技术领域
[0001] 本
发明涉及一种机器人底盘，更具体地说，本发明涉及一种基于槽轮机构的曲线运动的机器人底盘。
背景技术
[0002] 随着新科技的不断出现，人民的生活
水平不断的提高，普通的娱乐设施已经无法满足人们的娱乐需求，娱乐机器人的出现可以大大满足人民日益增长的娱乐需求。娱乐机器人可以通过行走或者其他的动作来供人观赏，起到娱乐的作用。娱乐机器人常用的一种底盘为轮式移动底盘。轮式移动底盘适合在平坦的环境下运动，具有效率高、速度快、
稳定性好等优点。但目前轮式移动平台为实现复杂的轨迹运动，通常采用多个
电机和多个
驱动轮的方式实现。
[0003] 中国发明
专利CN101659288A(
申请号：CN2009100351882)公开了一种底盘结构，其采用四个电机控制四个麦克纳姆轮转动，可以实现复杂的运动。
[0004] 中国实用新型专利CN206029852U(申请号：CN2016208746664)公开了一种机器人底盘，其包括三个在底盘以120度间隔分布的全向轮，每个全向轮都与电机连接，该底盘采用了三个电机和三个全向轮。上述底盘采用的电机和驱动轮较多，存在成本高、控制难度大等问题。因此研究单驱动的可以实现曲线运动轨迹的机器人底盘具有重要的意义。
发明内容
[0005] 针对
现有技术的上述技术问题，本发明提供了一种采用单驱动的基于槽轮机构的曲线运动的机器人底盘。该机器人底盘尤其可以用作娱乐机器人底盘。
[0006] 一种基于槽轮机构的曲线运动的机器人底盘，所述底盘包括
支撑结构和直接或间接安装到所述支撑结构的驱动机构、后轮、传动机构、转向机构、前轮架和前轮，所述驱动机构驱动所述后轮转动，所述传动机构将所述驱动机构的转动传递到所述转向机构，[0007] 其中，所述转向机构包括槽轮和长短臂杆，所述槽轮转动安装到所述支撑结构，所述槽轮具有第一槽和第二槽，所述长短臂杆包括旋
转轴和从所述
旋转轴伸出的长臂部分和短臂部分，所述旋转轴转动安装于所述支撑结构，所述长臂部分的末端和所述短臂部分的末端分别设有用于拨动所述槽轮的第一槽和第二槽的拨销，所述前轮能转动地安装到所述前轮架，所述前轮架固定安装到所述槽轮的旋转轴。
[0008] 在一种实施方式中，所述驱动机构包括：电机、
驱动轴、主动
齿轮和从动齿轮，所述电机固定到所述支撑结构，所述主动齿轮固定在所述电机的
输出轴上，所述从动齿轮固定到所述驱动轴，所述主动齿轮与所述从动齿轮
啮合，所述后轮包括左后轮和右后轮，所述左后轮和所述右后轮固定在所述驱动轴的轴向两端，所述驱动轴转动安装到所述支撑结构。
[0009] 在一种实施方式中，所述传动机构包括主动
锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮固定到所述驱动轴，所述从动锥齿轮固定到所述长短臂杆的旋转轴，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合。
[0010] 在一种实施方式中，所述传动机构包括蜗轮和
蜗杆，所述蜗杆固定到所述驱动轴，且与所述驱动轴同轴，所述蜗轮固定到所述长短臂杆的旋转轴，所述蜗杆与所述蜗轮啮合。
[0011] 在一种实施方式中，所述长臂部分和所述短臂部分从所述旋转轴起朝向相反方向延伸。
[0012] 在一种实施方式中，所述槽轮的第一槽和第二槽在所述槽轮的同一直径方向上延伸。
[0013] 在一种实施方式中，所述槽轮的第一槽和第二槽与所述槽轮的外周缘通过圆弧过渡。
[0014] 在一种实施方式中，所述支撑结构包括支撑架和与所述支撑架固定连接的支撑板，所述转向机构安装到所述支撑板。
