阅读说明：本技术 一种可过斜坡的机器人底盘 (Robot chassis capable of crossing slope ) 是由 敖奇 杨子赫 李�浩 张奎刚 呼延鹏 王福闯 于 2020-03-18 设计创作，主要内容包括：本发明属于机器人技术领域,具体涉及一种可过斜坡的机器人底盘。本发明解决了传统轮式移动机器人底盘不能爬坡的技术问题。无论是在平坦路面还是在有斜坡的路面,本发明的机器人底盘都能够稳定行驶。本发明的机器人底盘能够在斜坡上平稳运行,提高了传统的轮式移动机器人对地面坡度的适应能力。本发明的角度传感器可以实时监测支杆的角度,支杆的角度信息可以反映路面的坡度信息。在路面的坡度发生变化时,悬挂机构可以带动前部车轮运动,使前部车轮贴合在斜坡上,避免了主动轮在斜坡上被架空。而且,本发明的机器人底盘不影响其他元件的排布,结构紧凑合理。本发明的机器人底盘具有结构简单、成本低廉、实用性强等优点。(The invention belongs to the technical field of robots, and particularly relates to a robot chassis capable of passing through a slope. The chassis solves the technical problem that the chassis of the traditional wheeled mobile robot cannot climb. The robot chassis can stably run on a flat road or a slope road. The robot chassis can stably run on a slope, and the adaptability of the traditional wheeled mobile robot to the slope of the ground is improved. The angle sensor can monitor the angle of the supporting rod in real time, and the angle information of the supporting rod can reflect the gradient information of a road surface. When the gradient of road surface changes, hang the mechanism and can drive anterior wheel motion, make anterior wheel laminating on the slope, avoided the action wheel to be maked somebody a mere figurehead on the slope. In addition, the robot chassis does not influence the arrangement of other elements, and has a compact and reasonable structure. The robot chassis has the advantages of simple structure, low cost, strong practicability and the like.)

一种可过斜坡的机器人底盘

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种可过斜坡的机器人底盘。

背景技术

按照移动方式的不同，移动机器人可以分为腿式移动机器人、履带式移动机器人和轮式移动机器人。腿式移动机器人和履带式移动机器人存在自重较大、装置复杂、成本高昂等问题。轮式移动机器人的装置简单，应用广泛。

机器人底盘是构成移动机器人的重要部件，现有的轮式移动机器人底盘通常具有在平坦地面行走的功能，但该底盘的爬坡能力差甚至无法爬坡，在爬坡过程中可能发生主动轮与地面无法良好接触的情况，导致主动轮悬空，无法驱动机器人的车身。

由于作业环境的复杂，在轮式移动机器人形走作业的过程中，经常会遇到各种斜坡，因此，如何安全过斜坡并保持行走顺畅，是提高轮式移动机器人工作效率的关键问题所在。

因此，研发一种可过斜坡的轮式机器人具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种可过斜坡的机器人底盘，所述底盘包括底板4、主动轮2、设置在所述主动轮2前方的前部车轮1和悬挂机构；

