本發(fā)明涉及一種工業(yè)機器人全向底盤，特別是涉及一種變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤。

背景技術(shù)：

許多工業(yè)領(lǐng)域如航空航天制造行業(yè)、船舶制造領(lǐng)域、石油化工行業(yè)等的現(xiàn)代化進程不斷加快，強大的技術(shù)實力和高效的生產(chǎn)力成為了企業(yè)的核心競爭力。在倉庫、機場、生產(chǎn)車間等場合，大量地采用了工業(yè)機器人代替人工作業(yè)。然而當前大多數(shù)工業(yè)機器人都采用固定工位的工作方式，通用性和靈活性較差。由于作業(yè)場地的局限性和工業(yè)機器人自身的尺寸較大、外形不規(guī)則的特性，普通的移動底盤難以對其進行移動，更難以滿足人們對其定位精度的要求。近年來出現(xiàn)了采用麥克納姆輪驅(qū)動的全向移動底盤，該移動底盤雖然可以實現(xiàn)靈活地全向移動，卻面臨著地形適應(yīng)能力差、對機器人的支撐不夠穩(wěn)定可靠的缺點。盡管廠區(qū)內(nèi)的路面條件一般較為平坦，但時常還是會有一些如凸起的管線、凹陷的溝槽等障礙物，這些障礙一般外形規(guī)則，且分布相對集中，采用適當?shù)姆绞剑梢栽O(shè)計出具有翻越這類障礙能力的全向移動底盤。

文獻“授權(quán)公告號是cn104149857b的中國發(fā)明專利”公開了一種輪距無級調(diào)節(jié)式的全方位移動底盤車底盤。整車包括四個模塊，每個模塊都包括麥克納姆全向輪、輪軸、帶座軸承a、直流伺服電機、模塊車架、小同步輪、同步齒形帶、張緊裝置和大同步輪。模塊1和模塊2的結(jié)構(gòu)成左右對稱形式，模塊3和模塊1的結(jié)構(gòu)完全一致，模塊4和模塊2的結(jié)構(gòu)完全一致。模塊1和模塊2之間、模塊2和模塊3之間、模塊3和模塊4之間以及模塊4和模塊1之間均通過滾珠絲杠進行連接。每個模塊中，由直流伺服電機帶動小同步輪轉(zhuǎn)動，通過同步齒形帶將動力傳遞到大同步輪上，繼而帶動輪軸轉(zhuǎn)動，最后帶動麥克納姆全向輪旋轉(zhuǎn)。根據(jù)路況寬窄以及負載體積大小，可以對底盤車的輪距進行無級調(diào)節(jié)，有效的解決空間不足情況下的運輸問題。該車的軸距變化側(cè)重于實現(xiàn)自身外形尺寸的可調(diào)節(jié)以適應(yīng)狹小空間，不具備越障能力。

文獻“授權(quán)公告號是cn104176145b的中國發(fā)明專利”公開了一種非對稱輪腿式全向移動底盤，包括底盤車架、控制器、機械腿、麥克納姆輪、驅(qū)動器、傳感器。機械腿與底盤車架鉸接，位于底盤車架四個方位，麥克納姆輪分別安裝在機械腿部末端，各麥克納姆輪由單獨的驅(qū)動器驅(qū)動，使麥克納姆輪適應(yīng)多種路況的全向移動。該底盤具有輪腿復合式底盤的優(yōu)點，有一定的越障能力，適合在不平坦的地面行走。但該底盤沒有針對不同的障礙類型進一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)，在遇到較深的溝槽或垂直方向較高的凸起時越障效率較低。

