全地形轮式机器人底盘的制作方法

1.本发明涉及一种底盘，尤其涉及一种全地形轮式机器人底盘。

背景技术：

2.随行机器人集成了环境感知、动态路径规划、行为控制与执行等多种功能，在城市周边地区、高危和复杂的工况等环境下，随行机器人的底盘能够搭载不同的载荷和任务模块，完成侦察与观测、消防灭火、崎岖山地路面运送物资等任务，在民用领域和未来战争等军用领域正发挥着越来越重要的作用。
3.近年来，对无人平台的研究有了长足的进步，但研究人员多数把重点放在了图像识别、通讯、定位、环境感知和系统控制等技术领域，在底盘及行走机构方面的研究比较薄弱。目前开发的无人平台虽然能在高速公路上实现无人驾驶，但其对野外丛林等地形地物的适应能力仍然十分有限。
4.现有各种类型的无人平台在越野越障时大多需要调整轮腿状态，不仅操作繁琐而且费时费力，而且不具备对各种地形的高适应性，在狭小地域的转向也不够灵活，已经严重影响了无人平台整体水平的提高，并在一定程度上限制了无人平台的实际应用。
5.需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种越野和越障兼具的全地形轮式机器人底盘，具有优越的地形适应能力、越障能力。每个车轮不仅能够独立转动，同时由于每个车轮具有独立的摆臂，所以每个车轮的离地和落地都是相对独立的。
7.为实现上述目的，一种全地形轮式机器人底盘，包括：底盘车架；至少两个驱动机构，两个驱动机构设置在底盘车架的两侧；每个驱动机构至少包括：驱动电机、旋转轴承座、第一摆臂、第二摆臂、第一车轮和第二车轮；驱动电机的转轴穿过设置在底盘车架上的旋转轴承座，且转轴与旋转轴承座的轴线相重合；第一摆臂和第二摆臂的一端均枢转设置在旋转轴承座上，第一摆臂和第二摆臂的另一端分别驱动设置有第一车轮和第二车轮，且第一摆臂和第二摆臂之间形成有夹角。
8.本发明一个较佳实施例中，第一摆臂的第一端枢转连接旋转轴承座上，第一摆臂的第一端能以旋转轴承座为轴转动，第一摆臂的第二端枢转连接有第一车轮；第二摆臂的第一端枢转连接在旋转轴承座上，且第二摆臂的第一端能以旋转轴承为轴转动，第二摆臂的第二端安装有第二车轮；转轴通过第一传动件与第一车轮连接，以带动第一车轮转动；转轴通过第二传动件与第二车轮连接，以带动第二车轮转动。
9.本发明一个较佳实施例中，驱动机构的数量为四个，四个驱动机构对称的分布在底盘车架的两侧。
10.本发明一个较佳实施例中，第一摆臂与底盘车架之间设置有第一减震器；第二摆臂与底盘车架之间设置有第二减震器。
11.本发明一个较佳实施例中，第一传动件包括：设置在第一车轮的动力轴端的第一从动链轮，且第一从动链轮与设置在转轴末端的主动链轮对应；使主动链轮和第一从动链轮传动连接的第一传动链条；第二传动件包括：设置在第二车轮的动力轴端的第二从动链轮，且第二从动链轮与设置在转轴末端的主动链轮对应；使主动链轮和第二从动链轮传动连接的第二传动链条。
12.本发明一个较佳实施例中，每个驱动机构还包括：第一上限位块，用于限定第一摆臂向上的最大摆动幅度；第二上限位块，用于限定第二摆臂向上的最大摆动幅度；或/和，第一下限位块，用于限定第一摆臂向下的最大摆动幅度；第二下限位块，用于限定第二摆臂向下的最大摆动幅度。
13.本发明一个较佳实施例中，在第一车轮或/和第二车轮的轮毂中心处设置有可拆卸的轴头锁；本发明一个较佳实施例中，轴头锁包括：与轮毂连接的轴头锁体；轴头锁开关，可转动的设置于轴头锁体的外部；在轴头锁体内部轴向依次分布有滑移套、轴头锁压缩弹簧、轴头锁滑移齿；轴头锁开关的转动可以使滑移套、轴头锁压缩弹簧、轴头锁滑移齿发生轴向移动，以使轴头锁滑移齿与车轮动力轴端部的齿合或分离。
14.本发明一个较佳实施例中，每个驱动机构的第一车轮和第二车轮的轮毂的行驶轨迹在一直线上；或/和，位于所述底盘车架同一侧的所述驱动机构的行驶轨迹在一直线上。
15.本发明一个较佳实施例中，驱动机构还包括用于衔接底盘车架和驱动电机的法兰，法兰采用的是一体成型结构。
16.本发明所达到的有益效果：由于本发明每个驱动机构具有两个车轮，且每个车轮不仅能够独立转动，同时由于每个车轮具有独立的摆臂，所以每个车轮的离地和落地都是相对独立的，不受其它车轮的限制，因此底盘整体的越野和越障能力更强，对地形的适应能力也更强，不需要调整轮腿状态，操作简便且省时省力，可以实现不减速、不调节姿态直接越过地面障碍的功能。
