一種差速驅動移動機器人底盤機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種差速驅動移動機器人底盤機構，其結構包括機體、驅動裝置、永磁吸附裝置、防跌落裝置、避障裝置和導向輪；驅動裝置安裝于機體下方，用于驅動機器人底盤移動和轉向；永磁間隙吸附裝置安裝于機體底部，增大驅動輪與工作平面的附著力，增加機體穩(wěn)定性和防止驅動輪打滑；導向輪與驅動輪共同支撐機體平臺；避障裝置安裝于機體前方，用于檢測機體前方障礙物；防跌落裝置安裝于機體下方，防止機體從工作平面向下跌落。該裝置移動靈活，驅動和轉向機構簡單，具有避障和防跌落功能。
【專利說明】一種差速驅動移動機器人底盤機構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種差速驅動移動機器人底盤機構，屬于機器人【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)有技術中，移動機器人底盤機構的驅動方式有輪式、多足式、履帶式和混合式等多種。輪式移動機器人控制簡單，每運動單位距離消耗的能量最小，通常比履帶式和多足式底盤機構運動速度快，因此應用最多。輪式移動機器人底盤機構大體可分為:方向-驅動和差速驅動；在方向-驅動式移動底盤機構上，方向的控制和驅動分別采用不同的電機驅動。對方向的控制和驅動可在相同的輪子上完成(如前輪驅動車)，但速度和方向是分別控制。差速驅動底盤機構采用相同的輪子和驅動器來驅動和控制方向，運動方向的改變是通過有比例地控制每個輪子的速度來實現(xiàn)。
[0003]目前，用于移動機器人的底盤機構在結構上主要有三輪和四輪結構。三輪式結構最常見，其常用的結構是利用兩個高精度的驅動輪和一個隨動輪結構。兩驅動輪分別由兩個電機經過減速器減速后進行驅動，隨動輪可置于本體的前部或后部。底盤機構的轉向由兩個驅動輪的速度差決定，通過對兩個電機施加不同的速度控制量可以實現(xiàn)任意方向的運動。也有采用前輪既是驅動輪也是舵輪，它需要兩個單獨的電機進行轉向和驅動控制。還有一種采用同步驅動方式，三個輪子均勻分布，用齒輪或鏈條將輪子與分別控制方向和驅動的電機相連，驅動電機驅動輪子運動，轉向電機控制輪子轉向。四輪結構也有類似三輪結構的配置方式，如驅動-轉向綜合控制和單獨控制等。但是與采用三輪的移動機器人相比，四輪結構雖然更穩(wěn)定，但結構復雜，回轉半徑較大，轉向不靈活，因此采用四輪結構的移動機器人并不多見。
[0004]因此，綜上所述，之前所采用三輪結構的底盤機構，結構外形尺寸較大，在空間受限的平面上運動靈活性較差。
[0005]
【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有輪式機器人底盤機構的缺點，提供一種差速驅動移動機器人底盤機構。該機器人底盤機構運動靈活，可實現(xiàn)零轉向半徑，結構和控制簡單，同時，具有避障和防跌落功能。
[0007]本實用新型所述一種差速驅動移動機器人底盤機構，采用輪式差速驅動結構，包括機體、驅動裝置、導向輪、永磁吸附裝置、避障裝置和防跌落裝置，所述機體為所有裝置的安裝基礎；
