机器人底盘及其控制方法技术

本申请适用于机器人底盘技术领域，提供了一种机器人底盘及其控制方法，该机器人底盘包括底板、驱动机构、控制器和辅助轮，底板上设置有用于驱动底板移动的第一驱动轮和第二驱动轮，驱动机构设置于底盘上；辅助轮通过所述驱动机构可转动地设置于轮架，控制器与驱动机构电连接，且可根据底盘的驱动轮的移动控制驱动机构驱动辅助轮转向。本申请提供的机器人底盘，辅助轮与驱动机构转动连接，这样在底盘的驱动轮移动转向时，控制器控制驱动机构驱动辅助轮转向，相对现有技术中使用偏心万向轮跟随驱动轮转动，不用进行偏心设置，直接由驱动机构驱动辅助轮转向，由于不用偏心设计，增加了辅助轮支点到底盘重心的距离，降低了底盘晃动，提高了稳定性。

【技术实现步骤摘要】
机器人底盘及其控制方法
本申请涉及机器人底盘
，特别涉及一种机器人底盘及其控制方法。
技术介绍
目前，移动机器人正逐步应用于服务领域，例如餐厅送餐、酒店楼宇中配送物品等场景。然而机器人要完成上述服务对其移动性能有着极高的要求，通常要求其底盘在移动过程中要具有很好的稳定性，移动机器人通常具有对称设置的驱动轮和对称设置的万向轮。现有技术中移动机器人的经典底盘结构为：中间两个驱动轮差速控制底盘前进和旋转等运动，前后各两个万向轮作为辅助轮支撑底盘。而在实际应用中，万向轮为了保证其被动跟随性能要有偏心距e，偏心距e过小转向跟随性差，偏心距e一般要大于20mm。万向轮的支撑点到底盘重心的距离f越大底盘越稳定。然而现有的移动机器人使用的偏心万向轮在保证最大f的同时，容易导致底盘发生晃动，在移动机器人有限的占地面积下，无法提高万向轮的支撑点到底盘重心的距离f。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种机器人底盘，旨在增加辅助轮支撑点到重心的距离，降低底盘绕水平轴和竖直轴的晃动。本申请是这样实现的，一种机器人底盘，包括：底盘，所述底板上设置有用于驱动所述底板移动的第一驱动轮和第二驱动轮；驱动机构，所述驱动机构设置于所述底板上；辅助轮，所述辅助轮通过所述驱动机构可转动地设置于所述底板上；控制器，所述控制器与所述驱动机构电连接，且可根据所述底板的驱动轮的移动控制所述驱动机构驱动所述辅助轮转向。在本申请的一些实施例中，可选地，所述机器人底盘还包括轮架，所述辅助轮设置于所述轮架，且所述轮架的顶端设置有转台，所述转台与所述驱动机构连接，所述驱动机构驱动所述转台转动以带动所述轮架转动。在本申请的一些实施例中，可选地，所述轮架可相对所述转台上下移动，且所述轮架与所述转台之间连接有减震组件，从而使所述辅助轮具有减震效果。在本申请的一些实施例中，可选地，所述机器人底盘还包括传动机构，所述驱动机构的输出轴和所述转台不同轴设置，所述传动机构分别与所述驱动机构和所述辅助轮传动连接，所述驱动机构驱动所述传动机构带动所述辅助轮转向。在本申请的一些实施例中，可选地，所述机器人底盘还包括支架，所述支架固定于所述底板上，所述驱动机构设置于所述支架上，并位于所述支架的顶部与所述底板之间，所述传动机构设置于所述支架的顶部，并与所述驱动机构分别位于所述支架的顶部的两侧。在本申请的一些实施例中，可选地，所述机器人底盘还包括位置检测装置，所述位置检测装置用于检测所述轮架的转向角度或转向角度零位。在本申请的一些实施例中，可选地，所述辅助轮位于所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的前方。在本申请的一些实施例中，可选地，所述位置检测装置包括固定于所述轮架的挡板和设置于所述底板接近开关传感器。在本申请的一些实施例中，可选地，所述位置检测装置为与所述轮架或所述驱动机构连接的绝对值编码器。在本申请还提供了一种机器人底盘的控制方法，该控制方法适用于上述任一实施例中所述的机器人底盘，包括：获取第一驱动轮和第二驱动轮的线速度v1和v2；根据获取的第一驱动轮的线速度v1和获取的第二驱动轮的线速度v2计算出辅助轮的转向角度x，控制辅助轮按照转向角度x转向。在本申请的一些实施例中，可选地，当v1大于v2时根据公式：计算出x；当v1小于v2时根据公式：计算出x；当v1等于v2时，x＝0；其中，a为第一驱动轮和第二驱动轮的轮距，b为辅助轮在竖直方向旋转轴心g到轴线n的距离，b为正负值，以轴线n为界，轴心g在第二驱动轮侧时b为正，轴心g在第一驱动轮侧时b为负，轴线n为第一驱动轮和第二驱动轮的前进方向中轴线，c为轴心g到轴线m的距离，轴线m为第一驱动轮和第二驱动轮的共同旋转轴线。