一种安防机器人底盘的制作方法

本实用新型涉及安防机器人技术领域，特别是一种安防机器人底盘。

背景技术：

在传统安防体系中，人防加物防是主要的防护手段(多以固定摄像头加人力值班巡逻的方式实现)，虽然技术上很容易实现，但是随着人口老龄化加重、劳动成本暴涨、安保人员流失率高等问题，传统安防已经难以实现现代安防需求。在“机器人+安防”的新概念的推动下，安防产业迎来新的发展契机，也赋予了智能安防新的血液。

安防机器人需要具有移动迅速、转向性能好、四轮减震，结构简单等多种功能，需要对其底盘进行重要设计，针对这些功能，本实用新型提供了一种安防机器人底盘。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种安防机器人底盘，以解决上述技术背景中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种安防机器人底盘，包括车架，所述车架的前、后端分别安装有前桥组件和后桥组件，且所述前桥组件采用独立悬架结构，所述后桥组件采用非独立悬架，所述车架上还安装有转向组件和控制组件，所述转向组件包括前编码器、前编码器固定板、转向电机、转向轴、两个摇块板、轴承座、轴承座固定板、两个转向上关节轴承、两个转向拉杆和两个转向下关节轴承；

所述转向电机固定在车架的前端上方，所述转向电机的输出中空轴端固定穿接着转向轴，所述转向轴靠近转向电机的一端连接前编码器，且所述前编码器通过前编码器固定板固定在车架上，所述转向轴的远离转向电机的一端连接轴承座，所述轴承座连接轴承座固定板，所述轴承座固定板固定在车架前端下方，所述转向轴的中端设置有由上下对称设置的两块摇块板构成的摇块转向机构，所述摇块转向机构与转向轴固定连接，且摇块转向机构左右对称的两端部各设有一转向上关节轴承；每个转向上关节轴承的孔端同与之对应的摇块转向机构的端部连接；

每个转向上关节轴承的轴端连接在一转向拉杆的一端上，每个所述转向拉杆的另一端均连接在一个转向下关节轴承的轴端上，每个所述转向下关节轴承的孔端均连接在前桥组件的左转向节或者右转向节上；

转向时，所述控制组件通过转向组件来控制前桥组件转向，同时通过控制后桥组件转动来驱动前桥组件转动，并使得前桥组件的前轮角度位置、及后桥组件转向时后轮速度均符合阿克曼转角理论。

上述技术方案中，所述前桥组件对称布置在车架前端，且所述前桥组件包括两个前轮、两个轴承法兰座、一个左转向节、一个右转向节、两个上转向节板、两个下转向节板、两个上悬架臂、两个下悬架臂、一个上悬架固定板、一个下悬架固定板、两个前轮减震器和两个前减震器固定板；

所述上悬架固定板和下悬架固定板上下对称安装在车架前端中部，所述上悬架固定板的左右两端对称各连接有一个u型的上悬架臂，每个所述u型的上悬架臂的开口端与上悬架固定板固定连接，每个所述u型的上悬架臂的封闭端与一个上转向节板固定连接；所述下悬架固定板的左右两端对称各连接有一个由下悬架臂构成的三角形的梁柱结构，每个所述下悬架臂的一端与下悬架固定板固定连接，另一端与一个下转向节板固定连接；

位于上悬架固定板左端的上转向节板和下转向节板之间设有一左转向节，位于上悬架固定板右端的上转向节板和下转向节板之间设有一右转向节，所述左转向节竖轴的两端分别同与之相对应的一上转向节板和一下转向节板转动连接，所述右转向节竖轴的两端分别同与之相对应的另一上转向节板和另一下转向节板转动连接，所述左转向节和右转向节的横轴端均连接着一个轴承法兰座，每个轴承法兰座连接着与之相对应的前轮；所述左转向节和右转向节面向后桥组件一侧设有的连接杆均同与之相对应的一转向下关节轴承的孔端固定连接；

