构还包括减震器；

所述减震器与所述后摆臂连杆结构以及所述前摆臂连杆结构连接，用于吸收所述机器人车轮传递的振动。

8.根据权利要求7所述的一种机器人转向装置，其特征在于，所述减震器采用弹簧减震器或者液压减震器。

9.根据权利要求4所述的一种机器人转向装置，其特征在于，所述装置还包括底板；所述齿轮转向结构包括：外齿形轴承、小齿轮以及伺服电机；

所述外齿形轴承的内圈与所述底板连接，外圈与所述多连杆并联结构的转轴连接，所述小齿轮与所述伺服电机连接，用于在所述伺服电机的转动下，通过所述小齿轮带动所述外齿形轴承转动，进而通过所述转轴的转动带动所述机器人车轮转动。

10.根据权利要求9所述的一种机器人转向装置，其特征在于，所述齿轮转向结构还包括轴承；

所述轴承的内圈与所述多连杆并联结构的转轴连接，外圈与所述底板连接，以实现所述多连杆并联结构与所述底板的连接。

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