CN108000478A - 柔性底座和搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性底座，包括：底盘，至少一个第一从动轮和至少两个主动轮设于所述底盘的底部，且所述第一从动轮的设置位置与所述主动轮不重合；承载板，至少一个第二从动轮设置于所述承载板的底部，且设置位置与所述第一从动轮和所述主动轮不重合；调整机构，用于连接所述承载板和所述底盘，从而当地面不平时，所述调整机构用于动态地调整所述第二从动轮，从而使所述第一从动轮、所述第二从动轮和所述主动轮贴合于地面。当地面不平时，调整机构可以动态调整设置于承载板的从动轮，从而使得至少两个从动轮和至少两个主动轮贴合于地面。

Description

柔性底座和搬运机器人

技术领域

本发明属于货物分拣领域，具体涉及一种柔性底座以及搬运机器人。

背景技术

传统的仓库入库和出库通常由仓库员工用叉车或推着小车进行操作，将货物依次放到对应货架、对应位置。这一过程不仅耗时多，而且人力成本很高，当仓库货品种类繁多时，操作过程较为复杂且容易出错。

目前，正尝试仓储自动化，在仓库出库和入库时采用仓储搬运机器人搬运货物，机器人进入存储区，寻找需要的货架并送到分拣工作站完成出入库库操作。

对于仓储搬运机器人，超过3轮以上的搬运机器人会形成过定义，在地面不平或者轮子安装高度不完全一致的情况下，会有部分轮子脱离底面，失去抓地力，如果失去抓地力的轮子是搬运机器人的主动轮，会导致搬运机器人失控。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种柔性底座和搬运机器人，通过在底盘和承载板之间设置调整机构，可以使轮子更好的与地面贴合。

本发明的一个方面提供了一种柔性底座。该柔性底座包括：底盘，至少一个第一从动轮和至少两个主动轮设于所述底盘的底部，且所述第一从动轮的设置位置与所述主动轮不重合；承载板，至少一个第二从动轮设置于所述承载板的底部，且设置位置与所述第一从动轮和所述主动轮不重合；调整机构，用于连接所述承载板和所述底盘，从而当地面不平时，所述调整机构用于动态地调整所述第二从动轮，从而使所述第一从动轮、所述第二从动轮和所述主动轮贴合于地面。

在一实施例中，所述调整机构的第一端铰接地连接至所述底盘，且第二端连接至所述承载板。

在一实施例中，所述调整机构的所述第二端固定连接或铰接连接至所述承载板。

在一实施例中，所述调整机构的第一端设有旋转球头，且所述调整机构通过所述旋转球头连接至所述底盘。

在一实施例中，所述调整机构包括至少一个伸缩件，所述伸缩件包括轴筒和设置于所述轴筒内的转轴，其中所述转轴可伸缩的设置在所述轴筒内。

在一实施例中，所述调整机构包括多个伸缩件，且所述多个伸缩件均匀地设置在所述承载板和所述底盘之间。

在一实施例中，所述多个伸缩件的靠近所述底盘一端彼此固定，另一端向彼此远离的方向伸出且分别连接到所述承载板。

在一实施例中，所述伸缩件与所述承载板的夹角在15-45°的范围内。

在一实施例中，所述伸缩件的数量为3-8。

在一实施例中，所述调整机构包括连杆机构。

在一实施例中，所述第二从动轮通过伸缩杆或连杆机构连接到所述承载板。

在一实施例中，所述至少两个主动轮于所述底盘的垂直于前后方向而划分前部和后部的第一中线上对称装设在所述底盘的左部和右部。

在一实施例中，所述至少两个主动轮相对于所述底盘的平行于前后方向且平分左部和右部的第二中线对称装设于所述底盘的左部和右部。

在一实施例中，所述至少两个从动轮相对于所述第二中线对称设置。

在一实施例中，所述至少两个从动轮相对于所述底盘的垂直于前后方向且平分前部和后部的第一中线对称设置。

本发明的另一个方面提供了一种包括上述柔性底座的搬运机器人。

本发明的柔性底座和搬运机器人，可以确保轮子与地面贴合，提高了行走的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1a-1c为本发明实施例提供的柔性底座示意图。