在本申请的一些实施例中，可选地，获取底盘运动状态；根据获取的底盘运动状态为运动时，发出第一驱动轮和第二驱动轮的线速度输出指令，同时发出辅助轮的转向角度输出指令；或根据获取的底盘运动状态为停止时，发出辅助轮的转向角度，当所述辅助轮的转向角度达到预设角度时，发出第一驱动轮和第二驱动轮的线速度输出指令。在本申请的一些实施例中，可选地，根据获取的底盘运动状态为运动时，发出第一驱动轮和第二驱动轮的线速度变化输出指令不得早于发出辅助轮的转向角度的输出指令。本申请提供的机器人底盘的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的机器人底盘，辅助轮与驱动机构转动连接，控制器可根据底盘的驱动轮的移动控制驱动机构驱动辅助轮转向，这样在底盘的驱动轮移动和转向时，通过驱动机构驱动辅助轮转向，进而驱动辅助轮转向，相对现有技术中使用偏心万向轮跟随驱动轮移动转向，不用进行偏心设置，直接由驱动机构驱动辅助轮转向，由于不用偏心设计，增加了辅助轮支点到底盘重心的距离，降低了底盘绕水平轴的晃动，同时，当底盘绕竖直轴晃动或打滑时，驱动机构控制转向的辅助轮与地面有垂直辅助轮滚动方向的摩擦力，进而降低底盘绕竖直轴的晃动和打滑，提高了底盘移动的稳定性，另外，移动底盘的控制方法，通过获取两个驱动轮的线速度，通过函数关系式计算出辅助轮的转向角度，进而实现了辅助轮转向角度的实时可靠控制。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请的一个实施例提供的机器人底盘的一视角结构示意图；图2是本申请的一个实施例提供的机器人底盘的另一视角结构示意图；图3是本申请的另一个实施例提供的机器人底盘的一视角结构示意图；图4是本申请的另一个实施例提供的机器人底盘的另一视角结构示意图；图5图4中A-A向的剖面结构示意图；图6是本申请的一个实施例提供的机器人底盘控制方法的流程图；图7是图2中所示的机器人底盘的俯视图。上述附图所涉及的标号明细如下：1-底盘；2-驱动机构；3-轮架；4-驱动轮；5-辅助轮；6-传动机构；7-转台；8-减震组件；9-支架；10-检测装置；11-万向轮；61-同步轮带；62-同步轮；81-固定轴；82-弹簧；91-竖板；92-横板；101-挡板；102-接近开关。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人底盘，其特征在于，包括：/n底板，所述底板上设置有用于驱动所述底板移动的第一驱动轮和第二驱动轮；/n驱动机构，所述驱动机构设置于所述底板上；/n辅助轮，所述辅助轮通过所述驱动机构可转动地设置于所述底板上；/n控制器，所述控制器与所述驱动机构电连接，且可根据所述底板的驱动轮的移动控制所述驱动机构驱动所述辅助轮转向。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人底盘，其特征在于，包括：
底板，所述底板上设置有用于驱动所述底板移动的第一驱动轮和第二驱动轮；
驱动机构，所述驱动机构设置于所述底板上；
辅助轮，所述辅助轮通过所述驱动机构可转动地设置于所述底板上；
控制器，所述控制器与所述驱动机构电连接，且可根据所述底板的驱动轮的移动控制所述驱动机构驱动所述辅助轮转向。


2.如权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述机器人底盘还包括轮架，所述辅助轮设置于所述轮架，且所述轮架的顶端设置有转台，所述转台与所述驱动机构连接，所述驱动机构驱动所述转台转动以带动所述轮架转动。


3.如权利要求2所述的机器人底盘，其特征在于，所述轮架可相对所述转台上下移动，且所述轮架与所述转台之间连接有减震组件。


4.如权利要求2所述的机器人底盘，其特征在于，所述机器人底盘还包括传动机构，所述驱动机构的输出轴和所述转台不同轴设置，所述传动机构分别与所述驱动机构和所述转台传动连接，所述驱动机构驱动所述传动机构带动所述转台转向。


5.如权利要求2所述的机器人底盘，其特征在于，所述机器人底盘还包括位置检测装置，所述位置检测装置用于检测所述轮架的转向角度或转向角度零位。


6.如权利要求1所述的机器人底盘，其特征在于，所述辅助轮位于所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的前方。


7.一种机器人底盘的控制方法，其特征在于，适用于权利要求1至6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贤林，何林，唐旋来，
申请(专利权)人：上海擎朗智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31