一种移动式底盘制造技术

本发明专利技术提供了一种移动式底盘，解决现有底盘在转向时存在抖动以及造成能量浪费的问题。该移动式底盘包括车架、驱动电机、转向驱动桥、伸缩万向节、悬架连杆、驱动轮和转向舵机；车架上设置有主减速箱，主减速箱设置有两个输入轴和四个输出轴；驱动电机的输出轴与主减速箱的输入轴连接；转向驱动桥为两组，每组转向驱动桥均包括分动齿轮箱和两个车桥；分动齿轮箱的两个输入齿轮分别通过伸缩万向节与主减速箱的两个输出轴相连，且分动齿轮箱通过两个悬架连杆与车架连接；分动齿轮箱的两个输出轴通过车桥将动力传递至左右两侧的驱动轮；转向舵机的数量为两个，用于实现左右同侧驱动轮的普通转向与原地转向两种转向模式。

【技术实现步骤摘要】
一种移动式底盘
本专利技术属于机械移动平台领域，具体涉及一种移动式底盘。
技术介绍
目前，移动机器人采用的底盘包括差速底盘、阿克曼底盘和全向轮底盘等。无人驾驶车辆和部分机器人采用阿克曼底盘，即类似汽车的前轮转向结构，这种底盘结构成熟，适应性较好，但是在无人驾驶和机器人领域使用的最大困难是存在一个较大转弯半径，转弯半径造成该类底盘不能原地转动，限制了其在狭小空间的使用。同时，由于阿克曼底盘存在较大转弯半径，对于导航的路径规划和运动控制要求很高。部分移动机器人采用全向移动底盘，该类底盘主要采用了全向轮或者麦克纳轮，利用轮子圆周的滚子横向或斜向滚动，使底盘可以在平面上进行矢量移动。但是，由于全向轮或者麦克纳轮结构复杂、成本高、负载小、滚子容易卡入异物造成行走不畅，因此该种底盘应用场合较受限制，只适用于室内平坦地面。差速底盘为结构形式最简单的底盘，具体形式为使用两个驱动轮配合一个或多个万向轮，通过差速控制方式实现机器人的转向，或者采用四轮差速的驱动方式，但是此种方式会产生较大的滑动摩擦。两驱动轮差速加万向轮方式的底盘主要应用于室内平坦地面，是当前服务机器人使用最广泛的一种底盘，其优点是零转弯半径(绕两驱动轮中心转动)、结构简单，缺点是通过能力差，难以布置悬挂避震系统。由于万向轮自身结构造成万向轮轮径一般较小，而且无动力，因此其通过能力差。同时，此类底盘的避震系统也很难布置，通常是轮子和底盘刚性连接，所以两轮差速底盘一般适用于室内平坦地面。四轮差速底盘也具有零转弯半径的特性，通常为四轮都具有驱动力，轮子不能转向，通过两边轮速差实现转向。这种底盘通常需要增加悬挂系统，因为如果驱动轮直接刚性连接于车架，在室外复杂地形行走时地面的激励将会全部传导到车身及车身上配备的各种元器件上，易造成元器件的损坏，若安装有摄像头，则会因为摄像头剧烈抖动，造成成像效果差导致影响执行任务。在采用悬挂系统后，直行时的抖动可以得到大大改善。但在转弯时，由于该底盘采用的是直接两侧轮差速的方式(类似坦克和履带式拖拉机)，因此轮胎与地面之间存在剧烈的侧向摩擦并引起振动，由此产生的振动与减震器减震方向不平行，故该部分震动不能被减震器吸收。因此该底盘在转向时依然会因为剧烈抖动影响机器人的正常工作，并且为克服转向时候滑动摩檫的阻力，必须选择更大功率的电机，由此造成能量浪费和续航里程的降低，而且轮胎会产生非常严重的磨损。
技术实现思路
