移动机器人驱动系统的制作方法

移动机器人驱动系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年10月14日提交的名称为“mobile robot drive system(移动机器人驱动系统)”的美国临时专利申请no.62/914,943的权益。在此通过引用将上述申请中的每一个的全部内容合并于此，并针对它们公开的所有内容使其成为本说明书的一部分。


背景技术：
技术领域
3.本公开总体上涉及诸如用于移动机器人的驱动系统，并且在一些情况下涉及用于使驱动轮与地面接合的改进的悬架系统。
4.现有技术
5.移动机器人在许多不同的行业中被用于使通常由人执行的任务自动化。移动机器人可以是自主的或半自主的，并且被设计成在指定区域内操作并完成工业任务或帮助人类完成工业任务。在一个示例中，移动机器人是移动机器人平台，该移动机器人平台可以在仓库或其它工业环境中使用，以通过与其它推车附件、机器人臂、输送机和其它机器人实现方式的交互来移动和布置材料。每个移动机器人可以包括其自己的自主导航系统、通信系统和驱动部件。


技术实现要素：

6.本公开的一个方面是一种用于移动机器人的支撑系统。移动机器人可以包括支撑上平台的底盘。底盘可由四个固定轮支撑，所述固定轮将底盘支撑在地面上。上平台或底盘上的负载可以通过四个固定支撑轮分布。在某些实现方式中，四个固定轮不为移动机器人提供任何驱动力或制动力。相反，移动机器人可以包括与地面接合的用于使移动机器人加速和减速的驱动组件。在一些实施方式中，一个或多个固定轮不上下移动(例如，以提供恒定的离地高度)，尽管在一些情况下，一个或多个固定轮可以在其它方向上移动。例如，一个或多个固定轮可以在脚轮上(例如，该脚轮可以便于移动机器人的转向)。
7.在本公开的另一方面中，驱动组件可包括悬架系统和驱动轮。悬架系统以独立于上平台上的负载的方式使驱动轮与地面接合。
8.在本公开的另一方面中，用于驱动组件的悬架系统可以包括在枢转位置处与底盘可枢转地联接的控制臂。枢转位置可以在地面上方的高度处。该高度可以控制在加速和减速期间驱动轮与地面的接合。通过调节枢转位置的高度，悬架系统可以提供加速和减速之间的期望平衡。控制臂可以沿着移动机器人的向前-反向方向大致对齐。驱动轮可以在控制臂的枢转位置前方的位置处与控制臂联接。控制臂的枢转轴线可与驱动轮的旋转轴线大致平行。当移动机器人加速或减速时，驱动轮在地面上施加驱动力，该驱动力在控制臂上产生绕枢转位置的力矩。根据驱动轮上的力的方向(例如，来自加速或减速)，力矩可以减小或增
加驱动轮与地面之间的摩擦接合。增加的摩擦接合可以提供附加的制动功率或加速功率。减小的摩擦接合可以提供减少的制动功率或加速功率。在减速期间，力矩可以增加驱动轮上的驱动负载，从而提供改进的制动性能。在加速期间，该力矩可以减小驱动轮上的驱动负载，从而提供减小的加速功率。在一些情况下，驱动负载可以减小到足以导致驱动轮空转(spin out)以及缺乏移动机器人的加速。通过将地面上方的枢转位置的高度调节到底盘上的低位置，可以通过驱动轮与地面的接合来实现制动功率和加速功率之间的平衡。作为示例，低枢转位置可以导致改进的制动性能，而不损害系统的加速能力。
9.本文公开的各种实施方式可以涉及移动机器人，该移动机器人可以包括底盘、支撑系统和驱动系统，该支撑系统包括被构造成将底盘支撑在地面上的至少三个支撑轮，该驱动系统包括与底盘联接并且被构造成使移动机器人在地面上加速的第一驱动组件。第一驱动组件可包括具有第一端的控制臂。第一端可在枢转位置处与底盘可枢转地联接。偏置构件可具有上端和下端。下端可以在连接位置处与底盘联接，并且上端可以在与第一端间隔开的距离处与控制臂联接。移动机器人可以具有包括安装在控制臂上的驱动轴和马达的传动系。移动机器人可以具有安装在驱动轴上的驱动轮。驱动轮可以沿着移动机器人的向前-反向方向对齐，并且可以围绕沿着与向前-反向方向大致正交的横向方向对齐的轴线旋转。控制臂可以沿着向前-反向方向大致对齐，并且连接位置可以位于枢转位置的前方。
10.偏置构件可以被构造成将驱动轮偏置到脱离构造，使得当移动机器人被放置在地面上时，驱动轮基于偏置构件的位置在地面上施加接合力。移动机器人上的负载可以由底盘通过支撑系统支撑，并且由第一驱动组件抵靠平坦表面施加的接合力可以独立于负载。使用驱动轮的制动可以增加驱动轮和地面之间的接合力。使用驱动轮的向前加速可以减小驱动轮和地面之间的接合力。枢转位置的轴线可以位于连接位置的下方。枢转位置的轴线可以位于驱动轴的轴线下方。至少三个支撑轮均可以包括相应的轴，并且枢转位置的轴线可以位于支撑轮的轴中的每一个的下方。枢转位置可以是底盘上的最低高程点或部件。枢转位置可以在向前-反向方向上与控制臂和连接位置对齐。驱动轮可以在横向方向上从控制臂偏移。偏置构件可以包括弹簧。支撑系统可以包括第一支撑轮、第二支撑轮、第三支撑轮和第四支撑轮。支撑系统可以包括脚轮。控制臂的枢转轴线可与驱动轮的旋转轴线大致平行。控制臂的第二端可在大致竖直方向上在脱离构造与接合构造之间移动。传动系可包括蜗杆和蜗轮。机器人可以包括在底盘的与第一驱动组件相对的一侧的第二驱动组件。第一驱动组件和第二驱动组件可以安装在与底盘联接的单个轴上。
