一种独轮转运移动机器人的结构装置

1.本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种独轮转运移动机器人的结构装置。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，机器人技术正不断应用于各个领域，更加贴近人类的生活，机器人的使用范围从高端工业开始逐渐下沉到制造业与服务业。近年来蓬勃发展的互联网带动了电子商务的兴起，人们可以在网上而非实体店购买所需物品。因而越来越多的网上订单，造成了物流方面的巨大压力。
3.独轮转运移动机器人是用来实现无人化、智能化物流的机器人，独轮转运移动机器人只有一个轮子驱动，在节省材料，减轻重量，节约能量方面具有更大的优势；由于体积小、重量轻，因而运动更加灵活，适用于转运小件物品。但现有的独轮转运移动机器人大多数只能单独使用来转运小件物品，很少有能够组合使用以转移大件物品的独轮转运移动机器人。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种独轮转运移动机器人的结构装置，本方案中的独轮转运移动机器人的结构装置通过工作原理类似于圆珠笔原理的前后连接件，不仅可以单独使用来转移小件物品，也可以成组使用转移大件物品，一定情况下可以代替货柜车，能在24小时不间断完成转运工作，大大提高送货的效率，节省昂贵的时间成本。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.本发明的目的是提供一种独轮转运移动机器人的结构装置，包括回转平台、机器人主体、机械臂、车轮；所述回转平台与所述机器人主体连接；所述机械臂与所述机器人主体连接；所述车轮与所述机器人主体连接。
7.进一步地，所述回转平台包括前固定连接块、后固定连接块、前后连接件、前支撑板、后支撑板；所述前后连接件包括前车连接件和后车连接件，所述前车连接件和后车连接件分别安装于前固定连接块和后固定连接块上；所述前车连接件包括弹簧、套筒、限位卡盘；所述后车连接件包括伸缩杆、锥形导槽；所述套筒作为前车连接件外壳使用；所述弹簧安装在前车连接件内部；所述伸缩杆安装在锥形导槽前方，所述伸缩杆包括方形部件，所述方形部分处于前固定连接块之外；所述锥形导槽设于伸缩杆后方，所述锥形导槽固定在前固定连接块内部；所述限位卡盘设于套筒内部前端；所述前支撑板通过前固定连接块上的凸起与伸缩杆通过螺栓固定；所述后支撑板直接连接伸缩杆，伸缩杆通过螺母固定于后固定连接块上。
8.进一步地，当需要组合连接时，只需后车以较小的相对速度轻顶一下前车连接机构，通过锥形导槽对中使后车伸缩杆伸出而后旋转一定角度卡在前车限位卡盘中达到连接的作用，类似于圆珠笔原理；当需要脱开时，只要后车再次轻顶一下前车，使伸缩杆在套筒
内旋转，由于失去了套筒的限位作用，在弹簧的弹力的作用下回到初始位置，从而实现组合的分离，且弹簧还可以起到连接缓冲吸震效果。
9.进一步地，所述前支撑板为分隔式，共两块；所述后支撑板为一体式。
10.进一步地，所述回转平台还包括回转底座、弹簧减震阻尼器、平台底板、轴承座支架、滚珠丝杠及导轨、导轨支架、侧边导轨、夹块支撑架；所述回转底座通过螺栓固定在机器人主体上的回转支撑上；所述弹簧减震阻尼器通过底部的螺纹安装在回转底座上，通过顶部的螺栓固定平台底板；所述平台底板下方由螺栓连接放置有侧边导轨的导轨支架，上方通过螺栓固定轴承座支架；所述轴承座支架沿前后两侧各放置一个滚珠丝杠及导轨，所述滚珠丝杠及导轨用于驱动夹块支撑架前后移动，所述夹块支撑架与滚珠丝杠及导轨连接；所述前固定连接块、后固定连接块均固定于夹块支撑架上。
11.进一步地，所述前固定连接块、后固定连接块均由轴和第一轴承固定在夹块支撑架上，并通过第一锥齿轮与直齿轮驱动。
12.进一步地，所述机器人主体包括垂直转子平衡机构、回转支撑、减速齿轮箱、主体外壳、侧连接板；所述减速齿轮箱通过螺栓连接到主体外壳内部；所述垂直转子平衡机构安装在主体外壳后半部分围成的空腔中，为机器人运行时提供动平衡调整；所述回转支撑通过螺栓安装在主体外壳的顶部平板上，为回转平台提供旋转动力；侧连接板与主体外壳由螺栓连接，用于安装行星齿轮减速器；所述回转底座通过螺栓固定在机器人主体上的回转支撑上。
13.进一步地，所述机械臂包括行星齿轮减速器、大臂、丝杠螺母伸缩机构、小臂前端、第二锥齿轮、小臂折叠端、扭簧、抓手；所述行星齿轮减速器通过螺栓连接到侧连接板，所述行星齿轮减速器的输入轴通过键与主体外壳内部的减速齿轮箱输出轴连接；所述减速器输出轴连接大臂外壳，为大臂旋转传递动力；所述丝杠螺母伸缩机构安装在大臂内部，使得大臂具有伸缩功能；所述小臂前端安装在大臂的末端，小臂折叠端装有内置第二锥齿轮以展开折叠状态的小臂；所述抓手通过支架固定在小臂折叠端上，其内部安装有扭簧使得抓手转动后可以回到原位。
