本發(fā)明屬于工業(yè)自動化領(lǐng)域，特別涉及一種搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤。

背景技術(shù)：

目前，我國袋裝物資的倉庫搬運和裝卸方式主要是靠肩扛和小車拉，裝卸工人不僅勞動強度大、工作效率低，而且是在粉塵的環(huán)境下工作，易危害身心健康。國內(nèi)外廣泛用于袋裝物資裝卸的搬運機器人設(shè)備均固定于流水線上，或布置于移動導軌上，無法進入火車車廂或靈活地移動以對火車車廂內(nèi)密集堆垛的袋裝物資進行快捷抓取和裝卸。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的搬運機器人都不太適用于火車車廂內(nèi)密集堆放的袋裝物資的裝卸，無法靈活進入火車車廂對堆積式袋裝物資進行無損快捷抓取。

因此，迫切需要一種能滿足火車車廂內(nèi)堆積式袋裝物資快速而無損裝卸和堆垛的搬運機器人自走式底盤。

搬運機器人工作時，如果底盤不固定，由于機器人機械臂伸長抓取物體時產(chǎn)生巨大的轉(zhuǎn)動慣量，可能會造成機器人移動甚至翻車，這在機器人工作中是不允許的，故必須配備一套將機器人固支在地面的機構(gòu)，以保證機器人工作時的安全性。液壓系統(tǒng)因其便捷、結(jié)構(gòu)簡單、單位作用力大(相比電動)的優(yōu)點，被作為本發(fā)明中機器人自走式底盤的舉升系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種解決搬運機器人在火車車廂內(nèi)靈活移動及機器人工作時的穩(wěn)定性問題，提高裝卸效率，實現(xiàn)農(nóng)資裝卸的機械化和自動化并保證足夠驅(qū)動力的搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤，其包括：底盤1、連接機構(gòu)15、前軸轉(zhuǎn)向系、后軸驅(qū)動系和液壓舉升系統(tǒng)；其中，

連接機構(gòu)15布置在底盤1上，搬運機器人通過連接機構(gòu)15與底盤1連接；

前軸轉(zhuǎn)向系布置于底盤1前部，包括轉(zhuǎn)向步進電機-減速器組4、前軸3、轉(zhuǎn)向系軸承5、前軸傘齒6和轉(zhuǎn)向輪系2；

其中，轉(zhuǎn)向步進電機-減速器組4固定在底盤1上，前軸3通過花鍵連接在轉(zhuǎn)向步進電機-減速器組4的輸出端，前軸3的兩外端各布置兩個轉(zhuǎn)向系軸承5，前軸3每端的兩個轉(zhuǎn)向系軸承5之間裝有與底盤1垂直布置的前軸傘齒6；

兩個轉(zhuǎn)向輪系2分別設(shè)置在底盤1前部下端面兩端，與兩個前軸傘齒6相對應(yīng)設(shè)置；

轉(zhuǎn)向輪系2包括轉(zhuǎn)向系螺母21、轉(zhuǎn)向系螺桿22、轉(zhuǎn)向系上頂板23、轉(zhuǎn)向輪24、轉(zhuǎn)向軸25、轉(zhuǎn)向系吊耳26和轉(zhuǎn)向系傘齒27；

其中，轉(zhuǎn)向系上頂板23固定在底盤1下端面，轉(zhuǎn)向系上頂板23和底盤1開有上下貫通的通孔，轉(zhuǎn)向軸承的外緣與轉(zhuǎn)向系上頂板23的所述通孔間隙配合固接，轉(zhuǎn)向系螺桿22的下端與轉(zhuǎn)向系吊耳26固接，轉(zhuǎn)向系螺桿22的上端穿過轉(zhuǎn)向系上頂板23和底盤1的通孔，并與轉(zhuǎn)向系上頂板23通孔內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸承的內(nèi)緣間隙配合固接；所述轉(zhuǎn)向系吊耳26為“u”形吊耳，轉(zhuǎn)向系螺母21從轉(zhuǎn)向系螺桿22的上端旋入，并將轉(zhuǎn)向系螺桿22在垂直方向鎖定，轉(zhuǎn)向系螺桿22上端設(shè)置有與底盤1平行布置的轉(zhuǎn)向系傘齒27，轉(zhuǎn)向輪24通過轉(zhuǎn)向軸25安裝在轉(zhuǎn)向系吊耳26上；

