可扩展式移动机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种可扩展式移动机器人。

背景技术：

移动机器人是一种在复杂环境下工作的具有自规划、自组织、自适应能力的机器人。目前绝大多数移动机器人应用于商用服务领域仅限于迎宾、带位、巡逻以及幼儿教育方面，在自动运输、传递货物方面仍属于初级阶段。

对于商用服务领域而言，移动机器人不仅是劳动力解放和劳动力替代的一种先进理念和方式，更应该在实际应用层面发挥出应有效能。移动机器人在迎宾、带位、巡逻以及幼儿教育方面的应用均为简单的应用，并不具有绝对劳动力替代的作用，部分移动机器人虽然在货物搬运、自动传递方面有应用，受限于架构原因而实际载重能力不足，一般仅能运载5kg内的小件物品，对于大载荷的物品无法满足承载要求，并且机器人的体积较大，结构不够紧凑，占用空间较多。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可扩展式移动机器人，旨在解决现有技术中的移动机器人承重能力较小、结构不够紧凑的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种可扩展式移动机器人，包括：

集成底盘，包括底盘和固定所述底盘顶面的底盘架，所述底盘的底部安装有行走机构；

承载架，连接于所述底盘上，所述承载架的底部设有四个辅助轮，所述承载架的顶部形成用于承载放置货物的承载平台，所述底盘架收容于所述承载架内，所述行走机构位于所述四个辅助轮的内侧。

进一步地，所述承载架包括上框、下框、两个前侧立柱、两个后侧立柱和两个中间立柱，所述前侧立柱连接于所述下框前侧的底部，所述后侧立柱连接于所述下框后侧的底部，所述后侧立柱的顶端伸出于所述下框与所述上框固定，所述中间立柱连接于所述上框和所述下框之间，所述上框的顶面形成所述承载平台。

进一步地，所述上框的前后两端分别设有支撑板，两个所述支撑板之间设有至少一个支撑梁，两个所述支撑板与各所述支撑梁共同形成所述承载平台。

进一步地，所述承载架的同一侧中，所述前侧立柱与所述下框之间以及所述后侧立柱与所述下框之间分别连接有第一连杆，所述中间立柱的前后两侧与所述下框之间分别连接有第二连杆，所述中间立柱与所述上框前侧的底部连接有第三连杆。

进一步地，两个所述前侧立柱之间以及两个后侧立柱之间分别连接有固定横梁，所述底盘的前后两侧分别与对应侧的固定横梁连接固定。

进一步地，所述底盘与所述固定横梁之间具有间隙，所述底盘的前后两侧分别设第一防鼠板，所述底盘的左右两侧分别设有第二防鼠板，所述第一防鼠板抵靠并固定于对应侧的所述固定横梁上，所述第一防鼠板密封所述底盘与所述固定横梁之间的间隙。

进一步地，所述底盘架围成的空间呈长方体，所述底盘架顶部的四个边角处与所述上框之间分别连接有减震弹簧。

进一步地，所述底盘的中间位置向下凹陷形成有收容槽，所述行走机构包括设于所述收容槽内的两个无刷驱动电机和设于所述底盘顶面的两个驱动模块，以及转动安装于所述底盘两侧的两个主动轮和两对万向轮，所述无刷驱动电机的输出轴与对应一侧的所述主动轮连接，所述驱动模块与所述无刷驱动电机电连接以驱动所述主动轮转动，四个所述万向轮通过第二脚架转动安装于所述底盘的下方；两个所述主动轮的中心旋转轴线共线，沿所述中心旋转轴线的方向，一对所述万向轮位于所述主动轮的一侧，另一对位于所述主动轮的另一侧，两对所述万向轮关于所述中心旋转轴线对称布置。

进一步地，四个所述辅助轮分成两对，其中一对所述辅助轮位于所述主动轮的前侧，另一对位于所述主动轮的后侧，两对所述辅助轮关于所述中心旋转轴对称布置。

进一步地，所述底盘架内从下至上依次设有电源模块、中层控制模块和上层控制模块，所述底盘架与中层控制模块及上层控制模块分别形成抽屉式结构，所述电源模块的底部设有托盘，所述托盘滑动连接于所述底盘上；所述中层控制模块用于控制所述电源模块对各部件的供电，所述上层控制模块包括电梯通讯模块，用于实现自动上下电梯以及与多台运行的移动机器人交互的分类控制。