11.本文公开的各种实施方式可以涉及移动机器人，该移动机器人可以包括：底盘；支撑系统，该支撑系统具有支撑轮，该支撑轮被构造成将底盘支撑在地面上；以及驱动系统，该驱动系统具有第一驱动组件，该第一驱动组件与底盘联接并且被构造成使移动机器人在地面上加速。第一驱动组件可包括在枢转位置处与底盘可枢转地联接的控制臂。偏置构件可与控制臂和底盘联接。驱动轮可以安装在控制臂上。驱动轮可以沿着移动机器人的向前-反向方向对齐，并且可以围绕沿着与向前-反向方向大致正交的横向方向对齐的轴线旋转。可以包括用于驱动驱动轮的马达。偏置构件可以被构造成将驱动轮偏置到第一高度之下的第二高度，使得当移动机器人被放置在平坦表面上时，驱动轮基于偏置构件的位置在平坦表面上施加接合力。
12.移动机器人上的负载可以由底盘通过至少三个支撑轮支撑。由第一驱动组件抵靠
地面施加的接合力可以独立于负载。使用驱动轮的制动可以增加驱动轮和地面之间的接合力。使用驱动轮的向前加速可以减小驱动轮和地面之间的接合力。枢转位置可以位于偏置构件与底盘的连接的下方。枢转位置可以位于驱动轴下方。至少三个支撑轮均可以包括相应的轴，并且枢转位置可以位于轴中的每一个的下方。枢转位置可以是底盘上的最低高程点或部件。
13.本文公开的各种实施方式可以涉及移动机器人，该移动机器人可以包括：底盘；支撑系统，该支撑系统包括被构造成将底盘支撑在地面上的支撑轮；以及第一驱动组件，该第一驱动组件与底盘联接并且被构造成移动机器人。第一驱动组件可包括在枢转位置处与底盘可枢转地联接的控制臂和安装在控制臂上的驱动轮。移动机器人上的负载可以由底盘通过支撑轮支撑，并且由第一驱动组件抵靠平坦表面施加的接合力可以独立于负载。
14.移动机器人可以包括被构造成向下偏置驱动轮的偏置构件。控制臂可以沿着向前-反向方向大致对齐。使用驱动轮的制动可以增加驱动轮和平坦表面之间的接合力。使用驱动轮的向前加速可以减小驱动轮和平坦表面之间的接合力。枢转位置可以位于偏置构件与底盘的连接的下方。枢转位置可以位于驱动轮的驱动轴下方。枢转位置可以位于驱动轮的驱动轴的后方。支撑轮均可以包括相应的轴，并且枢转位置可以位于轴中的每一个的下方。枢转位置可以是底盘上的最低高程点或部件。
15.本文公开的各种实施方式可以涉及移动机器人，该移动机器人可以包括底盘和至少一个驱动组件，该至少一个驱动组件可以与底盘联接并且被构造成移动机器人。驱动组件可包括被构造成围绕驱动轮轴线旋转的驱动轮和支撑驱动轮的控制臂。控制臂可以在具有大致平行于驱动轮轴线的枢转轴线的枢转位置处联接到底盘。马达可被构造成使驱动轮旋转。
16.控制臂的枢转位置可以在驱动轮轴线的后方。控制臂的枢转位置可以低于驱动轮轴线。驱动组件可被向下偏置。移动机器人可以包括多个支撑轮。移动机器人上的负载可以由底盘通过支撑轮支撑，使得由第一驱动组件抵靠地面施加的接合力可以独立于负载。
17.本文公开的各种实施方式可以涉及移动机器人，该移动机器人可以包括底盘和与底盘联接并且被构造成移动机器人的至少一个驱动组件。驱动组件可包括被构造成围绕驱动轮轴线旋转的驱动轮和被构造成使驱动轮旋转的马达。驱动轮可以被构造成围绕驱动轮后方的枢转轴线枢转。
18.移动机器人可以包括非驱动的支撑轮以将底盘支撑在地面上。移动机器人的重量可以通过支撑轮支撑，使得由驱动轮抵靠地面施加的接合力独立于移动机器人的重量。枢转轴线可以在支撑轮中的一个或多个的旋转轴线的下方。枢转轴线可以在驱动轮的旋转轴线下方。枢转轴线可基本上平行于驱动轮的旋转轴线。使用驱动轮的向前加速可以减小驱动轮与地面的接合力。使用驱动轮的制动可以增加驱动轮抵靠地面的接合力。
19.上述发明内容仅是说明性的，而不是限制性的。在本技术中描述的系统、装置和方法和/或其它主题的其它方面、特征和优点将在以下阐述的教导中变得显而易见。提供本发明内容以介绍对本公开的一些概念的选择。本发明内容不旨在标识在此所描述的任何主题的关键或必要特征。
附图说明
20.出于说明性目的，在附图中描绘了各种示例，并且决不应被解释为限制示例的范围。不同的公开示例的各种特征可以组合以形成附加示例，其是本公开的一部分。
21.图1a至图1b示出了制动期间驱动组件上的力矩。
22.图1c至图1d示出了加速期间驱动组件上的力矩。
23.图2示出了被构造为移动机器人平台的移动机器人。
24.图3a示出了移动机器人的侧视图。
25.图3b示出了移动机器人的第二侧视图。
26.图4a示出了移动机器人的俯视图。
27.图4b示出了移动机器人的仰视图。
28.图5示出了驱动组件的立体图。
29.图6示出了驱动组件的分解图。
30.图7示出了移动机器人的底盘的分解图。
31.图8示出了底盘的组装图。
32.图9示出了底盘的仰视立体图。
33.图10示出了处于接合构造的移动机器人的悬架系统。
34.图11示出了处于脱离构造的悬架系统。
