本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種移動(dòng)機(jī)器人平臺。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人中。但是在室內(nèi)等復(fù)雜環(huán)境中，由于地形的限制，對于移動(dòng)機(jī)器人平臺的底盤大小有著嚴(yán)格的限制。小底盤的設(shè)計(jì)會(huì)使機(jī)器人平臺的整體穩(wěn)定性下降，造成翻倒的風(fēng)險(xiǎn)；大底盤的設(shè)計(jì)又會(huì)使機(jī)器人平臺的靈活性下降，使其無法出入于狹窄區(qū)域。

目前輪式移動(dòng)機(jī)器人平臺底盤的主流設(shè)計(jì)為固定輪距的設(shè)計(jì)，相關(guān)專利主要有專利名稱為“一種地面移動(dòng)機(jī)器人底盤系統(tǒng)”(專利申請?zhí)枮?01610105801.3)的發(fā)明專利，該專利利用四個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的全向輪實(shí)現(xiàn)底盤的全向移動(dòng)；還有專利名稱為“四輪式室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人”(專利申請?zhí)?01410567432.0)的發(fā)明專利，該專利利用兩個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪加上前后各一個(gè)的萬向輔助輪完成行走運(yùn)動(dòng)。這兩種固定輪距的設(shè)計(jì)使輪距受制于底盤大小，在室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下，底盤大小有限，輪距有限，難以保證機(jī)器人平臺平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于目前機(jī)器人平臺受制于底盤大小的問題，本發(fā)明提出一種運(yùn)用主動(dòng)機(jī)構(gòu)去控制移動(dòng)機(jī)器人平臺輪子伸縮的機(jī)構(gòu)，使底盤輪距可以通過控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，在狹窄區(qū)域，減小輪距，以最小形態(tài)通過狹窄區(qū)域；在寬闊區(qū)域，增大輪距，提升平臺整體穩(wěn)定性，以便以更高的速度通過寬闊區(qū)域?？勺冚喚嗟囊苿?dòng)機(jī)器人平臺可以解決現(xiàn)有技術(shù)中移動(dòng)機(jī)器人平臺穩(wěn)定性和靈活性無法兼顧的問題，有助于提高移動(dòng)機(jī)器人平臺的環(huán)境適應(yīng)能力和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供了一種輪距可變的移動(dòng)機(jī)器人平臺，該平臺主要包括底盤、輪子、驅(qū)動(dòng)輪子伸縮的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、使輪子輪距改變的伸縮機(jī)構(gòu)、在伸縮機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間傳遞運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制系統(tǒng)；所述的平臺輪子的輪距是可改變的。在所述的移動(dòng)機(jī)器人平臺上可以安裝機(jī)器人的其他部件，例如軀干、支架和升降機(jī)構(gòu)等。

所述的移動(dòng)機(jī)器人平臺的工作原理如下：驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在自動(dòng)控制系統(tǒng)下協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，伸縮機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌在特定方向上做伸縮運(yùn)動(dòng)，將輪子從底盤下方伸出，使移動(dòng)機(jī)器人平臺更穩(wěn)定，或者做相反的運(yùn)動(dòng)將輪子收縮回底盤下方，使移動(dòng)機(jī)器人平臺更靈活。所述的導(dǎo)軌伸縮的特定方向可以沿平臺橫向改變橫向輪距，也可以沿平臺縱向改變縱向輪距，也可以沿一定角度(如平臺對角線方向)使橫向輪距、縱向輪距同時(shí)改變。本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人平臺同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性和較高的靈活性，且該移動(dòng)平臺結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)輪子的伸縮，安裝方便、成本較低，并且該伸縮機(jī)構(gòu)具有一定的支撐強(qiáng)度，與將輪子直接固定在底盤相比，承載能力差別不大。

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)動(dòng)形式為直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如選擇直線運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)部件，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置于底盤下方，如選擇旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)部件，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)設(shè)置于底盤上方，并將轉(zhuǎn)軸穿過底盤。所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以通過電動(dòng)、氣動(dòng)或液壓機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。

