[0001] 本申请引用于 2018年 12月 04日递交的名称为“运输机器人及其车体”的� �� 201811 471863 .1号中国专利申请， 其通过引用被全部并入本申请。

技术领域

[0002] 本申请涉及机器人技术， 特别涉及一种运输机器人及其车体。

背景技术

[0003] 目前运输机器人一般对地形要求严格， 只能用于平坦的仓库地面， 且动作范围 有限， 自由度低， 行动容易受到障碍。 在崎岖不平的地面容易对货物造成损坏 。 尤其是需要将货物垂直升降时， 不方便与其他平台对接。 运输机器人一般结 构简单， 不能主动装卸货物， 不能与人员有复杂互动。

[0004] 在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加 强对本申请的背景的理解， 因此 它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知 的现有技术的信息。

发明概述

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本申请部分实施例的目的在于提供一种运输机 器人及其车体， 以解决如何使得 运输机器人能在不平的路面上越过路面上的障 碍的问题。

[0006] 本申请示例性实施例提供了一种车体， 其包括： 车体本体， 多个均安装在所述 车体本体的上部的悬臂组件以及多个与所述悬 臂组件 对应相连的车轮组件 ; 所述悬臂组件均包括第一臂架， 分别铰接于所述车轮组件和所述车体本体； 设置在所述第一臂架下方的第二臂架， 分别铰接于所述车轮组件和所述车体本 体； 以及安装在所述车体本体上的伸缩机构， 用于驱动所述第一臂架摆动； 其 中， 所述车轮组件用于沿地面行走。

[0007] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述伸缩机构设置在所述第一臂架与所述车 体本体之间， 通过驱动所述第一臂架远离所述车轮组件一端 而驱动所述第一臂 架摆动。

[0008] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述悬臂组件还包括一端铰接在所述第一臂 架远离所述车轮组的一端且另一端铰接于所述 伸缩机构的一端的弹性元件， 所 述伸缩机构的另一端铰接在所述车体本体上。

[0009] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述伸缩机构均缩短到最短时车体本体离地

[0010] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述弹性元件为螺旋弹簧。

[0011] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述车体本体包括设置在其顶部的第一铰接 组件， 所述第一臂架和所述第二臂架均铰接于所述第 一铰接组件；

[0012] 所述第一臂架分别与所述第一铰接组件和所述 车轮组件相铰接的两个铰接点相 连后形成一段线段，

[0013] 所述第二臂架分别与所述第一铰接组件和所述 车轮组件相铰接的两个铰接点相 连后形成一段线段，

[0014] 这两段线段相互平行且长度相等。

[0015] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述第一臂架和所述第二臂架为条形。

[0016] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述车轮组件包括与所述第一臂架和第二臂 架相铰接的转向执行器， 包括向下延伸的第一主轴； 连接于所述第一主轴的转 向架； 安装在所述转向架上的行走执行器， 包括垂直于所述第一主轴延伸的第 二主轴， 套装在所述第二主轴上的车轮。

[0017] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述车轮的中部设置有凹陷， 所述行走执行 器安装在所述凹陷内。

[0018] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述第一主轴的轴线过所述车轮的中心。

[0019] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述车体还包括设置在所述车体本体的顶部 的车斗。

[0020] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述悬臂组件和所述车轮组件均设置有四个

[0021] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述车体还包括设置在所述车体本体上且用 于观察路面状况的摄像机。 [0022] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述车体还包括设置在所述车体本体上的姿 态传感器， 根据所述姿态传感器获取的三维姿态方位数据 实时调整各个车轮组 件的高度以使得所述车体本体保持平稳。

[0023] 本申请的一个示例性实施例还提出了一种运输 机器人， 其包括如上所述的车体

[0024] 根据本申请的一个示例性实施例， 所述运输机器人还包括设置在所述车体本体 的顶部的双臂机器人。

[0025] 根据本申请的一个实施例， 所述双臂机器人设置在所述车体本体的前端。

[0026] 由上述技术方案可知， 本申请的车体以及包含该车体的运输机器人的 优点和积 极效果在于：

[0027] 在正常行走过程中， 所有伸缩机构保持伸长状态以保持车体本体处 于抬高状态 。 伸缩机构缩短可以升高车轮组件， 如果某个车轮组件前方具有凸出地面的障 碍物， 则伸缩机构缩短以升高该车轮组件， 使得车轮组件的车轮能跨越该障碍 物。 伸缩机构继续伸长可以降低车轮组件， 如果车轮组件的前方具有凹陷， 则 伸缩机构进一步伸长以降低该车轮组件， 使得车轮组件的车轮能持续与凹陷的 底部相抵。 故， 无论运输机器人行走的前方是有障碍物还是有 凹陷， 都能通过 主动升、 降车轮来平稳通过。