附图说明
17.图1为本发明优选实施例中的整体结构的轴视结构示意图；图2为本发明优选实施例中的整体结构的正视结构示意图；图3为本发明优选实施例中的整体结构的俯视结构示意图；图4为本发明优选实施例中的整体结构的结构示意图（其中一个驱动机构的第一车轮跨越障碍物时摆动向上时）；图5为本发明优选实施例中的整体结构的俯视结构示意图；图6为本发明优选实施例中旋转轴承座与驱动电机组合的轴视结构示意图；图7为本发明优选实施例中旋转轴承座与驱动电机组合的剖视结构示意图；图8为本发明优选实施例中驱动机构中设置第一摆臂的轴视结构示意图；图9为本发明优选实施例中驱动机构中设置第一摆臂的剖视结构示意图；图10为本发明优选实施例中驱动机构中设置第一摆臂和第二摆臂的轴视结构示
意图一（第一摆臂和第二摆臂安装在主动链轮上的示意图）；图11为本发明优选实施例中驱动机构中设置第一摆臂和第二摆臂的轴视结构示意图二；图12为本发明优选实施例中驱动机构上旋转轴承座剖视结构示意图；图13为本发明优选实施例中的轴头锁结构示意图一（轴头锁打开）；图14为本发明优选实施例中的轴头锁结构示意图二（轴头锁闭合，即锁住）；图中：底盘车架-1，动力机构-1a，挂接口-1b，驱动机构-2，法兰-3a，驱动电机-3b，旋转轴承座-4，第一摆臂-5，减震器衔接端-5a，第二摆臂-6，第一车轮-7，第一传动件-7a，第二车轮-8，第二传动件-8a，第一减震器-10，第二减震器-11，主动链轮-12，第一从动链轮-13，第二从动链轮-14，第一传动链条-15a，第二传动链条-15b，第一上限位块-16a，第一下限位块-16b，第二上限位块-17a，第二下限位块-17b，转轴-20，轴头锁-30，轴头锁体-30a，轴头锁开关-30b，滑移套-30c，轴头锁压缩弹簧-30d，轴头锁滑移齿-30e，夹角-a。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
19.参见图1~5所示，本发明的一种全地形轮式机器人底盘，包括：底盘车架1，该底盘车架1上安装有动力机构1a，以及与动力机构1a驱动连接的四个驱动机构2，该四个驱动机构2对称的分布在底盘车架1的两侧。且底盘车架1上还设置有挂接口1b。
20.参见图6~11所示，每个驱动机构2包括有：法兰3a、驱动电机3b、旋转轴承座4、第一摆臂5、第二摆臂6、第一车轮7和第二车轮8。且，如图3所示，四个驱动机构2位于底盘车架1同一侧第一车轮7和第二车轮8的中心行驶轨迹在同一直线上。主动链轮12采用的是双齿轮结构，分别用于安装第二传动链条15b和第一传动链条15a。
21.法兰3a采用的一体成型结构，具有连接驱动电机3b的第一面和连接底盘车架1的第二面，旋转轴承座4被安装于第一面和第二面之间，驱动电机3b用于动力输出的转轴20穿过旋转轴承座4，且转轴20与旋转轴承座4的轴线相重合，转轴20的末端安装有主动链轮12。且，旋转轴承座4上设置有独立的两侧枢转槽，分别用于安装第一摆臂5和第二摆臂6的一端。具体的，第一摆臂5和第二摆臂6之间形成有夹角a，该夹角a的大小可根据车轮尺寸进行调节；第一摆臂5的第一端套装在旋转轴承座4上，且第一摆臂5的第一端可以旋转轴承座4为轴转动，第一摆臂5的第二端安装有第一车轮7；第二摆臂6的第一端套装在旋转轴承座4上，且第二摆臂6的第一端可以旋转轴承4为轴转动，第二摆臂6的第二端安装有第二车轮8。
22.参见图1、图5~图7、图10、图11所示，第一车轮7和第二车轮8驱动力的获得具体是通过以下方式实现的：转轴20通过第一传动件8a与第一车轮7连接，以带动第一车轮7转动。具体的：第一传动件8包括：设置在第一车轮7动力轴端的第一从动链轮13，且第一从动链轮13与主动链轮12对应，该主动链轮12和第一从动链轮13通过第一传动链条15a传动连接。即：驱动电机3b输出转动力至转轴20，转轴20带动其上的主动链轮12转动，主动链轮12通过第一传动链条15a带动第一从动链轮13转动，第一从动链轮13转动时带动动力轴转动，从而带动第一车轮7转动。
