一種場地巡檢機器人的移動底盤及移動方法與流程

本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種場地巡檢機器人的移動底盤及移動方法。

背景技術(shù)：

隨著機器人技術(shù)的發(fā)展，機器人在人們生活中的應(yīng)用越來越普遍。機器人將各種功能模塊配置在底盤系統(tǒng)上形成移動底盤，通過移動底盤驅(qū)動機器人完成不同位置之間的移動。

針對機器人移動底盤的專利有很多，如cn105835988a提出了一種機器人移動底盤，通過兩組具有獨特蹺蹺板式的萬向輪結(jié)構(gòu)，和兩組驅(qū)動輪組成的四輪底盤，使得機器人能有較好地穩(wěn)定性；如cn105773569a提出一種機器人移動底盤，設(shè)置四組全向輪并呈90°均勻安裝于底盤上，形成平行四邊形的獨立懸掛，有較好地穩(wěn)定和抗震性。

但現(xiàn)有的機器人移動底盤在轉(zhuǎn)彎過程中仍存在如下缺點：當(dāng)采用差速式轉(zhuǎn)彎時，車輪與地面存在較大的靜摩擦，在轉(zhuǎn)彎過程中車體振動較大，嚴重影響車體及輪胎的使用壽命；當(dāng)采用前輪偏轉(zhuǎn)的方式轉(zhuǎn)弧形彎時，車輪與地面雖然為滾動摩擦，但是由于車身尺寸的原因會使得小車有較大的轉(zhuǎn)彎半徑，在空間狹小的區(qū)域機器人巡檢移動十分不便。

綜上所述，如何解決機器人的移動底盤轉(zhuǎn)弧形彎時的車輪存在較大的靜摩擦的問題，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種場地巡檢機器人的移動底盤及移動方法，以避免機器人的移動底盤轉(zhuǎn)弧形彎時的車輪存在較大的靜摩擦的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種場地巡檢機器人的移動底盤，包括底盤單元，所述底盤單元的兩側(cè)均設(shè)置有車輪，所述車輪連接有驅(qū)動單元和偏轉(zhuǎn)單元，所述驅(qū)動單元包括第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元，所述第一子驅(qū)動單元用于驅(qū)動所述底盤單元的左側(cè)的所述車輪轉(zhuǎn)動，所述第二子驅(qū)動單元用于驅(qū)動所述底盤單元的右側(cè)的所述車輪轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，所述偏轉(zhuǎn)單元包括第一子偏轉(zhuǎn)單元和第二子偏轉(zhuǎn)單元，所述第一子偏轉(zhuǎn)單元用于控制所述底盤單元的左側(cè)的所述車輪的偏轉(zhuǎn)；所述第二子偏轉(zhuǎn)單元用于控制所述底盤單元的右側(cè)的所述車輪的偏轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述底盤單元的左側(cè)的所述車輪包括左主動車輪和左被動車輪，所述第一子驅(qū)動單元用于驅(qū)動所述左主動車輪；所述底盤單元的右側(cè)的所述車輪包括右主動車輪和右被動車輪，所述第二子驅(qū)動單元用于驅(qū)動所述右主動車輪。

優(yōu)選地，所述左主動車輪與所述左被動車輪之間通過第一傳動機構(gòu)連接，且所述左主動車輪和所述左被動車輪的轉(zhuǎn)動速率相同。

優(yōu)選地，所述右主動車輪與所述右被動車輪之間通過第二傳動機構(gòu)連接，且所述右主動車輪和所述右被動車輪的轉(zhuǎn)動速率相同。

優(yōu)選地，所述底盤單元上還設(shè)置有懸掛單元，所述車輪設(shè)置在所述懸掛單元上，且每個所述車輪均對應(yīng)有獨立的所述懸掛單元。

相比于背景技術(shù)介紹內(nèi)容，上述場地巡檢機器人的移動底盤，通過第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元分別驅(qū)動底盤單元兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)動，進而能夠?qū)崿F(xiàn)左側(cè)車輪和右側(cè)車輪的差速轉(zhuǎn)動，進而在轉(zhuǎn)弧形彎時，根據(jù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)彎半徑，第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元輸出對應(yīng)的差速轉(zhuǎn)速即可避免車輪與路面產(chǎn)生較大的靜摩擦。

這里需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員都應(yīng)該能夠理解的是，在轉(zhuǎn)弧形彎時，上述差速轉(zhuǎn)動和差速轉(zhuǎn)速均是指兩側(cè)車輪的旋轉(zhuǎn)速度的大小不同，行進方向應(yīng)為相同的方向。

