本發(fā)明屬于機(jī)器人領(lǐng)域，具體為應(yīng)用于變電站運(yùn)維巡檢機(jī)器人四輪全向轉(zhuǎn)動(dòng)功能的底盤。

背景技術(shù)：

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有變電站四輪巡檢人目前驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向方式為：

（1）四輪驅(qū)動(dòng)

優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)性能好，可零轉(zhuǎn)彎半徑，越障能力強(qiáng)，可適應(yīng)多種地面，負(fù)載能力強(qiáng)；缺點(diǎn)：易打滑、控制精度低(姿態(tài))，尤其體現(xiàn)在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，里程計(jì)反饋誤差大；

（2）導(dǎo)向舵輪+驅(qū)動(dòng)輪

優(yōu)點(diǎn)：類似后驅(qū)汽車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，姿態(tài)與位置控制解耦，具有一定的越障能力，傳動(dòng)效率高，負(fù)載能力強(qiáng)；缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)彎半徑大；

（3）四輪驅(qū)動(dòng)+360度導(dǎo)向

優(yōu)點(diǎn)：姿態(tài)與位置控制解耦，具有較好的越障能力，傳動(dòng)效率高，負(fù)載能力強(qiáng)，可全向、全姿態(tài)、零半徑轉(zhuǎn)彎；缺點(diǎn)：傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、解耦控制復(fù)雜。

采用第三種方式目前還有很多問(wèn)題需要解決，其中，機(jī)器人底盤的合理設(shè)計(jì)為這種方案的實(shí)現(xiàn)提供了機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，這其中重點(diǎn)需要解決為四個(gè)車輪預(yù)留足夠空間、有效降低車體重心、電氣布局合理等問(wèn)題。

現(xiàn)有中，也出現(xiàn)了一些關(guān)于機(jī)器人底盤的相關(guān)申請(qǐng)文件，分別為一種輪腿式機(jī)器人底盤懸掛裝置（申請(qǐng)?zhí)枮?012103852288）和一種用于四輪移動(dòng)機(jī)器人底盤的懸架（申請(qǐng)?zhí)枮?014103068843），這些申請(qǐng)文件都存在結(jié)果復(fù)雜，不易維護(hù)等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種四輪全向轉(zhuǎn)動(dòng)巡檢機(jī)器人底盤，解決了四個(gè)全向轉(zhuǎn)動(dòng)輪子需要較大的空間，承重點(diǎn)分布在四個(gè)車輪和底盤的結(jié)合處，結(jié)合部如何設(shè)計(jì)堅(jiān)固，底盤內(nèi)部元件分布需將重心設(shè)計(jì)在正中央，盡量保障四個(gè)支垂直方向壓力均衡，防止某個(gè)輪及其傳動(dòng)軸提前損壞，內(nèi)部主要部件的腔室合理分布，保證電氣走線的合理便捷性等問(wèn)題。

本發(fā)明按以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種四輪全向轉(zhuǎn)動(dòng)巡檢機(jī)器人底盤，該底盤自下而上依次由用于盛放電池的電池掛載層，用于安裝控制電氣部件的主容納層和用于起到升降和支撐作用的升降機(jī)構(gòu)安裝層連接組成。

優(yōu)選的是，所述電池掛載層為一個(gè)正前面開放的長(zhǎng)方體電池腔室，所述電池腔室的封閉面兩側(cè)各安裝有一個(gè)側(cè)耳，所述電池腔室通過(guò)兩側(cè)的側(cè)耳固定安裝在主容納層底部正中央；所述電池腔室的開口面兩端各安裝有一個(gè)外護(hù)板，所述外護(hù)板上設(shè)置有多個(gè)排氣孔。

優(yōu)選的是，所述主容納層包括底部橫向承重支架、上部承重支架、主控計(jì)算機(jī)安裝腔室和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位。

優(yōu)選的是，所述底部橫向承重支架由兩根主橫梁和設(shè)置在兩根主橫梁之間的多個(gè)縱向橫梁組成；所述上部承重支架為一個(gè)框型骨架，所述底部橫向承重支架和上部承重支架之間通過(guò)多個(gè)立向承重柱連接，從而形成一個(gè)主承重框架。

優(yōu)選的是，所述主控計(jì)算機(jī)安裝腔室為一個(gè)設(shè)置在底部橫向承重支架和上部承重支架之間的腔室，在腔室的的中心區(qū)域安裝有主控制計(jì)算機(jī)，在該腔室兩側(cè)設(shè)置有多個(gè)控制板卡安裝點(diǎn)。