23.进一步的，转轴20通过第二传动件9a与第二车轮8连接，以带动第二车轮8转动。具体的：第二传动件9a包括：设置在第二车轮8轴端的第二从动链轮14，第二从动链轮14与主动链轮12对应；该主动链轮12和第二从动链轮14通过第二传动链条15b传动连接。即：驱动电机3b输出转动力至转轴20，转轴20带动其上的主动链轮12转动，主动链轮12通过第二传动链条15b带动第二从动链轮14转动，第二从动链轮14转动时带动车轮动力轴转动，从而带动第二车轮8转动。
24.参见图1、图2、图4所示，第一摆臂5与底盘车架1之间设置有第一减震器10；第二摆臂6与底盘车架1之间设置有第二减震器11。第一减震器10和第二减震器11的一端与底盘车架1连接，第一减震器10和第二减震器11的另一端分别与第一摆臂5和第二摆臂6上设置的减震器衔接端5a连接。进一步的，第一减震器10和第二减震器11采用的是拉簧结构，但不仅限于此，在其他实施例中还可以采用现有技术中的其他减震结构。
25.该第一减震器10和第二减震器11的设置可以使机器人在行走使具有更强的减震能力。
26.参见图8、图10、图11所示，在法兰3a上设置有第一上限位块16a，该第一上限位块16a用于限定第一摆臂5向上的最大摆动幅度；在法兰3a上还设置有第一下限位块16b，该第一下限位块16b用于限定第一摆臂5向下的最大摆动幅度；在法兰3a上同时还设置有第二上限位块17a和第二下限位块17b，其中，第二上限位块17a用于限定第二摆臂6向上的最大摆动幅度，第二下限位块17b用于限定第二摆臂6向下的最大摆动幅度。
27.参见图5、图7、图12、图13所示，当需要借助其它设备对本发明的全地形轮式机器人底盘进行拖动时，为保护驱动电机3b不受损坏，需要暂时阻断车轮与驱动电机3b之间的传动关系，因此，本发明还在第一车轮7和第二车轮8的轮毂中心处分别可拆卸的安装有轴头锁30；该轴头锁30包括：通过可拆卸螺栓紧固在轮毂中心处的轴头锁体30a；该轴头锁体30a的外部设置有一个可转动的轴头锁开关30b，在轴头锁体30a的内部沿轴向依次分布有滑移套30c、轴头锁压缩弹簧30d、轴头锁滑移齿30e；其中，滑移套30c与轴头锁开关30b螺纹配合，所以，在使用时转动轴头锁开关30b可以使滑移套30c轴向滑动，当滑移套30c轴向滑动时可以通过轴头锁压缩弹簧30d使轴头锁滑移齿30e发生轴向移动，具体的，转动轴头锁开关30b使滑移套30c轴向滑动，在轴头锁压缩弹簧30d被滑移套30c压缩时，轴头锁滑移齿30e向车轮动力轴端部滑动并与车轮动力轴端部相齿合，从而使车轮与驱动电机3b建立传动关系，当转动轴头锁开关30b，使滑移套30c轴向滑动，在轴头锁压缩弹簧30d被滑移套30c拉伸时，轴头锁滑移齿30e背离车轮动力轴端部并与车轮动力轴端部相分离，从而使车轮与驱动电机3b之间的传动关系被阻断，这样在拖动本发明的全地形轮式机器人底盘时，可以对驱动电机3b进行有效的保护。
28.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种全地形轮式机器人底盘，其特征在于，包括：底盘车架（1）；至少两个驱动机构（2），两个所述驱动机构（2）设置在所述底盘车架（1）的两侧；每个所述驱动机构（2）至少包括：驱动电机（3b）、旋转轴承座（4）、第一摆臂（5）、第二摆臂（6）、第一车轮（7）和第二车轮（8）；所述驱动电机（3b）的转轴（20）穿过设置在所述底盘车架（1）上的所述旋转轴承座（4），且所述转轴（20）与所述旋转轴承座（4）的轴线相重合；所述第一摆臂（5）和所述第二摆臂（6）的一端均枢转设置在所述旋转轴承座（4）上，所述第一摆臂（5）和所述第二摆臂（6）的另一端分别驱动设置有第一车轮（7）和第二车轮（8），且所述第一摆臂（5）和所述第二摆臂（6）之间形成有夹角（a）。2.根据权利要求1所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，所述第一摆臂（5）的第一端枢转连接在所述旋转轴承座（4）上，所述第一摆臂（5）的第一端能以所述旋转轴承座（4）为轴转动，所述第一摆臂（5）的第二端枢转连接有第一车轮（7）；所述第二摆臂（6）的第一端枢转连接在所述旋转轴承座（4）上，且所述第二摆臂（6）的第一端能以所述旋转轴承（4）为轴转动，所述第二摆臂（6）的第二端安装有第二车轮（8）；所述转轴（20）通过第一传动件（8a）与所述第一车轮（7）连接，以带动所述第一车轮（7）转动；所述转轴（20）通过第二传动件（9a）与所述第二车轮（8）连接，以带动所述第二车轮（8）转动。