[發明專利]一種服務機器人底盤機構

在審

• 申請號: 201710413283.6
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107009344A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 孔祥戰;王永貴;徐巖;孫艷;梅洪華;王永奉
• 申請（專利權）人: 游爾（北京）機器人科技股份有限公司
• 主分類號: B25J5/00
• 分類號: B25J5/00;B25J11/00;B62D37/04
• 代理公司: 北京瀚仁知識產權代理事務所(普通合伙)11482
• 代理人: 宋寶庫,楊曉莉

技術領域

本發明涉及一種仿生機器人技術領域，特別是一種服務機器人底盤機構。

背景技術

服務機器人是機器人家族中一個年輕的成員，它能完成有益于人類健康的服務工作，如維護保養、修理、運輸、清洗、保安、救援、監護等方面的工作。目前的數據顯示，世界上至少有48個國家在發展機器人，其中25個國家已涉足服務機器人的開發。在日本、北美和歐洲，迄今已有7種類型共計40余款服務型機器人進入實驗和半商業化應用。“人形服務機器人”可以被定義為具有人類的外觀和功能(例如頭部、軀干、手臂、腿部)的某些屬性，使用語音交互以及肢體動作來與人類進行溝通的一種服務機器人。機器人的底盤主要有輪式底盤結構、履帶式底盤結構、腿式底盤結構、跳躍式底盤結構等。輪式底盤機構相比較雙足式底盤而言，其控制簡單、平穩性好、運行速度塊；相比較履帶式底盤機構，其運動靈活度高、運動過程中低噪音、結構較簡單，容易裝拆，便于維護和修理。服務機器人常采用輪式底盤結構。

輪式底盤結構的車輪布局常分為三輪配置和四輪配置。其中，三輪配置的驅動電機結構有三種類型：獨立兩輪驅動、前輪轉向兼驅動、前輪轉向后輪差速驅動。這類底盤結構有一個顯著的優點，即不需要專門的懸掛系統去保持各輪與地面的可靠接觸，但在轉彎過程中，也容易發生側翻。

一種三輪機器人底盤(201620926587.3)，該底盤上由底盤，電機，電機安裝架和萬向輪組成。電機安裝架的安裝孔的軸線呈圓周方向布置，圓形所占用的空間比四邊形所占用的空間小，使得整個機器人底盤的占用空間減小。由于所述電機安裝架的安裝孔的軸線呈圓形布置，夾角為120°，使得機器人底盤的旋轉半徑為0。

一種可拓展型機器人底盤(201320404926.8)，其包括頂部支板、中部支板和下部支板，頂部支板與中部支板之間對稱設置兩個直流電機、光柵編碼器和兩套同步傳送帶，同步傳送帶設置在直流電機的輸出軸端，光柵編碼器與同步傳送帶相連，每個同步傳動帶均連接有一個驅動后輪，集成控制器安裝在中部支板上，其分別與直流電機的控制端和光柵編碼器連接。電池組與直流電機連接。

家庭服務機器人底盤(201620874666.4)，其包括三個在底盤以120°間隔分布的全向輪，每個全向輪通過軸承連接與轉軸，每個轉軸通過聯軸器與電機連接，每個電機與驅動器連接，電機、驅動器以120°間隔分布。

智能避障機器人(201610513597.9)其包括機器人底盤、地形識別儀、機器人軀干、機器人頭部、紅外線避障單元和多個超聲波避障單元。底盤前面下部設置紅外線避障單元，機器人底盤兩個側面設置有超聲波避障單元，底盤有兩個驅動輪一個導向輪，驅動輪的軸線方向配置有驅動電機，在底盤四個角配置有配重塊，有利于保證機器人保持較低的重心。

現有服務機器人的底盤結構大多采用三輪配置，他們大多沒有采用配重模塊或者采用專門的配重模塊，并且配重模塊安排在底盤的周圍，這樣不利于底盤結構的合理利用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種將安置在底盤中心的電池組件作為底盤的配重中心，既提高了機器人底盤空間的利用率，方便底盤周圍合理安裝各種傳感器，又能將機器人的重心調整到三個輪所形成的三角形中心位置附近的服務機器人底盤機構。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種服務機器人底盤機構，其特征在于：它包括底盤本體，左驅動輪、右驅動輪、導向輪呈三角形設置與所述底盤本體的一面，電池箱設置在所述三角形的中部；所述電池箱中通過位移機構懸掛電池組；所述電池組作為底盤的配重塊；通過檢測服務機器人底座的實時整體重量及運動參數，計算所述電池組在所述電池箱中的移動距離Δ的計算方法包括：

S1：當服務機器人的整體重心向前傾倒時，配重平衡方程為：

mg(Δ+R)*cos(θ)+Mg(R*cos(θ)-h*sin(θ))>M*a*(h*cos(θ)+R*sin(θ))(1)

S2：當服務機器人的整體重心向后傾倒時，配重平衡方程為：

S3：當服務機器人的整體重心左右傾倒時，配重平衡方程為：

其中，m為底座的整體重量；M為機器人軀體的重量；R為左驅動輪、右驅動輪、導向輪定義的外接圓半徑；h為機器人軀體的重心離底盤的高度；θ為最大傾倒角度；a為加速度。

所述底盤本體上關于所述左驅動輪、右驅動輪的對應位置設置電機支架，腳輪電機和腳輪支架分別安裝在所述電機支架上。