優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位分布在底部橫向承重支架的四個(gè)角上，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位包括安裝位支架、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)固定臂、轉(zhuǎn)向電機(jī)和編碼器，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)和編碼器分別安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)固定臂上，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)固定臂安裝在安裝位支架上，所述安裝位支架安裝在立向承重柱上；所述轉(zhuǎn)向電機(jī)通過(guò)車輪轉(zhuǎn)軸與車輪相連。

優(yōu)選的是，所述電池腔室的四個(gè)角處設(shè)置為能夠使得車輪具備360度無(wú)阻擋轉(zhuǎn)動(dòng)空間的弧形角。

優(yōu)選的是，所述升降機(jī)構(gòu)安裝層包括連接環(huán)、機(jī)器人頂部外殼支架、云臺(tái)升降支架；所述連接環(huán)沿著整個(gè)上部承重支架的內(nèi)框邊沿布置，所述機(jī)器人頂部外殼支架和云臺(tái)升降支架的底端分別穿過(guò)連接環(huán)后固定在主容納層內(nèi)。

優(yōu)選的是，所述主容納層的前端中間處設(shè)置有前防護(hù)支撐板，所述主容納層的前端中間處設(shè)置有后防護(hù)支撐板。

優(yōu)選的是，所述主容納層的前端和后端兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)手持把手，并通過(guò)連接把手支撐塊增加手持把手的穩(wěn)定性。

本發(fā)明有益效果：

1、采用分層設(shè)計(jì)方法，保證機(jī)器人部件的合理布局，使得整體重心位于中央并保持較低高度，增加了機(jī)器人行進(jìn)的穩(wěn)定性；同時(shí)電源線、控制板卡通信線路、升降機(jī)構(gòu)電氣連接幾乎以主控制計(jì)算機(jī)為中心向四周和上下布置，極大提高了布線的合理、便捷、可靠性。

2、最底層中央僅僅設(shè)置一個(gè)相對(duì)小的電源安裝腔室，使得其周圍具有足夠的空間滿足車輪繞其安裝傳動(dòng)軸360度轉(zhuǎn)動(dòng)，使得底盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可采用每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪獨(dú)立運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向，可行進(jìn)中轉(zhuǎn)向，原地360度轉(zhuǎn)向。

3、機(jī)器人底盤的中間主容納層四個(gè)角上設(shè)置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位，使得支撐點(diǎn)在大機(jī)身重量情況下長(zhǎng)時(shí)間不變形。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的四輪全向轉(zhuǎn)動(dòng)巡檢機(jī)器人底盤的一優(yōu)選實(shí)施例整體安裝效果圖；

圖2為根據(jù)圖1所示的四輪全向轉(zhuǎn)動(dòng)巡檢機(jī)器人底盤的俯視圖；

圖3為根據(jù)圖1所示的四輪全向轉(zhuǎn)動(dòng)巡檢機(jī)器人底盤的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為根據(jù)圖1所示的四輪全向轉(zhuǎn)動(dòng)巡檢機(jī)器人底盤的主容納層示意圖；

100—電池掛載層，101—電池腔室，102—側(cè)耳，103—外護(hù)板，104—排氣孔，200—主容納層，201—底部橫向承重支架，202—上部承重支架，203—主控計(jì)算機(jī)安裝腔室，204—轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位，205—把手支撐塊，206—安裝位支架，207—轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)固定臂，208—車輪轉(zhuǎn)軸，209—車輪，210—前防護(hù)支撐板，211—后防護(hù)支撐板，212—手持把手，300—升降機(jī)構(gòu)安裝層，301—連接環(huán)，302—機(jī)器人頂部外殼支架，303—云臺(tái)升降支架。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1至圖4所示，一種四輪全向轉(zhuǎn)動(dòng)巡檢機(jī)器人底盤，該底盤自下而上依次由電池掛載層100，主容納層200，升降機(jī)構(gòu)安裝層300中心對(duì)齊連接組成；電池掛載層100用于安裝密度較大的電池，主容納層200用于安置控制計(jì)算機(jī)、卡板等電氣部件同時(shí)也是承重的核心層，升降機(jī)構(gòu)安裝層300用于支撐機(jī)器人頂部外殼支架302、云臺(tái)升降支架303等組件，各層功能明確。

