[發明專利]一種通用移動機器人全向底盤

在審

• 申請號: 202010512973.9
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111532122A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 黃剛;羅文康;曹凱隆;喬俊福;楊輝
• 申請（專利權）人: 太原工業學院
• 主分類號: B60K7/00
• 分類號: B60K7/00;B62D5/04;B62D21/00;B25J5/00
• 代理公司: 濟南鼎信專利商標代理事務所(普通合伙) 37245
• 代理人: 曹玉琳

本發明公開了一種通用移動機器人全向底盤，主要涉及機器人領域。包括底盤架，所述底盤架上設有多個移動機構，所述移動機構上設有轉向機構，所述底盤架上還設有控制系統。本發明的有益效果在于：作為移動機器人的底盤結構，具有較高的通用性，改進機械設計以提高底盤運動效率，降低損耗件的替換成本，提高底盤運行時的穩定性。

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體是一種通用移動機器人全向底盤。

背景技術

隨著機器人技術的發展，對移動機器人的需求越來越大，尤其在物流機器人、巡檢機器人、服務交互型機器人的應用十分廣泛。但是現在市場已有的全向移動底盤，如麥克納姆輪全向底盤和瑞士輪全向底盤，仍存在諸多缺點，這些缺點限制了移動底盤的適用場景，讓全向底盤缺乏通用的解決方案，這大大阻礙了移動機器人大規模商業化的發展進程。

下面舉例說明市場現有的全向底盤上全向輪的缺點。

1、麥克納姆輪

麥克納姆輪的輪緣上斜向分布著許多紡錘狀的小輥子，車輪可以斜橫向滑動。將這種輪子組合使用，當輪子繞固定的軸線轉動時，各小輥子形成了連續的圓弧狀包絡線，所以可以使車體實現平滑的全向運動；

缺點：對加工精度要求很高，安裝非常復雜，而且由于其結構緊湊，只有在運動地表平面度比較理想的情況下才能實現全向運動的效果。在運動過程中倘若兩片輪之間有雜物卷入，更會導致全向運動失效。此外滾子磨損快，替換成本高。

2、瑞士輪

在一個大輪子周圍垂直方向上均勻分布若干小輪子，大輪子由電機驅動，小輪子可以自由轉動，使機器人在大輪子垂直方向側滑時沒有摩擦。如果將三個或三個以上的這種輪子固連在機器人的底盤，每個輪子就可以提供一個與驅動軸重合的扭矩，這些扭矩的合成可以使機器人具備全向移動的能力；

缺點：加工非常復雜，運動效率低，承載能力力比較弱，對地面的適應能力差，而且小輥子容易與地面出現相對滑動，使控制精度變差。拆裝繁瑣，替換成本高。

總的來說，現有全向底盤有以下缺點：①輪子力矩相互抵消，底盤運動效率低；②側向運動約束小，容易發生側向打滑；③均為滾子接觸，接觸面小，容易發生打滑。④滾子磨損快，替換成本高；④承載能力較弱；⑤對地面適應能力差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通用移動機器人全向底盤，它作為移動機器人的底盤結構，具有較高的通用性，改進機械設計以提高底盤運動效率，降低損耗件的替換成本，提高底盤運行時的穩定性。

本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：

一種通用移動機器人全向底盤，包括底盤架，所述底盤架上設有多個移動機構，所述移動機構上設有轉向機構，所述底盤架上還設有控制系統，

所述移動機構包括安裝架，還包括通過所述安裝架與底盤架安裝的行走輪，所述行走輪外包有防滑膠皮，一側所述安裝架上設有驅動電機，

所述轉向機構包括設置在底盤架上的安裝孔，所述行走輪轉動安裝在安裝孔內，所述安裝孔內壁上設有內齒輪環，所述行走輪另一側的安裝架上設有轉向電機，所述轉向電機頂部設有與內齒輪環嚙合的驅動齒輪，

所述控制系統包括全場編碼器，所述全場編碼器一側連接有正交碼盤，所述驅動電機和轉向電機均與全場編碼器電連接。

進一步的，所述行走輪上設有反饋系統，所述反饋系統設置在轉向電機一側，所述反饋系統與全場編碼器電連接。

進一步的，所述反饋系統包括設置在轉向電機一側的磁編碼器，所述磁編碼器頂部連接有與驅動齒輪嚙合的編碼器齒輪，所述磁編碼器與全場編碼器電連接。

進一步的，所述編碼器齒輪與驅動齒輪的傳動比為1:1。