图2a本发明实施例的柔性底座在平坦地面的作用力示意图。

图2b为本发明实施例的柔性底座在地面不平时调节从动轮的示意图。

图3a和图3b为本发明实施例具有两个主动轮和从动轮的柔性底座的平面示意图。

图4为本发明实施例的搬运机器人的局部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明的一个方面提供了一种柔性底座。参见图1a-1c，该柔性底座包括：底盘1，至少一个第一从动轮4-2和至少两个主动轮3(3-1，3-2)设于所述底盘1的底部，且所述第一从动轮4-2的设置位置与所述主动轮3不重合；承载板2，至少一个第二从动轮4-2设置于所述承载板2的底部，且设置位置与所述第一从动轮4-1和所述主动轮3不重合；调整机构5，用于连接所述承载板2和所述底盘1，从而当地面不平时，所述调整机构5用于动态地调整所述第二从动轮4-2，从而使所述第一从动轮4-1、所述第二从动轮 4-2和所述主动轮3贴合于地面。本发明的柔性底座，通过使承载板与底盘通过调整机构连接，从动轮和主动轮可以更好的与地面贴合，提高行驶的平稳性。

需要说明的是，通常情况下，设置于底盘1上的一个从动轮4-1和两个主动轮3-1，3-2例如可以始终与地面贴合，即三个轮子构成一个平面。同时，如果在底盘1上设置四个轮子的情况下，如果其待行驶的地面不平整，很可能会发生其中一个轮子翘起的情况，从而极大的影响了行驶的平稳性。鉴于此，本发明将一个从动轮通过承载板2连接到底盘1，从而承载板2可以在从动轮4-2受力时，例如可以动态地调整其距底盘1的距离，从而确保四个轮子与地面接触。

参见图1c，在一实施例中，所述调整机构5的第一端铰接地连接至所述底盘1，且第二端连接至所述承载板。例如，调整机构5的一端可以通过合叶连接到底盘1，从而调整机构5可以相对于底盘转动，实现在地面不同时对从动轮的调节。例如，如图1c所示，为了使调整机构能够向面向图的左右两个方向旋转，铰接结构位置在图中左侧位置包括缺口，从而可以使承载板向图中左侧旋转，并且也可以向右侧可以自由旋转。

参见图2a，在承载板2受到来自从动轮4-2的力时，承载板2可以相对于底盘1适应地调整姿态，从而使从动轮和主动轮始终与地面贴合。同样，调整机构5的靠近承载板2侧的第二端固定连接或铰接连接至所述承载板2。也就是说，调整机构5与承载板2既可以采用铰接的方式连接，也可以固定地连接到承载板2。例如，当调整机构5的两端分别与底盘1和承载板2铰接时，可以提高调整机构的自由度，提高调整机构动态调整从动轮的灵活性。

结合图2a和图2b，可知，当地面不平时，底盘1和承载板2之间通过例如铰链5发生旋转以自适应路面的不平情况，确保所有轮子都与地面保持接触。

在一实施例中，所述调整机构5的第一端设有旋转球头，且所述调整机构5通过所述旋转球头连接至所述底盘1。具体地，旋转球头可以包括用于固定在底盘1上的外壳，以及可旋转的设置在外壳内的球头，球头的一端例如可以通过套轴连接到承载板2。例如，球头的该端可以与套轴的一端固定连接，套轴的另一端固定连接至承载板2。由于球头可以在外壳内以360°角自由旋转，因此，承载板2可以通过与球头连接的套轴相对于底盘1自由旋转，以实现对从动轮4-2的动态调整。

在一实施例中，所述调整机构5包括至少一个伸缩件，所述伸缩件包括轴筒和设置于所述轴筒内的转轴，其中所述转轴可伸缩的设置在所述轴筒内。该伸缩件的作用是，配合从动轮4-2的受力而实现其长度的伸缩，从而调整从动轮相对于底盘1的距离。例如，套筒的一端铰接地连接到底盘1上，并且套筒内设置的转轴连接承载板2。例如，转轴在轴筒中具有预设的伸缩长度。也就是说，在地面平坦时，四个轮子的受力有一定的范围，此时，转轴在轴筒中的伸缩长度也在一定的区间内，从而确保四个轮子始终贴合在地面上。而当四个轮子处于不平的地面时，轮子受力发生变化，转轴在通过承载板2感受到受力变化时，其长度会发生改变。例如，设于承载板2的从动轮4-2所受的压力增加时，转轴的伸出长度会自然降低，从而轮子受力会自然减小，从而抵消地面不平时带来的负面影响。同样，当设于承载板的从动轮所受的压力减小时，也就是该从动轮有悬空的趋势时，转轴会自然伸长，从而使该从动轮贴合在地面上。

