本發(fā)明涉及機器人底盤領域，特別涉及到一種輪式機器人底盤。

背景技術：

機器人底盤，是機器人結構的重要組成部分；而依靠驅動輪運動的輪式機器人的整個運動單元，即控制機器人前進、后退、轉向等功能的單元結構一般都設置在機器人底盤上。

當輪式機器人在室外遇到障礙，水坑等復雜地形環(huán)境時，需要具有一定的越障能力才能通過障礙，正常行走，因此輪式機器人必須具有一定的越障能力，并且要有避震性能，從而保證機器人本體上的設備，例如攝像頭等平穩(wěn)的工作，因此機器人底盤必須配備相應的懸掛結構。

現(xiàn)有的輪式機器人底盤中，有的采用了兩個驅動輪加從動輪且在兩個驅動輪上設置相應的懸掛結構，當遇到障礙或者坑洼時，該底盤越野避障能力不足，只能越過很小的障礙，避震性能較弱，遇到坑洼地面時，如果坑洼較深，平穩(wěn)性差且有可能被卡住，并且，這類輪式機器人底盤一般采用差動轉向，沒有配備轉向系統(tǒng)，使得輪式機器人在復雜環(huán)境中無法完成準確轉向，在遇到復雜地形條件時無法利用兩驅脫困。

因此，現(xiàn)有的機器人中有的越野避障能力弱，轉向不準確且在復雜地形條件時無法脫困。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術中的輪式機器人底盤越野避障能力弱，轉向不準確且在復雜地形條件時無法脫困。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種輪式機器人底盤，包括：

底盤框架，包括底板框架和凸部框架；

車輪，所述車輪數(shù)量為4個及以上，每個所述車輪內設有輪轂電機，且所述車輪通過車輪連接組件活動連接在所述底盤框架上；

懸掛單元，所述懸掛單元活動連接在所述凸部框架，且活動連接所述車輪連接組件，使所述輪式機器人底盤能夠緩震；

轉向單元，所述轉向單元固定連接在所述底盤框架上，所述轉向單元還活動連接所述車輪連接組件。

進一步地，所述底板框架和凸起框架為焊接一體成型或組裝結構。

進一步地，所述車輪連接組件包括車輪羊角，所述車輪羊角上設有孔，通過該孔固定連接所述輪轂電機；

還包括至少兩個懸臂構件，所述懸臂構件一端通過球頭型桿端關節(jié)軸承活動連接在所述車輪羊角上；另一端鉸接在所述底盤框架上。

進一步地，所述懸臂構件包括只有一端固定連接的第一臂和第二臂，且該端設有軸用于連接所述車輪羊角。

進一步地，所述懸臂構件至少一個鉸接在底板框架上，也至少一個鉸接在凸部框架上。

進一步地，所述車輪連接組件還包括法蘭螺母，所述輪轂電機的電機軸通過法蘭螺母連接所述車輪羊角。

進一步地，所述懸掛單元為包含減震筒、彈性彈簧的避震器。

進一步地，所述懸掛單元數(shù)量與所述車輪數(shù)量相等。

進一步地，所述轉向單元數(shù)量為所述車輪數(shù)量的二分之一。

進一步地，所述轉向單元包括：

編碼器，編碼器支撐板，聯(lián)軸器，轉向齒輪，第一深溝球軸承，軸承座，轉向裝置固定板，第二深溝球軸承，直流無刷減速電機，接近開關，感應片，轉向齒條，齒條固定座，滑塊，直線導軌，以及連桿，所述連桿一端鉸接在所述車輪羊角上的特定的凸起連接部上，另一端鉸接在轉向齒條上。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點：

采用內置有輪轂電機的車輪，因此，每一個車輪都是驅動輪；優(yōu)選車輪數(shù)量為四個，每個車輪對應獨立連接有具有減震緩沖作用的懸掛單元，因此，車輪在凹凸不平的路面時不會互相影響，更能保證平穩(wěn)；同時，設置有轉向單元，轉向單元可獨立控制前輪、后輪，可實現(xiàn)前輪轉向、后輪轉向和四輪轉向，四輪轉向可以大大減小機器人的轉彎半徑，使機器人運行更加靈活。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的立體圖；

圖2是本發(fā)明的左視圖或右視圖；

圖3是本發(fā)明的俯視圖；

圖4是本發(fā)明的圖3俯視圖中沿B-B方向的視圖；

圖5是本發(fā)明的主視圖或后視圖；

圖6是本發(fā)明的懸臂構件結構圖；

圖7是本發(fā)明的圖4中的轉向單元4的局部放大圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。

本實施例提供了一種輪式機器人底盤，如圖1-5所示，包括：

底盤框架1，所述底盤框架1包括底板框架11和凸部框架12。

車輪2，每個所述車輪2內設有輪轂電機21，且所述車輪2通過車輪連接組件5活動連接在所述底盤框架1上。

懸掛單元3，所述懸掛單元3活動連接在所述凸部框架12，且活動連接所述車輪連接組件5，使所述輪式機器人底盤能夠緩震；

轉向單元4，所述轉向單元4固定連接在所述底盤框架1上，所述轉向單元4還活動連接所述車輪連接組件5。

參見圖1或圖2或圖5，所述底盤框架1是框架結構的，所述底板框架11是底部水平狀的部分框架，所述凸部框架12是固定在所述底邊框架11上凸出所述底板框架11水平位置的部分框架。

