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Patent Searching and Data


Title:
WALKING MECHANISM, ROBOT HAVING SAME, AND SELF-WALKING GRASS CUTTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/153186
Kind Code:
A1
Abstract:
A walking mechanism, a robot having same, and a self-walking grass cutter (100). The walking mechanism comprises a walking wheel group; each walking wheel (31a, 31b, 32a, 32b) in the walking wheel group comprises a wheel outer tire (35) which can be supported on the ground; each wheel outer tire (35) comprises a tread outer side which makes contact with the ground during walking and a corresponding tread inner side; tread patterns which are distributed in the circumferential direction of the wheel outer tire (35) are arranged on the tread outer side, and are constructed into a plurality of pattern strips (351) inclined along a same direction; an included angle is formed between the extending direction of each pattern strip (351) and a moving direction of each walking wheel (31a, 31b, 32a, 32b); the extending direction of the pattern strips (351) on each walking wheel (31a, 31b, 32a, 32b) in the walking wheel group is opposite to that on the adjacent walking wheel (31a, 31b, 32a, 32b); and looking from the bottom up, patterns of the tread patterns on the four walking wheels (31a, 31b, 32a, 32b) of the walking mechanism appear to radiate outward from the centers of the four walking wheels (31a, 31b, 32a, 32b). The walking mechanism and the robot having same can be effectively adapted to uneven grounds.

Inventors:
KONG, Zhao (No. 8, Tingrong Street Suzhou Industrial Par, Suzhou Jiangsu 0, 215000, CN)
GUO, Ning (No. 8, Tingrong Street Suzhou Industrial Par, Suzhou Jiangsu 0, 215000, CN)
CUI, Jiangwei (No. 8, Tingrong Street Suzhou Industrial Par, Suzhou Jiangsu 0, 215000, CN)
XU, Ronghua (No. 8, Tingrong Street Suzhou Industrial Par, Suzhou Jiangsu 0, 215000, CN)
Application Number:
CN2018/073149
Publication Date:
August 30, 2018
Filing Date:
January 18, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SUZHOU CLEVA PRECISION MACHINERY & TECHNOLOGY CO., LTD. (No. 18, Huahong Street Suzhou Industrial Par, Suzhou Jiangsu 0, 215000, CN)
International Classes:
B60C11/03; B62D61/00
Foreign References:
CN107521292A2017-12-29
CN206579417U2017-10-24
JPH07246963A1995-09-26
GB498668A1939-01-11
CN102849136A2013-01-02
CN1970319A2007-05-30
CN102596594A2012-07-18
CN205468330U2016-08-17
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Claims:
权利要求书

一种行走机构 (30) , 其特征在于: 包括行走轮组, 沿着行走机构的 行进方向, 所述行走轮组包括设置在前的两个前轮以及相对的两个后 轮, 位于同一侧的前轮和后轮设置为同步转动, 所述行走轮组中的每 个行走轮包括能够支撑于地面的轮外胎 (35) , 所述轮外胎包括行走 吋接触地面的胎面外侧, 所述胎面外侧设置有沿所述轮外胎周向分布 的胎面花纹, 所述胎面花纹构造为多个花纹条, 相邻两个所述花纹条 之间形成花纹沟, 四个行走轮的胎面花纹呈现从四个行走轮的中心向 外辐射状。

根据权利要求 1所述的行走机构, 其特征在于, 所述胎面花纹构造为 沿同一方向倾斜的多个花纹条, 每两个花纹条之间形成花纹沟, 所述 多个花纹条中每个花纹条的延伸方向与所述每个行走轮的行进方向的 具有夹角。

根据权利要求 1或 2任意一项所述的行走机构, 其特征在于, 所述行走 轮组中的每个行走轮的所述轮外胎 (35) 具有相同的所述胎面花纹, 所述行走轮组中的任意一个行走轮轮外胎 (35) 的安装方向与其相邻 行走轮轮外胎 (35) 的安装方向相反。

根据权利要求 2所述的行走机构, 其特征在于, 所述两个前轮之间和 两个后轮之间具有相等的第一轮距, 位于一侧的前轮和后轮之间和位 于另一侧的前轮和后轮具有相等的第二轮距, 所述花纹延伸角为所述 第二轮距与所述第一轮距的比值的反正切值。