所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為主動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件，如：電機(jī)、舵機(jī)、液壓馬達(dá)、擺動(dòng)油缸、發(fā)動(dòng)機(jī)等機(jī)構(gòu)；或主動(dòng)伸縮部件，如：電動(dòng)推桿、氣動(dòng)推桿、液壓推桿、推拉式電磁鐵等機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為電機(jī)或電動(dòng)推桿。

所述伸縮機(jī)構(gòu)包括固定于所述底盤主體下方的導(dǎo)軌和固定塊，固定塊根據(jù)輪距改變方向安裝固定，導(dǎo)軌嵌入固定塊中，導(dǎo)軌在固定塊長度方向上沿直線作相對運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述伸縮機(jī)構(gòu)的由固定在底盤下方的固定塊和嵌在固定塊上的導(dǎo)軌構(gòu)成直線滑軌，導(dǎo)軌和固定塊之間設(shè)置有滾柱或滾珠，使導(dǎo)軌和固定塊可以在一條直線方向上相對運(yùn)動(dòng)。

所述伸縮機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌前端設(shè)置有輪子連接結(jié)構(gòu)和輪子，導(dǎo)軌末端與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞，使導(dǎo)軌能夠帶動(dòng)輪子進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)；伸縮運(yùn)動(dòng)可以在底盤運(yùn)動(dòng)或靜止過程中進(jìn)行。

優(yōu)選的，所述伸縮機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌末端鉸接連桿，連桿的另一端鉸接轉(zhuǎn)盤外緣，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)連桿運(yùn)動(dòng)，連桿進(jìn)而拉動(dòng)或推動(dòng)導(dǎo)軌在固定塊長度方向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)萬向輪在底盤下方的伸縮運(yùn)動(dòng)。

所述伸縮機(jī)構(gòu)在伸出狀態(tài)下會(huì)伸出底盤一定距離，具體長度視底盤大小而定，在伸出狀態(tài)下，底盤具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，并具有一定的防翻倒能力。

所述伸縮機(jī)構(gòu)在收縮狀態(tài)下會(huì)位于底盤下方，所述伸縮機(jī)構(gòu)整體大小不超過底盤大小，在收縮狀態(tài)下，底盤具有更高的靈活性，可以通過狹窄區(qū)域。

所述的輪子包括主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和輔助輪。

優(yōu)選的，輪子為萬向輪或全向輪機(jī)構(gòu)，通過輪子連接結(jié)構(gòu)固定在所述導(dǎo)軌前端。

優(yōu)選的，萬向輪為輔助輪，全向輪可作為為驅(qū)動(dòng)輪也可作為輔助輪。

所述主動(dòng)輪安裝在底盤縱向中間的位置，并且兩個(gè)主動(dòng)輪獨(dú)立控制，可以實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑轉(zhuǎn)向，使運(yùn)動(dòng)更靈活。

所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一系列運(yùn)動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)盤和連桿，所述的轉(zhuǎn)盤通過法蘭聯(lián)軸器固定在轉(zhuǎn)軸上。所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以將主動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)化為輪子的伸縮運(yùn)動(dòng)，從而改變輪距。根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可能具有多種實(shí)現(xiàn)形式，如連桿機(jī)構(gòu)、曲柄機(jī)構(gòu)等。

優(yōu)選的，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為四組曲柄。

優(yōu)選的，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)盤、連桿與所述伸縮機(jī)構(gòu)的直線滑軌構(gòu)成四組曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線滑軌的直線伸縮運(yùn)動(dòng)。

所述的移動(dòng)機(jī)器人平臺也可能驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)不需要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，直接控制伸縮機(jī)構(gòu)。

所述的輪距指的是平臺上的某一個(gè)輪子相對于其它輪子或相對底盤上的某一參照點(diǎn)或參照線的距離。這種平臺的輪距可在平臺靜止時(shí)改變，也可在平臺行走時(shí)改變。平臺至少有一個(gè)或一個(gè)以上的輪子的輪距可以改變。一個(gè)輪子的輪距可以獨(dú)立改變，也可以與其它輪子協(xié)調(diào)改變。