在本實施例中，所述底板框架11和所述凸部框架12是焊接成一體的。

在其他實施例中，所述底板框架和所述凸部框架可以為組裝結構，比如通過在框架上設置螺紋、配合螺栓緊固，也可以采用其他方式緊固。

在本實施例中，所述底盤框架1采用鋼制的空心管。

在其他實施例中，根據(jù)實際需要，可以采用不同材料的底盤框架；或者也可以采用鋼制材料的柱狀物作為底盤框架。

參考圖1-5，在本實施例中，所述車輪2數(shù)量為四個，兩兩對稱分布連接在所述底盤框架1的兩側。

在其他實施例中，所述車輪2數(shù)量可以為四個以上。

在本實施例中，所述每個車輪2包括一個輪轂電機21，所述輪轂電機21動力裝置、傳動裝置和制動裝置都整合一起到輪轂內，可以簡化傳動結構和轉向結構，并且維修時很方便。

在其他實施例中，所有車輪中可以部分設置有輪轂電機，部分沒有。

在本實施例中，所述輪轂電機21是單出軸的輪轂電機。

參考圖1，所述車輪連接組件5包括車輪羊角51，所述車輪羊角51上設有孔，通過該孔固定連接所述輪轂電機21。

在本實施例中，所述車輪羊角51與所述輪轂電機21相連接的孔設置于所述車輪羊角51的底板中心。

在其他實施例中，所述車輪羊角與所述輪轂電機相連接的孔設置于所述車輪羊角51的其他位置。

所述車輪羊角51包括底板和若干凸起連接部，所述凸起連接部分別用于活動連接所述懸臂構件52和所述轉向單元4。

在本實施例中，所述車輪羊角51的凸起連接部數(shù)量為三個，分別用于與所述懸臂構件52和所述轉向單元4。

在其他實施例中，所述輪羊角的凸起連接部根據(jù)所述懸臂構件和轉向單元的數(shù)量可以進行調整，比如，當所述懸臂構件不是本實施例中所述的兩組時，而是比本實施例多兩組，即為四組時，所述凸起連接部的數(shù)量可以相對于本實施例中增加兩個。

參見圖1-6，在本實施例中，每個車輪連接部件5均設有兩個所述懸臂構件52。

在其他實施例中，每個車輪連接組件均可設有兩個以上所述懸臂構件，這樣的話，使得結構能夠更加穩(wěn)定，但是底盤重量增加，底盤安裝更復雜一些。

在本實施例中，兩個所述懸臂構件52按照上下位置關系排布，即一個在上，另一個在下。

在其他實施例中，兩個以上所述懸臂構件的位置關系可以有上下關系，也可以有左右關系或其他關系。

在本實施例中，兩個所述懸臂構件52是不完全相同的，但其區(qū)別僅在于，所述位置靠下，更接近地面的所述懸臂構件52上設有橫桿525用于連接所述懸掛單元3。

在其他實施例中，兩個所述懸臂構件可以是完全不同的，也可以是完全相同的。

在其他實施例中，兩個以上所述懸臂構件均不同、均相同或者特定幾個相同其他懸臂構件不同。

在本實施例中，連接不同車輪2的所述車輪連接組件5中的懸臂構件52均是相同。

在其他實施例中，連接不同車輪的所述車輪連接組件中的懸臂構件可以是均不同、均相同或者特定幾個車輪的相同，其他不同。

在本實施例中，所述懸臂構件52是鋼制管狀的。

在其他實施例中，所述懸臂構件可以是其他材料，其他形狀。

在本實施例中，所述懸臂構件52包括焊接為一體的第一臂521和第二臂522，第一臂521和第二臂522為對稱設置形狀大小相同。

在其他實施例中，第一臂和第二臂形狀大小可以不相同。

參見圖6，在本實施例中，所述懸臂構件52的第一臂521和第二臂522焊接連接處外套設有連接框523，所述連接框523上設有連接軸524，用于連接所述車輪羊角51。

在其他實施例中，可以直接在所述第一臂和第二臂連接處設置連接軸，用于連接所述車輪羊角。

在本實施例中，所述連接軸524外設螺紋。

在本實施例中，所述懸臂構件52通過球頭型桿端關節(jié)軸承活動連接在所述車輪羊角51上，且，所述連接軸524外設螺紋于與球頭型桿端關節(jié)軸承的內螺紋連接；另一端鉸接在所述底盤框架1上，此時所述底盤框架1對應位置設置有鉸鏈頭，配合螺栓螺母進行鉸接。

