一种机器人自走式底盘的制作方法

本发明属于工业自动化领域，特别涉及一种机器人自走式底盘。

背景技术：

目前，我国袋装物资的仓库搬运和装卸方式主要是靠肩扛和小车拉，装卸工人不仅劳动强度大、工作效率低，而且是在粉尘的环境下工作，易危害身心健康。国内外广泛用于袋装物资装卸的搬运机器人设备均固定于流水线上，或布置于移动导轨上，无法进入火车车厢或灵活地移动以对火车车厢内密集堆垛的袋装物资进行快捷抓取和装卸。

综上所述，现有技术中的搬运机器人都不太适用于火车车厢内密集堆放的袋装物资的装卸，无法灵活进入火车车厢对堆积式袋装物资进行无损快捷抓取。

因此，迫切需要一种能满足火车车厢内堆积式袋装物资快速而无损装卸和堆垛的搬运机器人自走式底盘。

搬运机器人工作时，如果底盘不固定，由于机器人机械臂伸长抓取物体时产生巨大的转动惯量，可能会造成机器人移动甚至翻车，这在机器人工作中是不允许的，故必须配备一套将机器人固支在地面的机构，以保证机器人工作时的安全性。液压系统因其便捷、结构简单、单位作用力大(相比电动)的优点，被作为本发明中机器人自走式底盘的举升系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种解决搬运机器人在火车车厢内灵活移动及机器人工作时的稳定性问题，提高装卸效率，实现农资装卸的机械化和自动化的机器人自走式底盘。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种机器人自走式底盘，其包括：底盘1、连接机构15、前轴转向系、后轴驱动系和液压举升系统；其中，

连接机构15布置在底盘1上，搬运机器人通过连接机构15与底盘1连接；

前轴转向系布置于底盘1前部，包括转向步进电机-减速器组4、前轴3、转向系轴承5、前轴伞齿6和转向轮系2；

其中，转向步进电机-减速器组4固定在底盘1上，前轴3通过花键连接在转向步进电机-减速器组4的输出端，前轴3的两外端各布置两个转向系轴承5，前轴3每端的两个转向系轴承5之间装有与底盘1垂直布置的前轴伞齿6；

两个转向轮系2分别设置在底盘1前部下端面两端，与两个前轴伞齿6相对应设置；

转向轮系2包括转向系螺母21、转向系螺杆22、转向系上顶板23、转向轮24、转向轴25、转向系吊耳26和转向系伞齿27；

其中，转向系上顶板23固定在底盘1下端面，转向系上顶板23和底盘1开有上下贯通的通孔，转向轴承的外缘与转向系上顶板23的所述通孔间隙配合固接，转向系螺杆22的下端与转向系吊耳26固接，转向系螺杆22的上端穿过转向系上顶板23和底盘1的通孔，并与转向系上顶板23通孔内的转向轴承的内缘间隙配合固接；所述转向系吊耳26为“U”形吊耳，转向系螺母21从转向系螺杆22的上端旋入，并将转向系螺杆22在垂直方向锁定，转向系螺杆22上端设置有与底盘1平行布置的转向系伞齿27，转向轮24通过转向轴25安装在转向系吊耳26上；

前轴伞齿6与转向系伞齿27啮合；

后轴驱动系布置于底盘1后部，后轴驱动系包括驱动电机-减速器组11、后轴12、驱动系轴承13、后轴链轮9和驱动轮系8；

其中，驱动电机-减速器组11固定在底盘1上，后轴12通过花键固接在驱动电机-减速器组11的输出端，后轴12两外端各布置两个驱动系轴承13，后轴12的每端的两个驱动系轴承13之间装有后轴链轮9；

两个驱动轮系8分别设置在底盘1后部下端面的两端，与两个后轴链轮9相对应设置；

驱动轮系8包括驱动系上顶板85、驱动系耳板84、驱动系链轮83、驱动轴82及驱动轮81；

驱动系上顶板85固接在底盘1下端面，左右两个驱动系耳板84垂直固接在驱动系上顶板85上，驱动轮81通过驱动轴82转动连接在左右两个驱动系耳板84上，驱动轴82的一侧布置有驱动系链轮83，驱动系链轮83与后轴链轮9之间通过链条连接；