前軸傘齒6與轉(zhuǎn)向系傘齒27嚙合；

后軸驅(qū)動系布置于底盤1后部，后軸驅(qū)動系包括驅(qū)動電機-減速器組11、后軸12、驅(qū)動系軸承13、后軸鏈輪9和驅(qū)動輪系8；

其中，驅(qū)動電機-減速器組11固定在底盤1上，后軸12通過花鍵固接在驅(qū)動電機-減速器組11的輸出端，后軸12兩外端各布置兩個驅(qū)動系軸承13，后軸12的每端的兩個驅(qū)動系軸承13之間裝有后軸鏈輪9；

兩個驅(qū)動輪系8分別設(shè)置在底盤1后部下端面的兩端，與兩個后軸鏈輪9相對應(yīng)設(shè)置；

驅(qū)動輪系8包括第一驅(qū)動輪81、驅(qū)動系吊耳、驅(qū)動軸吊耳、第一驅(qū)動軸83、搖擺軸84、第二驅(qū)動軸鏈輪85、第二驅(qū)動軸86、第一搖擺軸鏈輪87、第二搖擺軸鏈輪、第三搖擺軸鏈輪和第二驅(qū)動輪90；

驅(qū)動系吊耳為“u”形吊耳，其包括驅(qū)動系上頂板88和驅(qū)動系耳板89，其中，驅(qū)動系上頂板88固接在底盤1下端面，左右兩個驅(qū)動系耳板89垂直固接在驅(qū)動系上頂板88下方，驅(qū)動系耳板89上開有通孔；

驅(qū)動軸吊耳包括驅(qū)動軸上頂板91和左右兩個驅(qū)動軸耳板82，左右兩個驅(qū)動軸耳板82垂直固接在驅(qū)動軸上頂板上91，驅(qū)動軸吊耳設(shè)置在兩個驅(qū)動系耳板89之間，；

驅(qū)動軸耳板82包括驅(qū)動軸前耳板、驅(qū)動軸后耳板以及位于兩者之間的結(jié)合部，驅(qū)動軸前耳板上設(shè)有前通孔，驅(qū)動軸后耳板上設(shè)有后通孔，結(jié)合部上設(shè)有上頂點通孔，所述上頂點通孔距前通孔和后通孔的距離相等；

搖擺軸84穿過兩個驅(qū)動軸耳板82的上頂點通孔和兩個驅(qū)動系耳板89的通孔與驅(qū)動軸耳板82和驅(qū)動系耳板89轉(zhuǎn)動連接，搖擺軸84上裝有第一搖擺軸鏈輪87、第二搖擺軸鏈輪和第三搖擺軸鏈輪；

第二搖擺軸鏈輪與后軸鏈輪9的位置對應(yīng)；

第一驅(qū)動軸83穿過左右兩個驅(qū)動軸耳板82的前通孔與驅(qū)動軸耳板82的驅(qū)動軸前耳板轉(zhuǎn)動連接，第一驅(qū)動輪81設(shè)置在第一驅(qū)動軸83上；

第二驅(qū)動軸86穿過左右兩個驅(qū)動軸耳板82的后通孔與驅(qū)動軸耳板82驅(qū)動軸后耳板轉(zhuǎn)動連接，第二驅(qū)動輪90設(shè)置在第二驅(qū)動軸86上；