所述的輪距改變的方向包括沿底盤前后方向改變，沿底盤左右方向改變，例如利用沿底盤前后或左右方向放置的直線推桿驅(qū)動(dòng)輪距改變，還包括沿底盤前后方向成一定夾角的方向改變，例如利用轉(zhuǎn)盤和連桿實(shí)現(xiàn)輪距沿底盤對角線方向的協(xié)調(diào)改變。所述的輪距改變方向的夾角在25度到75度之間，特別是45度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開的一種可變輪距的移動(dòng)機(jī)器人平臺的優(yōu)點(diǎn)是：在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，伸縮機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌可以在特定方向上做伸縮運(yùn)動(dòng)，將輪子從底盤下方伸出，使移動(dòng)機(jī)器人平臺更穩(wěn)定，或?qū)⑤喿邮湛s回底盤下方，使移動(dòng)機(jī)器人平臺更靈活；而且該平臺可以通過單一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)驅(qū)動(dòng)4個(gè)輪子伸縮，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝使用，成本較低，也可以通過多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別對輪子進(jìn)行獨(dú)立控制，靈活性更強(qiáng)；另外，該機(jī)構(gòu)具有一定的支撐強(qiáng)度，與將輪子直接固定在底盤上相比，承載差別不大。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的前視圖。

圖2為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的底視圖。

圖3為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的頂視圖。

圖4為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的下側(cè)立體圖。

圖5為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的上側(cè)立體圖。

圖6為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的法蘭聯(lián)軸器連接示意圖。

圖7為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的萬向輪連接示意圖。

圖8為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。

圖9為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的收縮形態(tài)示意圖。

圖10為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例1的伸出形態(tài)示意圖。

圖11為本發(fā)明公開的一種可變輪距底盤實(shí)施例2的底視圖。

圖中的數(shù)字或字母所代表的相應(yīng)部件的名稱：

1、底盤2、轉(zhuǎn)盤3、連桿4、導(dǎo)軌5、固定塊6、輪子連接結(jié)構(gòu)7、輪子8、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9、法蘭聯(lián)軸器10、推桿伸出桿11、推桿套筒

1a、底盤中孔1b、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝孔8a、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸

具體實(shí)施方式

下面將通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一種實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

請一并參見圖1至圖5，圖1為本發(fā)明公開的一種移動(dòng)機(jī)器人平臺輔助輪伸縮機(jī)構(gòu)的前視圖。圖2為本發(fā)明公開的一種移動(dòng)機(jī)器人平臺輔助輪伸縮機(jī)構(gòu)的底視圖。圖3為本發(fā)明公開的一種移動(dòng)機(jī)器人平臺輔助輪伸縮機(jī)構(gòu)的頂視圖。圖4為本發(fā)明公開的一種移動(dòng)機(jī)器人平臺輔助輪伸縮機(jī)構(gòu)的底盤下側(cè)立體圖。圖5為本發(fā)明公開的一種移動(dòng)機(jī)器人平臺輔助輪伸縮機(jī)構(gòu)的底盤上側(cè)立體圖。

如圖1所示，底盤1上方設(shè)置有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8為主動(dòng)旋轉(zhuǎn)部件，本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8為蝸輪蝸桿減速電機(jī)。底盤1下方設(shè)置有法蘭聯(lián)軸器9、轉(zhuǎn)盤2、連桿3、導(dǎo)軌4、固定塊5、輪子連接結(jié)構(gòu)6、輪子7。其中，本實(shí)施例中的輪子7為萬向輪。

本發(fā)明公開的一種移動(dòng)機(jī)器人平臺輔助輪伸縮機(jī)構(gòu)的組裝方法：

如圖6所示，底盤1中間設(shè)置有底盤中孔1a，四周分布有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝孔1b，通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝孔1b將驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8固定在底盤上方，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸8a從底盤中孔1a中伸出，并與法蘭聯(lián)軸器9固定；

