本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)中的一個(gè)重要分支，其主要目標(biāo)是研究應(yīng)用人工智能技術(shù)，在復(fù)雜環(huán)境下系統(tǒng)地自主推理、規(guī)劃和控制。自主式移動(dòng)機(jī)器人是具有高度的自規(guī)劃、自組織和自適應(yīng)能力，適合于在復(fù)雜的環(huán)境中工作的一種智能機(jī)器人，具有模型不確定性、系統(tǒng)的高度非線性和控制的復(fù)雜性。

地面移動(dòng)機(jī)器人在環(huán)境中無約束的運(yùn)動(dòng)需要一個(gè)具有優(yōu)異性能的移動(dòng)平臺(tái)，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)則是機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，它直接影響到機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、靈活性和可操作性。因此，合理選擇和設(shè)計(jì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

現(xiàn)有機(jī)器人通常采用雙足行走式及履帶式，但是雙足行走式存在穩(wěn)定性差，障礙翻越性能差的缺點(diǎn)，履帶式存在障礙翻越性能強(qiáng)，但是行走噪音大的缺陷。因此本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇采用輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)，非常適合于相對平坦的地面，輪式移動(dòng)機(jī)器人是移動(dòng)機(jī)器人中應(yīng)用最多的一種，在相對平坦的地面上，車輪式移動(dòng)方式具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。與其他形式的移動(dòng)機(jī)器人相比，輪式移動(dòng)機(jī)器人具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)動(dòng)靈活度大、操作性能好和能量利用率高的優(yōu)點(diǎn)。但是輪式機(jī)器人存在移動(dòng)精確度低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)。為了對披露的實(shí)施例的一些方面有一個(gè)基本的理解，下面給出了簡單的概括。該概括部分不是泛泛評(píng)述，也不是要確定關(guān)鍵／重要組成元素或描繪這些實(shí)施例的保護(hù)范圍。其唯一目的是用簡單的形式呈現(xiàn)一些概念，以此作為后面的詳細(xì)說明的序言。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

在一些可選的實(shí)施例中，提供一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)，包括，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)輪；還包括，圓弧齒同步輪帶裝置；所述驅(qū)動(dòng)輪通過圓弧齒同步輪帶裝置安裝于所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸上。

在一些可選的實(shí)施例中，所述圓弧齒同步輪帶裝置，包括，主圓弧齒同步輪、從圓弧齒同步輪及圓弧齒同步帶；所述主圓弧齒同步輪及從圓弧齒同步輪安裝于所述圓弧齒同步帶內(nèi)，與所述圓弧齒同步帶內(nèi)的圓弧齒嚙合。

在一些可選的實(shí)施例中，所述主圓弧齒同步輪安裝于所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上，所述從圓弧齒同步輪與驅(qū)動(dòng)輪連接。

在一些可選的實(shí)施例中，所述電機(jī)，包括，第一電機(jī)及第二電機(jī)；所述驅(qū)動(dòng)輪，包括，第一驅(qū)動(dòng)輪及第二驅(qū)動(dòng)輪；所述第一電機(jī)與所述第一驅(qū)動(dòng)輪通過圓弧齒同步輪帶裝置連接，所述第二電機(jī)與所述第二驅(qū)動(dòng)輪通過圓弧齒同步輪帶裝置連接；所述第一驅(qū)動(dòng)輪的軸心與所述第二驅(qū)動(dòng)輪的軸心位于相同水平線上。

在一些可選的實(shí)施例中，所述的一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)，還包括，底盤及電機(jī)架，所述電機(jī)安裝于電機(jī)架上，所述電機(jī)架固定于所述底盤的頂面。

在一些可選的實(shí)施例中，所述的一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)，還包括，路徑識(shí)別裝置及控制單元，所述路徑識(shí)別裝置及控制單元安裝于底盤上。

在一些可選的實(shí)施例中，所述的一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)，還包括，站點(diǎn)識(shí)別裝置，所述站點(diǎn)識(shí)別裝置安裝于底盤上。

在一些可選的實(shí)施例中，所述的一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)，還包括，萬向輪，所述萬向輪安裝于所述底盤的底面。

在一些可選的實(shí)施例中，所述的一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)是24V直流無刷差速電機(jī)。

本發(fā)明所帶來的有益效果：本發(fā)明具有換向速度快、緩沖間隙小、傳動(dòng)距離精準(zhǔn)、損耗低、無噪聲和振動(dòng)危害、啟動(dòng)性能好、節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，并且結(jié)構(gòu)相對簡單，安裝方便，功能強(qiáng)大，尤其能降低成本。