发明的有益效果

对附图的简要说明

附图说明

[0028] 一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图 片进行示例性说明， 这些示例性 说明并不构成对实施例的限定， 附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类 似的元件， 除非有特别申明， 附图中的图不构成比例限制。

[0029] 图 1是根据一示例性实施例示出的一种运输机器� �的主视示意图；

[0030] 图 2是根据一示例性实施例示出的第一铰接组件� �立体示意图；

[0031] 图 3是根据一示例性实施例示出的一种运输机器� �的俯视示意图；

[0032] 图 4是根据一示例性实施例示出的一种运输机器� �的右视示意图；

[0033] 图 5是根据一示例性实施例示出的一种运输机器� �的立体示意图； [0034] 图 6是根据一示例性实施例示出的一种运输机器� �的轮腿的立体示意图；

[0035] 图 7是图 6中所述的轮腿的在另一视角的立体示意图。

[0036] 其中， 附图标记说明如下：

[0037] 1、 运输机器人； 10、 车体； 11、 车体本体； 111、 第一铰接组件； 112、 车斗

; 113、 前端； 114、 后端； 115、 第一铰接孔； 116、 第二铰接孔； 12、 悬臂组 件； 121、 第一臂架； 122、 第二臂架； 123、 第一端； 124、 第二端； 125、 第三 端； 126、 第四端； 13、 车轮组件； 131、 第二铰接组件； 132、 转向执行器； 13 21、 第一机壳； 133、 转向架； 1331、 横臂； 1332、 竖臂； 134、 行走执行器； 1 341、 第二机壳； 135、 车轮； 136、 第一铰接座； 137、 第二铰接座； 14、 摄像 机； 15、 伸缩机构； 151、 第五端； 152、 第六端； 16、 双臂机器人； 161、 躯干 ; 162、 机械臂； 164、 机械爪； 165、 活动关节； 166、 二轴转台； 17、 弹性元 件。

发明实施例

本发明的实施方式

[0038] 为了使本申请的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例 ， 对本申请部分实施例进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实 施例仅仅用以解释本申请， 并不用于限定本申请。

[0039] 参照图 1， 图 1显示了本实施例中的运输机器人 1。 该运输机器人 1包括车体 10。

[0040] 车体 10包括车体本体 11、 多个悬臂组件 12以及多个车轮组件 13。

[0041] 参照图 2、 3， 车体本体 11包括设置在其顶部的多个第一铰接组件 111。 车体本 体 11包括前端 113以及与前端 113相对的后端 114。 多个第一铰接组件 111分别设 置在前端 113和后端 114的顶部。 在本实施例中， 第一铰接组件 111设置四个， 两 个第一铰接组件 111分别设置在前端 113的两侧， 另外两个第一铰接组件 11分别 设置在后端 114的两侧。

[0042] 第一铰接组件 111可以是从车体本体 11的顶部向上延伸的直杆。 第一铰接组件 1 11上设置有第一铰接孔 115和第二铰接孔 116。 第一铰接孔 115设置在第二铰接孔 116的上方。 第一铰接孔 115与第二铰接孔 116的轴线相互平行。

[0043] 参照图 4和图 5， 悬臂组件 12包括第一臂架 121、 第二臂架 122、 弹性元件 17以及 伸缩机构 15。 第一臂架 121和第二臂架 122可以为大致的条状。 第一臂架 121的长 度可以为大于第二臂架 122的长度。 第一臂架 121包括第一端 123以及与第一端 12 3相对的第二端 124。 第二臂架 122包括第三端 125以及与第三端 125相对的第四端

126。

[0044] 伸缩机构 15设置在第一臂架 121和车体本体 11之间。 伸缩机构 15能主动的伸长 或缩短。 伸缩机构 15可以是推杆电机、 气压缸或液压缸。 伸缩机构 15包括第五 端 151以及与第五端 151相对的第六端 152。 伸缩机构 15的第五端 151和第六端 152 之间的距离能随着伸缩机构 15的伸长或缩短而改变。 在本实施例中， 伸缩机构 1 5为推杆电机， 推杆电机包括机壳以及能缩入和伸出机壳的推 杆。 推杆电机的机 壳铰接在车体本体 11的顶部。 推杆电机的推杆的向上伸出。

