本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域,尤其涉及一種底盤車、及其控制系統(tǒng)、控制方法,以及一種具有該底盤車的地面移動(dòng)機(jī)器人。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的地面移動(dòng)平臺(tái)根據(jù)其所處環(huán)境的不同一般具有不同的轉(zhuǎn)向裝置及車輪結(jié)構(gòu)。例如,若所處環(huán)境為野外山地,則一般采用單向輪與轉(zhuǎn)向裝置的配合使得所述地面移動(dòng)平臺(tái)能夠順利轉(zhuǎn)向及行進(jìn);若所處環(huán)境為室內(nèi),則一般采用全向輪的車輪結(jié)構(gòu),無(wú)需設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置,通過(guò)控制全向輪的各個(gè)周邊從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向及速度,使最終合成在任何要求的方向上產(chǎn)生一個(gè)合力矢量從而保證所述地面移動(dòng)平臺(tái)在最終的合力矢量的方向上能自由地移動(dòng),而不改變機(jī)輪自身的方向。然而,上述兩種情況由于車輪的不同,其對(duì)應(yīng)的車身結(jié)構(gòu)亦不同,使得兩者的使用均受限于所處環(huán)境,無(wú)法實(shí)現(xiàn)野外與室內(nèi)均可使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,有必要提供一種解決上述問(wèn)題的底盤車,底盤車控制系統(tǒng),底盤車控制方法,以及地面移動(dòng)機(jī)器人。
一種底盤車,包括底盤、設(shè)置于所述底盤上的舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置、以及電機(jī),所述電機(jī)能夠與車輪傳動(dòng)連接,用于驅(qū)動(dòng)所述車輪轉(zhuǎn)動(dòng);所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置設(shè)置于所述底盤上,并且能夠與所述車輪連接;其中,所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置能夠根據(jù)所述車輪的類型選擇性地處于傳動(dòng)狀態(tài)或鎖定狀態(tài);當(dāng)所述車輪為單向輪時(shí),所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置處于傳動(dòng)狀態(tài),控制所述單向輪擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向;當(dāng)所述車輪為全向輪時(shí),所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置處于鎖定狀態(tài),控制所述全向輪不能隨意擺動(dòng)。
一種地面移動(dòng)機(jī)器人,包括:底盤車,包括底盤、設(shè)置于所述底盤上的舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置、以及電機(jī),所述電機(jī)能夠與車輪傳動(dòng)連接,用于驅(qū)動(dòng)所述車輪轉(zhuǎn)動(dòng);所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置設(shè)置于所述底盤上,并且能夠與所述車輪連接;所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置能夠根據(jù)所述車輪的類型選擇性地處于傳動(dòng)狀態(tài)或鎖定狀態(tài);當(dāng)所述車輪為單向輪時(shí),所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置處于傳動(dòng)狀態(tài),控制所述單向輪擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向;當(dāng)所述車輪為全向輪時(shí),所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置處于鎖定狀態(tài),控制所述全向輪不能隨意擺動(dòng);及載體,用于承載負(fù)載,所述載體設(shè)置于所述底盤車的底盤上。
一種底盤車的控制系統(tǒng),其特征在于,包括:一個(gè)或多個(gè)處理器,單獨(dú)地或共同地工作,所述處理器用于:獲取底盤車的車輪類型;以及根據(jù)所述車輪類型,切換至與所述車輪類型相應(yīng)的車輪控制模式。