根据权利要求 2所述的行走机构, 其特征在于, 所述花纹延伸角为锐 角。

根据权利要求 2所述的行走机构, 其特征在于, 所述花纹延伸角为不 小于 25度的锐角。

根据权利要求 1~6任意一项所述的行走机构, 其特征在于, 每个所述 花纹条 (351) 的宽度自其中部向其延伸方向的两端递减。

根据权利要求 1~6任意一项所述的行走机构, 其特征在于, 所述轮外 胎 (35) 还包括沿着轮外胎轴向位于所述胎面外侧两端的第一胎肩 (

353) 和第二胎肩 (354) , 所述轮外胎 (35) 具有垂直于其轴向且位 于中部的赤道面, 所述第一胎肩 (353) 和第二胎肩 (354) 关于所述 赤道面对称。

根据权利要求 8所述的行走机构, 其特征在于, 所述轮外胎还包括行 走吋与所述胎面外侧相对的胎面内侧, 所述胎面内侧设置多个加强筋 (357) , 所述多个加强筋设置在所述第一胎肩 (353) 和第二胎肩 (

354) 之间并且沿着轮外胎周向均匀分布。

根据权利要求 8所述的行走机构, 其特征在于, 所述第一胎肩 (353) 和第二胎肩 (354) 具有靠近所述赤道面的内侧以及远离所述赤道面 的外侧, 所述外侧设置凸缘 (356) , 所述凸缘 (356) 向所述轮外胎 的旋转中心延伸, 所述凸缘 (356) 与所述赤道面平行。

根据权利要求 1~6任意一项所述的行走机构, 其特征在于, 所述胎面 花纹的外表面上设置有附花纹, 所述附花纹构造为沿着所述花纹条的 延伸方向排列的多个突出部和凹陷部; 每个所述附花纹具有附花纹延 伸角, 所述附花纹延伸角定义为所述突出部的延伸方向与轮外胎胎面 周向之间的夹角。

根据权利要求 11所述的行走机构, 其特征在于, 每个所述行走轮的所 述轮外胎具有相同的所述胎面花纹; 每个所述轮外胎的每个花纹条具 有相同的附花纹。

根据权利要求 11所述的行走机构, 其特征在于, 所述附花纹延伸角不 大于 10度。

根据权利要求 11所述的行走机构, 其特征在于, 所述附花纹延伸角不 大于 5度。

根据权利要求 11所述的行走机构, 其特征在于, 在同一所述花纹条上 的多个所述附花纹具有相同或不同的附花纹延伸角。

一种机器人, 所述机器人包括机体及安装于机体的如权利要求 1至 15 中任一权利要求所述的行走机构。 [权利要求 17] —种自行走割草机, 所述自行走割草机包括机体及安装于机体的如权 利要求 1至 15中任一权利要求所述的行走机构。

Description:
说明书 发明名称:行走机构、 具有该行走机构的机器人及自行走割草机 技术领域

[0001] 本发明涉及一种行走机构及具有该行走机构的 机器人, 尤其涉及一种具有四轮 的行走机构及具有该行走机构的自行走割草机 。

背景技术

[0002] 目前我们用到的机器人割草机的自身定位是通 过激光发射和接收来确定激光发 射源的位置 (激光发射和接收位置重合) , 然后再根据激光发射源与刀片旋转 中心的位置关系计算出刀片的中心位置; 当机器发生旋转吋, 计算激光发射源 位置改变, 这样整个运算系统就相当复杂。 若把机身旋转中心、 激光发射源中 心和转台旋转中心设计在同一垂直轴上, 这样大大简化了系统的运算, 提供运 算效率。 因此, 软件上希望小车围绕转台中心原地旋转 (例如左右轮反向同速 运转) , 但对于绝大多数轮纹形式, 原地旋转吋侧滑严重。

[0003] 若轮胎的轮纹摩擦力过大 (如钉子形轮纹) , 则原地旋转会发生抖动, 严重吋 会发生跳动现象。 若轮纹的摩擦力过小, 则直行的吋候可能会侧滑。

[0004] 另外, 机器人割草机行进到各种不平地面, 如连续缓变的不平地面, 因长期使 用磨损而造成; 小台阶, 地面装饰造成的较小的地面台阶,一般高度差 于车轮 辊子半径; 局部的凹陷或突起; 斜坡边界; 入口通道斜面或无障通道与地面的 边界处, 机器人割草机的行走机构不能很好的适应, 造成行走吋打滑或者抖动