3.根据权利要求1所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，所述驱动机构（2）的数量为四个，四个所述驱动机构（2）对称的分布在所述底盘车架（1）的两侧。4.根据权利要求1或2所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，所述第一摆臂（5）与所述底盘车架（1）之间设置有第一减震器（10）；所述第二摆臂（6）与所述底盘车架（1）之间设置有第二减震器（11）。5.根据权利要求1所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，所述第一传动件（8a）包括：设置在所述第一车轮（7）的动力轴端的第一从动链轮（13），且第一从动链轮（13）与设置在所述转轴（20）末端的主动链轮（12）对应；使所述主动链轮（12）和所述第一从动链轮（13）传动连接的第一传动链条（15a）；所述第二传动件（9a）包括：设置在第二车轮（8）的动力轴端的第二从动链轮（14），且第二从动链轮（14）与设置在所述转轴（20）末端的主动链轮（12）对应；使所述主动链轮（12）和第二从动链轮（14）传动连接的第二传动链条（15b）。6.根据权利要求1所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，每个所述驱动机构（2）还包括：第一上限位块（16a），用于限定所述第一摆臂（5）向上的最大摆动幅度；第二上限位块（17a），用于限定所述第二摆臂（6）向上的最大摆动幅度；或/和，第一下限位块（16b），用于限定所述第一摆臂（5）向下的最大摆动幅度；第二下限位块
（17b），用于限定所述第二摆臂（6）向下的最大摆动幅度。7.根据权利要求1所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，在所述第一车轮（7）或/和所述第二车轮（8）的轮毂中心处设置有可拆卸的轴头锁（30）。8.根据权利要求1所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，所述轴头锁（30）包括：与轮毂连接的轴头锁体（30a）；轴头锁开关（30b），可转动的设置于所述轴头锁体（30a）的外部；在所述轴头锁体（30a）内部轴向依次分布有滑移套（30c）、轴头锁压缩弹簧（30d）、轴头锁滑移齿（30e）；所述轴头锁开关（30b）的转动可以使滑移套（30c）、轴头锁压缩弹簧（30d）、轴头锁滑移齿（30e）发生轴向移动，以使所述轴头锁滑移齿（30e）与车轮动力轴端部的齿合或分离。9.根据权利要求1所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，每个所述驱动机构（2）的第一车轮（7）和第二车轮（8）的轮毂的行驶轨迹在一直线上；或/和，位于所述底盘车架（1）同一侧的所述驱动机构（2）的行驶轨迹在一直线上。10.根据权利要求1所述的全地形轮式机器人底盘，其特征在于，所述驱动机构（2）还包括用于衔接所述底盘车架（1）和所述驱动电机（3b）的法兰（3a），所述法兰（3a）采用的是一体成型结构。

技术总结

本发明公开了全地形轮式机器人底盘；至少两个驱动机构，两个所述驱动机构设置在所述底盘车架的两侧；每个所述驱动机构至少包括：驱动电机、旋转轴承座、第一摆臂、第二摆臂、第一车轮和第二车轮；所述驱动电机的转轴穿过设置在所述底盘车架上的所述旋转轴承座，且所述转轴与所述旋转轴承座的轴线相重合；所述第一摆臂和所述第二摆臂的一端均枢转设置在所述旋转轴承座上，所述第一摆臂和所述第二摆臂的另一端分别驱动设置有第一车轮和第二车轮，且所述第一摆臂和所述第二摆臂之间形成有夹角。本发明的全地形轮式机器人底盘具有更强的越野越障能力，具备对各种地形的高适应性。具备对各种地形的高适应性。具备对各种地形的高适应性。