一種底盤車的控制方法,其特征在于,所述方法包括:獲取底盤車的車輪類型;以及根據(jù)所述車輪類型,切換至與所述車輪類型相應(yīng)的車輪控制模式。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供的底盤車及地面移動(dòng)機(jī)器人由于所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置可以在所述車輪為單向輪時(shí)控制所述底盤車實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向,并在所述車輪為全向輪時(shí)空轉(zhuǎn),因此,可根據(jù)所處環(huán)境替換與所述底盤車的底盤連接的車輪,并根據(jù)車輪類型選擇性地使所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置處于傳動(dòng)或鎖定狀態(tài),進(jìn)而使得所述底盤車及地面移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)野外與室內(nèi)均可使用;本發(fā)明提供的底盤車控制系統(tǒng)可依據(jù)車輪類型的不同,切換至與所述車輪類型相應(yīng)的車輪控制模式,使得所述底盤車及地面移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)野外與室內(nèi)均可使用。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式提供的安裝有全向輪的底盤車的立體圖。
圖2是圖1所示的底盤車的側(cè)視圖。
圖3是將圖1中的全向輪替換為單向輪后的所述底盤車的立體圖。
圖4是本發(fā)明第二實(shí)施方式提供的安裝有全向輪的底盤車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體圖。
圖5是本發(fā)明實(shí)施方式中提供的地面移動(dòng)機(jī)器人的示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施方式提供的底盤車的控制方法的流程圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
底盤車10、10a
底盤11、11a
車輪13
舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15
電機(jī)17
傳動(dòng)電機(jī)151
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)19、152
懸架12
避障系統(tǒng)14
障礙物探測(cè)件141
處理器143、103
支撐件16
電機(jī)安裝架18
主動(dòng)同步帶輪111
同步帶112
從動(dòng)同步帶輪113
主球形傳動(dòng)件114
傳動(dòng)軸115
副球形傳動(dòng)件116
控制系統(tǒng)101
通信裝置105
車架110、110a
地面移動(dòng)機(jī)器人100
底盤車10a
載體20
負(fù)載30
如下具體實(shí)施方式將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
需要說(shuō)明的是,當(dāng)組件被稱為“固定于”另一個(gè)組件,它可以直接在另一個(gè)組件上或者也可以存在居中的組件。當(dāng)一個(gè)組件被認(rèn)為是“連接于/連接至”另一個(gè)組件,它可以是直接連接到另一個(gè)組件或者可能同時(shí)存在居中組件,在可能的情況下,也可以是兩個(gè)組件直接一體成型。當(dāng)一個(gè)組件被認(rèn)為是“設(shè)置于”另一個(gè)組件,它可以是直接設(shè)置在另一個(gè)組件上或者可能同時(shí)存在居中組件。
除非另有定義,本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的,不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
下面結(jié)合附圖,對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式作詳細(xì)說(shuō)明。在不沖突的情況下,下述的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
另外,本實(shí)施方式中出現(xiàn)的上、下、前、后等方位用語(yǔ)是以所述底盤車或所述地面移動(dòng)機(jī)器人的常規(guī)運(yùn)行姿態(tài)為參考,而不應(yīng)所述認(rèn)為具有限制性。
請(qǐng)一并參閱圖1,圖2及圖3,本發(fā)明實(shí)施方式提供的底盤車10包括底盤11,車輪13,舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15及電機(jī)17。所述車輪13能夠替換地連接至所述底盤11。所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15及所述電機(jī)17設(shè)置在所述底盤11上。所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15及所述電機(jī)17均能夠與所述車輪13傳動(dòng)連接。本實(shí)施方式中,所述電機(jī)17及所述車輪13均為多個(gè),且所述電機(jī)17與所述車輪13一一對(duì)應(yīng)傳動(dòng)連接。每個(gè)所述電機(jī)17與對(duì)應(yīng)的車輪13之間通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)19實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)連接。每個(gè)所述電機(jī)17驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的所述車輪13轉(zhuǎn)動(dòng)。