35.图12a示出了支撑系统的示例实施方式的正视图。
36.图12b示出了支撑系统的后视图。
具体实施方式
37.根据附图中所示的示例的以下描述，本文描述的技术的系统、装置和方法的各种特征和优点将变得更加完全地显而易见。这些示例旨在说明本公开的原理，并且本公开不应仅限于所说明的示例。考虑到本文所公开的原理，本领域的普通技术人员将清楚，可以修改、组合、移除和/或替换所示出的示例的特征。
38.本公开涉及一种用于移动机器人的支撑系统。支撑系统可以包括支撑轮，该支撑轮将移动机器人的底盘支撑在地面上。底盘上的负载可以通过支撑轮分布。移动机器人还可以包括驱动组件。驱动组件可包括用于使驱动轮与地面接合以加速和/或制动的悬架系统。悬架系统以独立于上平台上的负载的方式使驱动轮与地面接合。
39.图1a示出了驱动组件的示意图，该驱动组件包括可枢转地安装(例如，与移动机器人的底盘一起)在枢转位置p处的控制臂a。驱动轮w安装在控制臂a上。驱动轮w可以与地面g接合以提供减速。枢转位置p可以在地面g上方的高度h处。
40.在使用驱动轮w的制动期间，地面g可以在驱动轮w和控制臂a上施加制动力fb。制动力fb可以围绕枢转位置p施加力矩m1。制动力fb可以包括与朝向枢转位置p的方向一致地作用的正向力分量f
b1
和与朝向枢转位置p的方向正交的正交力分量f
b2
。
41.制动力fb(例如，具体地，通过驱动轮w和控制臂a作用的正交力分量f
b2
)产生围绕枢转位置p的力矩m1。由制动力fb产生的力矩m1可以增加从驱动轮w到地面g中的驱动负载l1。驱动负载l1可以是法向力，该法向力可以包括在地面g的方向上在控制臂a和驱动轮w上的重量或其它偏置力。驱动负载l1可以由于力矩m1而增加，使得驱动轮w和地面g之间的摩擦
接合增加，这可以增加制动功率。
42.图1b示出了具有调节构造的驱动组件，该驱动组件可以不同于本文所讨论的图1a的驱动组件。枢转位置p’可以在高度h’处。高度h’可以低于图1a中的高度h。在驱动轮w的制动期间，地面g可以在驱动轮w和控制臂a上施加制动力fb。制动力fb可以围绕枢转位置p’施加力矩m1’
。制动力fb可包括与朝向枢转位置p’的方向一致地作用的正向力分量f
b1’和与朝向枢转位置p’的方向正交的正交力分量f
b2’。
43.正交力分量f
b2’产生力矩m1’
和驱动负载l1’
。因为枢转位置p’的高度h’低于枢转位置p上的高度h，所以力f
b2’可以小于力f
b2
，并且驱动负载l1’
可以小于驱动负载l1。因此，即使对于相同的制动力fb，力矩m1’
可基于高度h’和高度h之间的差成比例地小于m1。随着高度h朝向地面g减小，制动驱动轮w可能更困难，并且可能导致打滑和/或更长的制动距离。
44.图1c示出了驱动组件的示意图，该驱动组件包括可枢转地安装在枢转位置p处的控制臂a。驱动轮w安装在控制臂a上，驱动轮w可以与地面g接合以提供加速。枢转位置p可以在地面g上方的高度h处(例如，类似于图1a)。
45.在驱动轮w的加速期间，地面g可以在驱动轮w和控制臂a上施加加速力fa。加速力fa可以围绕枢转位置p施加力矩m2。加速力fa可以包括与朝向枢转位置p的方向一致地作用的正向力分量f
a1
和与朝向枢转位置p的方向正交的正交力分量f
a2
。
46.加速力fa产生绕枢转位置p的力矩m2(例如，具体地，通过驱动轮w和控制臂a作用的正交力分量f
a2
)。由加速力fa产生的力矩m2可以减小从驱动轮w到地面g中的驱动负载l2。驱动负载l2可以是法向力，该法向力可以包括在地面g的方向上在控制臂a和驱动轮w上的重量或其它偏置力。驱动负载l2可以由于力矩m2而减小，使得驱动轮w和地面g之间的摩擦接合减小，这可以增加车轮空转或以其它方式阻碍加速。
47.图1d示出了具有调节构造的驱动组件。枢转位置p’可以在高度h’(例如，类似于图1b)处。高度h’可以低于图1c中的高度h。在驱动轮w的加速期间，地面g可以在驱动轮w和控制臂a上施加加速力fa。加速力fa可以产生绕枢转位置p’的力矩m2’
。加速力fa可包括与朝向枢转位置p’的方向一致地作用的正向力分量f
a1’和与朝向枢转位置p’的方向正交的正交力分量f
a2’。
48.正交力分量f
a2’产生力矩m2’
，该力矩可以减小驱动负载l2’
。因为枢转位置p’的高度h’低于枢转位置p上的高度h，所以力f
a2’可以小于力f
a2
，并且图1d中驱动负载l2’
的减小可以小于图1c中驱动负载l2的减小。因此，即使对于相同的加速力fa，力矩m2’
也可基于高度h’和高度h之间的差成比例地小于m2。随着高度h朝向地面g减小，例如，使驱动轮w加速可以更有效和/或导致更少的车轮空转。
49.因此，根据本公开的具有传动系和悬架系统的移动机器人的优点之一是将控制臂a的枢转位置放置在便于制动移动机器人同时仍提供充足加速的位置的构造。可以使用各种枢转位置(例如，车轮轴线的后方、车轮轴线的前方、车轮轴线的上方、车轮轴线的下方等)，并且可以产生不同的用于加速和减速的力矩，这可以类似于结合图1a至图1d所讨论的那些，并且枢转位置可以定位成平衡制动和加速性能。