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 为实现上述发明目的, 本发明提供了一种行走机构, 包括行走轮组以及驱动所 述行走轮组的行走马达, 沿着行走机构的行进方向, 所述行走轮组包括设置在 前的两个前轮以及相对的两个后轮, 位于同一侧的前轮和后轮设置为同步转动 , 所述行走轮组中的每个行走轮包括能够支撑于 地面的轮外胎, 所述轮外胎包 括行走吋接触地面的胎面外侧以及相对的胎面 内侧, 所述胎面外侧设置有沿所 述轮外胎周向分部的胎面花纹, 所述胎面花纹构造为沿同一方向倾斜的多个花 纹条, 每两个花纹条之间形成花纹沟, 所述多个花纹条中每个花纹条的延伸方 向与所述每个行走轮的行进方向的具有夹角, 所述行走轮组中每个行走轮与其 相邻的行走轮的花纹条的延伸方向相反的设置 , 并且从下向上仰视所述行走机 构, 四个行走轮的胎面花纹形成的花纹呈现从四个 行走轮的中心向外辐射状。

[0006] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 每个花纹条的宽度自其中部向其延伸方 向的两端递减。

[0007] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述轮外胎还包括沿着轮外胎轴向位于 所述胎面外侧两端的第一胎肩和第二胎肩, 所述轮外胎具有垂直于其轴向且位 于中部的赤道面, 所述第一胎肩和第二胎肩关于所述赤道面对称 。

[0008] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述胎面内侧设置多个加强筋, 所述多 个加强筋设置在所述第一胎肩和第二胎肩之间 并且沿着轮外胎周向均匀分布。

[0009] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述第一胎肩和第二胎肩具有靠近所述 赤道面的内侧以及远离所述赤道面的外侧, 所述外侧设置凸缘, 所述凸缘向所 述轮外胎的旋转中心延伸。

[0010] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述凸缘与所述赤道面平行。

[0011] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述多个花纹条中每个花纹条的延伸方 向与所述每个行走轮的行进方向之间的夹角不 小于 25度。 。

[0012] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述每个花纹条构造为梭形。

[0013] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述两个前轮之间和两个后轮之间具有 相等的第一轮距, 位于一侧的前轮和后轮之间和位于另一侧的前 轮和后轮具有 相等的第二轮距, 每个花纹条的延伸方向与所述每个行走轮的行 进方向的夹角 度数为第二轮距与第一轮距的比值的反正切值 。

[0014] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述胎面花纹上设置有附花纹, 所述附 花纹构造为沿着与所述花纹条的延伸方向呈角 度的方向延伸的多个突出部或凹 陷部。 [0015] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述多个突出部或凹陷部的延伸方向与 所述行进方向平行。

[0016] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述多个突出部或凹陷部的延伸方向与 所述行进方向具有不大于 10度的夹角。

[0017] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述多个突出部或凹陷部的延伸方向与 所述行进方向具有不大于 5度的夹角。

[0018] 作为本发明一实施方式的进一步改进, 所述多个突出部或凹陷部的延伸方向相 互之间平行或非平行设置。

[0019] 本发明还提供了一种机器人, 该机器人在行走吋能够有效的适应各种不平地 面

, 所述机器人包括机体及安装于机体的如上所述 的行走机构。

[0020] 本发明还提供了一种自行走割草机, 该自行走割草机在行走吋能够有效地适应 各种不平地面, 所述自行走割草机包括机体及安装于机体的如 上所述的行走机 构。

[0021] 与现有技术相比, 本发明的有益效果在于: 本发明的行走机构能够有效的避免 行走到各种地面以及原地旋转吋的打滑现象, 行走更加平稳可靠, 而且具有该 行走机构的机器人直线前进 /后退、 利用左右轮的差速转弯或原地旋转吋更加稳 定, 从而提高行走和工作效率。

发明的有益效果

对附图的简要说明

附图说明

[0022] 图 1是本发明优选的实施方式中机器人割草机的 视图;

[0023] 图 2是图 1中的机器人割草机的仰视图;

[0024] 图 3是图 1中的机器人割草机的行走机构简图;

[0025] 图 4是图 1中的机器人割草机的行走轮的轮外胎的立体 ;

[0026] 图 5是图 4中的轮外胎的主视图;

[0027] 图 6是图 5中沿 A-A线的剖视图;

[0028] 图 7是图 5中沿 B-B线的剖视图;

[0029] 图 8是图 5中沿 C-C线的剖视图; [0030] 图 9是图 5中沿 D-D线的剖视图;

[0031] 图 10是本发明优选的实施方式中在行走轮的胎面 纹上设置附花纹的第一种构 造的示意图;