第一驅(qū)動輪81和第二驅(qū)動輪90位于同一水平面；

第一驅(qū)動軸83上安裝有第一驅(qū)動軸鏈輪，第一驅(qū)動軸鏈輪與第三搖擺軸鏈輪同側(cè)，第二驅(qū)動軸86上安裝有第二驅(qū)動軸鏈輪85，第二驅(qū)動軸鏈輪85與第一搖擺軸鏈輪87同側(cè)；

第二搖擺軸鏈輪與后軸鏈輪9通過鏈條連接，第三搖擺軸鏈輪與第一驅(qū)動軸83上的第一驅(qū)動軸鏈輪通過鏈條連接，第一搖擺軸鏈輪87與第二驅(qū)動軸86上的第二驅(qū)動軸鏈輪85通過鏈條連接，

液壓舉升系統(tǒng)包括液壓缸14、液壓油源系統(tǒng)、同步閥和液壓管路，四個液壓缸14分別安裝在底盤1的四角，液壓油源系統(tǒng)、同步閥和液壓管路均布置在底盤1上方，液壓缸14、液壓油源系統(tǒng)和同步閥之間通過液壓管路連通。

轉(zhuǎn)向系軸承5下設(shè)置轉(zhuǎn)向系墊塊7，轉(zhuǎn)向系墊塊7安裝在底盤1上。

驅(qū)動系軸承13下設(shè)置驅(qū)動系墊塊10，驅(qū)動系墊塊10固接在底盤1上。

第三搖擺軸鏈輪位于驅(qū)動系吊耳的一側(cè)，第一搖擺軸鏈輪87位于驅(qū)動系吊耳的另一側(cè)。

轉(zhuǎn)向軸25兩端安裝有外卡，防止轉(zhuǎn)向軸25的軸向移動。

第一驅(qū)動輪81、第二驅(qū)動輪90和轉(zhuǎn)向輪24為直徑為80mm的聚氨酯叉車輪。

本發(fā)明的有益效果在于：

本底盤選用直徑為80mm的聚氨酯叉車輪，并將前、后軸置于底盤上方以降低離地高度，超低地隙增強了機器人底盤的穩(wěn)定性，防止機器人在移動或工作過程中翻車。

本底盤后軸采用四輪驅(qū)動，通過搖擺軸結(jié)構(gòu)，在一側(cè)車輪遇到障礙物時，仍能保證三個驅(qū)動輪著地，保證足夠的驅(qū)動力。

機器人底盤四角上裝有四個液壓缸，機器人工作時，液壓舉升系統(tǒng)將車輪支離地面，以保證機器人工作的安全穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤的轉(zhuǎn)向輪系示意圖；

圖3為本發(fā)明搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤的驅(qū)動輪系示意圖。

附圖標記：

1底盤2轉(zhuǎn)向輪系3前軸

4轉(zhuǎn)向步進電機-減速器組5轉(zhuǎn)向系軸承6前軸傘齒

7轉(zhuǎn)向系墊塊8驅(qū)動輪系9后軸鏈輪

10驅(qū)動系墊塊11驅(qū)動電機-減速器組12后軸

13驅(qū)動系軸承14液壓缸15連接機構(gòu)

21轉(zhuǎn)向系螺母22轉(zhuǎn)向系螺桿23轉(zhuǎn)向系上頂板

24轉(zhuǎn)向輪25轉(zhuǎn)向軸26轉(zhuǎn)向系吊耳

27轉(zhuǎn)向系傘齒81第一驅(qū)動輪82驅(qū)動軸耳板

83第一驅(qū)動軸84搖擺軸85第二驅(qū)動軸鏈輪

86第二驅(qū)動軸87第一搖擺軸鏈輪88驅(qū)動系上頂板

89驅(qū)動系耳板90第二驅(qū)動輪91驅(qū)動軸上頂板

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。

一種搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤，與機器人配合使用。本發(fā)明實施例中，搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤與用于裝卸和堆垛袋裝物資的火車車廂內(nèi)搬運機器人配合使用。