[0015] 在一种实施方式中，在所述槽轮的第一状态，所述长臂部分的拨销进入所述槽轮的第二槽，随着所述长短臂杆的转动而拨动所述槽轮沿第一方向转动第一
角度后，所述槽轮进入第二状态，所述长臂部分的拨销与所述第二槽脱离；
[0016] 所述长短臂杆继续转动第二角度之后所述短臂部分的拨销进入处于所述第二状态的所述槽轮的第一槽，随着所述长短臂杆的转动而拨动所述槽轮沿第二方向转动所述第一角度后，所述槽轮回到所述第一状态，所述短臂部分的拨销与所述第一槽脱离，所述第二方向与第一方向相反。
[0017] 在一种实施方式中，所述底盘还包括用于将所述槽轮保持于所述第一状态和所述第二状态的限位结构。
[0018] 本发明的基于槽轮机构的曲线运动的机器人底盘采用单驱动的方式，可以实现例如8字型的曲线型复杂运动，具有成本低、控制简单、稳定性好等优点。
附图说明
[0019] 图1为本发明的机器人底盘的整体立体图。
[0020] 图2为本发明的机器人底盘的整体爆炸视图。
[0021] 图3的(a)至图3的(d)为本发明的机器人底盘的转向机构的原理图。
[0022] 图4示出了本发明的机器人底盘的转向机构的尺寸关系。
[0023] 附图标记说明
[0024] 1.支撑板、2.支撑架、3.右后轮、4.左后轮、5.驱动轴、6.电机、7.主动
直齿轮、8.从动直齿轮、9.主动锥齿轮、10.从动锥齿轮、11.长短臂杆、11A.旋转轴、11B.长臂部分、11C.短臂部分、12.槽轮、12B.第二槽、12C.第一槽、13.前轮、14.前轮架。
具体实施方式
[0025] 下面参照
说明书附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
[0026] 参见图1和图2，该机器人底盘包括支撑板1、支撑架2、右后轮3、左后轮4、驱动轴5、电机6、主动直齿轮7、从动直齿轮8、主动锥齿轮9、从动锥齿轮10、长短臂杆11、槽轮12、前轮13和前轮架14。
[0027] 支撑架2与支撑板1通过
螺栓固定连接，右后轮3和左后轮4分别通过销固定在驱动轴5的轴向两端。驱动轴5穿过支撑架2的圆柱孔，并可以在圆柱孔内转动。电机6与支撑架2通过螺钉固定连接，主动直齿轮7通过销固定在电机6的输出轴上，从动直齿轮8与驱动轴5通过销进行固定，主动直齿轮7和从动直齿轮8可以实现啮合。主动锥齿轮9与驱动轴5通过销进行固定，从动锥齿轮10与长短臂杆11的旋转轴11A固定连接，主动锥齿轮9和从动锥齿轮10可以实现啮合。长短臂杆11的旋转轴11A穿过支撑板1与支撑板1转动连接。槽轮12上有两个槽，且两个槽位于通过槽轮12中心的一条直线上，槽轮12的两个槽与槽轮12的外周缘通过圆弧过渡，便于后述的圆柱拨销进入槽轮12的槽。槽轮12的旋转轴穿过支撑板1与前轮架14固定连接，且槽轮12与支撑板1转动连接，前轮13与前轮架14转动连接，前轮架14转动的轴向与前轮13转动的轴向垂直。长短臂杆11包括长臂部分11B和短臂部分11C，长臂部分11B的一端和短臂部分11C的一端均连接在长短臂杆11的旋转轴上，长臂部分11B的另一端和短臂部分11C的另一端向相反方向延伸而形成，长臂部分11B和短臂部分11C的另一端还设有圆柱拨销，长短臂杆11的长臂部分11B的圆柱拨销和短臂部分11C的圆柱拨销可以分别嵌入槽轮12的槽中。圆柱拨销的直径等于或小于槽轮12中槽的宽度，从而圆柱拨销可以在槽轮12的槽中进行相对滑动。
[0028] 下面参照图4说明转向机构中的尺寸关系，图4仅示出尺寸关系，不用于说明连接关系。
[0029] BC和BD表示槽轮12的半径；
