一种模块化驱动及转向总成、机器人及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化驱动及转向总成、机器人及控制方法，包括：驱动部、转向部和支撑件；驱动部包括：驱动轮，驱动轮通过轴承与驱动电机连接；转向部包括：转向电机，转向电机通过转向轴承与转向座连接；驱动电机和转向电机固定在支撑件的内部，支撑件上部与转向座连接，转向座的转动能够带动支撑件转动；支撑件下部与驱动轮连接，支撑件转动能够带动驱动轮方向发生偏转；驱动电机和转向电机能够分别接收中央控制器的控制指令，通过控制驱动电机和/或转向电机的转动，以控制驱动轮的前进和/或转向。本发明专利技术驱动器同时带动驱动电机和转向电机，通过模块化设计实现了整体结构的紧凑布置，缩短了接线距离，增强了抗干扰能力。增强了抗干扰能力。增强了抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化驱动及转向总成、机器人及控制方法


[0001]本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种模块化驱动及转向总成、机器人及控制方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]目前市面上的轮式机器人的底盘结构普遍为前面为驱动轮、后面为万向轮或者前后万向轮、左右驱动轮的菱形布置形式，通过差速实现转向，具有控制方式简单，行动灵活的优势，但是只能适用于地形条件非常好的平坦的环境。有的机器人虽然有一定的越障碍能力，但是稳定性较差，不能实现原地转向，在狭窄的空间内运动时，整体灵活性不足。也有一些机器人的底盘采用四轮驱动，或者履带式驱动轮的方式，这种轮式机器人在转向过程中一侧的轮子基本上都是滑动的，造成对轮子运动速度的反馈不准确，机器人的运动轨迹无法精确控制。有的四轮驱动机器人在转向运动时，由于后轮为无转向结构方式，机器人的转弯半径非常大，且后轮轮胎与地面为刚性摩擦，摩擦阻力非常大，轮胎磨损非常严重。机器人的转弯及刹车控制方式均有待提高。且目前市面上的巡检机器人均为整体式结构方式，机器人的生产装配、调试及现场维护工作均非常的繁琐，工作量非常大，便捷性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种模块化驱动及转向总成、机器人及控制方法，使得机器人在前进、转弯和后退时尽量占用非常小的物理空间，高度紧凑且灵活高。
[0005]在一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0006]一种模块化驱动及转向总成，包括：驱动部、转向部和支撑件；
[0007]所述驱动部包括：驱动轮，所述驱动轮通过轴承与驱动电机连接；
[0008]所述转向部包括：转向电机，所述转向电机通过转向轴承与转向座连接；
[0009]所述驱动电机和转向电机固定在支撑件的内部，所述支撑件上部与转向座连接，转向座的转动能够带动支撑件转动；支撑件下部与驱动轮连接，支撑件转动能够带动驱动轮方向发生偏转；
[0010]所述驱动电机和转向电机能够分别接收中央控制器的控制指令，通过控制驱动电机和/或转向电机的转动，以控制驱动轮的前进和/或转向。
[0011]作为进一步地方案，所述转向部包括：
[0012]固定在所述支撑件上的转向座，转向电机通过转向轴承与转向座连接；
[0013]设置在转向座内、与转向电机连接的转向齿轮，转向齿轮与转向齿圈啮合，转向齿圈安装在转向轴承上。
[0014]作为进一步地方案，所述转向部还包括：编码器，所述编码器连接编码器齿轮，编码器齿轮与转向齿圈相互啮合；所述转向齿轮、编码器齿轮和转向齿圈均设置在转向座内，
转向电机的转动带动转向齿轮转动，转向齿轮转动带动转向齿圈转动，转向齿圈转动带动编码器齿轮转动，从而得到转向电机的转动角度。
[0015]作为进一步地方案，所述驱动电机和转向电机分别与驱动器连接，所述驱动器与中央控制器连接，所述驱动器接收中央控制器的控制指令，控制驱动电机和/或转向电机转动；与驱动电机和转向电机连接的编码器，分别采集驱动电机和转向电机的位置信息并反馈给驱动器，形成对电机运动的闭环控制。
[0016]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0017]一种机器人，包括：机器人本体，所述机器人本体的底盘上设定的四个位置分别连接上述的模块化驱动及转向总成；
[0018]通过中央控制器控制驱动电机和/或转向电机的转动，能够带动机器人本体的前后移动和/或水平转动。
[0019]作为进一步地方案，所述机器人本体上分别设有激光传感器和云台，所述云台上搭载有红外摄像仪、可见光摄像机和紫外摄像机。
[0020]作为进一步地方案，中央控制器通过信号发射接收电路与遥控器通信，实现对机器人运动的远程遥控。
[0021]作为进一步地方案，中央控制器还与远程监控服务器通信，所述远程监控服务器与监控终端通信。