[0008]所述驅動裝置包括驅動軸，驅動軸支座，驅動電機，減速器，主動齒輪，從動齒輪和驅動輪，兩驅動軸支座通過連接螺栓安裝于機體底部，驅動軸安裝于兩驅動軸支座之間，并用螺釘固定；兩驅動輪通過連接套安裝于驅動軸兩端；驅動電機采用步進或伺服電機，通過電機連接塊與減速器相連，減速器與驅動軸支座通過連接螺釘相連；主動齒輪安裝于減速器的軸出軸上，從動齒輪通過一個滾動軸承安裝于驅動軸上；驅動電機的運動通過齒輪嚙合傳遞給驅動輪；[0009]所述導向輪包括萬向球和絕緣套,采用螺栓安裝于機體前部,并通過絕緣套與機體絕緣，萬向球包括導向輪本體，鋼珠，壓蓋，彈性檔圈，鋼球；
[0010]所述永磁吸附裝置安裝于所述機體中部，包括磁鐵調節(jié)手柄、磁鐵凸輪軸、磁鐵凸輪軸套、磁鐵傳動板、磁座、永磁鐵、磁座軸承座、磁座軸；兩磁座軸承座通過螺栓與機體相連，磁座與兩個磁座軸承座通過兩個磁座軸相連，四個永磁鐵安裝在磁座中；磁鐵傳動板米用導磁材料制造，安裝于磁座上，用于固定永磁鐵，磁鐵凸輪軸套采用三個螺栓安裝于機體上，磁鐵凸輪軸安裝于磁鐵凸輪軸套內，其軸一端安裝磁鐵調節(jié)手柄，另一端的凸輪與磁鐵傳動板下表面接觸，磁鐵調節(jié)手柄與磁鐵凸輪軸通過銷連接；
[0011]所述避障裝置由一超聲傳感器組成，安裝于所述機體前部，防跌落裝置由四個光電傳感器組成，安裝于所述機體四周；
[0012]移動焊接機器人底盤機構移動和轉向通過控制兩獨立的驅動電機轉速來實現(xiàn)，當兩驅動電機轉速相同時，機器人沿直線運動；如需轉向，可控制兩驅動電機轉速不同來實現(xiàn)；
[0013]當避障裝置檢測到前方有障礙物時，超聲傳感器發(fā)信號給機器人控制器，然后控制器通過控制兩驅動電機轉速來轉向避障；當防跌落裝置檢測到前方無工件平面時，傳感器發(fā)信號給機器人控制器，然后控制器通過控制兩驅動電機使機器人底盤停止運動；
[0014]所述永磁間隙吸附裝置可實現(xiàn)吸附力可調節(jié)，具體工作原理是:移動機器人底盤機構正常工作時，磁鐵凸輪軸的凸輪的基圓與磁鐵傳動板接觸，此時磁吸附裝置與導磁工件距離最小，磁吸附力最大，增加機器人驅動能力和穩(wěn)定性；當轉動磁鐵調節(jié)手柄一定角度，磁鐵凸輪軸的凸輪向上頂起磁鐵傳動板，使磁座繞磁座軸轉動，從而使永磁鐵與導磁工件的距離增大，從而使磁吸附力減小；當工作人員需要搬運機器人時，可使磁鐵調節(jié)手柄轉動90度的角度，此時永磁鐵與導磁工件的距離最大，磁吸附力最小。
[0015]本實用新型的有益效果:
[0016]采用兩輪差速驅動，可實現(xiàn)原地360度轉向和移動，有效減少了工作空間的死角，控制間單。
[0017]采用永磁間隙吸附裝置，附著力大，提高驅動力和穩(wěn)定性；同時，由于吸附力可調節(jié)，使機器人在搬運過程中安全、省力。
[0018]采用超聲傳感器檢測機體前方障礙物，具有避障能力。
[0019]由于機體四周安裝了光電傳感器，可檢測機器人運動環(huán)境，防止機器人跌落損壞。
[0020]外形尺寸小，可在空間受限的工作區(qū)間里靈活運動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型所述差速驅動移動機器人底盤機構的結構示意圖；
[0022]圖中:1、機體2、驅動裝置3、永磁吸附裝置4、防跌落裝置 5、避障裝置 6、導向輪；