本实用新型的有益效果：本实用新型的可扩展式移动机器人，承载架顶部用于承载放置货物，承载架底部设置多个辅助轮，底盘安装有行走机构，承载架顶部的载荷传递至底部的各辅助轮，进而传导至地面，使得可扩展式移动机器人的承载能力增加，整体底盘的承载能力提升至150kg；承载架内部为底盘架做避空设计，底盘架收容在承载架内，能在现有的底盘基础上快速扩展出具有大承载能力的架构，扩展方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的可扩展式移动机器人的立体结构示意图；

图2为图1所示可扩展式移动机器人的仰视结构示意图；

图3为图1所示可扩展式移动机器人的侧视结构示意图；

图4为图1所示可扩展式移动机器人另一角度的立体结构示意图；

图5为图4中a部的放大示意图；

图6为图1所示可扩展式移动机器人中承载架的侧视结构示意图；

图7为图1所示可扩展式移动机器人的爆炸示意图；

图8为图1所示可扩展式移动机器人中集成底盘的爆炸示意图。

其中，图中各附图标记：

10-底盘；20-底盘架；30-行走机构；40-承载架；41-辅助轮；50-减震弹簧；101-收容槽；121-搭接板；122-托盘；123-把手；131-第一防鼠板；132-第二防鼠板；21-角铁；22-顶板；23-中间连接板；24-扩展电路板；210-中层控制模块；220-上层控制模块；230-集线板；231-支撑柱；240-雷达扫描组件；250-风扇；310-驱动模块；320-电源模块；330-无刷驱动电机；340-主动轮；341-万向轮；342-第二脚架；301-中心旋转轴线；410-上框；420-下框；411-支撑板；412-支撑梁；431-前侧立柱；432-后侧立柱；433-中间立柱；441-第一连杆；442-第二连杆；443-第三连杆；450-固定横梁；451-固定块；452-安装板；453-第一脚架。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1～2所示，本实用新型实施例提供的可扩展式移动机器人，包括集成底盘和承载架40，集成底盘包括底盘10和底盘架20，底盘10的底部安装有行走机构30。底盘10安装有行走机构30，承载架40连接于底盘10上，承载架40可以采用碳钢矩形管制作而成，具体可采用多根碳钢矩形管焊接固定，承载架40的底部设置有四个辅助轮41，各辅助轮41可以是万向轮，底盘架20连接于底盘10的顶面，底盘架20收容于承载架40内。承载架40做避空设计，底盘架收容于承载架40内，承载架40的顶部形成用于承载放置货物的承载平台，行走机构30位于四个辅助轮41的内侧。移动机器人可设有外壳(图未示)，该外壳罩设承载架40且与底盘10固定，外壳与承载架40之间形成容置货物的储物腔。

本实施例提供的可扩展式移动机器人，在底盘10上增加承载架40，承载架40顶部用于承载放置货物，承载架40底部设置多个辅助轮41，底盘10安装有行走机构30，承载架40顶部的载荷传递至底部的各辅助轮41，进而传导至地面，使得移动机器人的承载能力增加，整体底盘10的承载能力提升至150kg；承载架40内部为底盘架20做避空设计，底盘架20收容在承载架40内，能在现有的底盘基础上快速扩展出具有大承载能力的架构，扩展方便。

在一实施例中，如图1、图2及图4所示，承载架40包括上框410、下框420、两个前侧立柱431、两个后侧立柱432和两个中间立柱433，前侧立柱431连接于下框420前侧的底部，后侧立柱432连接于所述下框420后侧的底部，后侧立柱432的顶端伸出于下框420与上框410固定，中间立柱433连接于上框410和下框420之间，上框410的顶面形成用于放置货物的承载平台。中间立柱433、前侧立柱431和后侧立柱432均为竖直布设，上框410位于下框420的正上方。