美國專利“全方位，驅(qū)動模塊和移動工業(yè)機器人(u.s.pat.no.9248876”omnidirectionalvehicle,drivingmodule,andmobileindustrialrobot”)”，美國專利“物體移動裝置(u.s.pat.no.8272828”objectmovingapparatus”)”，均利用麥克納姆輪實現(xiàn)全向移動搬運物體的目的，但并不具有越障功能，只能在較簡單的環(huán)境條件下工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有工業(yè)機器人全向底盤越障能力差的不足，本發(fā)明提供一種變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤。該全向底盤前后輪軸距可以改變。此外，底盤的四角各安裝有一條支腿。支腿在不使用的情況下可以折疊以減小所占空間，需要使用時則可以張開。支腿張開后，可以向下伸長從而將底盤整體抬離地面。遇到障礙時，支腿先張開邁過障礙，并將底盤整體抬離地面，此時改變軸距，以使輪子越過障礙，越障完成后，將支腿收起，底盤落回地面，可以繼續(xù)移動。以此，本發(fā)明實現(xiàn)了工業(yè)機器人全向底盤的越障功能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤，其特點是包括工業(yè)機器人安裝底座1、外殼2、車架4、支腿支架5、電動推桿6、舵機7、舵機連桿8、伺服電機9、減速器10、法蘭11、麥克納姆輪12、筆式推桿13、合頁鉸鏈14、共軸支架15、電機支架16、滑軌17和滑塊18。所述工業(yè)機器人安裝底座1安裝在車架4上，車架4由工業(yè)鋁型材及配套連接角件搭建，承載全向底盤自身和載荷的全部重量。車架4的四周及上部安裝外殼2。所述支腿支架5和電動推桿6構(gòu)成支腿，所述支腿有四條，四條支腿安裝在車架4的四角，支腿支架5使用鋁型材搭建，通過合頁鉸鏈14連接在車架4上。所述電動推桿6安裝在支腿支架5上，能夠上下伸縮，從而將車架4抬起或放下。每個支腿支架5配一個舵機7，舵機7通過舵機連桿8與支腿支架5連接，控制支腿支架5的開合角度。所述麥克納姆輪12有四個，每個麥克納姆輪12由一個伺服電機9單獨驅(qū)動，伺服電機9與麥克納姆輪12之間有減速器10和法蘭11，麥克納姆輪12通過法蘭11與減速器10的輸出軸連接。四個麥克納姆輪12分為兩組，兩個前輪為一組，兩個后輪為一組。同一組內(nèi)的兩個麥克納姆輪12通過共軸支架15和電機支架16固連在一起，電機支架16與滑塊17連接，滑塊17能夠在滑軌18上滑動，滑軌18固定在車架4的底部兩側(cè)。共軸支架15連接于筆式推桿13的一端，筆式推桿13另一端固定在車架4上。兩組麥克納姆輪12的連接方式完全相同?？刂葡到y(tǒng)控制筆式推桿13伸縮，帶動兩組麥克納姆輪12的軸距發(fā)生變化，配合支腿實現(xiàn)跨越障礙的功能。

所述舵機7是蝸輪蝸桿式傳動的機械式自鎖舵機。

本發(fā)明的有益效果是：該全向底盤前后輪軸距可以改變。此外，底盤的四角各安裝有一條支腿。支腿在不使用的情況下可以折疊以減小所占空間，需要使用時則可以張開。支腿張開后，可以向下伸長從而將底盤整體抬離地面。遇到障礙時，支腿先張開邁過障礙，并將底盤整體抬離地面，此時改變軸距，以使輪子越過障礙，越障完成后，將支腿收起，底盤落回地面，可以繼續(xù)移動。以此，本發(fā)明實現(xiàn)了工業(yè)機器人全向底盤的越障功能。

本發(fā)明移動方式為全向移動，適應(yīng)在狹小空間的移動且定位精度較高，同時具有一定的越障能力，可翻越地面的溝槽、凸起等障礙；使用本底盤的工業(yè)機器人可以方便地在不同工位間移動作業(yè)，提高了通用性和靈活性；到達工位后，本底盤的四條支腿可以對底盤進行穩(wěn)定的支撐，同時具有自動調(diào)節(jié)水平的功能，可為工業(yè)機器人提供穩(wěn)定的工作條件。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作詳細說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤的軸測圖。

