一种轮式全方位旋转机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种轮式全方位旋转机器人。

背景技术：

现如今，机器人在物流领域、工业领域、安防领域、排险救灾领以及家庭服务领域中的应用越来越广泛，旋转机器人作为机器人的一种，在物流旋转中的应用尤为常见。

然而，旋转机器人在进行旋转动作时通常会发生移位现象，难以在原地进行旋转操作，导致占地面积较大且运动灵活性较差，并且目前的旋转机器人整体结构十分复杂，存放较为困难。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的之一在于：提供一种轮式全方位旋转机器人，旨在解决现有技术中，旋转机器人难以原地旋转导致占地面积大以及结构复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的技术方案是：

提供了一种轮式全方位旋转机器人，包括安装架、至少三个动力轮、驱动结构、机械臂以及控制器，所述安装架可容纳外部设备，至少三个所述动力轮沿圆周方向均匀分布于所述安装架外，所述驱动结构设于所述安装架内，且驱动结构的输出端连接于所述动力轮以驱动所述动力轮转动，所述机械臂可拆卸地安装于所述安装架上，所述控制器电连接于所述驱动结构并可控制所述驱动结构，以驱动各所述动力轮以相同的角速度沿圆周运动，所述控制器电连接于所述机械臂并可控制所述机械臂运动。

进一步地，所述安装架包括第一支承盘、第二支承盘以及连接于所述第一支承盘与所述第二支承盘之间的固定板，所述第一支承盘与所述第二支承盘沿竖直方向间隔设置，所述驱动结构设于所述第一支承盘与所述第二支承盘之间，所述机械臂可拆卸地设于所述第一支承盘上。

进一步地，所述固定板由所述第二支承盘边缘向上弯折形成，所述固定板远离所述第二支承盘的一端设有弯折部，所述弯折部抵持于所述第一支承盘并与所述第一支承盘形成连接。

进一步地，所述驱动结构包括至少三个驱动电机，所述驱动电机固定于所述固定板上，所述固定板上设有转动槽，各所述驱动电机的输出轴穿过所述转动槽以分别与各所述动力轮连接。

进一步地，所述驱动电机设置为雷赛步进电机。

进一步地，所述动力轮包括沿轴向叠设的第一车轮及第二车轮，所述第一车轮上设有第一固定座，所述驱动结构的输出轴固定于所述第一固定座上，并可驱动所述第一固定座以带动所述第一车轮及所述第二车轮转动。

进一步地，所述第一固定座上开设有固定孔，所述驱动结构的输出轴固定于所述固定孔中，所述第一固定座上开设有连通所述固定孔的限位槽，所述限位槽上设有限位栓，所述限位栓锁紧后可抵紧于所述驱动结构的输出轴外周。

进一步地，所述机械臂包括第二固定座、设于所述第二固定座上的支撑臂，以及设于所述支撑臂上的夹持结构，所述支撑臂可在所述第二固定座上运动，所述夹持结构可用于夹持外部产品，所述第二固定座与所述安装架之间通过紧固件形成可拆卸连接。

进一步地，所述夹持结构包括两可相互啮合的齿轮以及两夹持臂，两所述夹持臂分别设于两所述齿轮上，并可在两所述齿轮的啮合下运动以夹持外部产品。

进一步地，所述安装架上还设有移动结构，所述移动结构电连接于所述控制器，并可在所述控制器的控制下带动所述安装架移动。

本实用新型提供的轮式全方位旋转机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过至少三个动力轮沿圆周方向均匀分布于安装架外，驱动结构设置在安装架上且连接于动力轮，控制器电连接于驱动结构并可驱动各动力轮以相同的角速度沿圆周方向运动，从而使得动力轮可带动整体轮式全方位旋转机器人原地旋转，由于各动力轮的运动角速度相同，避免了轮式全方位旋转机器人旋转时发生移位的现象，从而减少旋转时所需要的占地面积，同时提高占地面积的利用率。另外，机械臂可拆卸地设置在安装架上，便于机械臂和安装架的存储，并且该轮式全方位旋转机器人的整体结构十分简单。

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轮式全方位旋转机器人的立体结构图；

图2为图1所示轮式全方位旋转机器人的安装架配合驱动结构的立体结构图；

图3为本实用新型实施例提供的轮式全方位旋转机器人的动力轮的立体结构图；

图4为本实用新型实施例提供的轮式全方位旋转机器人的机械臂的立体结构图。

其中，图中各附图标记：

1-安装架；11-第一支承盘；12-第二支承盘；13-固定板；131-弯折部；132-转动槽；14-定位孔；2-动力轮；21-第一车轮；22-第二车轮；23-第一固定座；231-固定孔；232-限位栓；3-驱动电机；31-输出轴；4-机械臂；41-第二固定座；42-支撑臂；43-夹持结构；431-齿轮；432-夹持臂；433-第一驱动件；44-第二驱动件；45-第三固定座；46-第三驱动件；47-第四驱动件。