在该实施例中，例如，转轴的预设位置和伸缩变化可以通过内置弹簧来实现。

在一实施例中，所述调整机构5包括多个伸缩件，且所述多个伸缩件均匀地设置在所述承载板2和所述底盘1之间。例如，每个伸缩件可以为上述套轴结构。这些套轴的一端例如铰接的连接到底盘1上，另一端固定连接或铰接连接到承载板2上。例如，多个伸缩件可以在底盘1和承载板2彼此相对的面形成环形排布。例如，这些伸缩件在承载板2包括第一类连接点，并且这伸缩件在底盘1上包括第二类连接点。连接所述第一类连接点可以得到圆形结构、四边形、八边形或其它对称的几何图形。同样，连接第二类连接点也可以得到圆形结构、四边形、八边形或其它对称的几何图形。例如，这些几何图形还可以为多重圆环结构、多重四边形、多重八边形等结构。通过设置伸缩杆在承载板2和底盘1上的连接方式，可以提高调整机构5的调节稳定性，改善其对从动轮的调节效果。

在一实施例中，所述多个伸缩件的靠近所述底盘1一端彼此固定，另一端向彼此远离的方向伸出且分别连接到所述承载板2。例如，可以通过环形箍件将伸缩件的一端固定，之后，将该环形箍件铰接或通过前述旋转球头连接至底盘1。各个伸缩件的另一端向外发散的伸出，并与承载板2的靠近底盘的面呈一定角度地连接。例如，为了使调整机构5、底盘1和承载板2组成的结构更加稳定，该角度可以在15-45°的范围内。通过设置多个伸缩杆的连接方式和角度，可以更好的调节从动轮的姿态。

在上述施例中，例如，伸缩件的数量为3-8。如上所述，这些伸缩杆可以均匀的、或者一端聚集且另一端发散的设置在承载板2和底盘1之间，实现对从动轮的姿态的调整。

在一实施例中，所述调整机构5包括连杆机构。在路面不平时，从动轮与主动轮的受力发生变化，从而连杆机构结合例如铰接连接方式可以配合轮子受力情况而适应性调整，确保各个轮子贴合于地面。

在一实施例中，承载板和第二从动轮之间设置有第二调整机构。例如，该第二调整机构为伸缩杆或连杆机构。例如，如上所述，第二调整机构的一端或两端可以与承载板或第二从动轮活动连接，具体可采用之前所述的铰接或旋转球头连接的方式。通过在第二从动轮和承载板之间设置伸缩杆或连杆机构，可以进一步调节的灵活性，从而在地面不平时，更快的感应和调整从动轮的受力变化，使主动轮和从动轮更好的贴合于地面。

由以上几种柔性底座的示例性结构可知，通过包括可以相对于底盘、从动轮以及承载板运动的调整结构，在地面不平时，该柔性底座可以自适应调节。进一步地，该调整结构还可以包括相应于调整结构相对于底盘、从动轮和承载板的相对运动的可以发生相对运动的其它部件，从而使得柔性底座具有更好的柔性，使得所有的轮子都能自适应调节以更好的适应地面。

应该注意的是，以上仅示出了几种柔性底座自适应调节的示例性结构，本领域的技术人员能够想到的以上示例性结构的简单变形也可以实现以上效果，且对应的技术方案也在本发明实施例的保护范围内，为了简洁，这里将不再进行赘述。

示例性地，对于根据本发明实施例的柔性底座，主动轮的数量可以为至少两个，从动轮的数量可以为至少两个，为了描述的便利，下面以两个主动轮和两个从动轮为例进行说明。

在一实施例中，例如，两个主动轮于所述底盘的垂直于前后方向而划分前部和后部的第一中线上对称装设在所述底盘的左部和右部。通过使两个主动轮对称设置，可以提高行驶的平稳性。

此外，所述至少两个主动轮相对于所述底盘的平行于前后方向且平分左部和右部的第二中线对称装设于所述底盘的左部和右部。通过使两个主动轮沿中线两侧对称设置，可以防止底盘在转弯时，发生受力不均而侧翻。例如，所述至少两个从动轮也相对于所述第二中线对称设置。从而两个主动轮和两个从动轮均相对于第二中线对称设置，配合本发明的调整机构，可以更好的缓解由于地面不平而导致的轮抬起现象。