電池掛載層100為一個(gè)正前面開放的長(zhǎng)方體電池腔室101，電池腔室101的封閉面兩側(cè)各安裝有一個(gè)側(cè)耳102，電池腔室101通過(guò)兩側(cè)的側(cè)耳102固定安裝在主容納層200底部正中央。電池腔室101的開口面兩端各安裝有一個(gè)外護(hù)板103，外護(hù)板103上設(shè)置有多個(gè)排氣孔104，起到通風(fēng)散熱作用。電池腔室101的四個(gè)角處設(shè)置為能夠使得車輪209具備360度無(wú)阻擋轉(zhuǎn)動(dòng)空間的弧形角，即給四個(gè)全向轉(zhuǎn)動(dòng)209車輪預(yù)留了足夠空間；同時(shí)，又降低了笨重電池的中心，增加了車體行走的穩(wěn)定性。

主容納層200包括底部橫向承重支架201、上部承重支架202、主控計(jì)算機(jī)安裝腔室203和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位204。

底部橫向承重支架201由兩根主橫梁和設(shè)置在兩根主橫梁之間的多個(gè)縱向橫梁組成；上部承重支架202為一個(gè)框型骨架，底部橫向承重支架201和上部承重支架202之間通過(guò)多個(gè)立向承重柱連接，從而形成一個(gè)主承重框架。

主控計(jì)算機(jī)安裝腔室203為一個(gè)設(shè)置在底部橫向承重支架201和上部承重支架202之間的腔室，在該腔室兩側(cè)設(shè)置有多個(gè)控制板卡安裝點(diǎn)，用于安裝輕小的輔助控制板卡，保證中央重心點(diǎn)，同時(shí)四周承重均橫，方便以主控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行電氣布線。

轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位204分布在底部橫向承重支架201的四個(gè)角上，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位204包括安裝位支架206、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)固定臂207、轉(zhuǎn)向電機(jī)和編碼器，轉(zhuǎn)向電機(jī)和編碼器分別安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)固定臂207上，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)固定臂207安裝在安裝位支架206上，安裝位支架206安裝在立向承重柱上；轉(zhuǎn)向電機(jī)通過(guò)車輪轉(zhuǎn)軸208與車輪209相連。

主容納層200四個(gè)角上設(shè)置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位204，使得支撐點(diǎn)在大機(jī)身重量情況下長(zhǎng)時(shí)間不變形，四個(gè)車輪209能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向，可行進(jìn)中轉(zhuǎn)向，原地360度轉(zhuǎn)向。

升降機(jī)構(gòu)安裝層300包括連接環(huán)301、機(jī)器人頂部外殼支架302、云臺(tái)升降支架303；連接環(huán)301沿著整個(gè)上部承重支架202的內(nèi)框邊沿布置，機(jī)器人頂部外殼支架302和云臺(tái)升降支架303的底端分別穿過(guò)連接環(huán)301后固定在主容納層200內(nèi)。

主容納層200的前端中間處設(shè)置有前防護(hù)支撐板210，主容納層200的前端中間處設(shè)置有后防護(hù)支撐板211，防止機(jī)器人底盤在巡檢時(shí)出現(xiàn)被硬物撞壞的現(xiàn)象。

主容納層200的前端和后端兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)手持把手212，并通過(guò)連接把手支撐塊205增加手持把手212的穩(wěn)定性。

本發(fā)明采用分層設(shè)計(jì)方法，保證機(jī)器人部件的合理布局，使得整體重心位于中央并保持較低高度，增加了機(jī)器人行進(jìn)的穩(wěn)定性；同時(shí)電源線、控制板卡通信線路、升降機(jī)構(gòu)電氣連接幾乎以主控制計(jì)算機(jī)為中心向四周和上下布置，極大提高了布線的合理、便捷、可靠性。最底層中央僅僅設(shè)置一個(gè)相對(duì)小的電源安裝腔室，使得其周圍具有足夠的空間滿足車輪繞其安裝傳動(dòng)軸360度轉(zhuǎn)動(dòng)，使得底盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可采用每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪獨(dú)立運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向，可行進(jìn)中轉(zhuǎn)向，原地360度轉(zhuǎn)向。機(jī)器人底盤的中間主容納層四個(gè)角上設(shè)置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)安裝位，使得支撐點(diǎn)在大機(jī)身重量情況下長(zhǎng)時(shí)間不變形。

盡管具體地參考其優(yōu)選實(shí)施例來(lái)示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變而不脫離所附權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明的范圍。以上結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例做了詳細(xì)描述，但并非是對(duì)本發(fā)明的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。