[0045] 弹性元件 17设置在伸缩机构 15与第一臂架 121之间。 弹性元件 17可以是波纹管 或橡胶件， 弹性元件 17可以为螺旋弹簧。

[0046] 参照图 6和图 7 , 在本实施例中， 两个车轮组件 13分布设置在车体本体 11的前端 113的两侧， 另外两个车轮组件 13分布设置在车体本体 11的后端 114的两侧。 车 轮组件 13包括第二铰接组件 131和车轮 135。 车轮 135设置在第二铰接组件 131的 下方， 能主动行走。 第二铰接组件 131包括第一铰接座 136和第二铰接座 137。 第 一铰接座 136位于第二铰接座 137的上方。 第一铰接座 136与第二铰接座 137相对 固定设置。

[0047] 悬臂组件 12的数量与第一铰接组件 111的数量相同， 悬臂组件 12与第一铰接组 件 111一一对应设置， 悬臂组件 12连接于与其相对应的第一铰接组件 111。 车轮 组件 13的数量与悬臂组件 12的数量相同， 车轮组件 13与悬臂组件 12—一对应设 置， 车轮组件 13与其相对应的悬臂组件 12相连接。

[0048] 在每一悬臂组件 12中， 弹性元件 17的一端铰接于第一臂架 121的第一端 123， 弹 性元件 17的另一端连接于伸缩机构 15的第六端 152。

[0049] 悬臂组件 12的第一臂架 121、 第二臂架 122均与车体本体 11的第一铰接组件 111 相互铰接。 第一臂架 121设置在第二臂架 122的上方， 第一臂架 121两端之间的中 部区域通过铰轴铰接于第一铰接组件 111的第一铰接孔 115， 第二臂架 122的第三 端 125通过铰轴铰接于第一铰接组件 111的第二铰接孔 116。 伸缩机构 15的第五端 151与车体本体 11相互铰接。

[0050] 悬臂组件 12的伸缩机构 15与车体本体 11相铰接。 伸缩机构 15的第五端 151与车 体本体 11的顶部相互铰接。

[0051] 悬臂组件 12的第一臂架 121、 第二臂架 122均与车轮组件 13的第二铰接组件 131 相互铰接。 第一铰接座 136与第一臂架 121的第二端 124相铰接， 第二铰接座 137 与第二臂架 122的第四端 126相铰接。

[0052] 由于第一臂架 121和第二臂架 122均铰接于第一铰接组件 111， 第一臂架 121和第 二臂架 122又均铰接于第二铰接组件 131， 第一铰接组件 111、 第二铰接组件 131 、 第一臂架 121和第二臂架 122组成一个平面连杆机构， 伸缩机构 15能驱动该平 面连杆机构运动以使得车轮组件上抬和下降。

[0053] 具体运动过程如下： 伸缩机构 15伸长， 第一臂架 121的第一端 123相对于车体本 体 11向上摆， 第一臂架 121的第二端 124相对于车体本体 11向下摆， 车轮组件 13 被第二端 124带动而相对于车体本体 11下降， 第二臂架 122的第四端 126跟随车轮 组件 13的下降而下摆； 伸缩机构 15缩短， 第一臂架 121的第一端 123相对于车体 本体 11向下摆， 第一臂架 121的第二端 124相对于车体本体 11向上摆， 车轮组件 1 3被第二端 124带动而相对于车体本体 11上升， 第二臂架 122的第四端 126跟随车 轮组件 13的上升而上摆。

[0054] 在正常行走过程中， 所有伸缩机构 15保持伸长状态以保持车体本体 11处于抬高 状态。 伸缩机构 15缩短可以升高车轮组件 13 , 如果某个车轮组件 13前方具有凸 出地面的障碍物， 则伸缩机构 15缩短以升高该车轮组件 13 , 使得车轮组件 13的 车轮 135能跨越该障碍物。 伸缩机构 15继续伸长可以降低车轮组件 13 , 如果车轮 组件 13的前方具有凹陷， 则伸缩机构 15进一步伸长以降低该车轮组件 13 , 使得 车轮组件 13的车轮 135能持续与凹陷的底部相抵。 故， 无论运输机器人行走的前 方是有障碍物还是有凹陷， 都能通过主动升、 降车轮 135来平稳通过。