本發(fā)明底架結(jié)構(gòu)大為簡化。由于鏈條傳動(dòng)在傳動(dòng)過程中鏈條會(huì)下沉，換向過程中一側(cè)的鏈條下沉特別嚴(yán)重，所以鏈條傳動(dòng)在設(shè)計(jì)時(shí)需留出足夠的躲避鏈條下沉空間。保證良好的通過性以及良好的結(jié)構(gòu)布局，節(jié)約空間。

本發(fā)明簡單實(shí)用，易于普及和推廣。

本發(fā)明無需使用潤滑油，無污染,可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。

為了上述以及相關(guān)的目的，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例包括后面將詳細(xì)說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明某些示例性方面，并且其指示的僅僅是各個(gè)實(shí)施例的原則可以利用的各種方式中的一些方式。其它的益處和新穎性特征將隨著下面的詳細(xì)說明結(jié)合附圖考慮而變得明顯，所公開的實(shí)施例是要包括所有這些方面以及它們的等同。

附圖說明

圖1為本發(fā)明爆炸示結(jié)構(gòu)意圖；

圖2為本發(fā)明圓弧齒同步輪帶裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的仰視圖。

具體實(shí)施方式

以下描述和附圖充分地示出本發(fā)明的具體實(shí)施方案，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。其他實(shí)施方案可以包括結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電氣的、過程的以及其他的改變。實(shí)施例僅代表可能的變化。除非明確要求，否則單獨(dú)的部件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實(shí)施方案的部分和特征可以被包括在或替換其他實(shí)施方案的部分和特征。本發(fā)明的實(shí)施方案的范圍包括權(quán)利要求書的整個(gè)范圍，以及權(quán)利要求書的所有可獲得的等同物。

在一些說明性的實(shí)施例中，提供一種用于移動(dòng)機(jī)器人的四輪式行走機(jī)構(gòu)，如圖1-4所示，包括，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)輪；還包括，底盤1及電機(jī)架2，所述電機(jī)安裝于電機(jī)架6上，所述電機(jī)架2固定于所述底盤1的頂面。還包括，萬向輪3，所述萬向輪3安裝于所述底盤1的底面。還包括，圓弧齒同步輪帶裝置4。所述圓弧齒同步輪帶裝置4，包括，主圓弧齒同步輪401、從圓弧齒同步輪402及圓弧齒同步帶403；所述主圓弧齒同步輪401及從圓弧齒同步輪402安裝于所述圓弧齒同步帶403內(nèi)，與所述圓弧齒同步帶403內(nèi)的圓弧齒嚙合。所述主圓弧齒同步輪401安裝于所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上，所述從圓弧齒同步輪與驅(qū)動(dòng)輪連接。進(jìn)一步說明，所述電機(jī)，包括，第一電機(jī)501及第二電機(jī)502；所述驅(qū)動(dòng)輪，包括，第一驅(qū)動(dòng)輪601及第二驅(qū)動(dòng)輪602；所述第一電機(jī)501與所述第一驅(qū)動(dòng)輪601通過圓弧齒同步輪帶裝置4連接，所述第二電機(jī)502與所述第二驅(qū)動(dòng)輪602通過圓弧齒同步輪帶裝置4連接；所述第一驅(qū)動(dòng)輪601的軸心與所述第二驅(qū)動(dòng)輪602的軸心位于相同水平線上。所述電機(jī)是24V直流無刷差速電機(jī)。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪均是5寸的聚氨酯驅(qū)動(dòng)輪。兩個(gè)萬向輪3是2寸的聚氨酯萬向輪。進(jìn)一步詳細(xì)說明安裝過程，其中，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪3分別安置在底盤1左右兩側(cè)的缺口301處，控制單元7、電池8及充電器9置于底盤1上面。路徑識(shí)別裝置10安置于底盤的最前面中間位置，控制單元7采用PWM/DC無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及ARM處理器核心模塊作為控制單元。本發(fā)明控制單元軟件部分的信號(hào)采集/處理控制程序的流程是：首先電源板CPU啟動(dòng)后自動(dòng)打開主控板電源。主控板啟動(dòng)操作系統(tǒng)程序開始初始化，包括任務(wù)，內(nèi)存分配，外設(shè)等。等待外部啟動(dòng)命令收到啟動(dòng)命令通過PWM端口輸出脈沖從而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或停止，電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過PWM的脈寬來調(diào)節(jié)。上述操作過程以及所需軟件均可通過本領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，為現(xiàn)有技術(shù)再次不做贅述。