所述液压举升系统包括液压缸14、液压油源系统、同步阀和液压管路，四个液压缸14分别安装在底盘1的四角，液压油源系统、同步阀和液压管路均布置在底盘1上方，液压缸14、液压油源系统和同步阀之间通过液压管路连通。

转向系轴承5下设置转向系垫块7，转向系垫块7安装在底盘1上。

驱动系轴承13下设置驱动系垫块10，驱动系垫块10固接在底盘1上。

转向轴25两端安装有外卡。

驱动轮81和转向轮24为直径为80mm的聚氨酯叉车轮。

本发明的有益效果在于：

本底盘选用直径为80mm的聚氨酯叉车轮，并将前、后轴置于底盘上方以降低离地高度，超低地隙增强了机器人底盘的稳定性，防止机器人在移动或工作过程中翻车。

机器人底盘四角上装有四个液压缸，机器人工作时，液压举升系统将车轮支离地面，以保证机器人工作的安全稳定性。

附图说明

图1为本发明机器人自走式底盘的结构示意图；

图2为本发明机器人自走式底盘的转向轮系示意图；

图3为本发明器人自走式底盘的驱动轮系示意图。

附图标记：

1底盘 2转向轮系 3前轴

4转向步进电机-减速器组 5转向系轴承 6前轴伞齿

7转向系垫块 8驱动轮系 9后轴链轮

10驱动系垫块 11驱动电机-减速器组 12后轴

13驱动系轴承 14液压缸 15连接机构

21转向系螺母 22转向系螺杆 23转向系上顶板

24转向轮 25转向轴 26转向系吊耳

27转向系伞齿 81驱动轮 82驱动轴

83驱动系链轮 84驱动系耳板 85驱动系上顶板

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

机器人自走式底盘，与机器人配合使用。本发明实施例中，机器人自走式底盘与用于装卸和堆垛袋装物资的火车车厢内搬运机器人配合使用。

如图1所示，机器人自走式底盘，包括：底盘1、连接机构15、前轴转向系、后轴驱动系和液压举升系统。

连接机构15布置在底盘1上，搬运机器人通过连接机构15与底盘1连接。

前轴转向系布置于底盘1前部，前轴转向系包括转向步进电机-减速器组4、前轴3、转向系轴承5、前轴伞齿6、转向系垫块7和转向轮系2。

其中，转向步进电机-减速器组4固定在底盘1上，前轴3通过花键连接在转向步进电机-减速器组4的输出端。前轴3的两外端各布置两个转向系轴承5，转向系轴承5下设置转向系垫块7，转向系垫块7安装在底盘1上。前轴3每端的两个转向系轴承5之间装有与底盘1垂直布置的前轴伞齿6。

两个转向轮系2分别设置在底盘1前部下端面两端，与两个前轴伞齿6相对应设置。

如图2所示，转向轮系2包括转向系螺母21、转向系螺杆22、转向系上顶板23、转向轮24、转向轴25、转向系吊耳26和转向系伞齿27。

其中，转向系上顶板23固定在底盘1下端面，转向系上顶板23和底盘1开有上下贯通的通孔。转向轴承(图中未示出)的外缘与转向系上顶板23的所述通孔间隙配合固接，转向系螺杆22的下端与转向系吊耳26固接，转向系螺杆22的上端穿过转向系上顶板23和底盘1的通孔，并与转向系上顶板23通孔内的转向轴承的内缘间隙配合固接。所述转向系吊耳26为“U”形吊耳。转向系螺母21从转向系螺杆22的上端旋入，并将转向系螺杆22在垂直方向锁定。转向系螺杆22上端设置有与底盘1平行布置的转向系伞齿27。转向轮24通过转向轴25安装在转向系吊耳26上，且转向轴25两端安装有外卡，防止转向轴25的轴向移动。