[0055] 弹性元件 17在伸缩机构 15正常工作时起到减震的作用。 弹性元件 17的长度设置 成当伸缩机构 15缩短到极限时弹性元件 17能顶住第一臂架 121使得车体本体 11能 被抬起离地。 这样， 当伸缩机构 15不工作时伸缩机构 15缩得最短， 弹性元件 17 顶起第一臂架 121的第一端 123使得车体本体 11不着地， 运输机器人 1也能够继续 行走。

[0056] 可以理解地， 设置有弹性元件 17的技术方案为优选的技术方案， 也可以去掉弹 性元件 17将伸缩机构 15的第六端 152直接与第一臂架 121的第一端 123相铰接， 同 样能实现伸缩机构 15驱动车轮 135升降。

[0057] 例如， 车体 10还包括设置在车体本体 11上的摄像机 14。 该摄像机可以为深度摄 像机， 更可以为 RGBD

Camera。 摄像机 14可以设置四个， 分别设置在车体本体 11的前端、 后端以及两 侧。 四个摄像机 14可以采集车体本体 11周围的图像。 运输机器人 1可以自动根据 该图像判断出周围的路面上是否有障碍 /凹陷， 并能识别出障碍 /凹陷的形态以及 与障碍 /凹陷之间的距离。 运输机器人 1根据这些数据可以在车轮 135运行到障碍 / 凹陷上时适当调整车轮 135的高度以平稳越过障碍 /凹陷。

[0058] 例如， 车体 10还包括姿态传感器 （图中未示出） 。 姿态传感器设置在车体本体 11上。 姿态传感器可以设置在车体本体 11的中部。 姿态传感器用于测量车体本 体 11的三维姿态方位数据。 在运输机器人 1的一个车轮 135轧到障碍时， 运输机 器人 1还可以根据三维姿态方位数据计算出车体本� � 11的翻转程度和翻转的方向 ， 从而抬高该车轮 135的高度以使得车体本体 11平稳。

[0059] 例如， 第一臂架 121分别与第一铰接组件 111和车轮组件 13相铰接的两个铰接点 相连形成一段线段。 与第二臂架 122分别与第一铰接组件 111和车轮组件 13相铰 接的两个铰接点相连形成一段线段。 这两段线段相互平行且长度相等。

[0060] 这样， 第一铰接组件 11、 车轮组件 13、 第一臂架 121和第二臂架 122连接成一个 平行四边形连杆机构， 车轮组件 13在抬高或者降低时， 车轮组件 13的姿态可以 保持不变， 进而使得搬运机器人在行走时更加平稳同时也 更加易于实现自动化 控制。

[0061] 例如， 第一臂架 121和第二臂架 122为相互平行的杆状结构。 这种结构的第一臂 架 121和第二臂架 122更为简单， 也更易于组成平行四边形连杆结构。

[0062] 例如， 车轮组件 13还包括转向执行器 132、 转向架 133和行走执行器 134。 转向 架 133、 行走执行器 134和车轮 135均设置在转向执行器 132的下方。 转向执行器 1 32包括第一机壳 1321和第一主轴 （图中未示出） 。 第二铰接组件 131设置在转向 执行器 132上， 第二铰接组件 131与转向执行器 132的第一机壳 1321固定连接。

[0063] 转向执行器 132的第一主轴从其第一机壳 1321向下伸出。 转向架 133为刚性支架 。 转向架 133连接于转向执行器 132的第一主轴。 转向架 133包括横臂 1331和竖臂 1332。 横臂 1331和竖臂 1332可以构造为条形板。 横臂 1331水平设置。 竖臂 1332 竖直设置。 横臂 1331的一端连接于转向执行器 132的第一主轴， 另一端连接于竖 臂 1332的顶端。 行走执行器 134包括第二机壳 1341和第二主轴 （图中未示出） 。 第二机壳 1341安装在竖臂 1332的末端， 这样， 行走执行器 134固定安装在转向架 133上。 行走执行器 134的第二主轴从其第二机壳 1341伸出， 行走执行器 134的第 二主轴与转向执行器 132的第一主轴相互垂直。 车轮 135安装在行走执行器 134的 第二主轴上， 车轮 135与第二主轴同轴设置。 行走执行器 134驱动车轮 135在地面 上滚动以带动车体本体 11行走。 转向执行器 132驱动转向架 133转动从而改变车 轮 135的滚动方向而使得车体本体 11转向。 由于转向执行器 132可以 360度调节车 轮 135的滚动方向， 这就使得运输机器人 1可以全向运动， 运输机器人 1转向非常 灵活。