所述主动轮2安装在所述底板4的下方；

所述悬挂机构用于带动前部车轮1上下运动。

进一步地，所述底盘还包括控制器、坡度检测机构；

所述坡度检测机构用于检测路面的坡度信息；

所述控制器与所述坡度检测机构连接，所述控制器用于接收所述坡度检测机构所传输的路面坡度信息；

所述控制器与所述悬挂机构连接，所述控制器用于根据路面坡度信息控制悬挂机构的运动。

进一步地，所述悬挂机构包括车轮固定板10、拉杆、驱动机构；

所述前部车轮1固定安装在所述车轮固定板10上；所述车轮固定板10铰接在所述底板4上，所述车轮固定板10能够沿底板4与车轮固定板10相固定的一侧为轴运动；

所述拉杆铰接在所述车轮固定板10上；

所述拉杆与所述驱动机构连接；所述驱动机构安装在所述底板4上。

进一步地，所述驱动机构与所述拉杆均安装在所述底板4的上方。

进一步地，所述拉杆为丝杆套6；所述驱动机构为丝杆电机7。

进一步地，所述坡度检测机构包括角度传感器8、支杆9、球轮3；

所述坡度检测机构设置在所述底板4的下方；

所述角度传感器8与所述支杆9连接；所述角度传感器8用于记录支杆9的角度；

所述支杆9的一端铰接在所述底板4上，所述支杆9的另一端安装有球轮3。

进一步地，所述球轮3的触地点在所述前部车轮1的触地点的前部。

进一步地，所述角度传感器8与支杆9的转轴连接。

进一步地，所述前部车轮1为万向轮。

进一步地，所述底盘还包括后部车轮5。

本发明的有益效果

本发明提供了一种可过斜坡的机器人底盘，本发明解决了传统轮式移动机器人底盘不能爬坡的技术问题。无论是在平坦路面还是在有斜坡的路面，本发明的机器人底盘都能够稳定行驶。本发明的机器人底盘能够在斜坡上平稳运行，提高了传统的轮式移动机器人对地面坡度的适应能力。本发明的角度传感器可以实时监测支杆的角度，支杆的角度信息可以反映路面的坡度信息。在路面的坡度发生变化时，悬挂机构可以带动前部车轮运动，使前部车轮贴合在斜坡上，避免了主动轮在斜坡上被架空。而且，本发明的机器人底盘不影响其他元件的排布，结构紧凑合理。本发明的机器人底盘具有结构简单、成本低廉、实用性强等优点。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的机器人底盘的结构示意图。

图2示出了图1中机器人底盘的另一视角的结构示意图。

图3示出了图2中机器人底盘的另一视角的结构示意图。

图4示出了本发明实施例的机器人底盘在水平地面行驶时的示意图。

图5示出了本发明实施例的机器人底盘在开始爬坡时的示意图。

图6示出了本发明实施例的机器人底盘在斜坡上行驶时的示意图。

其中，1-前部车轮，2-主动轮，3-球轮，4-底板，5-后部车轮，6-丝杆套，7-丝杆电机，8-角度传感器，9-支杆，10-车轮固定板，11-转动环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种可过斜坡的机器人底盘，图1示出了根据本发明实施例的机器人底盘的结构示意图，如图1所示，所述底盘包括底板4、两个主动轮2、前部车轮1、后部车轮5；所述主动轮2、前部车轮1、后部车轮5均安装在所述底板4的下方。所述主动轮2安装在所述底板4的中间位置。所述前部车轮1设置在所述主动轮2的前方，所述后部车轮5安装在所述主动轮2的后方。前部车轮1、主动轮2和后部车轮5在底板4下方依次按前中后的顺序排列分布。示例性地，前部车轮1和后部车轮5均为万向轮。示例性地，所述主动轮2的数量为两个，两个所述主动轮2安装在所述底板4的中部且左右方向间隔设置。需要说明的是，后部车轮5的数量可以为1个以上，具体地，后部车轮5的数量可以为1个、2个、3个或4个，本领域的技术人员可以根据底盘负重和行进等实际情况需要来设置后部车轮5的数量。例如，可以设置1个后部车轮。

所述机器人底盘还包括车轮固定板10、丝杆套6、丝杆电机7；所述丝杆套6与所述丝杆电机7均设置在所述底板4的上方。所述车轮固定板10铰接在所述底板4上，所述车轮固定板10能够以底板4与车轮固定板10相固定的一侧为轴运动；所述前部车轮1固定安装在所述车轮固定板10上。所述车轮固定板10、丝杆套6、丝杆电机7组成悬挂机构，所述悬挂机构用于带动前部车轮1上下运动。当机器人底盘上坡时，所述悬挂机构用于带动前部车轮1向上运动；当在机器人底盘下坡时，所述悬挂机构用于带动前部车轮1向下运动，使前部车轮1与斜坡相贴合。

图2示出了图1中机器人底盘的另一视角的结构示意图，如图2所示，转动环11固定安装在所述底板4上；所述丝杆电机7通过转动环11铰接在底板4上。所述丝杆套6与所述丝杆电机7连接；优选地，所述丝杆套6与所述丝杆电机7螺纹连接。当丝杆电机7转动时，可以带动与其螺纹连接的丝杆套6运动，进一步带动车轮固定板10的上下运动。所述丝杆套6铰接在所述车轮固定板10上。

图3示出了图2中机器人底盘的另一视角的结构示意图，如图3所示，所述机器人底盘还包括支杆9、球轮3、角度传感器8。所述支杆9、球轮3、角度传感器8设在所述底板4的下方。所述支杆9的一端铰接在所述底板4上，所述支杆9的另一端安装有球轮3。所述角度传感器8与所述支杆9连接；优选地，角度传感器8与支杆9的转轴相固定，角度传感器8可以与支杆9同步转动。所述角度传感器8用于记录支杆9的角度，根据支杆9的角度进一步检测路面的坡度信息。