图3a示出了柔性底座的平面图，主要用于说明轮子的设置，为了简化，仅标示出主动轮的位置。如图3a所示，AA’箭头线所示的方向为前后方向， BB’箭头线所指的方向为左右方向，AA’线为第二中线且平行于底盘的前后方向，其划分柔性底座的左部和右部，BB’线为第一中线且垂直于底盘的前后方向，其划分柔性底座的前部和后部，至少两个主动轮3可以关于第二中线对称装设于底盘1的左部和右部。

当然，至少两个主动轮3也可以关于第二中线非对称的装设在底盘的左部和右部。例如，一个主动轮3-1可以靠近第二中线，而另一个主动轮3-2 可以相对地远离第二中线，或者，一个主动轮3-1可以相对靠前，另一个主动轮3-2可以相对地更靠近柔性底座的后部，本发明的实施例并不对此进行限制，只要包括该柔性底座的设备或装置能够实现预定的功能，例如，包括该柔性底座的搬运机器人能够正常行走且搬运货物即可。

进一步地，至少两个主动轮3可以在第一中线BB’上对称装设在底盘1 的左部和右部，图3b示出了这样的结构。备选地，至少两个主动轮3可以在第一中线BB’上非对称装设在底盘1的左部和右部。

这里，应该注意的是，以上所描述的轮子在第一中线上等指的是轮轴在第一中线上，而对称或非对称装设也指的是轮轴对称或非对称。

示例性地，对于根据本发明实施例的柔性底座，两个从动轮4-1和4-2 可以关于第二中线AA’对称设置在底盘1的左部和右部。或者，至少关于第二中线AA‘非对称装设在底盘的左部和右部，例如，一个从动轮4-1可以靠近第二中线，而另一个从动轮4-2可以远离第二中线，或者，一个从动轮 4-1可以相对靠前，另一个从动轮4-2可以相对地更靠近柔性底座的后部，本发明的实施例并不对此进行限定。

而且，对于主动轮和从动轮的位置关系，只要主动轮和从动轮的设置使得柔性底座能够正常工作即可，本发明的实施例并不对此进行限定，例如，如图3b所示，主动轮关于第二中线对称装设在柔性底座的左部和右部，从动轮也关于第二中线对称装设在柔性底座的左部和右部，但是从动轮位于后部，而主动轮位于前部。

示例性地，两个从动轮4-1和4-2还可以关于柔性底座的第一中线对称设置在底盘1的前部和后部。

示例性地，如图3a所示，两个从动轮4-1和4-2可以在底盘1的第二中线AA‘上对称设置在底盘的前部和后部。

以上是以两个主动轮和两个从动轮为例对轮子的具体设置进行说明，但是本发明实施例不仅限于两个主动轮和两个从动轮，例如，柔性底座可以包括五个、六个或更多轮子，例如，对于五个轮子的方案，可以包括两个主动轮和三个从动轮或者三个主动轮和两个从动轮；对于六个轮子的方案，可以包括两个主动轮和四个从动轮或者四个主动轮和两个从动轮等；本发明的实施例并不对此进行限定，各种轮子的设置方案可以参考以上示例性结构，只要能够实现本发明的发明目的即可。

备选地，对于根据本发明实施例的柔性底座，其中两个从动轮之一可以包括两个第一次从动轮，该两个第一次从动轮装设到第一轴的两端，第一轴的中点可以位于第二中线AA’上，例如，第一轴也可以铰接到底盘或调整机构。

示例性地，两个从动轮中每个都包括两个次从动轮，例如，两个从动轮之一可以包括两个第一次从动轮，两个从动轮中另一个还包括两个第二次从动轮，该两个第一次从动轮装设到第一轴的两端，该两个第二次从动轮装设到第二轴的两端，该第一轴和该第二轴的中点均位于第二中线AA’上。例如，第一轴可以铰接到底盘或调整机构，对应地，第二轴可以铰接到调整机构或底盘。

