[发明专利]单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块

说明书

本发明公开了一种单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块，包括：转向轴、固定架、第一驱动件、云台、检测件、第二驱动件，第一驱动件和固定架刚性连接，固定架与单轨双轮机器人的主架刚性连接，转向轴、固定架和第一驱动件构成转向运动执行模块；云台、检测件和第二驱动件构成感知模块，感知模块通过云台与固定架连接，云台具有可调整角度的安装面，检测件设在安装面上，第二驱动件设在云台上控制云台的安装面角度，满足单轨机器人运动或静止情况下检测件的工况要求。本发明实现了分体模块化和整体模块化，通过在固定架上设置感知模块能够实现大力矩转向的同时提供环境检测。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块。

背景技术

单轨双轮机器人采用前后两轮布局，具有道路通过性好、负载能力强、机动性高、地形适应能力强的特性，适合在山地、丛林、丘陵等非结构环境中无人自主行驶。

现有机器人的伺服关节大多面向传统机械臂，对于面向非结构环境的单轨双轮机器人，由于单轨双轮机器在转向时需要克服大阻力，因此对自身转向力矩输出要求较高，现有机器人的转向关节难以适用。而且转向关节顶部视野开阔，是光学感知系统的最佳安装位置。现有方案中，很少能够在单轨双轮平台上实现大力矩转向的同时提供较好的光学感知平台，其次转向机构在机器人上拆卸不方便，不利于快速更换。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块，以解决现有机器人中转向机构输出力矩较小，无法进行快速更换和感知的问题。

根据本发明实施例的一种单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块，包括：转向轴、固定架、第一驱动件、云台、检测件和第二驱动件，所述第一驱动件刚性连接在所述固定架上，所述第一驱动件与所述转向轴相连以驱动转动，所述转向轴、所述固定架和所述第一驱动件构成转向运动执行模块，所述转向运动执行模块通过所述固定架与单轨双轮机器人的主架连接，所述转向轴用于向单轨双轮机器人的车轮传递至少150Nm的转向力矩，所述转向轴的响应速度至少为60rpm；

所述云台、所述检测件和所述第二驱动件构成感知模块，所述感知模块通过所述云台与所述固定架连接，所述云台具有可调整角度的安装面，所述检测件设在所述安装面上，所述第二驱动件设在所述云台上，所述第二驱动件与所述安装面运动联动以调整所述安装面的角度，所述检测件用于在接收外部信息后传输至所述第一驱动件、所述第二驱动件；

基于在单轨双轮机器人上的应用，所述转向运动执行模块和所述感知模块构成一个整体，并整体实现感知与运动执行功能；所述转向运动执行模块和所述感知模块可整体更换，也可单一模块更换，还可单个零件更换；所述单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块的总质量小于11kg，总体积小于4.5L。

根据本发明实施例的单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块，通过固定架、第一驱动件、转向轴整体构成机器人的转向运动执行模块，云台、检测件、第二驱动件整体构成感知模块，实现了转向机构的分体模块化和整体模块化，有利于在机器人上实现快速更换，延长使用寿命，适用于输出较大力矩。而且通过在固定架上设置感知模块能够在实现大力矩转向的同时提供较好的环境感知。

一些实施例中，所述单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块还包括：云台支架，所述云台支架设在所述云台和所述固定架之间。

可选的，所述固定架、所述云台支架、所述云台彼此之间通过紧固件相连。

可选的，所述云台支架包括：底板和两个侧板，所述云台设在所述底板上；两个所述侧板设在所述底板的相对两端，两个所述侧板连接在所述固定架上，所述第一驱动件设在两个所述侧板之间。

可选的，所述云台支架为铝合金材料制成，所述云台支架可承受的扭矩大于或等于150Nm。