每个下悬架臂上均还连接着一个前轮减震器，每个前轮减震器一端同与之相对应的下悬架臂的中部相连，另一端穿过u型的上悬架臂连接在一个前减震器固定板，每个前减震器固定板均安装在车架上。

上述技术方案中，所述后桥组件包括后车架、一个后编码器、两个后轮、一个后桥电机、两个后轮减震器、两个后减震器固定板、两个关节轴承、两个关节轴承固定板及两个后桥电机固定板；

所述后车架靠近前桥组件一侧的左右两端各连接着一关节轴承，每个所述关节轴承的轴端均与后车架连接，每个所述关节轴承的孔端与一关节轴承固定板连接，每个所述关节轴承固定板均与车架固定连接；所述后桥电机通过后桥电机固定板固定在后车架上，且所述后桥电机的输入轴端连接后编码器，所述后桥电机的两个输出轴端分别连接一后轮；

所述后车架的上端还左右对称各连接一后轮减震器，每个所述后轮减震器一端与后车架固定，另一端通过一后减震器固定板安装在车架上。

上述技术方案中，所述后车架靠近前桥组件一侧的左右两端均通过螺纹连接着与之相对应关节轴承的轴端，并通过调节螺纹连接的长度来调节后桥组件与车架的平行度。

上述技术方案中，所述后桥电机配有减速器、抱闸器和差速器，所述后桥电机通过抱闸器与减速器连接，所述减速器与差速器连接；

所述抱闸器和差速器均还与控制组件连接；控制组件控制抱闸器的动作，实现刹车功能，控制组件还通过控制差速器的转速，从而控制减速器；所述后桥电机配有减速器、抱闸器和差速器，能保证大扭矩输出，有刹车功能，在转向时后轮的速度基本符合阿克曼转角理论，后轮做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率。

上述技术方案中，每个所述转向拉杆的两端均通过正、反牙螺纹分别同与之相对应的转向上关节轴承和转向下关节轴承连接、并通过调节螺纹连接的长度来调节前轮束角。

上述技术方案中，两块所述摇块板之间还设置有多个立柱，每个立柱的两端分别对应与两块摇块板固定连接；

所述所述摇块转向机构左右对称的两端部均设有一连接柱，每个所述连接柱均位于两块摇块板之间，且每个连接柱的两端分别与两块摇块板上相对应的位置固定连接，每个连接柱均还同与之对应的转向上关节轴承的孔端连接。

上述技术方案中，所述控制组件包括安装在车架中间的电池、稳压器、主控模块、转向电机驱动器及后桥电机驱动器，所述电池与稳压器电连接，所述稳压器与主控模块电连接；所述主控模块分别与转向电机驱动器、后桥电机驱动器电连接，所述转向电机驱动器与转向电机电连接，所述后桥电机驱动器与后桥电机；

所述电池还与转向电机驱动器、后桥电机驱动器电连接，为其供电；

所述后编码器和前编码器均还与主控模块电连接；主控模块根据后编码器和前编码器反馈的安防机器人底盘移动速度、角速度和线速度等参数来控制后桥电机和转向电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、机器人底盘前轮的角度位置和后轮的速度符合阿克曼转角理论，避免转向时路面产生对安防机器人行驶的附加阻力，避免轮胎磨损过快；并且能保证在转向时前轮和后轮均做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率；

2、本实用新型中，转向组件的摇块转向结构紧凑、稳固，转弯运动平稳，转向性能好；前桥组件采用独立悬架、并构成四连杆机构；后桥组件采用非独立悬架；且四轮都有减震，避障能力强，使机器人越障时车体平稳，震动小，保障电控元件的安全。