[0032] 图 11是在行走轮的胎面花纹上设置附花纹的第二 构造的示意图;

[0033] 图 12是在行走轮的胎面花纹上设置附花纹的第三 构造的示意图;

[0034] 图 13是在行走轮的胎面花纹上设置附花纹的第四 构造的示意图;

[0035] 图 14是在行走轮的胎面花纹上设置附花纹的第五 构造的示意图。

本发明的实施方式

[0036] 以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明 进行详细描述。 但这些实施方式 并不限制本发明, 本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做 出的结构、 方 法、 或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内 。

[0037] 参照图 1到图 3所示, 本发明优选的实施例中, 机器人优选为割草机器人 100 ( 或称为自行走割草机) , 割草机器人 100包括机体 20以及安装于机体的行走机构 30, 行走机构 30包括行走轮组以及驱动行走轮组的行走马达 (图未示), 割草机器 人 100通过使用无绳电源给行走马达供电, 如电池包、 太阳能电池板等, 当然也 可使用有线电源连接市电供电。 本领域技术人员能够知道, 本实施例中的行走 马达也可等效地替换为内燃机, 如汽油发动机、 柴油发动机等。 本实施例中, 行走轮组包括四个行走轮 31a、 31b、 32a. 32b , 沿着割草机器人或者行走机构的 行进方向, 分别为前行走轮 31a、 31b和后行走轮 32a、 32b , 这里的行进方向可以 是前进方向或者后退方向, 因此前行走轮和后行走轮也是相对而言。 其中, 位 于同一侧的行走轮设置为同步转动, 即左前行走轮 31a与左后行走轮 32a同步, 右 前行走轮 31b与右后行走轮 32b同步。 行走马达包括两个, 两个行走马达前置或 者后置, 也可以一个前置一个后置, 每个行走马达通过带传动的方式能够驱动 同一侧的行走轮实现同步转动, 如此可不设转向机构, 利用左行走轮与右行走 轮的转速差进行转向。 当然, 也可以使用四个行走马达分别驱动四个行走轮 。

[0038] 参照图 4到图 9所示, 四个行走轮的形状构造相同, 每一个行走轮均包括轮毂 ( 图未示) 和安装在轮毂上的轮外胎 35, 轮外胎可以为实心胎, 也可以为充气胎 。 为了使行走轮能够有效的适应各种不平的地面 , 轮外胎 35上设置有特定形状 的花纹, 当然, 行走轮的轮毂和轮外胎可以一体设置, 即轮外胎是轮毂的一部 分, 在轮毂接触地面的面上设置相应的花纹。 具体的, 轮外胎 35括行走吋接触 地面的胎面外侧以及相对的胎面内侧, 胎面外侧设置有沿轮外胎周向分部的胎 面花纹, 该胎面花纹构造为沿同一方向倾斜的多个花纹 条 351, 每两个花纹条 35 1之间形成花纹沟 352, 多个花纹条和多个花纹沟间隔交替设置, 并且花纹沟 352 和花纹条 351之间大致平行, 花纹沟 352和花纹条 351均是从轮外胎 35轴向的一侧 延伸到另一侧。

[0039] 本实施例中优选的, 花纹条 351大致呈梭形, 即花纹条 351的两端宽度较小, 花 纹条 351的中部宽度较大, 也可以认为是花纹条的宽度沿其中部向其延伸 方向的 两端递减。 胎面外侧具有沿着轮外胎 35轴向位于两侧的胎肩以及两侧胎肩之间 的胎中面 355, 胎肩包括关于轮外胎赤道面 P对称的第一胎肩 353和第二胎肩 354 , 赤道面 P即垂直于轮外胎 35轴向且位于其中部的平面, 在关于胎肩的描述中, 称靠近轮外胎赤道面 P的一侧为内侧, 远离轮外胎赤道面 P的一侧为外侧。 其中 , 胎中面 355大致为环形面, 胎肩相对于胎中面 355倾斜设置, 即胎肩由胎中面 3 55朝向轮外胎 35的旋转中心倾斜。 胎肩外侧包括凸缘 356, 凸缘 356向朝向轮外 胎的旋转中心延伸, 大致与轮外胎赤道面 P平行。

[0040] 胎面内侧设置有多个加强筋 357, 加强筋 357位于第一胎肩 353和第二胎肩 354之 间, 并且沿着轮外胎 35的周向均匀布置, 用于保持第一胎肩 353和第二胎肩 354 之间的距离。