另外本發(fā)明提供了一種場地巡檢機器人的移動方法，所述場地巡檢機器人采用了如上述第二套方案所述的移動底盤，具體移動方法包括：

當(dāng)需要原地轉(zhuǎn)彎時，控制所述車輪偏轉(zhuǎn)，且使每個所述車輪的行進方向與同一個圓相切。

本發(fā)明還提供了一種場地巡檢機器人的移動方法，所述場地巡檢機器人采用了如上述第二套方案所述的移動底盤，具體移動方法包括：

當(dāng)需要轉(zhuǎn)弧形彎時，控制所述車輪偏轉(zhuǎn)，且每個所述車輪的行進方向分別與對應(yīng)的所述弧形彎相切。

本發(fā)明還提供了一種場地巡檢機器人的移動方法，所述場地巡檢機器人采用了如上述第二套方案所述的移動底盤，具體移動方法包括：

當(dāng)需要直行時，控制同側(cè)的所述車輪的行進方向在同一直線上，且不同側(cè)的所述車輪的行進方向平行。

由于上述第二套方案的場地巡檢機器人的移動底盤的結(jié)構(gòu)具有上述技術(shù)效果，因此采用了上述第二套方案的場地巡檢機器人的移動底盤的結(jié)構(gòu)的方法也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果，在此不再贅述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的場地巡檢機器人的移動底盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的場地巡檢機器人的移動底盤轉(zhuǎn)弧形彎時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的場地巡檢機器人的移動底盤原地轉(zhuǎn)彎時的結(jié)構(gòu)示意圖。

上圖1-3中，

底盤單元1、車輪2、第一子驅(qū)動單元3、第二子驅(qū)動單元4、第一子偏轉(zhuǎn)單元5、第二子偏轉(zhuǎn)單元6、懸掛單元7。

具體實施方式

本發(fā)明的核心是提供一種場地巡檢機器人的移動底盤及移動方法，以避免機器人的移動底盤轉(zhuǎn)弧形彎時的車輪存在較大的靜摩擦的問題。

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明提供的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

如圖1-圖3所示，本發(fā)明實施例提供的一種場地巡檢機器人的移動底盤，包括底盤單元1，底盤單元1的兩側(cè)均設(shè)置有車輪2，車輪2連接有驅(qū)動單元和偏轉(zhuǎn)單元，驅(qū)動單元包括第一子驅(qū)動單元3和第二子驅(qū)動單元4，第一子驅(qū)動單元3用于驅(qū)動底盤單元1的左側(cè)的車輪2轉(zhuǎn)動，第二子驅(qū)動單元4用于驅(qū)動底盤單元1的右側(cè)的車輪2轉(zhuǎn)動。這里需要說明的是，第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元的數(shù)量可以分別是一個，也可以分別有多個，且每個第一子驅(qū)動單元分別控制左側(cè)對應(yīng)的一個車輪的轉(zhuǎn)動速率；每個第二子驅(qū)動單元分別控制右側(cè)對應(yīng)的一個車輪的轉(zhuǎn)動速率。只不過本發(fā)明實施例優(yōu)選采用有且僅有一個第一子驅(qū)動單元和有且僅有一個第二子驅(qū)動單元，這樣能夠減少驅(qū)動機構(gòu)的數(shù)量。

相比于背景技術(shù)介紹內(nèi)容，上述場地巡檢機器人的移動底盤，通過第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元分別驅(qū)動底盤單元兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)動，進而能夠?qū)崿F(xiàn)左側(cè)車輪和右側(cè)車輪的差速轉(zhuǎn)動，進而在轉(zhuǎn)弧形彎時，根據(jù)對應(yīng)的轉(zhuǎn)彎半徑，第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元輸出對應(yīng)的差速轉(zhuǎn)速即可避免車輪與路面產(chǎn)生較大的靜摩擦。

這里需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員都應(yīng)該能夠理解的是，在轉(zhuǎn)弧形彎時，上述差速轉(zhuǎn)動和差速轉(zhuǎn)速均是指兩側(cè)車輪的旋轉(zhuǎn)速度的大小不同，行進方向應(yīng)為相同的方向。

這里需要說明的是，第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元應(yīng)該還連接有控制器，通過控制器控制驅(qū)動單元輸出對應(yīng)的驅(qū)動力，進而能夠?qū)崿F(xiàn)第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元輸出對應(yīng)的差速轉(zhuǎn)速。