如圖1所示，法蘭聯(lián)軸器9與轉(zhuǎn)盤2同心固定，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸8a和轉(zhuǎn)盤2的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2所示，轉(zhuǎn)盤2外緣鉸接四個(gè)連桿3，鉸接位置均勻的分布在轉(zhuǎn)盤2外緣，僅使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即可同時(shí)帶動(dòng)四個(gè)連桿3運(yùn)動(dòng)，降低成本。

如圖4所示，四個(gè)連桿3的另一端分別鉸接四個(gè)導(dǎo)軌4的末端，并且導(dǎo)軌4分別嵌入四個(gè)固定塊5中，如圖2所示，四個(gè)固定塊5的長度方向中軸線沿底盤1的對角線分布，并且四個(gè)固定塊5分別與底盤1固定，導(dǎo)軌4和固定塊5組成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，固定塊5約束導(dǎo)軌4只能在底盤1對角線方向上作直線運(yùn)動(dòng)；

如圖7所示，導(dǎo)軌4的前端固定有輪子連接結(jié)構(gòu)6，輪子7固定在輪子連接結(jié)構(gòu)6上，實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)軌4的固連，并可以隨導(dǎo)軌4一起在沿底盤1對角線方向上作直線運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的工作原理如下：

如圖8所示，轉(zhuǎn)盤2、連桿3、導(dǎo)軌4和固定塊5組成四個(gè)呈90°分布的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)盤2等效于四個(gè)長度相同呈90°分布的曲柄并且固定在一起，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，連桿3為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的中間連桿，導(dǎo)軌4和固定塊5為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊。

如圖9所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤2通過連桿3帶動(dòng)四個(gè)導(dǎo)軌4同時(shí)收縮，實(shí)現(xiàn)輪子7的收縮，在收縮狀態(tài)下，輪子7位于底盤1下方，整個(gè)機(jī)器人移動(dòng)平臺的大小為底盤1的大小，具有最大限度的靈活性，便于行進(jìn)于狹窄區(qū)域；

如圖10所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤2逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤2通過連桿3帶動(dòng)四個(gè)導(dǎo)軌4同時(shí)伸出，實(shí)現(xiàn)輪子7的伸出，在伸出狀態(tài)下，輪子7位于底盤1周圍，增強(qiáng)了整個(gè)機(jī)器人移動(dòng)平臺的穩(wěn)定性，使移動(dòng)機(jī)器人平臺不容易翻倒。

實(shí)施例2

如圖11所示，底盤1下方設(shè)置有四個(gè)沿底盤對角線方向安裝的電動(dòng)推桿機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，電動(dòng)推桿機(jī)構(gòu)包括固定在底盤1下方的推桿套筒11和嵌套在推桿套筒11中的推桿伸出桿10；

推桿伸出桿10前端與伸縮機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)軌4固定，導(dǎo)軌4嵌入固定在底盤1下方的固定塊5中，固定塊5、推桿套筒11、推桿伸出桿10中軸線位于同一條直線上，保證導(dǎo)軌4在電動(dòng)推桿的作用下，可以沿底盤1對角線方向做伸縮運(yùn)動(dòng)；

導(dǎo)軌4前端固定有輪子連接結(jié)構(gòu)6，輪子連接結(jié)構(gòu)6上固定有輪子7，其中輪子7在本實(shí)施例中為萬向輪。

本發(fā)明的工作原理如下：

四個(gè)電動(dòng)推桿機(jī)構(gòu)在自動(dòng)控制系統(tǒng)控制下同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)推桿伸出桿10的同時(shí)伸縮，在推桿伸出桿10的帶動(dòng)下，導(dǎo)軌4和與之固連的輪子7也隨之做伸縮運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輪距在橫向和縱向的同時(shí)變化。同時(shí)，四個(gè)電動(dòng)推桿也可以根據(jù)需要獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單個(gè)輪子輪距的獨(dú)立變化，或幾個(gè)輪子輪距的分別變化。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。