如圖1所示，搖擺軸四輪驅(qū)動的機器人自走式底盤，包括：底盤1、連接機構(gòu)15、前軸轉(zhuǎn)向系、后軸驅(qū)動系和液壓舉升系統(tǒng)。

連接機構(gòu)15布置在底盤1上，搬運機器人通過連接機構(gòu)15與底盤1連接。

前軸轉(zhuǎn)向系布置于底盤1前部，前軸轉(zhuǎn)向系包括轉(zhuǎn)向步進電機-減速器組4、前軸3、轉(zhuǎn)向系軸承5、前軸傘齒6、轉(zhuǎn)向系墊塊7和轉(zhuǎn)向輪系2。

其中，轉(zhuǎn)向步進電機-減速器組4固定在底盤1上，前軸3通過花鍵連接在轉(zhuǎn)向步進電機-減速器組4的輸出端。前軸3的兩外端各布置兩個轉(zhuǎn)向系軸承5，轉(zhuǎn)向系軸承5下設(shè)置轉(zhuǎn)向系墊塊7，轉(zhuǎn)向系墊塊7安裝在底盤1上。前軸3每端的兩個轉(zhuǎn)向系軸承5之間裝有與底盤1垂直布置的前軸傘齒6。

兩個轉(zhuǎn)向輪系2分別設(shè)置在底盤1前部下端面兩端，與兩個前軸傘齒6相對應(yīng)設(shè)置。

如圖2所示，轉(zhuǎn)向輪系2包括轉(zhuǎn)向系螺母21、轉(zhuǎn)向系螺桿22、轉(zhuǎn)向系上頂板23、轉(zhuǎn)向輪24、轉(zhuǎn)向軸25、轉(zhuǎn)向系吊耳26和轉(zhuǎn)向系傘齒27。

其中，轉(zhuǎn)向系上頂板23固定在底盤1下端面，轉(zhuǎn)向系上頂板23和底盤1開有上下貫通的通孔。轉(zhuǎn)向軸承(圖中未示出)的外緣與轉(zhuǎn)向系上頂板23的所述通孔間隙配合固接，轉(zhuǎn)向系螺桿22的下端與轉(zhuǎn)向系吊耳26固接，轉(zhuǎn)向系螺桿22的上端穿過轉(zhuǎn)向系上頂板23和底盤1的通孔，并與轉(zhuǎn)向系上頂板23通孔內(nèi)的轉(zhuǎn)向軸承的內(nèi)緣間隙配合固接。所述轉(zhuǎn)向系吊耳26為“u”形吊耳。轉(zhuǎn)向系螺母21從轉(zhuǎn)向系螺桿22的上端旋入，并將轉(zhuǎn)向系螺桿22在垂直方向鎖定。轉(zhuǎn)向系螺桿22上端設(shè)置有與底盤1平行布置的轉(zhuǎn)向系傘齒27。轉(zhuǎn)向輪24通過轉(zhuǎn)向軸25安裝在轉(zhuǎn)向系吊耳26上，且轉(zhuǎn)向軸25兩端安裝有外卡，防止轉(zhuǎn)向軸25的軸向移動。

前軸傘齒6與轉(zhuǎn)向系傘齒27嚙合。

如圖1所示，后軸驅(qū)動系布置于底盤1后部，后軸驅(qū)動系包括驅(qū)動電機-減速器組11、后軸12、驅(qū)動系軸承13、驅(qū)動系墊塊10、后軸鏈輪9和驅(qū)動輪系8。

其中，驅(qū)動電機-減速器組11固定在底盤1上，后軸12通過花鍵固接在驅(qū)動電機-減速器組11的輸出端。后軸12兩外端各布置兩個驅(qū)動系軸承13，驅(qū)動系軸承13下設(shè)置驅(qū)動系墊塊10，驅(qū)動系墊塊10固接在底盤1上。后軸12的每端的兩個驅(qū)動系軸承13之間裝有后軸鏈輪9。