50.图2至图4b示出了移动机器人120的示例实施方式。移动机器人120可以包括上平台121。上平台121可以是平面区域，但是可以使用任何其它合适的形状或结构。上平台121可以包括用于将其它机器人工具安装到移动机器人120上的位置。例如，移动机器人120可
以与可移动的推车、桌子、输送机、机器人臂和任何其它应用接合。移动机器人120可以包括外部屏蔽122。外部屏蔽可以包括多个侧壁，这些侧壁连接在一起以封闭或一般地封闭导航系统、通信系统和电力系统以及用于操作移动机器人120的其它部件。
51.移动机器人120可以是自主的或半自主的。移动机器人120可以包括用于感测环境的多个传感器。传感器可以包括用于绘制机器人的周围环境的lidar和基于激光的传感器。移动机器人120可以包括激光狭缝123，该激光狭缝包括包含在其中的测距或lidar型激光器。移动机器人120可以包括用户界面125。在替代实施方式中，控制面板125可以位于机器人120上的侧面上或板下方或以其它方式位于未暴露的位置。
52.如图4a所示，机器人120可大致沿向前-反向方向f-rv和沿左右方向l-rt定向。向前方向f可以大致沿着机器人的向前运动。反向方向rv可以与向前方向相反。左右方向l-rt可与向前-反向方向f-rv正交。左右方向l-rt和向前-反向方向f-rv可以是共面的，例如在大致水平的平面上。
53.机器人120可以包括底盘140和支撑系统130。机器人120的上平台、外部屏蔽和/或任何其它部件可以安装在底盘140上。根据机器人120的目的和设计，各种不同的部件和结构可以安装到底盘上。支撑系统130可以包括多个支撑轮132(例如，2、3、4或更多个)。支撑轮132可以与底盘140联接。支撑轮132可以是脚轮。支撑轮132可以抵靠地面支撑底盘上的负载。在某些实施方式中，支撑轮132可以包括单独的或组合的悬架元件(例如，弹簧和/或阻尼器)。因此，在一些实施方式中，支撑轮132可以移动(例如，上下移动)以适应不平坦的地形，用于减震和用于负载分布。在一些实施方式中，支撑轮132可以被固定，使得它们不上下移动，并且机器人120的离地高度可以是恒定的，而不管机器人120的重量或负载如何。支撑轮132可以是非驱动的。
54.支撑系统可以包括第一驱动组件134和/或第二驱动组件135。第一驱动组件134和第二驱动组件135可以提供机器人120的加速、制动和/或转向。例如，如果两个驱动轮都在第一方向上旋转，则机器人可以向前移动；如果两个驱动轮都在第二方向上移动，则机器人可以反向移动；如果驱动轮在相反方向上移动，或者如果驱动轮中的仅一个移动，或者如果驱动轮以不同的速度移动，则机器人可以转向。可以通过减慢驱动轮的旋转、通过停止驱动轮的旋转、或通过使驱动轮的方向反向来执行制动。第一驱动组件134和/或第二驱动组件135可以与底盘140联接(例如，可枢转地联接)。第一驱动组件134和第二驱动组件135可以被构造成通过相应的悬架系统与地面接合。第一驱动组件134和第二驱动组件135可以至少部分地位于机器人120的外部屏蔽122的下方。
55.许多变化是可能的。例如，在一些情况下，可以使用单个驱动组件，该单个驱动组件可以使机器人向前和/或向后移动，并且可以使用单独的转向系统来实现转向，诸如可以向左或向右转向的一个或多个转向轮。在一些实施方式中，机器人120可包括3或4个驱动组件。在某些替代实施方式中，移动机器人120仅包括从动轮而不包括非驱动的支撑轮。在一些情况下，一个或多个驱动组件可支撑机器人和/或有效负载的至少一些重量。例如，机器人可以包括两个驱动轮和两个非驱动的支撑轮。
56.图5至图6示出了第一驱动组件134。驱动组件134可包括控制臂234。控制臂234可包括第一端234a和第二端234b。控制臂234的第一端234a可包括枢转孔236。枢转孔236可以是用于控制臂234的枢转位置。枢转孔236可位于第一端234a上。控制臂234可以包括连接位
置237。连接位置237可位于控制臂234的第二端234b上。连接位置237可包括一个或多个孔或其它安装硬件特征部。
57.控制臂234可包括组装在一起的多个板。控制臂234可包括安装板234c。控制臂234可包括第一侧板234d和第二侧板234e。第一侧板234d和第二侧板234e可从控制臂234的第一端234a延伸到第二端234b。第一侧板234d和第二侧板234e可彼此大致平行。安装板234c可将第一侧板234d和第二侧板234e联接在一起。在某些实施方式中，控制臂234可以包括将第一侧板234d和第二侧板234e联接在一起的多个板。安装板234c可以包括一个或多个安装孔或安装硬件。控制臂234可包括在侧板234d、234e中的一者或两者上的切口234f。切口234f可至少部分地与安装板234c对齐。切口234f可位于第一端234a与第二端234b之间。