所述車輪13可依據(jù)所處環(huán)境的不同選擇性地采用全向輪或單向輪。例如,當(dāng)所處環(huán)境為野外山地時(shí),所述車輪13采用單向輪;當(dāng)所處環(huán)境為室內(nèi)時(shí),所述車輪13采用全向輪。
所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15能夠根據(jù)所述車輪13的類型選擇性地處于傳動(dòng)狀態(tài)或鎖定狀態(tài)。當(dāng)所述車輪13為單向輪時(shí),所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15處于傳動(dòng)狀態(tài);當(dāng)所述車輪13為全向輪時(shí),所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15處于鎖定狀態(tài),控制所述車輪13不能隨意擺動(dòng)。本實(shí)施方式中,所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15包括傳動(dòng)電機(jī)151以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)152。所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15通過(guò)使所述傳動(dòng)電機(jī)151處于電控鎖死狀態(tài),使所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15處于鎖定狀態(tài)。
可以理解,其他實(shí)施方式中,所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15還包括電控鎖定機(jī)構(gòu)。當(dāng)所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15的傳動(dòng)電機(jī)151處于斷電狀態(tài)時(shí),所述電控鎖定機(jī)構(gòu)鎖定所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15與所述車輪13之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)152及/或直接鎖定所述車輪13,控制所述車輪13不能隨意擺動(dòng)。
圖示實(shí)施方式中,所述底盤車10還包括多個(gè)懸架12。所述多個(gè)懸架12設(shè)置在所述底盤11上,且與所述多個(gè)車輪13一一對(duì)應(yīng)。每個(gè)所述懸架12用于將對(duì)應(yīng)的所述車輪13連接至所述底盤11。所述懸架12可為橫臂式懸架、縱臂式懸架、多連桿式懸架、燭式懸架或麥弗遜懸架。本實(shí)施方式中,所述懸架12為麥弗遜懸架。
本實(shí)施方式中,所述底盤車10還包括避障系統(tǒng)14。所述避障系統(tǒng)14設(shè)置在所述底盤11上,用于在所述底盤車10的行駛過(guò)程中幫助所述底盤車10躲避障礙物。所述避障系統(tǒng)14包括如下至少一種:視覺(jué)傳感器,超聲波傳感器,激光雷達(dá)傳感器。本實(shí)施方式中,所述避障系統(tǒng)14為包括不同類型傳感器的復(fù)合避障系統(tǒng)。圖示實(shí)施方式中,所述避障系統(tǒng)14包括多個(gè)障礙物探測(cè)件141及至少一個(gè)處理器143。所述多個(gè)障礙物探測(cè)件141設(shè)置在所述底盤11,且每個(gè)所述障礙物探測(cè)件141位于兩個(gè)所述車輪13之間。所述多個(gè)障礙物探測(cè)件141分別朝向不同的方向,具有不同的探測(cè)范圍。所述多個(gè)障礙物探測(cè)件141可為視覺(jué)傳感器,超聲波傳感器,激光雷達(dá)傳感器等。具體在圖示的實(shí)施方式中,每個(gè)所述障礙物探測(cè)件141包括雙目傳感器以及超聲波傳感器。
所述至少一個(gè)處理器143單獨(dú)地或者協(xié)作地工作。本實(shí)施方式中,所述處理器143為一個(gè)。所述處理器143設(shè)置在所述底盤11上且位于所述多個(gè)障礙物探測(cè)件143之間。所述處理器143與所述多個(gè)障礙物探測(cè)件141通信連接,且與所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15及所述多個(gè)電機(jī)17電性連接。所述處理器143用于根據(jù)所述多個(gè)障礙物探測(cè)件141的探測(cè)結(jié)果控制所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15及所述多個(gè)電機(jī)17,進(jìn)而控制所述底盤車10的行進(jìn)方向及行進(jìn)速度。