[0064] 例如， 行走执行器 134和转向执行器 133还均包括设置在其机壳内的电机、 减速 器和编码器。 减速器与电机传动连接。 电机输出的转矩通过减速器增大。 行走 执行器 134和转向执行器 133的主轴分别为各自减速器的输出轴。 编码器用于测 量主轴的转动角度。 根据行走执行器 134的编码器的实时测量结果可以计算出运 输机器人 1当前的运动速度。 根据转向执行器 133的编码器的测量结果可以计算 出运输机器人 1的转向角度。

[0065] 例如， 车轮 135的一个端面轴向向内凹陷形成凹陷。 该凹陷的内壁可以为圆柱 面， 凹陷内形成圆柱形的空腔。 行走执行器 134设置在该凹陷内。 行走执行器 13 4的第二主轴与该凹陷的底部相连。

[0066] 行走执行器 134设置在凹陷内， 行走执行器 134不占用额外的空间， 车轮组件 13 的集成度更高、 体积更小。

[0067] 例如， 转向执行器 132的第一主轴的轴线过车轮 135的中心。 这样， 在运输机器 人 1静止时， 车轮 135在转向时能原地定点旋转， 车轮 135转向的阻力更小。

[0068] 例如， 运输机器人 1还包括双臂机器人 16。 双臂机器人 16设置在车体本体 11的 顶部。 双臂机器人 16包括二轴转台 166， 躯干 161和两条机械臂 162。 二轴转台 16 6设置在车体本体 11的顶部。 躯干 161设置在二轴转台 166上。 二轴转台 166能驱 动躯干 161绕两个相互垂直的转轴转动以实现躯干 161的俯仰和转身。 两条机械 臂 162分别设置在躯干 161的顶端两侧。 机械臂 162与躯干 161之间采用转动连接 。 机械臂 162与躯干 161之间连接处设置有执行器以实现机械臂 162的主动摆动。 机械臂 162的末端还设置有机械爪 164 , 机械爪 164用于抓取货物和 /或与外界互动 。 机械臂 162上还设置有一个或多个能主动运动的活动关 节 165。 活动关节 165能 使得机械臂 162主动弯曲， 机械臂 162更加灵活。

[0069] 双臂机器人 16可以将运输机器人 1上的货物卸载下来， 以及将地面上的货物搬 运到运输机器人 1上。 由于运输机器人 1上设置有双臂机器人 16 , 运输机器人 1可 以在任何场地装卸货物， 运输机器人 1装卸货物不依靠外界设备。

[0070] 双臂机器人 16的机械臂 162可以为仿生人类手臂， 这样双臂机器人 16可以进行 大多数的人类工作以及与人进行更好的互动。

[0071] 例如， 双臂机器人 16设置在车体本体 11的前端 113。 车体 10还包括车斗 112。 车 斗 112设置在车体本体 11的顶部。 车斗 112用于装载货物。 车斗 112设置在车体本 体 11的中部。 双臂机器人 16可以将货物装载在车体本体 11的车斗 112里， 也可以 将货物从车斗 112内取出。

[0072] 双臂机器人 16设置在车体本体 11的前端 113 , 控制车体本体 11的前端 113的两个 伸缩机构 15缩短来降低车体本体 11的前端 113的高度， 控制车体本体 11后端 114 的两个伸缩机构 15伸长来提升车体本体 11后端 114的高度， 这样双臂机器人 16前 倾， 双臂机器人 16的抓取范围更大。

[0073] 应理解， 本实施例中的转向执行器 132和行走执行器 134可以仅为电机。

[0074] 应理解， 以上描述的多个示例可沿多个方向 （如倾斜、 颠倒、 水平、 垂直， 等 等） 并且以多个构造被利用， 而不背离本申请的原理。 附图中示出的实施例仅 作为本申请的原理的有效应用的示例而被示出 和描述， 本申请并不限于这些实 施例的任何具体的细节。

[0075] 当然， 一旦仔细考虑代表性实施例的以上描述， 本领域技术人员就将容易理解 ， 可对这些具体的实施例做出多种改型、 添加、 替代、 删除以及其他变化， 并 且这些变化在本申请的原理的范围内。 因此， 前面的详细描述应被清楚地理解 为是仅以说明和示例的方式来给出的， 本申请的精神和范围仅由所附权利要求 书及其等同物限定。

[0076] 本领域的普通技术人员可以理解， 上述各实施例是实现本申请的具体实施例， 而在实际应用中， 可以在形式上和细节上对其作各种改变， 而不偏离本申请的 精神和范围。