[0023]圖2為本實用新型所述差速驅動移動機器人底盤機構中驅動裝置的結構示意圖；
[0024]圖中:21、驅動電機22、電機連接塊23、減速器24、連接螺釘25、驅動軸支座26、主動齒輪27、被動齒輪28、連接套29、驅動軸30、主動齒輪固定墊片31、驅動輪；
[0025]圖3為本實用新型所述差速驅動移動機器人底盤機構中導向輪的結構示意圖；[0026]圖中:32、絕緣套33、鋼珠34、導向輪本體35、彈性檔圈36、壓蓋37、鋼球
[0027]圖4為本實用新型所述差速驅動移動機器人底盤機構中永磁吸附裝置的示意圖；
[0028]圖5為本實用新型所述差速驅動移動機器人底盤機構中吸附力可調永磁間隙吸附裝置的仰視圖；
[0029]圖中:41、磁座軸42、磁座軸承座43、磁座 44、磁鐵凸輪軸45、磁鐵凸輪軸套46、磁鐵調節(jié)手柄47、磁鐵傳動板48、永磁鐵。
【具體實施方式】
[0030]結合【專利附圖】

【附圖說明】如下:
[0031]本實用新型所述一種差速驅動移動機器人底盤機構，采用輪式差速驅動結構，包括機體(I)、驅動裝置(2)、導向輪(6)、永磁吸附裝置(3)、避障裝置(5)和防跌落裝置(4)；所述機體(I)為所有裝置的安裝基礎。
[0032]所述的驅動裝置(2)包括驅動軸(29)，驅動軸支座(25)，驅動電機(21)，減速器
(23),主動齒輪(26)，從動齒輪(27)和驅動輪(21 )，兩驅動軸支座(25)通過連接螺栓安裝于機體(I)底部，驅動軸(29)安裝于兩驅動軸支座(25)之間，并用螺釘固定；兩驅動輪(31)通過連接套(28 )安裝于驅動軸兩端；所述驅動電機(21)采用步進或伺服電機，通過電機連接塊(22 )與減速器(23 )相連，減速器(23 )與驅動軸支座(25 )通過連接螺釘(24 )相連；所述的主動齒輪(26)安裝于減速器(23)的軸出軸上，從動齒輪(27)通過一滾動軸承安裝于驅動軸(29)上；所述驅動電機(21)的運動通過齒輪嚙合傳遞給驅動輪(31)。
[0033]所述的導向輪(6)包括萬向球和絕緣套(32)，采用螺栓安裝于機體前部，并通過絕緣套(I)與機體(I)絕緣；所述的萬向球包括導向輪本體(34)，鋼珠(33)，壓蓋(36)，彈性檔圈(35)，鋼球(37)。
[0034]所述的永磁吸附裝置(3)安裝于所述機體(I)中部，包括磁鐵調節(jié)手柄(46)、磁鐵凸輪軸(44)、磁鐵凸輪軸套(45 )、磁鐵傳動板(47 )、磁座(43 )、永磁鐵(48 )、磁座軸承座(42)、磁座軸(41);兩磁座軸承座(42)通過螺栓與機體(I)相連；所述的磁座(43)與兩個磁座軸承座(42)通過兩個磁座軸(41)相連，四個永磁鐵(48)安裝在磁座中；所述磁鐵傳動板(47)米用導磁材料制造,安裝于磁座(43)上,用于固定永磁鐵(48);所述的磁鐵凸輪軸套(45)采用三個螺栓安裝于機體(I)上；所述的磁鐵凸輪軸(44)安裝于磁鐵凸輪軸套(45)內，其軸一端安裝磁鐵調節(jié)手柄(46)，另一端的凸輪與磁鐵傳動板(47)下表面接觸；所述的磁鐵調節(jié)手柄(46)與磁鐵凸輪軸(44)通過銷連接。
[0035]所述的避障裝置(5)由一超聲傳感器組成，安裝于所述機體(I)前部；所述的防跌落裝置(4)由四個光電傳感器組成，安裝于所述機體(I)四周。