[0030] AD表示长短臂杆11的长臂部分11B的长度(长短臂杆11的旋转轴11A的中心到长臂部分11B的圆柱拨销的中心的距离)；
[0031] AC表示长短臂杆11的短臂部分11C的长度(长短臂杆11的旋转轴11A的中心到短臂部分11C的圆柱拨销的中心的距离)；
[0032] E点为长短臂杆11的旋转轴11A的中心A与槽轮12的中心B的连线的延长线与槽轮的交点；
[0033] A点、B点、C点可以构成一个三角形，A点、B点、D点可以构成一个三角形，角ABC与角DBE相等。可以按照上述方法确定长短臂杆11的长臂部分11B和短臂部分11C的长度。
[0034] 本发明的工作原理：
[0035] 下面参照图3说明基于槽轮机构的8字型运动的机器人底盘实现其8字型运动轨迹的工作原理：
[0036] 如图1所示，启动电机6，使机器人底盘运动，电机6带动主动直齿轮7和与其相互啮合的从动直齿轮8转动，从动直齿轮8带动驱动轴5转动，驱动轴5驱动右后轮3、左后轮4和主动锥齿轮9转动。主动锥齿轮9带动与其啮合的从动锥齿轮10转动，从动锥齿轮10驱动长短臂杆11绕长短臂杆11的旋转轴11A转动。图3中的箭头方向表示对应零件的旋转方向，图3的(a)所示状态为长短臂杆11和槽轮12的初始状态(槽轮12处于第一状态)。长短臂杆11的短臂部分11C的圆柱拨销进入槽轮12的第一槽12C并带动槽轮12转动，槽轮12驱动前轮架14转动，直至长短臂杆11的短臂部分11C的圆柱拨销脱离槽轮12的第一槽12C，如图3的(b)所示(槽轮12处于第二状态)。长短臂杆11继续旋转，槽轮12和前轮架13停止旋转(为了防止槽轮12继续转动，可以设置相应的限位结构)，直至长短臂杆11的长臂部分11B的圆柱拨销嵌入到槽轮12的第二槽12B中，如图3的(c)所示(槽轮12仍处于第二状态)。长短臂杆11的长臂部分11B带动槽轮12向相反方向转动，槽轮12驱动前轮架14向相反方向转动，直至长短臂杆11的长臂部分11B的圆柱拨销脱离槽轮12的第二槽12B，如图3的(d)所示(槽轮12回到第一状态)。之后长短臂杆11的继续旋转，槽轮12和前轮架14停止旋转(为了防止槽轮12继续转动，可以设置相应的限位结构)直至长短臂杆11的短臂部分11C的圆柱拨销嵌入到槽轮12的第一槽12C中回到如图3的(a)所示的初始状态。上述转向机构完成一个周期运动，机器人在行进中通过前轮架14的摆动完成两次方向相反的转向，使机器人完成了一个8字型的运动轨迹，机器人重复上述运动可以重复8字型运动轨迹。
[0037] 虽然在以上的具体实施方式中对本发明的具体技术方案进行了详细地阐述，但是还需要说明的是：
[0038] 1、虽然上述实施方式中使用主动直齿轮7和从动直齿轮8带动驱动轴5转动，然而本发明不限于此，还可以使用
斜齿轮或其他传动方式。
[0039] 2、虽然上述实施方式中使用主动锥齿轮9和从动锥齿轮10将左右延伸的驱动轴5的转动转换成了长短臂杆11的绕竖直旋转轴11A的转动，然而本发明不限于此，还可以使用
蜗轮蜗杆的方式传动，具体的，蜗杆与驱动轴5同轴连接，蜗轮与长短臂杆11的旋转轴固定连接，蜗杆与蜗轮啮合。
[0040] 3、本发明的机器人底盘不限于进行8字型运动，而且可以进行S形等其它曲线运动。
[0041] 4、可以单独由支撑架来支撑长短臂杆11和槽轮12而省略支撑板1，因而，本发明的支撑结构可以包括支撑架，或者包括支撑架2和支撑板1。
[0042] 5、长短臂杆11的长臂部分11B和短臂部分11C不必须在同一方向(同一直线)上延伸，长臂部分11B和短臂部分11C可以形成非180度的夹角。而且，长臂部分11B自身及短臂部分11C自身也不必直线状地延伸。