58.驱动组件134可包括上部销244。上部销244可以是大致圆柱形构件。上部销244可包括一个或多个周向节段或轴向节段，所述一个或多个周向节段或轴向节段的尺寸设计成接合在控制臂234内的一个或多个孔内。上部销244可与控制臂234的第二端234b联接。上部销244可以安装在连接位置237的一个或多个孔内。
59.驱动组件134可包括偏置构件238。偏置构件238可包括一个或多个弹簧，诸如线簧、弹性材料、扭簧或其它偏置部件。偏置构件238可以包括一对弹簧239a、239b。弹簧239a、239b可为线圈弹簧。弹簧239a、239b的长度可以相等。弹簧239a、239b在图中示出为处于松弛位置，其中拉伸位置有时透明地示出。在其它实现方式中，弹簧239a、239b可以是不同长度的和/或沿着控制臂234的不同位置安装。在一些情况下，单个弹簧239或其它偏置构件238可用于驱动组件。
60.偏置构件238的第一端238a可与控制臂234的第二端234b联接。偏置构件238的第一端238a可包括安装件。该安装件可以是钩或其它联接件。该联接可以通过一个或多个机械接合，例如安装件与上部销244的接合来实现。上部销244可以包括一个或多个轮廓，以用于保持弹簧239a、239b的间隔。
61.偏置构件238的第二端238b可包括用于与底盘140联接的安装件。第二销242可在偏置构件238的第二端238b处与安装件(例如，钩)连接。下部销242可包括一个或多个轮廓，以用于保持弹簧239a、239b的间隔。
62.驱动组件134可包括传动系233。传动系233可以包括马达232。马达232可以是任何类型的马达，例如有刷或无刷电动马达。马达232可包括大致圆柱形的外壳。传动系233可以包括齿轮箱231。齿轮箱231可以包括外部壳体。齿轮箱231可包括到传动装置的输入和输出。马达232的输出轴可以在输入处安装在齿轮箱231上。齿轮箱231的输出可以包括输出轴246。输出轴可以相对于组装的马达232和齿轮箱233正交地延伸。齿轮箱231可以是蜗杆/蜗轮、行星齿轮箱或任何合适类型的传动装置。
63.传动系233可以通过一个或多个机械紧固件安装在控制臂234的安装板234c上。传动系233可以安装在控制臂234的第一端234a和第二端234b之间。传动系233可以安装在控制臂234的第一侧面板234d和第二侧面板234e之间。输出轴246可与切口234f大致对齐。如图所示，马达232和/或齿轮箱231可以在与控制臂234大致正交的定向上延伸。在另一实现方式中，马达232可与输出轴246轴向地对齐。在一些情况下，齿轮箱233可以被省略。
64.驱动组件134可包括驱动轮240。驱动轮240可以包括轮胎240a。轮胎240a可以由耐用的和/或增强抓握的材料制成，例如弹性体、橡胶等。轮胎可以是实心材料，或者可以是充
气的，或者任何其它合适类型的轮胎。驱动轮240可以包括外轮缘240b。轮胎240a可以安装在外轮缘240b上。腹板可以将外轮缘240b与内轮毂240c附接。内轮毂240c可以位于驱动轮240的中心。可以使用任何合适的车轮。
65.内轮毂240c可以包括中心孔。衬套248可安装在中心孔内。衬套248可包括凸缘和圆柱形部分。圆柱形部分可包括具有槽的内孔。内孔和槽可以被键连接以与输出轴246上的键接合，从而将扭矩从输出轴246传递到驱动轮240。衬套248可以通过一个或多个机械紧固件240d安装在内轮毂240c上。螺母246a可与输出轴246的末端螺纹接合，以将车轮240与传动系233组装。许多变型是可能的，并且驱动轮240可以通过使得马达232能够使驱动轮240旋转的任何合适的机构联接到马达232。
66.图7至图9示出了移动机器人120的底盘140和驱动组件134、135。底盘140通常可以为支撑系统130和移动机器人120的上平台121提供结构支撑。底盘140可以包括整体结构或多个不同的结构元件，所述结构元件例如通过多个机械紧固件机械地连接在一起。
67.底盘140可以包括内部部分360a。内部部分360a可位于一个或多个面板362a、362b之间。内部部分360a的尺寸可以被设计成接收用于移动机器人120的一个或多个电气部件或有效负载。
68.底盘140可以包括多个车轮安装件364-367。车轮安装件364-367可以包括第一车轮安装件、第二车轮安装件、第三车轮安装件和/或第四车轮安装件364-367。车轮安装件364-367中的每一个可以包括大致u形的构件。车轮安装件364-367中的每一个可以包括通常与地面平行的平面部分。
69.第一车轮安装件364和第二车轮安装件365可以位于底盘140的第一侧。第一车轮安装件364和第二车轮安装件365可以从面板362a向外延伸。第三车轮安装件366和第四车轮安装件367可以安装在底盘140的与第一侧相对的第二侧。第三车轮安装件366和第四车轮安装件367可以从面板362b向外延伸。车轮安装件364-367中的每一个可以包括一个或多个凸缘，以用于与相应的侧面板附接。在其它实现方式中，车轮安装件364-367可以与底盘140一体地形成。