本發(fā)明工作時(shí)無滑動(dòng)，具有恒定的傳動(dòng)比；為機(jī)器人定位和計(jì)算移動(dòng)的距離提供可靠的依據(jù)。

本發(fā)明具有緩沖、減振能力，噪聲低；在行走過程中不會(huì)出現(xiàn)停頓和鏈條在行走過程中發(fā)出的摩擦聲。傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯；維護(hù)保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護(hù)費(fèi)用低；速比范圍大，具有較大的功率傳遞范圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦；可用于長距離傳動(dòng)，中心距可達(dá)10m以上。無污染,可在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作

在一種可選的實(shí)施例中，還包括，路徑識(shí)別裝置10及控制單元7，路徑識(shí)別裝置10的工作原理：主要通過檢測路徑上的磁場信號(hào)來獲取車輛自身相對于目標(biāo)跟蹤路徑之間的位置偏差，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走位置偏差控制及識(shí)別導(dǎo)航。將路徑識(shí)別裝置安裝在機(jī)器人正面靠前方底部，路徑識(shí)別裝置利用內(nèi)置的八個(gè)信號(hào)采樣點(diǎn)，能夠檢測出磁道上方的微弱磁場，每一個(gè)采樣點(diǎn)都有一路信號(hào)輸出，當(dāng)采樣點(diǎn)采集到磁場信號(hào)時(shí)，該路信號(hào)就會(huì)輸出低電平，其它沒有采集到磁場信號(hào)的采樣點(diǎn)信號(hào)輸出為高電平。機(jī)器人行走時(shí)，依靠信號(hào)輸出狀態(tài)，可以判斷磁道對于機(jī)器人路徑識(shí)別裝置的偏離位置，控制單元將自動(dòng)做出調(diào)整，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，使電機(jī)差速糾正，確保機(jī)器人沿磁道行走，上述控制系統(tǒng)通過現(xiàn)有軟件根據(jù)本領(lǐng)域知識(shí)編程即可獲得?？刂茊卧诒绢I(lǐng)域中通過單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，在此不做贅述。

在一種可選的實(shí)施例中，還包括，站點(diǎn)識(shí)別裝置11，采用射頻識(shí)別技術(shù)作為站點(diǎn)識(shí)別裝置11，將唯一的地址ID存入RFID卡（電子標(biāo)簽）中，同一應(yīng)用環(huán)境的任意兩張RFID卡中的地址ID都不相同。當(dāng)機(jī)器人行駛在路徑中，站點(diǎn)識(shí)別裝置讀到區(qū)域中的RFID卡并將該RFID卡中的地址ID發(fā)送至控制單元，控制單元比對該地址ID與電子地圖中的地址ID，若該地址ID不存在當(dāng)前電子地圖中時(shí)，機(jī)器人無視該RFID卡所在站點(diǎn)并繼續(xù)以當(dāng)前狀態(tài)行駛；若該地址存在于當(dāng)前電子地圖中時(shí)，控制單元讀取電子地圖中在該地址ID所應(yīng)該執(zhí)行的動(dòng)作并控制機(jī)器人執(zhí)行這一動(dòng)作。機(jī)器人執(zhí)行動(dòng)作具體包括機(jī)器人高速狀態(tài)行駛、機(jī)器人中速狀態(tài)行駛、機(jī)器人低速狀態(tài)行駛、機(jī)器人站點(diǎn)?？?、機(jī)器人在分歧路徑左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等。上述控制系統(tǒng)通過現(xiàn)有軟件根據(jù)本領(lǐng)域知識(shí)編程即可獲得。控制單元在本領(lǐng)域中通過單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)，在此不做贅述。上述所有電器元件均可通過市購獲得，在此不做贅述。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合本文的實(shí)施例描述的各種說明性的邏輯框、模塊、電路和算法步驟均可以實(shí)現(xiàn)成電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或其組合。為了清楚地說明硬件和軟件之間的可交換性，上面對各種說明性的部件、框、模塊、電路和步驟均圍繞其功能進(jìn)行了一般地描述。至于這種功能是實(shí)現(xiàn)成硬件還是實(shí)現(xiàn)成軟件，取決于特定的應(yīng)用和對整個(gè)系統(tǒng)所施加的設(shè)計(jì)約束條件。熟練的技術(shù)人員可以針對每個(gè)特定應(yīng)用，以變通的方式實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是，這種實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)解釋為背離本公開的保護(hù)范圍。