圖2是本發(fā)明變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤去掉外殼后的軸測圖。

圖3是本發(fā)明變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤去掉外殼后的正視圖。

圖4是本發(fā)明變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤的局部結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤的越障過程示意圖。

圖6是本發(fā)明具體實施方式中工業(yè)機器人在全向底盤上的安裝效果圖。

圖中：1-工業(yè)機器人安裝底座；2-外殼；3-超聲波傳感器；4-車架；5-支腿支架；6-電動推桿；7-舵機；8-舵機連桿；9-伺服電機；10-減速器；11-法蘭；12-麥克納姆輪；13-筆式推桿；14-合頁鉸鏈；15-共軸支架；16-電機支架；17-滑軌；18-滑塊。

具體實施方式

以下實施例參照圖1～6。

本發(fā)明變軸距可越障工業(yè)機器人全向底盤包括工業(yè)機器人安裝底座1、外殼2、超聲波傳感器3、車架4、支腿支架5、電動推桿6、舵機7、舵機連桿8、伺服電機9、減速器10、法蘭11、麥克納姆輪12、筆式推桿13、合頁鉸鏈14、共軸支架15、電機支架16、滑軌17和滑塊18。

所述工業(yè)機器人安裝底座1安裝在車架4上，車架4為鋁型材連接結(jié)構(gòu)，由國標2020工業(yè)鋁型材及配套連接角件搭建，是底盤的主體部分，承載底盤自身和載荷的全部重量。車架4的四周及上部安裝外殼2。

四條支腿安裝在車架4的四角，支腿包括支腿支架5和電動推桿6，支腿支架5使用鋁型材搭建，通過合頁鉸鏈14連接在車架4上。電動推桿6安裝在支腿支架5上，可以上下伸縮，從而將車架4抬起或放下。每個支腿支架5配一個舵機7，舵機7通過舵機連桿8與支腿支架5連接，控制支腿支架5的開合角度。舵機7采用的是蝸輪蝸桿式傳動的機械式自鎖舵機，在其機械結(jié)構(gòu)不被破壞的前提下，舵機7的轉(zhuǎn)角完全由控制系統(tǒng)決定，不會因外力干擾而改變，從而保證支撐的穩(wěn)定性。

四個麥克納姆輪12中每個輪子都由一個伺服電機9單獨驅(qū)動，伺服電機9與麥克納姆輪12之間有減速器10和法蘭11，麥克納姆輪12通過法蘭11與減速器10的輸出軸連接。四個麥克納姆輪12分為兩組，兩個前輪為一組，兩個后輪為一組。同一組內(nèi)的兩個輪通過共軸支架15和電機支架16固連在一起，電機支架16與滑塊17連接，滑塊17可在滑軌18上滑動，滑軌18固定在車架4的底部兩側(cè)。共軸支架15連接筆式推桿13的一端，筆式推桿13另一端固定在車架4上。兩組輪子的連接方式完全相同。控制系統(tǒng)控制筆式推桿13伸縮，帶動兩組輪子的軸距發(fā)生變化，配合支腿實現(xiàn)跨越障礙的功能。

具體在越障時，以翻越溝槽為例，當車架4運行到溝槽邊緣時，超聲波傳感器3檢測到前方為溝槽，此時先將四條支腿張開，并將前后輪軸距調(diào)至最小，車架4向前移動至前輪達到溝槽邊緣，此時前面兩條支腿跨越溝槽到對岸，電動推桿6向下運動支撐起車架4，車架4被支起后，再將前后輪輪距調(diào)至最大，即完成前輪的越障；電動推桿6縮回，把車架4放下地面，車架4繼續(xù)前進至后輪到達溝槽邊緣時，電動推桿6再次抬起車架4，將前后軸距調(diào)至最小，后輪即可完成越障，此時電動推桿6再次縮回并將支腿收回，小車完成越障，可以繼續(xù)向前運動。