在一些具體的實施方案中，上述偏轉(zhuǎn)單元包括第一子偏轉(zhuǎn)單元5和第二子偏轉(zhuǎn)單元6，第一子偏轉(zhuǎn)單元5用于控制底盤單元1的左側(cè)的車輪2的偏轉(zhuǎn)；第二子偏轉(zhuǎn)單元6用于控制底盤單元1的右側(cè)的車輪2的偏轉(zhuǎn)。通過上述偏轉(zhuǎn)單元，當(dāng)需要原地轉(zhuǎn)彎時，第一子偏轉(zhuǎn)單元控制左側(cè)的車輪偏轉(zhuǎn)對應(yīng)的角度，第二子偏轉(zhuǎn)單元控制右側(cè)的車輪偏轉(zhuǎn)對應(yīng)的角度，并且使每個車輪的切線落在同一個圓上，進而能夠?qū)崿F(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。當(dāng)然可以理解的是，上述左右兩側(cè)的車輪的偏轉(zhuǎn)分別通過不同的偏轉(zhuǎn)單元控制僅僅是本發(fā)明實施例的優(yōu)選舉例，也可以是有且僅有一個偏轉(zhuǎn)單元，通過復(fù)雜的偏轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)分別傳動連接至每個車輪，以實現(xiàn)每個車輪的偏轉(zhuǎn)角度的控制，只不過通過上述第一子偏轉(zhuǎn)單元和第二子偏轉(zhuǎn)單元分別控制使得轉(zhuǎn)動傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)更加簡化，容易實現(xiàn)而已。

為了本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案，下面結(jié)合第一子偏轉(zhuǎn)單元和第二子偏轉(zhuǎn)單元的具體結(jié)構(gòu)進行舉例說明：

第一子偏轉(zhuǎn)單元和第二子偏轉(zhuǎn)單元一般呈對稱的方式設(shè)置在底盤單元上，且均包括有馬達、平移板、偏轉(zhuǎn)連接桿。馬達驅(qū)動平移板向其對應(yīng)的底盤單元的左側(cè)或右側(cè)做平移運動，平移板帶動偏轉(zhuǎn)連接桿做同樣的平移運動，偏轉(zhuǎn)連接桿帶動車輪垂直于地面方向偏轉(zhuǎn)對應(yīng)的角度，并且偏轉(zhuǎn)連接桿均位于相對其對應(yīng)的車輪朝向底盤單元中心方向的一側(cè)，從而同側(cè)的偏轉(zhuǎn)連接桿帶動的前后車輪的偏轉(zhuǎn)方向相反。比如左前輪若沿垂直與地面方向順時針偏轉(zhuǎn)時，則左后輪沿垂直與地面方向逆時針偏轉(zhuǎn)對應(yīng)的角度。這里需要說明的是一般上述馬達采用直線電機驅(qū)動，當(dāng)然可以理解的是上述直線電機僅僅是本發(fā)明實施例對于馬達的優(yōu)選舉例，也可以是普通電機配合滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對平移板的驅(qū)動，還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的其他平移驅(qū)動裝置實現(xiàn)，比如還可以是每個車輪對應(yīng)有一個馬達，馬達驅(qū)動對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)連接桿，偏轉(zhuǎn)連接桿帶動車輪偏轉(zhuǎn)，只不過這樣需要布置更多的馬達。

此外上述第一子偏轉(zhuǎn)單元和第二子偏轉(zhuǎn)單元還應(yīng)該包括用于識別平移板特定位置的定位傳感器。通過定位傳感器可以將平移板在行程范圍內(nèi)停在任意位置，進而通過平移板與偏轉(zhuǎn)連接桿帶動對應(yīng)的車輪可偏轉(zhuǎn)至任意角度。

當(dāng)馬達帶動平移板運行至第一預(yù)設(shè)位置時，偏轉(zhuǎn)連接桿帶動對應(yīng)的車輪的行進方向呈相互平行狀態(tài)，可以實現(xiàn)底盤單元的前進與后退；

當(dāng)馬達帶動平移板運行至第二預(yù)設(shè)位置時，偏轉(zhuǎn)連接桿帶動對應(yīng)的車輪的行進方向相切于同一個圓上，可以實現(xiàn)底盤單元的原地偏轉(zhuǎn)。