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。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的轮式全方位旋转机器人包括安装架1、至少三个动力轮2、驱动结构、机械臂4以及控制器。

具体地，安装架1可用于容纳外部设备，至少三个动力轮2沿圆周方向均匀分布于安装架1外，且各动力轮2共同用于支撑整个安装架1，驱动结构设于安装架1上，且驱动结构的输出端连接于动力轮2以驱动各动力轮2转动，各动力轮2可通过转动来带动安装架1运动。控制器电连接于驱动结构并可控制驱动结构，以使得驱动结构可驱动各动力轮2以相同的角速度沿圆周运动，从而使得安装架1在动力轮2的带动下在原地沿圆周旋转，旋转十分稳定。控制器还可控制驱动结构驱动各动力轮2以不同的角速度运动，从而使得安装架1沿预设方向移动，即控制器可精确控制安装架1原地旋转或移动，提高了轮式全方位旋转机器人的应用场景。另外，机械臂4可拆卸地安装于安装架1上，动力轮2在驱动结构的驱动下带动安装架1运动时，可间接地带动机械臂4运动，便于机械臂4往复夹取和松开外部产品的操作。另外，机械臂4和安装架1之间可进行拆除，便于两者的存储。控制器电连接于机械臂4并可控制机械臂4运动，从而控制机械臂4运动以夹取外部产品或松开外部产品。

本实用新型实施例中，通过至少三个动力轮2沿圆周方向均匀分布于安装架1外，驱动结构设置在安装架1上且连接于动力轮2，控制器电连接于驱动结构并可驱动各动力轮2以相同的角速度沿圆周方向运动，从而使得动力轮2可带动整体轮式全方位旋转机器人原地旋转，由于各动力轮2的运动角速度相同，避免了轮式全方位旋转机器人旋转时发生移位的现象，从而减少旋转时所需要的占地面积，同时提高占地面积的利用率。另外，机械臂4可拆卸地设置在安装架1上，便于机械臂4和安装架1的存储，并且该轮式全方位旋转机器人的整体结构十分简单。

具体地，本实施例中，控制器可控制驱动结构以预设角速度和预设角位移进行转动，实现对安装架1的运动进行调节，从而可实现对安装架1上的机械臂4的状态进行调节，能够提高轮式全方位旋转机器人的应用场景。

具体地，本实施例中，安装架1的中部设有定位孔14，安装架1在动力轮2的带动下原地旋转时，便于安装架1沿该定位孔14的中轴线运动。

具体地，本实施例中，控制器包括了dsp芯片，精度较高，能够高精度地控制动力轮2旋转的角速度和角位移，达到精确控制安装架1旋转的要求。当然，此处对于控制器选用的芯片的类型不做唯一限定。

具体地，本实施例中，控制器可以设置为安装于安装架1上的控制面板，用户可通过控制该控制面板来控制动力轮2和机械臂4的工作；或者，控制器可设置为遥控器，该遥控器通过分别与驱动结构和机械臂4形成通讯连接，从而可分别控制驱动结构驱动动力轮2运动和控制机械臂4工作。

进一步地，请参阅图2，本实施例中，安装架1包括第一支承盘11、第二支承盘12以及固定板13，第一支承盘11与第二支承盘12沿竖直方向间隔设置，固定板13连接于第一支承盘11与第二支承盘12之间并可用于支撑第一支承盘11。其中，第一支承盘11与第二支承盘12的中部均设置有上述的定位孔14，两定位孔14相互连通。驱动结构设于第一支承盘11与第二支承盘12之间，且驱动结构承托于第二支承盘12上，机械手可拆卸地设于第一支承盘11上。

具体地，本实施例中，至少三个动力轮2沿周向均匀分布于第一支承盘11外，第一支承盘11与第二支承盘12均设置为圆盘状结构，提高第一支承盘11和第二支承盘12在旋转时的稳定性。

具体地，本实施例中，第一支承盘11的中部上可拆卸地安装有机械臂4，第二支承盘12仅承托驱动结构，从而使得第一支承盘11和第二支承盘12上的空间较大，还可用于拓展其他的工作模块。

进一步地，请参阅图2，本实施例中，固定板13由第二支承盘12边缘向上弯折形成，固定板13远离第二支承盘12的一端设有弯折部131，弯折部131抵持于第一支承盘11上，且弯折部131与第一支承盘11通过紧固件形成连接。

具体地，固定板13与第二承托盘一体成型设置，提高第一支承盘11与第二支承盘12之间的连接强度。

进一步地，请参阅图2，本实施例中，驱动结构包括至少三个驱动电机3，至少三个电机沿第二支承盘12的边缘均匀分布，避免第二支承盘12在转动时出现不平稳的现象。各驱动电机3均固定于固定板13上，固定板13上设有转动槽132，该转动槽132为通槽，各驱动电机3的输出轴31从固定板13的内侧穿过转动槽132以伸出固定板13的外侧，从而以分别与各动力轮2形成连接，各驱动电机3的输出轴31转动时，可分别驱动各动力轮2转动，从而带动第一支承盘11与第二支承盘12原地旋转。