本专利技术的目的一是解决现有四轮差速底盘转向时存在抖动以及造成能量浪费的问题，二是解决阿克曼底盘不能原地转向的问题，提出了一种移动式底盘。为实现以上目的，本专利技术技术方案为：一种移动式底盘，包括车架、驱动电机、转向驱动桥、伸缩万向节、悬架连杆、驱动轮和转向舵机；所述车架上设置有主减速箱，所述主减速箱设置有两个输入轴和四个输出轴，且两个输出轴设置在主减速箱的前侧、两个输出轴设置在主减速箱的后侧；所述驱动电机的数量为两个，均设置在车架上，其输出轴与主减速箱的输入轴连接，其中一个驱动电机将动力传递至主减速箱左侧的两个输出轴上，另一个驱动电机将动力传递至主减速箱右侧的两个输出轴上；所述转向驱动桥为两组，对称设置在车架的前侧和后侧，每组转向驱动桥均包括分动齿轮箱和两个车桥；所述分动齿轮箱的两个输入齿轮分别通过伸缩万向节与主减速箱的两个输出轴相连，用于接受驱动电机的转速输入，且分动齿轮箱通过两个悬架连杆与车架连接；所述分动齿轮箱的两个输出轴通过车桥将动力传递至左右两侧的驱动轮，且车桥通过悬架连杆与车架连接；所述转向舵机的数量为两个，对称设置在车架的左右两侧，实现左右同侧驱动轮的普通转向与原地转向两种转向模式。进一步地，所述转向舵机的输出轴与转向舵杆连接，驱动转向舵杆沿其中心摆动，所述转向舵杆的两端分别与两个转向连杆的一端铰接，所述转向连杆的另一端与设置在车桥上的转向羊角铰接，通过转向羊角实现同侧驱动轮的普通转向与原地转向两种转向模式。进一步地，所述转向羊角与车桥之间的铰接转向轴倾斜设置。进一步地，所述转向驱动桥还包括驱动万向节，所述车桥通过驱动万向节与驱动轮连接。进一步地，所述转向驱动桥与车架之间还设置有减振器，所述减振器的一端与车架铰接，另一端与驱动轮的轮轴铰接。进一步地，所述驱动万向节为双联万向节。进一步地，所述主减速箱的四个输出轴中，位于左侧的两个输出轴同轴设置，位于右侧的两个输出轴同轴设置。进一步地，每个转向驱动桥与车架之间设置四个悬架连杆，使得该转向驱动桥与车架之间采用四连杆的连接结构，从而使得该驱动桥实现一定的扭动以适应路面情况。与现有技术相比，本专利技术技术方案的优点为：1.与当前车辆常用的阿克曼底盘相比，本专利技术移动式底盘能够实现原地转向功能，大幅提高了底盘的灵活性。与机器人常用的差速式底盘相比，本专利技术移动式底盘则具有更强的通过性。2.与当前其他带悬挂全向四驱底盘相比，本专利技术移动式底盘仅使用两个转向舵机和两个驱动电机即可实现四轮驱动、原地转向等功能，即采用较小功率的电机即可实现转向，大幅降低了能量输出，从而提高了能量利用率。3.本专利技术移动式底盘中转向驱动桥与车架通过四连杆和减振器连接，实现减振的同时具有非常强的越野能力，避免了转向时的抖动。4.本专利技术移动式底盘由于内倾角的存在，转向过程中会产生一个自动回正的力矩，因此底盘直线行走稳定性更好。5.本专利技术移动式底盘由于使用了双联万向节，轮胎的速度波动非常小。附图说明图1为本专利技术移动式底盘的传动示意图；图2为本专利技术转向驱动桥的传动示意图；图3为本专利技术转向舵机的传动示意图；图4a为本专利技术移动式底盘原地转向模式示意图；图4b为本专利技术移动式底盘普通转向模式示意图。附图标记：1-车架，2-主减速箱，3-驱动电机，4-转向舵机，5-伸缩万向节，6-转向驱动桥，7-驱动轮，8-悬架连杆，9-转向舵杆，10-转向连杆，11-转向羊角，12-减振器，61-分动齿轮箱，62-车桥，63-驱动万向节。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术的内容作进一步详细描述。本专利技术提供了一种移动式底盘，该底盘采用四轮驱动和四轮转向的形式，即四个轮都有驱动力、四个轮子都能转向，使用两个驱动电机，通过主减速箱将动力传动到前后各两个伸缩万向节、以及转向驱动桥上的分动齿轮箱上，最后将两个驱动电机的动力分别传至底盘左右两侧的驱动轮上(左边两个驱动轮由左边一个电机驱动，右边两个驱动轮由右边一个电机驱动)，使得左侧或右侧的两个驱动轮转速相同，转向时通过控制驱动电机转速实现差速器效果，保证驱动轮无滑动摩擦。