附图说明

图1为本实用新型的立体图一；

图2为本实用新型的右视图；

图3为本实用新型的立体图二；

图4为本实用新型的俯视图；

图5为本实用新型中转向组件的立体图；

图6为本实用新型中转向组件的后视图；

图7为本实用新型中前桥组件的立体图；

图8为本实用新型中前桥组件的后视图；

图9为本实用新型中转向组件与前桥组件的连接示意图；

图10为图9中a-a方向上的剖视图；

图11为本实用新型中后桥组件的立体图；

图12为本实用新型中后桥组件的后视图；

图13为本实用新型的工作原理图；

其中：1、车架；2、前桥组件；3、后桥组件；4、转向组件；5、控制组件；2.1、前轮；2.2、轴承法兰座；2.3、左转向节；2.4、右转向节；2.5、上转向节板；2.6、下转向节板；2.7、上悬架臂；2.8、下悬架臂；2.9、上悬架固定板；2.10、下悬架固定板；2.11、前轮减震器；2.12、前减震器固定板；3.1、后车架；3.2、后编码器；3.3、后轮；3.4、后桥电机；3.5、后轮减震器；3.6、后减震器固定板；3.7、关节轴承；3.8、关节轴承固定板；3.9、后桥电机固定板；4.1、前编码器；4.2、前编码器固定板；4.3、转向电机；4.4、转向轴；4.5、摇块板；4.6、立柱；4.7、轴承座；4.8、轴承座固定板；4.9、转向上关节轴承；4.10、转向拉杆；4.11、转向下关节轴承；5.1、电池；5.2、稳压器；5.3、主控模块；5.4、转向电机驱动器；5.5、后桥电机驱动器。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

参阅图1至图13，一种安防机器人底盘，包括车架1，所述车架1的前、后端分别安装有前桥组件2和后桥组件3，且所述前桥组件2采用独立悬架结构，所述后桥组件3采用非独立悬架，所述车架1上还安装有转向组件4和控制组件5；参阅图5和图6，所述转向组件4包括前编码器4.1、前编码器固定板4.2、转向电机4.3、转向轴4.4、两个摇块板4.5、立柱4.6、轴承座4.7、轴承座固定板4.8、两个转向上关节轴承4.9、两个转向拉杆4.10和两个转向下关节轴承4.11；转向电机3.4是单输出轴，例如转向电机型号为z6bld400。

所述转向电机4.3固定在车架1的前端上方，所述转向电机4.3的输出中空轴端固定穿接着转向轴4.4，所述转向轴4.4靠近转向电机4.3的一端连接前编码器4.1，且所述前编码器4.1通过前编码器固定板4.2固定在车架1上，所述转向轴4.4远离转向电机4.3的一端连接轴承座4.7，所述轴承座4.7连接轴承座固定板4.8，所述轴承座固定板4.8固定在车架1前端下方，所述转向轴4.4的中端设置有由上下对称设置的两块摇块板4.5构成的摇块转向机构，两块所述摇块板4.5之间还设置有多个立柱4.6，每个立柱4.6的两端分别对应与两块摇块板4.5固定连接，进一步的，多个所述的立柱4.6均设置在两个摇块板4.5的中部、且位于两个摇块板4.5之间；所述摇块转向机构与转向轴4.3固定连接，且摇块转向机构左右对称的两端部各设有一转向上关节轴承4.9；每个转向上关节轴承4.9的孔端同与之对应的摇块转向机构的端部连接；进一步的，摇块转向机构左右对称的两端部均设有一连接柱，每个所述连接柱均位于两块摇块板4.5之间，且每个连接柱的两端分别与两块摇块板4.5上相对应位置固定连接，每个连接柱均还同与之对应的转向上关节轴承4.9的孔端连接；更进一步的，所述两个摇块板4.5的形状均为等腰三角形、且大小相等，两个呈等腰三角形的摇块板4.5上下对称设置构成摇块转向机构；所述转向轴4.4设置在呈等腰三角形的摇块板4.5的顶角处，两个转向上关节轴承4.9的孔端左右对称分别设置在呈等腰三角形的摇块板4.5的两个底角处。