可以理解,其他實(shí)施方式中,所述障礙物探測(cè)件141可為一個(gè)。此時(shí),所述障礙物探測(cè)件141可繞垂直于所述底盤11的軸線旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地,所述障礙物探測(cè)件141凸出設(shè)置在所述底盤11的中部。
本實(shí)施方式中,所述底盤車10還包括多個(gè)支撐件16。所述多個(gè)支撐件16與所述多個(gè)障礙物探測(cè)件141一一對(duì)應(yīng)。每個(gè)所述支撐件16用于將對(duì)應(yīng)的所述障礙物探測(cè)件141凸出地架設(shè)在所述底盤11上,以免由于所述底盤車10的自身結(jié)構(gòu)擋住所述障礙物探測(cè)件141影響所述障礙物探測(cè)件141對(duì)障礙物的探測(cè)。
圖示實(shí)施方式中,所述底盤車10還包括多個(gè)電機(jī)安裝架18。所述多個(gè)電機(jī)安裝架18與所述多個(gè)電機(jī)17一一對(duì)應(yīng)。每個(gè)所述電機(jī)安裝架18將對(duì)應(yīng)的所述電機(jī)17架設(shè)在所述底盤11上。
每個(gè)所述電機(jī)17與每個(gè)所述車輪13之間采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)19連接。所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)19可以為皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu),齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
所述底盤車10還包括一個(gè)控制系統(tǒng)101。所述控制系統(tǒng)101包括處理器103,通信裝置105,車輪傳感器(圖未示),多個(gè)第一電子調(diào)速器(圖未示)及第二電子調(diào)速器(圖未示)。
所述處理器103可為一個(gè)或多個(gè)。本實(shí)施方式中,所述處理器103為一個(gè)。所述控制系統(tǒng)101的處理器103可與所述處理器143為同一處理器,也可與所述處理器143各自單獨(dú)設(shè)置。本實(shí)施方式中,所述處理器103與所述處理器143為同一處理器。
所述通信裝置105設(shè)置在所述底盤11上,用于接收遙控信號(hào)。所述處理器103與所述通信裝置105通信連接。所述遙控信號(hào)包括用于表示所述車輪類型的控制信號(hào),及用于表示所述車輪13的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的控制信號(hào)。所述車輪13的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括如下至少一種:轉(zhuǎn)向,前進(jìn),后退,加速,減速。
所述車輪傳感器與所述處理器103通信連接,所述車輪傳感器用于檢測(cè)車輪類型,并將所述車輪類型的信息發(fā)送給所述處理器103。
所述多個(gè)第一電子調(diào)速器與所述多個(gè)電機(jī)17一一對(duì)應(yīng)。所述多個(gè)第一電子調(diào)速器與所述處理器103通信連接,并且用于分別控制所述多個(gè)電機(jī)17。所述第二電子調(diào)速器與所述處理器103通信連接,用于控制所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15的舵機(jī)。
圖示所述實(shí)施方式中,所述底盤車10還包括車架110。所述車架110固定于所述底盤11上。所述懸架12連接于所述車架110。所述車架110用于承載所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15,所述避障系統(tǒng)14,所述支撐件16,所述控制系統(tǒng)101及其他元器件,或者其他外設(shè)裝置,如攝像頭,麥克風(fēng),攝像機(jī),照相機(jī),生命探測(cè)器,機(jī)械手等。所述車架110可為單層,雙層或多層結(jié)構(gòu)。圖示實(shí)施方式中,所述車架110為雙層結(jié)構(gòu)。本實(shí)施方式中,所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15設(shè)置在所述車架110的上層;所述多個(gè)障礙物探測(cè)件141通過(guò)所述多個(gè)支撐件16架設(shè)在所述車架110的上層;所述通信裝置19設(shè)置在所述車架110的上層;所述處理器143設(shè)置在所述車架110的中間層。
可以理解,其他實(shí)施方式中,所述車架110可省略,所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15,所述避障系統(tǒng)14,所述支撐件16,所述控制系統(tǒng)101及其他維持所述底盤車10正常運(yùn)行的元器件,或者其他外設(shè)裝置,如攝像頭,麥克風(fēng),攝像機(jī),照相機(jī),生命探測(cè)器,機(jī)械手等也可直接設(shè)置在所述底盤11上。