70.支撑轮132可以包括第一脚轮、第二脚轮、第三脚轮和第四脚轮484-487。每个脚轮484-487可包括车轮、支架和安装凸缘。支架可以是大致u形的，并且与车轮在其上旋转的轴附接。支架可以与安装凸缘可旋转地联接。每个脚轮484-487可以安装在相应的车轮安装件364-367上。安装凸缘可以与相应车轮安装件364-367中的每一个的平面部分附接。在替代实施方式中，支撑轮132中可以包括更多或更少的车轮和车轮安装件。替代地，车轮484-487可以是全向轮，或者可以使用其它合适的车轮类型。
71.底盘140可以包括轴368。轴368可以通过安装支架369与侧面板362a、362b安装在一起。安装支架369可以包括一对间隔开的凸缘。横向构件可连接间隔开的凸缘。间隔开的凸缘可以与底盘140机械地联接。间隔开的凸缘均可以包括用于接收轴368的孔。轴368可在左右方向上横向延伸。轴368可以横向向外延伸超过底盘140的任一侧的相应面板362a、362b。替代地，底盘140的每一侧可以包括单独的轴。
72.驱动组件134、135可以与底盘140组装在一起。驱动组件134的控制臂234可以可枢转地安装在轴368上。枢转孔236可以安装在轴368上。替代地，控制臂234可包括轴，底盘140可包括用于接收轴的孔。控制臂234可相对于底盘140围绕轴368枢转。驱动组件可具有单个
自由度(例如，控制臂234围绕轴368的旋转)。驱动组件(例如，控制臂234)的枢转轴线可大致平行于驱动轮240的旋转轴线。例如，枢转轴线的方向和旋转轴线的方向之间的角度可小于约20度、小于约15度、小于约10度、小于约5度或约0度，或其间的任何值或范围。其它替代方案是可能的，例如，其中控制臂234可以在两个或更多个自由度上以至少某个范围移动。
73.偏置构件238可以在连接构件370处与底盘140联接。连接构件370可以是与底盘140联接的细长构件。替代地，连接构件370可以是底盘140的整体部分。连接构件可在底盘140的一侧或两侧横向向外延伸。连接构件370可以从侧面板362a、362b在大致正交的方向上延伸。连接构件370可包括作为u形凸缘的一部分的平面部分。连接构件370可包括一个或多个孔，以用于接收偏置构件238的第二端238b的安装件。偏置构件238可以在连接构件370处与下部销242或以任何其它合适的方式联接。
74.参照图10至图11，驱动组件234可处于接合构造(图10)和脱离构造(图11)。在脱离构造中，偏置构件238可将控制臂234和驱动轮240偏置到降低位置，在该降低位置驱动轮240在偏移平面o处对齐，该偏移平面o是支撑轮484-487被设计成搁置在其上的地平面g下方的偏移长度ol。因此，当移动机器人120被放置在地面g上时，支撑轮484-487可将底盘140支撑在地面g上。机器人120的重量可克服偏置构件238的偏置并允许控制臂234向上旋转，使得驱动轮240的底部可与支撑轮484-487的底部和地面g大致对齐。虽然示出为平面，但地面g可包括轮廓，驱动轮240可移动以适应高度变化并仍与地面g接合。
75.移动机器人120和任何有效负载的重量可以通过支撑轮484-487分布。驱动轮240与地面g的接合可以独立于移动机器人120的重量或移动机器人120上的负载。驱动轮240与地面g的接合可基于偏置构件238和控制臂234的弹簧值(即，位置)。偏置构件238可以在接合构造和脱离构造之间改变长度。驱动轮在地面上的接合力可以至少部分地基于偏移长度ol。替代地，驱动组件234可包括扭簧、内部重量或用于将驱动轮240偏置到地面g中的其它机构。在一些实现方式中，驱动组件自身的重量可足以将驱动组件向下偏置以充分接合地面g。在一些情况下，可增加附加的重量以增加驱动组件向下的偏置。
76.在一些实施方式中，一个或多个阻尼器可以与弹簧239a、239b或其它偏置构件238一起使用。在一些实施方式中，弹簧239a、239b或其它偏置构件238可在高于控制臂234上的连接位置237的位置处连接到底盘140。例如，当驱动轮240被地面g向上按压时，一个或多个弹簧可以被压缩，而不是如所示的被拉伸。
77.如上文关于图1a至图1d所述，驱动组件234的构造可影响在由驱动轮240提供的制动和加速期间的牵引力的量。枢转位置(例如，枢转孔236和轴368)可以是地面g上方和/或(一个或多个)支撑轮132的底部上方的高度h。高度h可以控制在加速和减速期间驱动轮240与地面的接合。通过调节高度h，驱动组件234可在加速和减速性能之间提供期望的平衡。
78.当机器人120减速时，制动力在反向方向(图10中向右)上被施加到驱动轮的底部。因为枢转位置(例如，枢转孔236和轴368)是地面上方和/或驱动轮240的底部上方的高度h，所以制动力产生到驱动组件的力矩或扭矩(例如，图10中的逆时针方向)，该力矩或扭矩增加将驱动轮240按压到地面g上的力，这可以改善制动期间的牵引力。