示例性地，对于包括两个或两个以上的从动轮的情况，至少两个从动轮中至少一个可以包括两个次从动轮，该两个次从动轮可以装设到一个轴。该轴可以铰接到底盘或调整节机构。

对于根据本发明实施例的柔性底座，该柔性底座包括的调节结构铰接连接到承载板及底盘，当地面不平时，承载板、从动轮以及底盘相对于调整机构运动且调整结构能够进行动态调整，使得柔性底座可以自动适应地面，使得至少两个从动轮和至少两个主动轮始终贴合于地面。

本发明的另一个方面提供了一种包括上述柔性底座的搬运机器人。

参见图4，本发明实施例的搬运机器人可以包括：如前所述的柔性底座；至少两个驱动电机7-1,7-2，设置在柔性底座上方且分别连接到柔性底座的至少两个主动轮3-1，3-2，从而驱动其所连接的从动轮；以及抬升机构，设置在柔性底座上方。其中，分别与驱动电机7-1，7-2连接的是减速机6-1，6-2。

示例性地，对于根据本发明实施例的搬运机器人，其抬升机构中间具有开口，该开口中设置有可上下摄像的摄像头，用于对货物及地面的二维码进行扫描。

根据本发明实施例的搬运机器人，其包括柔性底座，当地面不平或者轮子安装高度不完全一致的情况下，设置于承载板和底盘之间的调整结构会相对于承载板和底盘发生相对运动，使得底座上装设的轮子的高度可以自动适应地面，使得所有的轮子都能贴合于地面，避免出现轮子离开地面导致货物倾倒的危险，且避免出现主动轮离开地面导致的机器人失控的问题，而且能够实现负载均匀分布。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种柔性底座，其特征在于，包括：

底盘，至少一个第一从动轮和至少两个主动轮设于所述底盘的底部，且所述第一从动轮的设置位置与所述主动轮不重合；

承载板，至少一个第二从动轮设置于所述承载板的底部，且设置位置与所述第一从动轮和所述主动轮不重合；

调整机构，用于连接所述承载板和所述底盘，从而当地面不平时，所述调整机构用于动态地调整所述第二从动轮，从而使所述第一从动轮、所述第二从动轮和所述主动轮贴合于地面。

2.根据权利要求1所述的柔性底座，其特征在于，所述调整机构的第一端铰接地连接至所述底盘，且第二端连接至所述承载板。

3.根据权利要求2所述的柔性底座，其特征在于，所述调整机构的所述第二端固定连接或铰接连接至所述承载板。

4.根据权利要求1所述的柔性底座，其特征在于，所述调整机构的第一端设有旋转球头，且所述调整机构通过所述旋转球头连接至所述底盘。

5.根据权利要求1-4任一项所述的柔性底座，其特征在于，所述调整机构包括至少一个伸缩件，所述伸缩件包括轴筒和设置于所述轴筒内的转轴，其中所述转轴可伸缩的设置在所述轴筒内。

6.根据权利要求5所述的柔性底座，其特征在于，所述调整机构包括多个伸缩件，且所述多个伸缩件均匀地设置在所述承载板和所述底盘之间。

7.根据权利要求5所述的柔性底座，其特征在于，所述多个伸缩件的靠近所述底盘一端彼此固定，另一端向彼此远离的方向伸出且分别连接到所述承载板。

8.根据权利要求7所述的柔性底座，其特征在于，所述伸缩件与所述承载板的夹角在15-45°的范围内。

9.根据权利要求7所述的柔性底座，其特征在于，所述伸缩件的数量为3-8。

10.根据权利要求1-4任一项述的柔性底座，其特征在于，所述调整机构包括连杆机构。

11.根据权利要求1所述的柔性底座，其特征在于，所述第二从动轮通过伸缩杆或连杆机构连接到所述承载板。

12.根据权利要求1所述的柔性底座，其特征在于，所述至少两个主动轮于所述底盘的垂直于前后方向而划分前部和后部的第一中线上对称装设在所述底盘的左部和右部。

13.根据权利要求1所述的柔性底座，其特征在于，所述至少两个主动轮相对于所述底盘的平行于前后方向且平分左部和右部的第二中线对称装设于所述底盘的左部和右部。

14.根据权利要求13所述的柔性底座，其特征在于，所述至少两个从动轮相对于所述第二中线对称设置。

15.根据权利要求13所述的柔性底座，其特征在于，所述至少两个从动轮相对于所述底盘的垂直于前后方向且平分前部和后部的第一中线对称设置。

16.一种包括如权利要求1-15任一项所述柔性底座的搬运机器人。