兩個驅(qū)動輪系8分別設(shè)置在底盤1后部下端面的兩端，與兩個后軸鏈輪9相對應(yīng)設(shè)置。

如圖3所示，驅(qū)動輪系8包括第一驅(qū)動輪81、驅(qū)動系吊耳、驅(qū)動軸吊耳、第一驅(qū)動軸83、搖擺軸84、第二驅(qū)動軸鏈輪85、第二驅(qū)動軸86、第一搖擺軸鏈輪87、第二搖擺軸鏈輪、第三搖擺軸鏈輪和第二驅(qū)動輪90。

驅(qū)動系吊耳為“u”形吊耳，其包括驅(qū)動系上頂板88和驅(qū)動系耳板89，其中，驅(qū)動系上頂板88固接在底盤1下端面，左右兩個驅(qū)動系耳板89垂直固接在驅(qū)動系上頂板88下方，驅(qū)動系耳板89上開有通孔。

驅(qū)動軸吊耳包括驅(qū)動軸上頂板91和左右兩個驅(qū)動軸耳板82，左右兩個驅(qū)動軸耳板82垂直固接在驅(qū)動軸上頂板91上，驅(qū)動軸吊耳設(shè)置在兩個驅(qū)動系耳板89之間。

驅(qū)動軸耳板82包括驅(qū)動軸前耳板、驅(qū)動軸后耳板以及位于兩者之間的結(jié)合部。驅(qū)動軸前耳板上設(shè)有前通孔，驅(qū)動軸后耳板上設(shè)有后通孔，結(jié)合部上設(shè)有上頂點通孔。所述上頂點通孔距前通孔和后通孔的距離相等。

搖擺軸84穿過兩個驅(qū)動軸耳板82的上頂點通孔和兩個驅(qū)動系耳板89的通孔與驅(qū)動軸耳板82和驅(qū)動系耳板89轉(zhuǎn)動連接。搖擺軸84上裝有第一搖擺軸鏈輪87、第二搖擺軸鏈輪(圖中未示出)和第三搖擺軸鏈輪(圖中未示出)。

第二搖擺軸鏈輪與后軸鏈輪9的位置相對應(yīng)。

優(yōu)選地，第三搖擺軸鏈輪位于驅(qū)動系吊耳的一側(cè)，第一搖擺軸鏈輪87位于驅(qū)動系吊耳的另一側(cè)。

第一驅(qū)動軸83穿過左右兩個驅(qū)動軸耳板82的前通孔與驅(qū)動軸耳板82的驅(qū)動軸前耳板轉(zhuǎn)動連接，第一驅(qū)動輪81設(shè)置在第一驅(qū)動軸83上。

第二驅(qū)動軸86穿過左右兩個驅(qū)動軸耳板82的后通孔與驅(qū)動軸耳板82驅(qū)動軸后耳板轉(zhuǎn)動連接，第二驅(qū)動輪90設(shè)置在第二驅(qū)動軸86上。

第一驅(qū)動輪81和第二驅(qū)動輪90位于同一水平面。

第一驅(qū)動軸83上安裝有第一驅(qū)動軸鏈輪，第一驅(qū)動軸鏈輪與第三搖擺軸鏈輪同側(cè)，第二驅(qū)動軸86上安裝有第二驅(qū)動軸鏈輪85，第二驅(qū)動軸鏈輪85與第一搖擺軸鏈輪87同側(cè)。

第二搖擺軸鏈輪與后軸鏈輪9通過鏈條連接，第三搖擺軸鏈輪與第一驅(qū)動軸83上的第一驅(qū)動軸鏈輪通過鏈條連接，第一搖擺軸鏈輪87與第二驅(qū)動軸86上的第二驅(qū)動軸鏈輪85通過鏈條連接。