79.当机器人120在向前方向上加速时，加速力在向前方向(例如，图10中向左)上被施加到驱动轮240的底部。因为枢转位置(例如，枢转孔236和轴368)是地面上方和/或驱动轮240的底部上方的高度h，加速力产生到驱动组件的力矩或扭矩(例如，图10中的顺时针方
向)，该力矩或扭矩减小了将驱动轮240按压到地面g上的力。这可以产生车轮空转并阻碍可靠且有效的加速。通过将枢转位置置于低位置处，高度h可以足够小，使得加速不会受到损害，同时仍然提供制动期间改善牵引力的益处。
80.当在反向方向上加速时(例如，在向前移动的同时的制动期间)，驱动组件上的合成力矩或扭矩可以增加将驱动轮240按压到地面上的力，这可以导致当在反向方向上加速时(例如，当在向前移动的同时制动时)的改进的牵引力。当在反向方向上移动的同时制动时，驱动组件上的合成力矩或扭矩可以减小将驱动轮240按压到地面g上的力。在一些情况下，机器人120可以被构造成不在反向方向上移动(例如，改为转向180度并在新的向前方向上移动)。在一些情况下，机器人120的移动方向可以根据特定移动是更适合用于制动或加速的改进的牵引来选择。
81.控制臂234可沿着移动机器人的向前-反向方向f-rv大致对齐。驱动轮240可以在控制臂234的枢转位置前方的位置处与控制臂234联接。当驱动轮240加速或减速时，驱动轮240在地面上施加驱动力，该驱动力在控制臂上产生绕枢转位置的力矩。该力矩可以根据驱动轮240上的力的方向减小或增大驱动轮240与地面g之间的摩擦接合。通过将地面g上方的枢转位置的高度h调节到底盘上的低位置，可以通过驱动轮与地面的接合实现制动功率和加速功率之间的平衡。
82.因此，在某些实施方式中，枢转位置的位置可在驱动轴246的轴线下方或在支撑轮484-487的轴中的一个或多个下方。控制臂的枢转轴线可低于驱动轮240的旋转轴线和/或可低于支撑轮484-487中的一个或多个的旋转轴线。枢转位置可以在底盘140上的最低点处。提供枢转位置的结构可以是底盘140的最低结构。枢转位置可以在驱动轮240的旋转轴线的后方和/或低于该旋转轴线，a)枢转位置和驱动轮240的旋转轴线之间的距离；以及b)枢转位置在地面g上方的高度h之间的比率可以是约2比1、约2.5比1、约3比1、约3.5比1、约4比1、约4.5比1、约5比1、约6比1、约7比1、约8比1、约9比1、约10比1，或者其间的任何值或范围。至少参照图1b，驱动轮240的底部(例如，当在地面g上时和/或当定位成与支撑轮132的底部对齐时)与枢转位置之间的角度“d”可以是约45度、约40度、约35度、约30度、约25度、约20度、约15度、约10度、约7度、约5度、约3度、约2度、约1度或其间的任何值或范围。枢转位置在地面g或驱动轮132底部上方的高度h可以是约6英寸、约5英寸、约4英寸、约3英寸、约2英寸、约1英寸、约0.5英寸，或其间的任何值或范围。
83.参照图10和图11，当驱动轮240上下移动时，驱动轮240可由于驱动组件的旋转而向前或向后(例如，移动到较小程度)移动。马达232(例如，整个传动系233)可与控制臂234一起枢转。当驱动轮240主要上下移动(例如，具有较小程度的向后和向前移动)时，马达232可以主要向后和向前移动(例如，具有较小程度的上下移动)。因此，机器人120可适应马达232的移动而不显著增加机器人120的高度。在一些实施方式中，马达232的至少一部分可直接设置在驱动组件的枢转轴线的上方和/或后方。在一些实施方式中，马达232的一部分可随着驱动轮240向上移动而向下移动。马达232或传动系233可以在朝向枢转位置成角度的向上方向上延伸远离驱动轮240(或输出轴246)。马达232或传动系233的一部分可以直接设置在控制臂235的枢转位置或枢转轴线上方。
84.图12a至图12b示出了移动机器人120，其中省略了底盘140和支撑系统132的某些特征，以便更好地观察驱动组件134。
85.与使驱动组件线性移动(例如，上下移动)的悬架系统相比，可枢转的驱动组件可具有更简单的构造(例如，更少的部件和/或更少的移动部)，这可降低成本、增加寿命、减少维修、减少组装时间和减小尺寸。
86.某些术语
87.本文所用的定向术语，例如“顶部”、“底部”、“近侧”、“远侧”、“纵向”、“横向”和“端部”用于所示示例的上下文中。然而，本公开不应限于所示的定向。实际上，其它定向是可能的且在本发明的范围内。本文所用的涉及圆形的术语，例如直径或半径，应当理解为不需要完美的圆形结构，而是应当应用于具有可从一侧到另一侧测量的截面区域的任何合适的结构。通常涉及形状的术语，例如“圆形”、“圆柱形”、“半圆形”或“半圆柱形”或任何相关或类似的术语不需要严格地符合圆形或圆柱形或其它结构的数学定义，而是可以包括合理接近近似的结构。
88.除非另外具体说明或者在所使用的上下文中另外理解，否则诸如“能”、“能够”、“可能”或“可以”的条件语言通常旨在传达某些示例包括或不包括某些特征、元件和/或步骤。因此，这种条件语言通常不旨在暗示特征、元件和/或步骤以任何方式对于一个或多个示例是必需的。