當(dāng)馬達帶動平移板運行至第三預(yù)設(shè)位置范圍時，偏轉(zhuǎn)連接桿帶動對應(yīng)的車輪偏轉(zhuǎn)對應(yīng)的角度，且左前輪與右前輪偏轉(zhuǎn)角度相同，左后輪與右后輪的偏轉(zhuǎn)角度相同，可以實現(xiàn)底盤單元的轉(zhuǎn)彎前進，并且此時對應(yīng)不同的偏轉(zhuǎn)角度，可實現(xiàn)底盤單元擁有不同的轉(zhuǎn)彎半徑。

在一些更具體的實施方案中，底盤單元1的左側(cè)的車輪2包括左主動車輪和左被動車輪，第一子驅(qū)動單元5用于驅(qū)動左主動車輪；底盤單元1的右側(cè)的車輪2包括右主動車輪和右被動車輪，第二子驅(qū)動單元6用于驅(qū)動右主動車輪。當(dāng)然可以理解的是，底盤單元1的車輪存在主動輪和被動輪的方式僅僅是本發(fā)明實施例的優(yōu)選舉例，也可以是底盤單元的所有車輪均為主動輪的方式，只不過均為主動輪時，對于各個輪之間的速度的協(xié)調(diào)關(guān)系要求更高，對于驅(qū)動部件和傳動部件的精密程度要求更高。并且一般第一子驅(qū)動單元和第二子驅(qū)動單元對稱布置在底盤單元上，這樣使得整個底盤的部件分布更加均勻，重心更接近與中心，使得機器人移動底盤的平衡穩(wěn)定性更好。

此外上述左主動車輪與左被動車輪之間可以通過第一傳動機構(gòu)連接，且左主動車輪和左被動車輪的轉(zhuǎn)動速率相同；右主動車輪與右被動車輪之間通過第二傳動機構(gòu)連接，且右主動車輪和右被動車輪的轉(zhuǎn)動速率相同。通過將主動輪與被動輪利用傳動機構(gòu)連接，使得僅需要兩個驅(qū)動馬達即可實現(xiàn)全部車輪的驅(qū)動，每個車輪均具有動力輸出，更加便于機器人適應(yīng)更加復(fù)雜的地形。另外需要說明的是，上述第一傳動機構(gòu)和第二傳動機構(gòu)可以是同步帶傳動，也可以是鏈條傳動或齒輪傳動等。

在一些更具體的實施方案中，上述底盤單元1上還設(shè)置有懸掛單元7，車輪2設(shè)置在懸掛單元7上，且每個車輪均對應(yīng)有獨立的懸掛單元7。一般來說，上述機器人均采用4個車輪，而每個車輪獨立使用一個懸掛單元，使得機器人的移動底盤行進更加穩(wěn)定，更能適應(yīng)更加復(fù)雜的地形。并且一般來說，懸掛單元應(yīng)該包括懸掛臂和避震彈簧。

另外本發(fā)明提供了一種場地巡檢機器人的移動方法，場地巡檢機器人采用了如上述第二套方案的移動底盤，具體移動方法包括：

當(dāng)需要原地轉(zhuǎn)彎時，控制車輪偏轉(zhuǎn)，且使每個車輪的行進方向與同一個圓相切。

本發(fā)明還提供了一種場地巡檢機器人的移動方法，場地巡檢機器人采用了如上述第二套方案的移動底盤，具體移動方法包括：

當(dāng)需要轉(zhuǎn)弧形彎時，控制車輪偏轉(zhuǎn)，且每個車輪的行進方向分別與對應(yīng)的弧形彎相切。

本發(fā)明還提供了一種場地巡檢機器人的移動方法，場地巡檢機器人采用了如上述第二套方案的移動底盤，具體移動方法包括：

當(dāng)需要直行時，控制同側(cè)的車輪的行進方向在同一直線上，且不同側(cè)的車輪的行進方向平行。

由于上述第二套方案的場地巡檢機器人的移動底盤的結(jié)構(gòu)具有上述技術(shù)效果，因此采用了上述第二套方案的場地巡檢機器人的移動底盤的結(jié)構(gòu)的方法也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果，在此不再贅述。

這里需要說明的是，本發(fā)明提供的場地巡檢機器人的移動方法，在實際應(yīng)用過程中可以兼具上述原地轉(zhuǎn)彎的功能、轉(zhuǎn)弧形彎的功能和直行的功能；也可以是僅包含上述原地轉(zhuǎn)彎的功能、轉(zhuǎn)弧形彎的功能和直行的功能中的任意2個功能。

以上對本發(fā)明所提供的場地巡檢機器人的移動底盤及移動方法進行了詳細介紹。需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。

還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。