[0036]本實用新型所述移動焊接機器人底盤機構工作過程如下:
[0037]所述的差速驅動移動機器人底盤機構移動和轉向通過控制兩獨立的驅動電機
(21)轉速來實現(xiàn)，當兩驅動電機(21)轉速相同時，機器人沿直線運動；如需轉向，可控制兩驅動電機(21)轉速不同來實現(xiàn)。
[0038]當所述的避障裝置(5)檢測到前方有障礙物時，超聲傳感器發(fā)信號給機器人控制器，然后控制器通過控制兩驅動電機(21)轉速來轉向避障。當所述的防跌落裝置(4)檢測到前方無工件平面時，傳感器發(fā)信號給機器人控制器，然后控制器通過控制兩驅動電機(21)使機器人底盤停止運動。
[0039] 所述的永磁間隙吸附裝置可實現(xiàn)吸附力可調節(jié)，具體工作原理是:移動機器人底盤機構正常工作時，磁鐵凸輪軸(44)的凸輪的基圓與磁鐵傳動板(47)接觸，此時磁吸附裝置與導磁工件距離最小，磁吸附力最大，增加機器人驅動能力和穩(wěn)定性；當轉動磁鐵調節(jié)手柄(46 ) —定角度，磁鐵凸輪軸(43 )的凸輪向上頂起磁鐵傳動板(47 )，使磁座(43 )繞磁座軸(41)轉動,從而使永磁鐵(48)與導磁工件的距離增大,從而使磁吸附力減小。當工作人員需要搬運機器人時，可使磁鐵調節(jié)手柄(46)轉動90度的角度，此時永磁鐵(48)與導磁工件的距離最大，磁吸附力最小。
【權利要求】
1.一種差速驅動移動機器人底盤機構，其特征是:所述底盤機構結構包括機體、驅動裝置、導向輪、永磁吸附裝置、避障裝置和防跌落裝置； 所述機體為所有裝置的安裝基礎； 所述驅動裝置包括驅動軸，驅動軸支座，驅動電機，減速器，主動齒輪，從動齒輪和驅動輪，兩驅動軸支座通過連接螺栓安裝于機體底部，驅動軸安裝于兩驅動軸支座之間，并用螺釘固定；兩驅動輪通過連接套安裝于驅動軸兩端；驅動電機采用步進或伺服電機，通過電機連接塊與減速器相連，減速器與驅動軸支座通過連接螺釘相連；主動齒輪安裝于減速器的輸出軸上，從動齒輪通過一個滾動軸承安裝于驅動軸上；驅動電機的運動通過齒輪嚙合傳遞給驅動輪； 所述導向輪包括萬向球和絕緣套，采用螺栓安裝于機體前部，并通過絕緣套與機體絕緣，萬向球包括導向輪本體，鋼珠，壓蓋，彈性檔圈，鋼球； 所述永磁吸附裝置安裝于所述機體中部，包括磁鐵調節(jié)手柄、磁鐵凸輪軸、磁鐵凸輪軸套、磁鐵傳動板、磁座、永磁鐵、磁座軸承座、磁座軸；兩磁座軸承座通過螺栓與機體相連,磁座與兩個磁座軸承座通過兩個磁座軸相連，四個永磁鐵安裝在磁座中；磁鐵傳動板米用導磁材料制造，安裝于磁座上，用于固定永磁鐵，磁鐵凸輪軸套采用三個螺栓安裝于機體上，磁鐵凸輪軸安裝于磁鐵凸輪軸套內，其軸一端安裝磁鐵調節(jié)手柄，另一端的凸輪與磁鐵傳動板下表面接觸，磁鐵調節(jié)手柄與磁鐵凸輪軸通過銷連接； 所述避障裝置由一超聲傳感器組成，安裝于所述機體前部； 所述防跌落裝置由四個光電傳感器組成，安裝于所述機體四周。
【文檔編號】B60L15/20GK203449966SQ201320578882
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】張華 , 熊德琛, 葉艷輝, 陳慶東, 高延峰, 葛斯嘉, 王帥 申請人:吉首沃華德機器人科技有限責任公司