89.除非另有明确说明，否则连接语言，例如短语“x、y和z中的至少一者”在上下文中被理解为通常用于表达项目、术语等可以是x、y或z。因此，这种连接语言通常不旨在暗示某些示例需要x中的至少一个、y中的至少一个和z中的至少一个的存在。
90.如本文所用，术语“约”、“大约”和“基本上”表示接近仍执行所需功能或实现所需结果的所述量的量。例如，在一些示例中，如上下文可能规定的，术语“约”、“大约”和“基本上”可以指在小于或等于所述量的10％内的量。如本文所用，术语“基本上”表示主要包括或倾向于特定值、量或特性的值、量或特性。作为示例，在某些示例中，如上下文可能指示的，术语“大致平行”可以指偏离完全平行小于或等于20度的某物。所有范围都包括端点。
91.总结
92.已经公开了移动机器人的几个说明性示例。尽管已经某些说明性示例和用途描述了本公开，但是其它示例和其它用途，包括不提供本文阐述的所有特征和优点的示例和用途，也在本公开的范围内。北京、元件、特征、动作或步骤可以与所描述的不同地来布置或执行，并且部件、元件、特征、动作或步骤可以在各种示例中组合、合并、添加或省略。本文所述的元件和部件的所有可能的组合和子组合旨在包括在本公开中。单个特征或特征组不是必需或不可缺少的。
93.在本公开中在单独实现方式的上下文中描述的某些特征也可在单个实现方式中组合地实现。相反，在单个实现方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现方式中单独地实现或者以任何合适的子组合实现。此外，尽管特征可以在上面被描述为在某些组合中起作用，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且该组合可以作为子组合或子组合的变型而被要求保护。
94.在本公开的一个示例中公开或示出的任何步骤、过程、结构和/或装置的任何部分可以与在不同示例或流程图中公开或示出的任何步骤、过程、结构和/或装置的任何其它部分组合或使用(或代替)。本文所述的示例不旨在是离散的并且彼此分离。所公开的特征的组合、变化和一些实现方式在本公开的范围内。
95.虽然可以在附图中描绘操作或者在说明书中以特定顺序描述操作，但是这样的操作不需要以所示的特定顺序或者以连续顺序执行，或者执行所有操作以实现期望的结果。未描绘或描述的其它操作可合并到示例方法和过程中。例如，可以在任何所述操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。另外，在一些实现方式中，操作可以被重新布置或重新排序。而且，上述实现方式中的各种部件的分离不应被理解为在所有实现方式中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的部件和系统通常可以一起集成在单个产品中或封装到多个产品中。另外，一些实现方式在本公开的范围内。
96.此外，虽然已经描述了说明性示例，但是具有等同元件、修改、省略和/或组合的任何示例也在本公开的范围内。此外，尽管本文描述了某些方面、优点和新颖特征，但不一定可以根据任何特定示例实现所有此类优点。例如，在本公开的范围内的一些示例实现了如本文所教导的一个优点或一组优点，而不一定实现本文所教导或建议的其它优点。此外，一些示例可以实现与本文教导或建议的那些优点不同的优点。
97.已经结合附图描述了一些示例。附图是按比例绘制和/或示出的，但是这种比例不应是限制性的，因为除了所示的尺寸和比例之外的尺寸和比例是预期的并且在所公开的发明的范围内。距离、角度等仅仅是说明性的，并且不一定与所示装置的实际尺寸和布局具有精确的关系。部件可被添加、移除和/或重新布置。此外，任何特定特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、元件等与各种示例结合的本文的公开可以用在本文阐述的所有其它示例中。另外，本文所述的任何方法可使用适于执行所述步骤的任何装置来实践。
98.为了总结本公开，本文已经描述了本发明的某些方面、优点和特征。根据本文公开的本发明的任何特定示例，并非必须实现所有或任何这样的优点。本公开的任何方面都不是必需的或不可缺少的。在许多示例中，装置、系统和方法可以被构造成与本文的附图或描述中所示的不同。例如，可以组合、重新布置、添加或删除由所示模块提供的各种功能。在一些实现方式中，附加的或不同的处理器或模块可以执行参考附图中描述和示出的示例描述的功能中的一些或全部。许多实现方式变型是可能的。本说明书中公开的任何特征、结构、步骤或过程可以包括在任何示例中。
99.总之，已经公开了移动机器人和相关方法的各种示例。本公开超出具体公开的示例，延伸到其它替代示例和/或示例的其它用途，以及延伸到其某些修改及其等同物。此外，本公开明确地预期所公开的示例的各种特征和方面可以彼此组合或替换。因此，本公开的范围不应由上述具体公开的示例限制，而应仅由对权利要求的公正阅读来确定。在一些实施方式中，本文公开的驱动系统和/或支撑系统可以用于移动不同于移动机器人的其它装置或系统。