同时，通过左右两侧的转向舵机实现普通转向与原地转向两种转向模式。如图1所示，本专利技术移动式底盘包括车架1、驱动电机3、转向驱动桥6、伸缩万向节5、悬架连杆8、驱动轮7和转向舵机4。车架1为移动式底盘的主体结构件，是整个底盘安装的骨架，用于安装所有其他结构，如主减速箱2、驱动电机3和转向舵机4。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种移动式底盘，其特征在于：包括车架(1)、驱动电机(3)、转向驱动桥(6)、伸缩万向节(5)、悬架连杆(8)、驱动轮(7)和转向舵机(4)；/n所述车架(1)上设置有主减速箱(2)，所述主减速箱(2)设置有两个输入轴和四个输出轴，且两个输出轴设置在主减速箱(2)的前侧、两个输出轴设置在主减速箱(2)的后侧；/n所述驱动电机(3)的数量为两个，均设置在车架(1)上，其输出轴与主减速箱(2)的输入轴连接，其中一个驱动电机(3)将动力传递至主减速箱(2)左侧的两个输出轴上，另一个驱动电机(3)将动力传递至主减速箱(2)右侧的两个输出轴上；/n所述转向驱动桥(6)为两组，对称设置在车架(1)的前侧和后侧，每组转向驱动桥(6)均包括分动齿轮箱(61)和两个车桥(62)；所述分动齿轮箱(61)的两个输入齿轮分别通过伸缩万向节(5)与主减速箱(2)的两个输出轴相连，用于接受驱动电机(3)的转速输入，且分动齿轮箱(61)通过两个悬架连杆(8)与车架(1)连接；所述分动齿轮箱(61)的两个输出轴通过车桥(62)将动力传递至左右两侧的驱动轮(7)，且车桥(62)通过悬架连杆(8)与车架(1)连接；/n所述转向舵机(4)的数量为两个，对称设置在车架(1)的左右两侧，实现左右同侧驱动轮(7)的普通转向与原地转向两种转向模式。/n...

【技术特征摘要】
1.一种移动式底盘，其特征在于：包括车架(1)、驱动电机(3)、转向驱动桥(6)、伸缩万向节(5)、悬架连杆(8)、驱动轮(7)和转向舵机(4)；
所述车架(1)上设置有主减速箱(2)，所述主减速箱(2)设置有两个输入轴和四个输出轴，且两个输出轴设置在主减速箱(2)的前侧、两个输出轴设置在主减速箱(2)的后侧；
所述驱动电机(3)的数量为两个，均设置在车架(1)上，其输出轴与主减速箱(2)的输入轴连接，其中一个驱动电机(3)将动力传递至主减速箱(2)左侧的两个输出轴上，另一个驱动电机(3)将动力传递至主减速箱(2)右侧的两个输出轴上；
所述转向驱动桥(6)为两组，对称设置在车架(1)的前侧和后侧，每组转向驱动桥(6)均包括分动齿轮箱(61)和两个车桥(62)；所述分动齿轮箱(61)的两个输入齿轮分别通过伸缩万向节(5)与主减速箱(2)的两个输出轴相连，用于接受驱动电机(3)的转速输入，且分动齿轮箱(61)通过两个悬架连杆(8)与车架(1)连接；所述分动齿轮箱(61)的两个输出轴通过车桥(62)将动力传递至左右两侧的驱动轮(7)，且车桥(62)通过悬架连杆(8)与车架(1)连接；
所述转向舵机(4)的数量为两个，对称设置在车架(1)的左右两侧，实现左右同侧驱动轮(7)的普通转向与原地转向两种转向模式。


2.根据权利要求1所述的移动式底盘，其特征在于：所述转向舵机(4)的输出轴与转向舵杆(9)连接，驱动转向舵杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉舟，
申请(专利权)人：李汉舟，
类型：发明
国别省市：陕西;61