每个转向上关节轴承4.9轴端连接在一转向拉杆4.10的一端上，每个所述转向拉杆4.10的另一端均连接在一个转向下关节轴承4.11轴端上，每个所述转向下关节轴承4.11的孔端均连接在前桥组件2的左转向节2.3或者右转向节2.4上。所述摇块板4.5两端孔的位置是通过运动仿真出来，在转向时摇块转向机构带动其左右两侧对称各设有的转向上关节轴承4.9、一转向拉杆4.10、一转向下关节轴承4.11，从而带动与之对应的前轮2.1，并使得前轮2.1转向角基本符合阿克曼转角理论，前轮2.1做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率。

每个所述转向拉杆4.10的两端均通过正、反牙螺纹分别同与之相对应的转向上关节轴承4.9和转向下关节轴承4.11连接、并通过调节螺纹连接的长度来调节前轮2.1束角。

参阅图7至图10，所述前桥组件2对称布置在车架1前端，且所述前桥组件2包括两个前轮2.1、两个轴承法兰座2.2、一个左转向节2.3、一个右转向节2.4、两个上转向节板2.5、两个下转向节板2.6、两个上悬架臂2.7、两个下悬架臂2.8、一个上悬架固定板2.9、一个下悬架固定板2.10、两个前轮减震器2.11和两个前减震器固定板2.12；

所述上悬架固定板2.9和下悬架固定板2.10上下对称安装在车架1前端中部，所述上悬架固定板2.9的左右两端对称各连接有一个u型的上悬架臂2.7，每个所述u型的上悬架臂2.7的开口端与上悬架固定板2.9固定连接，每个所述u型的上悬架臂2.7的封闭端与一个上转向节板2.5固定连接；所述下悬架固定板2.10的左右两端对称各连接有一个由下悬架臂2.8构成三角形的梁柱结构，每个所述下悬架臂2.8的一端与下悬架固定板2.10固定连接，另一端与一个下转向节板2.6固定连接；

位于上悬架固定板2.9左端的上转向节板2.5和下转向节板2.6之间设有一左转向节2.3，位于上悬架固定板2.9右端的上转向节板2.5和下转向节板2.6之间设有一右转向节2.4，所述左转向节2.3竖轴的两端分别同与之相对应的一上转向节板2.5和一下转向节板2.6转动连接，所述右转向节2.4竖轴的两端分别同与之相对应的另一上转向节板2.5和另一下转向节板2.6转动连接，所述左转向节2.3和右转向节2.4的横轴端均连接着一个轴承法兰座2.2，每个轴承法兰座2.2连接着与之相对应的前轮2.1；所述左转向节2.3和右转向节2.4面向后桥组件一侧设有的连接杆均同与之相对应的一转向下关节轴承4.11的孔端固定连接；

每个下悬架臂2.8上均还连接着一个前轮减震器2.11，每个前轮减震器2.11一端同与之相对应的下悬架臂2.8的中部相连，另一端穿过u型的上悬架臂2.7连接在一个前减震器固定板2.12，每个前减震器固定板2.12均安装在车架1上。

本实用新型中，所述前桥组件2采用独立悬架，所述上悬架固定板2.9的左右两端对称各连接有一个u型的上悬架臂2.7，所述下悬架固定板2.10的左右两端各对称连接有一个下悬架臂2.8，每个下悬架臂2.8同下悬架固定板2.10与之对应一端构成三角形的梁柱结构，位于上悬架固定板2.9左端的上转向节板2.5和下转向节板2.6之间设有一左转向节2.3，位于上悬架固定板2.9右端的上转向节板2.5和下转向节板2.6之间设有一右转向节2.4，从而形成四连杆机构，结构稳固，同时通过两个前轮减震器2.12避震；在上转向节板2.5和下转向节板2.6中间孔端连接着左转向节2.3竖轴的孔端或者右转向节2.4竖轴的孔端，左转向节2.3竖轴或者右转向节2.4竖轴分别构成一个转轴，通过拉动左转2.3向节或者右转向节2.4连接杆的杆端，转动左转2.3向节或者右转向节2.4的竖轴，从而带动前轮2.1转动。