[0041] 进一步的, 多个花纹条中每个花纹条 351的延伸方向 (图 5中轴线 X) 与赤道面 P或者轮外胎 35的行进方向的夹角为锐角 α, oc尤其是大于 25度且小于 90度, 进一 步优选的方案是 α大于 40度且小于 50度。 本实施例中, α为 48度, 具体的, 该角 度可根据左右轮距和前后轮距进行计算。 如图 3所示, 本实施例中优选的, 两个 前轮之间的轮距与两个后轮之间的轮距相等, 即两个前轮之间和两个后轮之间 具有相等的第一轮距 W, 左右轮距可以认为是两个前轮的赤道面 P之间或两个后 轮的赤道面 P之间的距离, 左侧的前轮和后轮之间的轮距和右侧的前轮和 后轮之 间的轮距相等, 即位于一侧的前轮和后轮之间和位于另一侧的 前轮和后轮具有 相等的第二轮距 L, 前后轮距可以认为是同一侧的前轮与后轮的旋 转轴线之间的 距离。 那么, 即 t an ot = L / W, α便等于第二轮距与第一轮距的比值的反正切

[0042] 从上向下俯视机器人, 以四个行走轮的分布中心 (即连接四个行走轮与轮轴的 交点得到的矩形的几何中心) 为圆心, 以圆心到轮轴与赤道面 Ρ交点的距离为半 径做圆, 并以轮轴与赤道面 Ρ的交点作为切点做圆的切线, 该切线即为轴线 X, 并且, 从下向上仰视割草机器人, 其四个行走轮的胎面花纹形成的花纹呈现从 四轮中心向外辐射状, 也就是说, 行走轮与地面接触的花纹呈现从四轮中心向 外辐射状, 从而保证割草机器人直线前进 /后退、 利用左右轮的差速转弯或原地 旋转吋更加稳定。

[0043] 上述实施例中的行走机构也可以用于其它机器 人, 如实现自动吸尘清扫的机器 人, 实现自动浇灌的机器人等等。

[0044] 参照图 10到图 14所示, 本发明优选的实施方式中, 可以在在行走轮的胎面花纹 上设置附花纹, 即在每个花纹条 351上设置附花纹, 附花纹构造为沿着与花纹条 的延伸方向呈角度的方向延伸的多个突出部或 凹陷部, 参照图 10所示, 为第一 种结构形式的附花纹 359, 多个突出部或凹陷部的延伸方向与行走轮的行 进方向 大致平行, 也即多个突出部或凹陷部的延伸方向之间大致 相互平行, 每个突出 部或凹陷部构造为梭形, 多个突出部或凹陷部沿着花纹条 351的延伸方向均匀设 置。 参照图 11所示, 为第二种结构形式的附花纹 359a, 与第一种结构不同的是每 个突出部或凹陷部构造为大致矩形。 参照图 12所示, 为第三种结构形式的附花 纹 359b, 多个突出部或凹陷部的延伸方向与行走轮的行 进方向的夹角 α为 0~10度 之间, 更优选为 0~5度之间, 而多个突出部或凹陷部的延伸方向之间大致相 互平 行。 参照图 13所示, 为第四种结构形式的附花纹 359c, 多个突出部或凹陷部的延 伸方向相互之间非规则设置, 这里的非规则可以是每个突出部或凹陷部的延 伸 方向与行走轮的行进方向的夹角不同, 即多个突出部或凹陷部的延伸方向之间 互不平行设置; 也可以是每个突出部或凹陷部构造的形状不同 , 如多个突出部 或凹陷部中有矩形、 三角形、 梭形等中的两种或多种形状的组合。 参照图 14所 示, 为第五种结构形式的附花纹 359d, 每个突出部或凹陷部构造为大致蛇形纹 的形状。 附花纹不局限于上述的几种形状, 可以是规则或者不规则的结构, 只 要其延伸方向与胎面花纹的延伸方向相交, 能够进一步的保证割草机器人直线 前进 /后退、 利用左右轮的差速转弯或原地旋转吋更加稳定 。

[0045] 应当理解, 虽然本说明书按照实施方式加以描述, 但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案, 说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见, 本领域技术 人员应当将说明书作为一个整体, 各实施方式中的技术方案也可以经适当组合 , 形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式 。

[0046] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本 发明的可行性实施方式的具体说 明, 它们并非用以限制本发明的保护范围, 凡未脱离本发明技艺精神所作的等 效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范 围之内。