具體地，所述懸臂構件52上的連接軸連接所述車輪羊角51上的特定的凸起連接部，并且，通過球頭型桿端關節(jié)軸承活動連接，所述懸臂構件52的活動限于一定圓錐范圍內，另一端鉸接在所述底盤框架1上，使得兩個所述懸臂構件52在所述機器人運動過程中不會被卡住。

在本實施例中，所述懸臂構件51一個鉸接在底板框架11上，另一個鉸接在凸部框架12上。

在其他實施例中，所述懸臂構件可以均鉸接在所述凸部框架上，或者特定幾個鉸接在底板框架上，其他的鉸接在凸部框架上。

在本實施例中，所述車輪連接組件5還包括法蘭螺母，所述輪轂電機21的電機軸上設有螺紋，通過法蘭螺母連接所述車輪羊角52。

參見圖1，在本實施例中，所述懸掛單元3為包含減震筒、彈性彈簧的避震器。

具體地，所述懸掛單元3的減震筒兩端分別設有第一減震筒連接部和第二減震筒連接部，一端通過第一減震筒連接部鉸接在所述凸部框架12上，另一端通過第二減震筒連接部鉸接在最接近地面的懸臂構件52上，此時，所述凸部框架12和所述最接近地面的懸臂構件52上均設有鉸鏈頭，配合螺栓螺母進行鉸接。

在其他實施例中，所述懸掛單元的另一端通過第二減震筒連接部可以鉸接在不是最接近地面的懸臂構件上，但是要注意的是，所述減震筒的兩端所連接的位置之間的距離應符合所述懸掛單元的尺寸。

所述減震筒的兩端所連接的位置之間的距離越長，越能夠實現(xiàn)懸掛單元中的彈性彈簧的壓縮和拉長，從而越能夠實現(xiàn)更大的緩震避障效果，這樣所述輪式機器人底盤能夠越過更高的凸起和更深的坑洼。

在本實施例中，所述懸掛單元3和所述底盤框架1是通過螺栓鉸接。

在其他實施例中，所述懸掛單元和所述底盤框架可以通過其他方式鉸接，比如，鉚釘鉸接。

在本實施例中，所述懸掛單元3的數(shù)量與所述車輪2的數(shù)量相等，這樣每一個車輪2遇到凹凸不平的路面時都能夠實現(xiàn)減震避障，從而不影響所述機器人，使其保持平穩(wěn)狀態(tài)。

參考圖4和圖7，在本實施例中，所述轉向單元4包括：

編碼器401，編碼器支撐板402，聯(lián)軸器403，轉向齒輪404，第一深溝球軸承405，軸承座406，轉向裝置固定板407，第二深溝球軸承408，直流無刷減速電機409，接近開關420，感應片421，轉向齒條422，齒條固定座423，滑塊424，直線導軌425。

在本實施中，所述轉向機構還包括連桿41，所述連桿41一端鉸接在所述車輪羊角52上的特定的凸起連接部上，另一端鉸接在轉向齒條422上。

在其他實施例中，可采用其他轉向單元，只要所述轉向單元活動連接所述驅動輪在需要轉向時能夠實現(xiàn)穩(wěn)定、準確轉向即可，此時，所述轉向連桿的一端仍然鉸接在所述車輪羊角上，但另一端可根據(jù)轉向單元的機構而更改。

在本實施例中，所述轉向單元4數(shù)量為所述車輪2數(shù)量的二分之一，分別控制兩個前輪和兩個后輪。

并且，由于所述轉向單元4是獨立的，可分別控制前輪轉向和/或后輪轉向。

在其他實施例中，所述轉向單元數(shù)量可以是其他數(shù)目。

當機器人底盤行駛過程中遇到障礙或坑洼時，由于有避震器的存在，懸掛單元中的彈簧壓縮拉長，懸掛單元會上下跳動，從而吸收掉晃動，不會影響到其他車輪，因此，能夠起到避震的作用。并且由于四塊懸臂是單獨安裝的，為獨立懸掛，因此避震效果較非獨立式懸掛要好。當應用了本發(fā)明所述的輪式機器人底盤的機器人行走時需要轉向，可以做到四輪轉向，四輪轉向可以大大減小機器人的轉彎半徑，使機器人運行更加靈活，便于通過狹窄的空間。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點：

采用內置有輪轂電機的車輪，因此，每一個車輪都是驅動輪；優(yōu)選車輪數(shù)量為四個，每個車輪對應獨立連接有具有減震緩沖作用的懸掛單元，因此，車輪在凹凸不平的路面時不會互相影響，更能保證平穩(wěn)；同時，設置有轉向單元，轉向單元可獨立控制前輪、后輪，可實現(xiàn)前輪轉向、后輪轉向和四輪轉向，四輪轉向可以大大減小機器人的轉彎半徑，使機器人運行更加靈活。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。