本发明还包括控制器，所述控制器分别与所述丝杆电机7、所述角度传感器8连接。所述控制器用于接收所述角度传感器8所传输的支杆9的角度，根据支杆9的角度可以进一步得到路面的坡度信息；所述控制器还用于根据路面的坡度信息控制丝杆电机7的转动。

所述球轮3的触地点在所述前部车轮1的触地点的前部，这样设置可以使球轮3探测出前部车轮1前方的路面是否有坡度，如果前方路面有坡度，支杆9的角度发生变化，通过角度传感器8，控制器控制丝杆电机7转动，进一步拉动车轮固定板10向上或向下运动，使安装于车轮固定板10下方的前部车轮1与斜坡相贴合。

图4示出了本发明实施例的机器人底盘在水平地面行驶时的示意图。如图4所示，球轮3的触地点在前部车轮1的触底点的前部，在行驶过程中，支杆9的角度恒定不变，此时角度传感器8将角度信息发送给控制器，控制器接收角度传感器8所发送的角度信息，并对角度信息进行逻辑判断，支杆9的角度恒定不变，此时丝杆电机7不工作。控制器将丝杆电机7不工作的命令发送给丝杆电机7，丝杆电机7不工作，此时相对于底板4，车轮固定板10的位置不变，车轮固定板10与底板4在同一平面上。

图5示出了本发明实施例的机器人底盘在开始爬坡时的示意图。球轮3在前部车轮1的前部，遇到斜坡时，球轮3被抬升，带动支杆9转动，此时支杆9的角度变化，角度传感器8记录支杆9的角度，并将角度信息发送给控制器，控制器接收角度传感器8所发送的角度信息，并对角度信息进行逻辑判断，支杆9的角度发生变化，此时丝杆电机7转动。控制器还可以根据角度变化的具体数值计算出丝杆电机7的转动圈数。控制器将丝杆电机7转动的命令和丝杆电机7的转动圈数信息发送给丝杆电机7，丝杆电机7转动指定的圈数，丝杆电机7带动丝杆套6运动，丝杆套6拉动车轮固定板10向上运动，进而带动前部车轮1向上运动，使前部车轮1与斜坡贴合。传统轮式移动机器人底盘的前部车轮遇到斜坡被抬升，就会架空中间的驱动轮，使其离地，再无法驱动车身。本发明的机器人底盘解决了现有技术中的问题，本发明的机器人底盘能够保证前部车轮1与斜坡相贴合，防止主动轮2架空。

图6示出了本发明实施例的机器人底盘在斜坡上行驶时的示意图。随着底盘的前进，前部车轮1、主动轮2、后部车轮5全部行驶到斜坡上。角度传感器8实时监测支杆9的角度，并将角度信息发送给控制器，控制器进行逻辑判断，控制丝杆电机7的转动。若支杆9的角度信息发生变化，则丝杆电机7转动，通过丝杆套6拉动车轮固定板10，使前部车轮1运动，进一步使前部车轮1与斜坡相贴合。若支杆9的角度信息不变，则丝杆电机7不工作，此时相对于底板4，车轮固定板10的位置不变。机器人底盘在过斜坡时，球轮3和底板4水平面的角度不断变化，进而对前部车轮1的角度进行动态调整，以保证主动轮2对地面的实时贴合，最终实现底盘的平稳上坡。

需要说明的是，本发明中的“支杆9的角度”指支杆9与底板4之间的角度。

本发明解决了传统轮式移动机器人底盘不能爬坡的技术问题。无论是在平坦路面还是在有斜坡的路面，本发明的机器人底盘都能够稳定行驶。本发明的机器人底盘能够在斜坡上平稳运行，提高了传统的轮式移动机器人对地面坡度的适应能力。本发明的角度传感器8可以实时监测支杆9的角度，支杆9的角度信息可以反映路面的坡度信息。在路面的坡度发生变化时，悬挂机构可以带动前部车轮1运动，使前部车轮1贴合在斜坡上，避免了主动轮2在斜坡上被架空。而且，本发明的机器人底盘不影响其他元件的排布，结构紧凑合理。本发明的机器人底盘具有结构简单、成本低廉、实用性强等优点。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。