前轴伞齿6与转向系伞齿27啮合。

如图1所示，后轴驱动系布置于底盘1后部，后轴驱动系包括驱动电机-减速器组11、后轴12、驱动系轴承13、驱动系垫块10、后轴链轮9和驱动轮系8。

其中，驱动电机-减速器组11固定在底盘1上，后轴12通过花键固接在驱动电机-减速器组11的输出端。后轴12两外端各布置两个驱动系轴承13，驱动系轴承13下设置驱动系垫块10，驱动系垫块10固接在底盘1上。后轴12的每端的两个驱动系轴承13之间装有后轴链轮9。

两个驱动轮系8分别设置在底盘1后部下端面的两端，与两个后轴链轮9相对应设置。

如图3所示，驱动轮系8包括驱动系上顶板85、驱动系耳板84、驱动系链轮83、驱动轴82及驱动轮81。

驱动系上顶板85固接在底盘1下端面，左右两个驱动系耳板84垂直固接在驱动系上顶板85上。驱动轮81通过驱动轴82转动连接在左右两个驱动系耳板84上。驱动轴82的一侧布置有驱动系链轮83，驱动系链轮83与后轴链轮9之间通过链条连接。

优选地，驱动轮81和转向轮24为直径为80mm的聚氨酯叉车轮。

液压举升系统包括液压缸14、液压油源系统、同步阀和液压管路，四个液压缸14分别安装在底盘1的四角，液压油源系统、同步阀和液压管路均布置在底盘1上方，液压缸14、液压油源系统和同步阀之间通过液压管路连通。高压液压油从液压油源系统出口通过液压管路到达同步阀，再由同步阀到达四个液压缸14的进油口，并从四个液压缸14的回油口经同步阀返回油箱。

本发明的机器人自走式底盘，采用前轴转向，后轴驱动，且前轴3和后轴12置于底盘1的上方以减小离地间隙；机器人工作时，底盘1四周的四个液压缸14的活塞杆垂直向下伸出将底盘1支离地面，很好地解决了搬运机器人在火车车厢内灵活移动及机器人工作时的稳定性问题，提高了装卸的效率，实现农资装卸的机械化和自动化。

本发明中，机器人与底盘1的总重量为3吨，现有技术中若将驱动系、转向系置于底盘下方，采用轮边带电机方案(该方案能大大降低离地间隙)，离地间隙至少为300mm，而本申请中底盘1离地间隙仅为110mm，使得装备有该底盘的机器人能顺利进出火车车厢。

工作过程：

机器人自走式底盘具有前进、后退、左、右转弯、液压缸14升降、转向回正功能。

机器人开始搬运任务时，底盘1四周的四个液压缸14的活塞杆垂直向下伸出将底盘1支离地面。

当搬运机器人在某定点处的搬运任务结束后，通过控制液压缸14的活塞杆收回，使转向轮24和驱动轮81着地，开启机器人行走功能，并通过前进、后退、左/右转弯控制机器人行走到下一位置。

搬运机器人前进/后退时，控制器发出前进/后退信号给驱动电机-减速器组11，驱动电机正转/反转，经减速器减速后将动力传递到后轴12，再由后轴12上的后轴链轮9将动力传递到驱动轴82一侧的驱动系链轮83以带动驱动轴82上的驱动轮81旋转。

搬运机器人左/右转弯时，控制器发出左/右转信号给转向步进电机-减速器组4，驱动电机正转/反转，经减速器减速后将动力传递到前轴3，再由前轴3上的前轴伞齿6通过与转向系螺杆22上的转向系伞齿27啮合，将动力传递到转向轴25，从而带动转向轮24正反转，实现转向轮的左/右转。

在搬运机器人停止行走后，先通过控制器控制液压缸14的活塞杆支起，将转向轮24和驱动轮81支离地面，此时机器人开始下一工作循环。如此反复，以完成整个火车车厢内的袋装物资搬运。