優(yōu)選地，第一驅(qū)動輪81、第二驅(qū)動輪90和轉(zhuǎn)向輪24為直徑為80mm的聚氨酯叉車輪。

液壓舉升系統(tǒng)包括液壓缸14、液壓油源系統(tǒng)、同步閥和液壓管路，四個液壓缸14分別安裝在底盤1的四角，液壓油源系統(tǒng)、同步閥和液壓管路均布置在底盤1上方，液壓缸14、液壓油源系統(tǒng)和同步閥之間通過液壓管路連通。高壓液壓油從液壓油源系統(tǒng)出口通過液壓管路到達同步閥，再由同步閥到達四個液壓缸14的進油口，并從四個液壓缸14的回油口經(jīng)同步閥返回油箱。

本發(fā)明的機器人自走式底盤，采用前軸轉(zhuǎn)向，后軸驅(qū)動，且前軸3和后軸12置于底盤1的上方以減小離地間隙；機器人工作時，底盤1四周的四個液壓缸14的活塞桿垂直向下伸出將底盤1支離地面，很好地解決了搬運機器人在火車車廂內(nèi)靈活移動及機器人工作時的穩(wěn)定性問題，提高了裝卸的效率，實現(xiàn)農(nóng)資裝卸的機械化和自動化。

本發(fā)明中，機器人與底盤1的總重量為3噸，現(xiàn)有技術(shù)中若將驅(qū)動系、轉(zhuǎn)向系置于底盤下方，采用輪邊帶電機方案(該方案能大大降低離地間隙)，離地間隙至少為300mm，而本申請中底盤1離地間隙僅為110mm，使得裝備有該底盤的機器人能順利進出火車車廂。

工作過程：

機器人自走式底盤具有前進、后退、左、右轉(zhuǎn)彎、液壓缸14升降、轉(zhuǎn)向回正功能。

機器人開始搬運任務(wù)時，底盤1四周的四個液壓缸14的活塞桿垂直向下伸出將底盤1支離地面。

當搬運機器人在某定點處的搬運任務(wù)結(jié)束后，通過控制液壓缸14的活塞桿收回，使轉(zhuǎn)向輪24、第一驅(qū)動輪81和第二驅(qū)動輪90著地，開啟機器人行走功能，并通過前進、后退、左/右轉(zhuǎn)彎控制機器人行走到下一位置。

搬運機器人前進/后退時，控制器發(fā)出前進/后退信號給驅(qū)動電機-減速器組11，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，經(jīng)減速器減速后將動力傳遞到后軸12，再由后軸12上的后軸鏈輪9將動力傳遞到搖擺軸84的第二搖擺軸鏈輪，再通過搖擺軸84上的第三搖擺軸鏈輪和第一搖擺軸鏈輪87將動力分別傳遞到第一驅(qū)動軸83和第二驅(qū)動軸86，以帶動其上的第一驅(qū)動輪81和第二驅(qū)動輪90旋轉(zhuǎn)。

搬運機器人左/右轉(zhuǎn)彎時，控制器發(fā)出左/右轉(zhuǎn)信號給轉(zhuǎn)向步進電機-減速器組4，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)，經(jīng)減速器減速后將動力傳遞到前軸3，再由前軸3上的前軸傘齒6通過與轉(zhuǎn)向系螺桿22上的轉(zhuǎn)向系傘齒27嚙合，將動力傳遞到轉(zhuǎn)向軸25，從而帶動轉(zhuǎn)向輪24正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪的左/右轉(zhuǎn)。

在搬運機器人停止行走后，先通過控制器控制液壓缸14的活塞桿支起，將轉(zhuǎn)向輪24、第一驅(qū)動輪81和第二驅(qū)動輪90支離地面，此時機器人開始下一工作循環(huán)。轉(zhuǎn)向系螺母21上裝有轉(zhuǎn)向回正傳感器，在搬運機器人底盤支離地面后，再通過控制器控制轉(zhuǎn)向輪24回正，此時機器人開始下一工作循環(huán)。如此反復，以完成整個火車車廂內(nèi)的袋裝物資搬運。