[实用新型]轮式机器人底盘和移动机器人

说明书

本实用新型公开了一种轮式机器人底盘和移动机器人，轮式机器人底盘包括圆形底板及连接于圆形底板上的前后两个万向轮和左右两个驱动轮，万向轮和驱动轮呈菱形布置，驱动轮连接有驱动装置，在圆形底板中心连接有用于记录轮子行走距离的位移检测轮装置，该位移检测轮装置包括与圆形底板中心连接的固定支架、通过霍肯直线机构与固定支架相连接的轮轴、转动安装在轮轴上的位移轮，在霍肯直线机构与固定支架间连接有用于推动位移轮紧贴地面布置的扭簧，在所述轮轴的端面上刚性连接有磁电编码器，在位移轮上刚性连接有与磁电编码器面对面间隙布置的强磁铁，所述轮轴、位移轮、磁电编码器、强磁铁相互同轴安装。本实用新型改动量小、成本低，通用性强。

技术领域

本实用新型涉及自主移动机器人领域，尤其涉及一种轮式机器人底盘和移动机器人。

背景技术

移动机器人，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。

移动机器人的研究始于60年代末期。斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和Charles Rosen等人，在1966年至1972年中研发出了取名Shakey的自主移动机器人。目的是研究应用人工智能技术，在复杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制。

目前，机器人移动时的距离计量主要有以下两种方式：

一、直接安装惯性导航模块，通过测量机器人的加速度(惯性)，自动进行积分运算，获得机器人瞬时速度和瞬时位置数据的技术。该模块成本偏高，易受干扰，运用范围不广。

二、在机器人底盘的驱动轮或驱动电机轴上布置旋转编码器，根据旋转编码器的转动累计可换算得到机器人移动的距离，如授权公告号CN 205928686 U的中国专利、授权公告号为CN 205766098 U的中国专利等。该方案具有结构简单、改动量小、成本低的优点，被广泛应用于移动机器人。但是，由于编码器是直接布置在驱动轮或驱动电机上，一旦出现障碍阻止、地面湿滑情况，驱动轮就会出现打滑情况，从而导致编码器换算的机器人移动距离不准确。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种可适应室外各路面环境使用的、准确率高的轮式机器人底盘和移动机器人。

本实用新型提供的这种轮式机器人底盘，包括圆形底板及连接于圆形底板上的前后两个万向轮和左右两个驱动轮，万向轮和驱动轮呈菱形布置，驱动轮连接有驱动装置，在圆形底板中心连接有用于记录轮子行走距离的位移检测轮装置，该位移检测轮装置包括与圆形底板中心连接的固定支架、通过霍肯直线机构与固定支架相连接的轮轴、转动安装在轮轴上的位移轮，在霍肯直线机构与固定支架间连接有用于推动位移轮紧贴地面布置的扭簧，在所述轮轴的端面上刚性连接有磁电编码器，在位移轮上刚性连接有与磁电编码器面对面间隙布置的强磁铁，所述轮轴、位移轮、磁电编码器、强磁铁相互同轴安装。

所述驱动轮及其驱动装置通过弹性悬挂装置连接于所述圆形底板上。

圆形底板连接有碰撞检测装置，碰撞检测装置包括均布于圆形底板周缘的若干气压检测模块，气压检测模块检测到气压增大时输出碰撞信号，弹性悬挂装置使驱动轮保持与地面接触。

所述霍肯直线机构包括连杆Ⅰ、连杆Ⅱ和连杆Ⅲ，连杆Ⅰ下端与轮轴固定连接、上端通过连杆Ⅱ与固定支架铰接连接，连杆Ⅲ铰接在连杆Ⅱ下方的连杆Ⅰ与固定支架之间，连杆Ⅲ的长度大于连杆Ⅱ，扭簧安装在连杆Ⅲ与固定支架连接处的铰接轴上，连杆Ⅲ由扭簧推动绕其与固定支架的连接处向下转动，轮轴上的位移轮通过连杆Ⅰ由连杆Ⅲ驱动下压与地面紧密接触。