請(qǐng)參閱圖4,本發(fā)明的第二實(shí)施方式提供的底盤車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu),其包括主動(dòng)同步帶輪111,同步帶112,從動(dòng)同步帶輪113,主球形轉(zhuǎn)動(dòng)件114,傳動(dòng)軸115及副球形傳動(dòng)件116。所述主動(dòng)同步帶輪111連接至所述電機(jī)17。所述同步帶112傳動(dòng)連接所述主動(dòng)同步帶輪111與所述從動(dòng)同步帶輪113。所述從動(dòng)同步帶輪113與所述主球形傳動(dòng)件114傳動(dòng)連接。所述傳動(dòng)軸115傳動(dòng)連接所述主球形傳動(dòng)件114與所述副球形傳動(dòng)件116。所述副球形轉(zhuǎn)動(dòng)件與所述車輪13傳動(dòng)連接。所述電機(jī)17驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)同步帶輪111轉(zhuǎn)動(dòng)。所述主動(dòng)同步帶輪111通過(guò)所述同步帶112帶動(dòng)所述從動(dòng)同步帶輪113轉(zhuǎn)動(dòng)。所述從動(dòng)同步帶輪113通過(guò)所述主球形傳動(dòng)件114帶動(dòng)所述傳動(dòng)軸115傳動(dòng)。所述傳動(dòng)軸115帶動(dòng)所述副球形傳動(dòng)件116轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)所述車輪13轉(zhuǎn)動(dòng)。
請(qǐng)參閱圖5,本發(fā)明還提供一種地面移動(dòng)機(jī)器人100包括所述底盤車10a及設(shè)置于所述底盤車10a上的載體20。所述載體20設(shè)置在所述底盤車10a的底盤11a上。優(yōu)選地,所述載體20設(shè)置在底盤車10a的車架110a上。所述載體用于承載負(fù)載。所述載體20包括如下至少一種:云臺(tái),支架。所述負(fù)載30包括如下至少一種:攝像機(jī),照相機(jī),生命探測(cè)器,機(jī)械手。
其中,所述底盤車10a也可以上述各個(gè)實(shí)施例的底盤車10。
請(qǐng)參閱圖6,本發(fā)明還提供一種所述底盤車10的控制方法600。所述方法500包括如下步驟。
步驟601,獲取所述底盤車10的車輪類型。
所述底盤車10的車輪類型包括全向輪、單向輪等。車輪類型的信息可以由用戶輸入,或者由傳感器自動(dòng)感測(cè)獲取。例如,所述車輪傳感器對(duì)所述底盤車10的車輪類型進(jìn)行檢測(cè),并將檢測(cè)到的所述車輪類型的信息發(fā)送給所述處理器103。
步驟602,根據(jù)所述車輪類型,切換至與所述車輪類型相應(yīng)的車輪控制模式。
當(dāng)所述車輪傳感器檢測(cè)到的車輪類型為全向輪時(shí),所述處理器103與所述第二電子調(diào)速器通信,控制所述第二電子調(diào)速器將所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15空轉(zhuǎn)(鎖定);當(dāng)所述車輪傳感器檢測(cè)到的車輪類型為單向輪時(shí),所述處理器103與所述第二電子調(diào)速器通信,控制所述第二電子調(diào)速器將所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置15釋放。
步驟603,接收控制信號(hào),并根據(jù)控制信號(hào)控制所述底盤車進(jìn)入相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
本實(shí)施方式中,所述底盤車10的通信裝置105所接收關(guān)于所述車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的遙控信號(hào),并與所述處理器103通信。所述處理器103與所述第一電子調(diào)速器通信,控制所述底盤車10進(jìn)入相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明提供的底盤車及地面移動(dòng)機(jī)器人由于所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置可以在所述車輪為單向輪時(shí)控制所述底盤車實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向,并在所述車輪為全向輪時(shí)空轉(zhuǎn),因此,可根據(jù)所處環(huán)境替換與所述底盤車的底盤連接的車輪,并根據(jù)車輪類型選擇性地使所述舵機(jī)轉(zhuǎn)向裝置處于傳動(dòng)或鎖定狀態(tài),進(jìn)而使得所述底盤車及地面移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)野外與室內(nèi)均可使用;本發(fā)明提供的底盤車控制系統(tǒng)可依據(jù)車輪類型的不同,切換至與所述車輪類型相應(yīng)的車輪控制模式,使得所述底盤車及地面移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)野外與室內(nèi)均可使用。
對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思做出其它各種相應(yīng)的改變與變形,而所有這些改變與變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。