[0022]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0023]一种机器人运动控制方法，包括：
[0024]机器人沿直线行驶时，仅驱动电机执行动作，回转电机处于伺服状态，四个驱动轮始终保持朝向正前方，以使得机器人能够沿着直线方向进行运动；
[0025]机器人向右转弯行驶时，前方两个驱动轮向右偏转设定的角度，后方两个驱动轮向左偏转设定的角度；机器人向左转弯行驶时前方两个驱动轮向左偏转设定的角度，后方两个驱动轮向右偏转设定的角度；
[0026]机器人原地转向时，四个驱动轮向设定方向偏转设定角度，使得四个驱动轮总体偏转形成一个圆形，以实现机器人原地回转；
[0027]机器人制动时，前方驱动轮保持朝向正前方，后方驱动轮均向靠近机器人底盘中心的方向偏转设定角度，以实现机器人速度逐渐降低的同时，保持机器人运动的稳定性。
[0028]作为进一步地方案，驱动器接收中央控制器的控制指令，控制驱动电机和/或转向电机转动；
[0029]与驱动电机和转向电机连接的编码器，分别采集驱动电机和转向电机的位置信息并反馈给驱动器，形成对电机运动的闭环控制。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031](1)本专利技术提出了一种模块化驱动及转向总成，驱动器同时带动驱动电机和转向电机，通过模块化设计实现了整体结构的紧凑布置，缩短了接线距离，增强了抗干扰能力；转向齿圈分别与转向齿轮及编码器齿轮相互啮合，编码器同时采集转向齿轮的位置信息，与电机自带的编码器位置信息进行对比，提高了机器人的转动角度的准确性。
[0032](2)本专利技术驱动电机内嵌在立支撑的内部，电机端面与立支撑的端面固定，精简了整个结构的整体长度，该设计使得驱动轮更换及调节更为方便。
[0033](3)本专利技术的机器人转弯方式采用每个驱动及转向总成偏转一定的角度，四个总成绕着机器人的质心回转形成一个圆形结构，可以保证完成原地转向。机器人在制动时，前方驱动轮保持朝向正前方，后方驱动轮均向靠近机器人底盘中心的方向偏转设定角度，以实现机器人速度逐渐降低的同时，保持机器人运动的稳定性。
附图说明
[0034]图1是本专利技术实施例中驱动及转向总成零件爆炸图；
[0035]图2是本专利技术实施例中驱动及转向总成传动方向示意图；
[0036]图3是本专利技术实施例中驱动及转向总成轴测图；
[0037]图4是本专利技术实施例中驱动及转向总成控制原理示意图；
[0038]图5本专利技术实施例中机器人直线行驶控制示意图；
[0039]图6本专利技术实施例中机器人转弯控制示意图；
[0040]图7本专利技术实施例中机器人原地转弯控制示意图；
[0041]图8本专利技术实施例中机器人紧急制动示意图；
[0042]图9本专利技术实施例中机器人结构爆炸图；
[0043]图10本专利技术实施例中机器人轴测图；
[0044]其中，101.轮胎，102.轮毂，103.第一卡簧，104.第一轴承，105.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化驱动及转向总成，其特征在于，包括：驱动部、转向部和支撑件；所述驱动部包括：驱动轮，所述驱动轮通过轴承与驱动电机连接；所述转向部包括：转向电机，所述转向电机通过转向轴承与转向座连接；所述驱动电机和转向电机固定在支撑件的内部，所述支撑件上部与转向座连接，转向座的转动能够带动支撑件转动；支撑件下部与驱动轮连接，支撑件转动能够带动驱动轮方向发生偏转；所述驱动电机和转向电机能够分别接收中央控制器的控制指令，通过控制驱动电机和/或转向电机的转动，以控制驱动轮的前进和/或转向。2.如权利要求1所述的一种模块化驱动及转向总成，其特征在于，所述转向部包括：固定在所述支撑件上的转向座，转向电机通过转向轴承与转向座连接；设置在转向座内、与转向电机连接的转向齿轮，转向齿轮与转向齿圈啮合，转向齿圈安装在转向轴承上。3.如权利要求2所述的一种模块化驱动及转向总成，其特征在于，所述转向部还包括：编码器，所述编码器连接编码器齿轮，编码器齿轮与转向齿圈相互啮合；所述转向齿轮、编码器齿轮和转向齿圈均设置在转向座内，转向电机的转动带动转向齿轮转动，转向齿轮转动带动转向齿圈转动，转向齿圈转动带动编码器齿轮转动，从而得到转向电机的转动角度。4.如权利要求1所述的一种模块化驱动及转向总成，其特征在于，所述驱动电机和转向电机分别与驱动器连接，所述驱动器与中央控制器连接，所述驱动器接收中央控制器的控制指令，控制驱动电机和/或转向电机转动；与驱动电机和转向电机连接的编码器，分别采集驱动电机和转向电机的位置信息并反馈给驱动器，形成对电机运动的闭环控制。5.一种机器人，其特征在于，包括：机器人本体，所述机器人本体的底盘上设...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德利，付学成，寇鲁丁，王运光，孙大庆，巩方彬，戚文光，刘加科，丁成松，侯继新，孙宗伟，李欢，
申请(专利权)人：国网智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：