参阅图11和图12，所述后桥组件3包括后车架3.1、一个后编码器3.2、两个后轮3.3、一个后桥电机3.4、两个后轮减震器3.5、两个后减震器固定板3.6、两个关节轴承3.7、两个关节轴承固定板3.8、两个后桥电机固定板3.9,

所述后车架3.1靠近前桥组件2一侧的左右两端各连接着一关节轴承3.7，每个所述关节轴承3.7的轴端均与后车架3.1连接，进一步的，所述后车架3.1靠近前桥组件2一侧的左右两端均通过螺纹连接着与之相对应关节轴承3.7的轴端，通过调节螺纹连接的长度来调节后桥组件3与车架1的平行度。每个所述关节轴承3.7的孔端与一关节轴承固定板3.8连接，每个所述关节轴承固定板3.8与车架1固定连接；所述后桥电机3.4通过后桥电机固定板3.9固定在后车架3.1上，且所述后桥电机3.4的输入轴端连接后编码器3.2，所述后桥电机3.4的两个输出轴端分别连接一后轮3.3；后桥电机是双输出轴，例如后桥电机型号为t3-800b。

后车架3.1的上端还左右对称各连接一后轮减震器3.5，每个所述后轮减震器3.5一端与后车架固定，另一端通过一后减震器固定板3.6安装在车架1上。

所述后桥电机3.4还配有减速器、抱闸器和差速器，所述后桥电机3.4通过抱闸器与减速器连接，所述减速器与差速器连接；

所述抱闸器和差速器均还与控制组件5连接；控制组件5控制抱闸器的动作，实现刹车功能，控制组件5还通过控制差速器的转速，从而控制减速器；所述后桥电机3.4配有减速器、抱闸器和差速器，能保证大扭矩输出，有刹车功能，在转向时后轮3.3的速度基本符合阿克曼转角理论，后轮3.3做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率。

参阅图13，所述控制组件5包括安装在车架1中间的电池5.1、稳压器5.2、主控模块5.3、转向电机驱动器5.4及后桥电机驱动器5.5，所述电池5.1安装在车架1中间，且电池5.1的一侧安装稳压器5.2，另一侧安装转向电机驱动器5.4和后桥电机驱动器5.5，主控模块5.3安装在车架4中间；所述电池5.1与稳压器5.2电连接，所述稳压器5.2与主控模块5.3电连接；所述主控模块5.3分别与转向电机驱动器5.4、后桥电机驱动器5.5电连接，所述转向电机驱动器5.4与转向电机4.3电连接，所述后桥电机驱动器5.5与后桥电机3.4；

电池5.1还与转向电机驱动器5.4、后桥电机驱动器5.5电连接，为其供电；

所述后编码器3.2和前编码器4.1均还与主控模块5.3电连接；所述后桥电机3.4配有后编码器3.2和转向电机4.3配有前编码器4.1，能反馈安防机器人底盘移动速度，角速度，线速度等参数，主控模块5.3根据后编码器3.2和前编码器4.1反馈的安防机器人底盘移动速度、角速度和线速度等参数来控制后桥电机3.4和转向电机4.3。主控模块5.3控制安防机器人底盘。例如，稳压器型号为易稳48v～24，主控模块为慧驴模块(小驴机器人)。

转向时，所述控制组件5通过转向组件4来控制前桥组件2转向，同时通过控制后桥组件3转动来驱动前桥组件2转动，并使得前桥组件2的前轮2.1角度位置、及后桥组件3转向时后轮3.3速度均基本符合阿克曼转角理论。

本实用新型具有以下优点：机器人底盘前轮2.1的角度位置和后轮3.3的速度符合阿克曼转角理论，避免转向时路面产生对安防机器人行驶的附加阻力，避免轮胎磨损过快；并且能保证在转向时前轮2.1和后轮3.3均做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率；

转向组件中摇块转向结构紧凑、稳固，转弯运动平稳，转向性能好，前桥组件2采用独立悬架、并构成四连杆机构，后桥组件3采用非独立悬架，四轮都有减震，避障能力强，使机器人越障时车体平稳，震动小，保障电控元件的安全。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

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