具体地，本实施例中，动力轮2的数量设置为三个，此时驱动电机3也对应设置为三个，但此处对于该数量不做唯一限定。

具体地，本实施例中，固定板13也对应设置为三个，三个固定板13沿第二支承盘12的边缘均匀分布，各驱动电机3固定在固定板13的内侧，各固定板13上均开设有上述的转动槽132，各驱动电机3的输出轴31穿过传动槽以与各动力轮2形成连接，从而可加强整个轮式全方位旋转机器人的平稳性。

进一步地，本实施例中，为提高驱动电机3驱动动力轮2转动的精度，驱动电机3设置为雷赛步进电机，该电机的输出扭矩较大且步距角较小，能够提高其控制精度，但此处对于驱动电机3的类型不做唯一限定。

进一步地，请参阅图3，本实施例中，动力轮2包括沿轴向叠设的第一车轮21及第二车轮22，两个车轮的设置，能够提高对安装架1的支撑作用。其中第一车轮21与第二车轮22均设置为橡胶轮，提高其耐磨性，避免第一车轮21及第二车轮22进行原地旋转时容易受到磨损。第一车轮21上设有第一固定座23，驱动结构的输出轴31从转动槽132中伸出以固定于第一固定座23上，并可驱动第一固定座23以带动第一车轮21及第二车轮22同步转动。

进一步地，请参阅图3，本实施例中，第一固定座23上开设有固定孔231，输出轴31固定于固定孔231中，第一固定座23上开设有连通固定孔231的限位槽，限位槽上设有限位栓232，限位栓232可插入该限位槽中并锁紧，且限位栓232锁紧后可抵紧于输出轴31的外周，加强对输出轴31的固定作用。

进一步地，请参阅图4，本实施例中，机械臂4包括第二固定座41支撑臂42以及夹持结构43。具体地，第二固定座41固定于第一支承盘11上，支撑臂42设于第二固定座41上并可在第二固定座41上运动，夹持结构43设于支撑臂42上并可用于夹持或松开外部产品。其中，第二固定座41与安装架1之间通过紧固件形成可拆卸连接。

具体地，请参阅图4，本实施例中，第二固定座41上设有电连接于控制器的第二驱动件44，第二固定座41上方转动设有第三固定座45，支撑臂42转动设于第三固定座45上，且第二驱动件44的输出端连接于第三固定座45，并可驱动第三固定座45沿第一转动方向转动，从而实现支撑臂42和夹持结构43沿第一转动方向转动。第三固定座45上设有电连接于控制器的第三驱动件46，第三驱动件46的输出端连接于支撑臂42，并可驱动支撑臂42沿第二转动方向转动，从而可实现夹持结构43沿第二转动方向转动。

其中，第一转动方向和第二转动方向相互垂直。具体地，第一转动方向为水平方向，第二转动方向为竖直方向，但此处对于该具体地方向不做唯一限定。

具体地，本实施例中，支撑臂42一端转动连接于第三固定座45上并与第三驱动件46的输出端形成连接，支撑臂42另一端连接于夹持结构43。支撑臂42分成三段，三段支撑臂42相互转动连接，且相邻两段支撑臂42之间连接有第四驱动件47，从而使得三段支撑臂42能够分别在第四驱动件47的驱动下沿第二转动方向转动，从而可加强整体机械臂4的运动的灵活性。

进一步地，请参阅图4，本实施例中，夹持结构43包括第一驱动件433、两齿轮431以及两夹持臂432，第一驱动件433电连接于控制器，且第一驱动件433的输出端连接于其中一个齿轮431，两个齿轮431可相互啮合，两夹持臂432分别设置在两齿轮431上，第一驱动件433可驱动其中第一个齿轮431转动，使得两个齿轮431相互啮合运动，从而使得两夹持臂432相互合上或张开运动以夹持或松开外部产品。

本实施例中，第一驱动件433、第二驱动件44、第三驱动件46以及第四驱动件47均设置为电机，此处不唯一限定。

进一步地，本实施例中，安装架1上还设有移动结构，移动结构电连接于控制器，当需要移动整个轮式全方位旋转机器人时，移动结构可放置在地面上以使得各动力轮2悬空，并可在控制器的控制下带动安装架1移动，即带动整个机器人移动。

具体地，本实施例中，移动结构包括电连接于第五驱动件，连接于第五驱动件的支撑柱，以及设于支撑柱上且电连接于第五驱动件的万向轮，支撑柱可折叠以容纳于第一支承盘11或第二支承盘12上，当支撑柱放置在地面上时，各动力轮2则悬空设置，第五驱动件可驱动万向轮运动，从而可驱动整个轮式全方位旋转机器人运动。

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。