在一实施例中，上框410的前后两端分别设有支撑板411，两个支撑板411之间设有至少一个支撑梁412，两个支撑板411与各支撑梁412共同形成承载平台。支撑板411的宽度及支撑梁412的数量可根据上框410的尺寸设计。

在一实施例中，如图4、图6所示，承载架40的同一侧中，前侧立柱431与下框420之间以及后侧立柱432与下框420之间分别连接有第一连杆441，中间立柱433的前后两侧与下框420之间分别连接有第二连杆442，中间立柱433与上框410前侧的底部连接有第三连杆443。如此，对应的立柱与同侧的支撑横梁之间形成稳定的三角形结构，能提高承载架40整体的载荷能力。

在一实施例中，如图5、图7所示，两个前侧立柱431之间以及两个后侧立柱432之间分别连接有固定横梁450，底盘10的前后两侧分别与对应侧的固定横梁450连接固定。

承载架40的底部四个边角处分别设有固定块451和安装板452，固定块451的顶面与底盘10的顶面齐平，安装板452固定在固定块451和固定横梁450的底面，如通过螺丝固定或焊接固定在两者的底面，固定块451固定于对应的前侧立柱431或后侧立柱432的底端，辅助轮41设置有四个，各辅助轮41分别通过第一脚架453转动安装在安装板452上。四个辅助轮41均可采用万向轮341，四个辅助轮41位于行走机构30的外侧，辅助轮41成为承载货物且与地面接触的主要受力件。

在一实施例中，如图4、图5及图7所示，底盘10与固定横梁450之间具有间隙，底盘10的前后两侧分别设第一防鼠板131，底盘10的左右两侧分别设有第二防鼠板132，第一防鼠板131抵靠并固定于对应侧的固定横梁450上，第一防鼠板131密封底盘10与固定横梁450之间的间隙。

在一实施例中，如图1、图2及图4所示，底盘架20整体围成的空间呈长方体，底盘架20顶部的四个边角处与上框410之间分别连接有减震弹簧50，通过设置多个减震弹簧50可增加运行时的稳定性。底盘架20的顶部设有中间连接板23，中间连接板23与下框420之间连接于有多个减震弹簧50，减震弹簧50设有四个时，各减震弹簧50的一端可分别连接于中间连接板23的四个边角处的位置。

如图7、图8所示，底盘架20包括固定于底盘10顶面的四个角铁21和顶板22，四个角铁21围成的空间呈长方体，底盘10的顶面分别固定于四个角铁21的顶部，顶板22呈中空结构。顶板22上设有中间连接板23，顶板22与中间连接板23之间设有多个支撑柱231，各支撑柱231的上下两端分别通过螺丝与顶板22和中间连接板23固定，如此通过支撑柱231和螺丝将中间连接板23固定在底盘架20的上方。

在一实施例中，行走机构30可以但不限于采用六轮驱动结构，行走机构30包括至少两个主动轮340和至少两个从动轮。在一实施方式中，如图1、图2及图8所示，行走机构30采用6轮驱动结构，底盘10的中间位置向下凹陷形成有收容槽101，行走机构30包括设于收容槽101内的两个无刷驱动电机330和设于底盘10顶面的两个驱动模块310，以及转动安装于底盘10两侧的两个主动轮340和两对万向轮341，无刷驱动电机330的输出轴与对应一侧的主动轮340连接，驱动模块310与无刷驱动电机330电连接以驱动主动轮340转动，四个万向轮341通过第二脚架342转动安装于底盘10的下方；两个主动轮340的中心旋转轴线301共线，沿中心旋转轴线301的方向，一对万向轮341位于主动轮340的一侧，另一对位于主动轮340的另一侧，两对万向轮341关于中心旋转轴线301对称布置。通过设置收容槽101，可减小行走机构30的部件占用底盘10顶面的安装空间，使得机器人整体结构更为紧凑，底盘10下方的空间得以合理利用。两个驱动模块310可间隔固定于底盘10顶面前端的位置。

在一实施例中，如图1、图2所示，承载架40底部的四个辅助轮41分为两对，其中一对辅助轮41位于主动轮340的一侧，另一对位于主动轮340的另一侧，两对辅助轮41关于中心旋转轴对称布置。也就是说，移动机器人共有10个轮子，六个轮子为原有的轮子，四个辅助轮41为扩展后增加的轮子，扩展后为6轮+4轮的结构，中心旋转轴前端的两个辅助轮41和两个从动轮，与后端的两个辅助轮41和两个从动轮为对称布设，即底盘10底部的轮子呈左右对称、前后对称的布设结构，该6轮+4轮的结构可方便机器人的转向和行走，能满足支撑装有较重货物时的搬运传递需求。

在一实施例中，如图7、图8所示，底盘架20内从下至上依次设有电源模块320、中层控制模块210、上层控制模块220，底盘架20与电源模块320、中层控制模块210、上层控制模块220分别形成抽屉式结构。分解为多个模块的架构，以便于对机器人的主体进行变形、拆装、更换及维护各个零部件，使得机器人的模块化安装拆卸，更加简便快捷；各层模块之间可通过连接线实现电连接或通讯连接，通过线束的规范化排布，有利于各个模块化之间的连接。

底盘架20采用抽屉式的结构，使得各个模块之间互相独立，互不干扰，易于组装拆卸及更改造型。采用抽屉的形式进行摆放，通过各抽屉间的连线使得各个模块得以连通，使得整体看起来较为干净整洁，便于排查各种线路故障。机器人的整体规划布局更为合理，各模块分工明确，功能能实现合理地分配。当个别部件出现故障时，可以将对应模块拆出来进行排查，省时省力。各个部件的升级或者置换可以整一个模块进行置换，不需要对整体进行更改；各台机器人之间的模块完全一致时，两机器之间的模块可相互置换，每个模块通过简易的连接方式进行连接，模块化的组合也较为方便。模块化的设计在量产时能够通过不同的人负责不同的模块进行生产组装，后期再将各个模块进行组装，可提高生产组装效率。

上层控制模块220包括电梯通讯模块，用于实现自动上下电梯以及与多台运行的移动机器人交互的分类控制。上层控制模块220可包括机器人中的上位机和电梯通讯模块，还可包括音频功能模块和zgbee模块，主要实现机器人导航算法和人机交互功能。

中层控制模块210用于控制电源模块320对各部件的供电。中层控制模块210可包括电源管理模块和电机供电控制模块，只要实现整个系统的电源管理和分配，接收来自上层控制模块220的指令，进行电机供电控制。

如图1、图8所示，底盘架20靠近前端的一侧可安装有风扇250，以提高底盘架20的散热性能，电池模块为该风扇250提供电源。底盘架20靠近前端的一侧可连接有雷达扫描组件240，雷达扫描组件240可用于机器人的避障，以实时改变调整行进路线。底盘架20前端可拆卸地连接有安装板，安装板水平延伸，雷达扫描组件240安装于该安装板的顶面。

如图1、图8所示，两个驱动模块310间隔固定于底盘10前端的顶面，底盘10前端安装有集线板230，集线板230可将各连接线集中固定并形成接线座；底盘10的顶面可间隔平行设有搭接板121，搭接板121横跨收容槽101，电源模块320底部设有托盘122，托盘122与搭接板121滑动连接，托盘122后端设有把手123，如此也可形成类似抽屉结构，电源模块320可相对于底盘架20滑进滑出，易维修更换。

在一实施例中，如图8所示，底盘架20的顶部设有中间连接板23，中间连接板23的顶面设有扩展电路板24以用于安装扩展功能模块，中间连接板23可以是中间镂空的结构，其中间镂空的区域安装扩展电路板24。扩展电路板24上设有多个功能模块接口，机器人需要增加其它功能时，可通过对应的功能模块接口连接相应模块。扩展功能模块可接收来自上层控制模块220的指令，可接收中层控制模块210提供的电源，可扩展机器人的其它功能，如侧向的防护雷达、人机交互触摸屏、人脸识别摄像头，以及电子锁、扫码器等功能组件。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。