14.进一步地，所述车轮包括轮毂、轴承支撑架、电机定子、车轮轴、弹簧减震阻尼器、减震环、轴套、第二轴承；所述电机定子安装在轮毂内部作为机器人的动力源；轮毂作为电机转子；所述电机定子中间穿过车轮轴；所述第二轴承内圈安装在车轮轴上，所述第二轴承由销固定的轴套与电机分隔开，所述第二轴承外圈由轴承支撑架固定；所述轴承支撑架通过螺栓与轮毂连接；所述弹簧减震阻尼器通过销固定在减震环上组成弹簧阻尼辐条减震组件，所述弹簧阻尼辐条减震组件中心通过弹簧减震阻尼器连接的轴套与车轮轴连接；所述减震环包括方形轴端；所述主体外壳内部侧面设有方形孔；所述减震环上的方形轴端与机器人主体的主体外壳内部侧面的方形孔连接。
15.进一步地，所述车轮还包括辐板、轮胎；所述辐板由螺栓连接在轮毂上以保护车轮内部结构；所述轮胎与轮毂连接。
16.进一步地，三根弹簧减震阻尼器为一组分隔120
°
通过销固定在减震环上组成弹簧阻尼辐条减震组件。
17.进一步地，所述轴承支撑架为圆形。
18.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
19.1)本发明所提供的一种独轮转运移动机器人的结构装置，本方案中的独轮转运移动机器人的结构装置通过工作原理类似于圆珠笔原理的前后连接件，不仅可以单独使用来转移小件物品，也可以成组使用转移大件物品，一定情况下可以代替货柜车，能在24小时不间断完成转运工作，大大提高送货的效率，节省昂贵的时间成本。
20.2)本发明所提供的一种独轮转运移动机器人的结构装置，当需要组合连接时，只需后车以较小的相对速度轻顶一下前车连接机构，通过锥形导槽对中使后车伸缩杆伸出而后旋转一定角度卡在前车限位卡盘中达到连接的作用，类似于圆珠笔原理；当需要脱开时，只要后车再次轻顶一下前车，使伸缩杆在套筒内旋转，由于失去了套筒的限位作用，在弹簧的弹力的作用下回到初始位置，从而实现组合的分离，且弹簧还可以起到连接缓冲吸震效果。
21.3)本发明所提供的一种独轮转运移动机器人的结构装置，能够解决物流快递行业物品转运的人力、时间消耗较大的问题。
附图说明
22.图1为本发明的实施例中的独轮转运移动机器人的结构装置的整体结构示意图。
23.图2为本发明的实施例中的独轮转运移动机器人的回转平台的结构示意图。
24.图3为本发明的实施例中的独轮转运移动机器人的机器人主体的结构示意图。
25.图4为本发明的实施例中的独轮转运移动机器人的机械臂的结构示意图。
26.图5为本发明的实施例中的独轮转运移动机器人的车轮的结构示意图。
27.图6为本发明的实施例中的前车连接件的结构示意图。
28.图7为本发明的实施例中的后车连接件的结构示意图。
29.图中标号所示：
30.101、回转底座；102、弹簧减震阻尼器；103、平台底板；104、轴承座支架；105、滚珠丝杠及导轨；106、导轨支架；107、侧边导轨；108、夹块支撑架；109、前固定连接块；110、后固定连接块；111、前后连接件；112、前支撑板；113、后支撑板；201、垂直转子平衡机构；202、回转支撑；203、减速齿轮箱；204、主体外壳；205、侧连接板；301、行星齿轮减速器；302、大臂；303、丝杠螺母伸缩机构；304、小臂前端；305、第二锥齿轮；306、小臂折叠端；307、扭簧；308、抓手；401、轮毂；402、轴承支撑架；403；电机定子；404、车轮轴；405、弹簧减震阻尼器；406、减震环；407、轴套；408、辐板；409、轮胎；
31.111-1、弹簧；111-2、伸缩杆；111-3、套筒；111-4、锥形导槽；111-5、限位卡盘。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
33.实施例
34.如图1～5所示，本实施例提供一种独轮转运移动机器人的结构装置，包括回转平台100、机器人主体200、机械臂300、车轮400。回转平台100与机器人主体200连接；机械臂300与机器人主体200连接；车轮400与机器人主体200连接。
35.回转平台100包括回转底座101、弹簧减震阻尼器102、平台底板103、轴承座支架
104、滚珠丝杠及导轨105、导轨支架106、侧边导轨107、夹块支撑架108、前固定连接块109、后固定连接块110、前后连接件111、前支撑板112、后支撑板113。
36.机器人主体200包括垂直转子平衡机构201、回转支撑202、减速齿轮箱203、主体外壳204、侧连接板205。
37.机械臂300包括行星齿轮减速器301、大臂302、丝杠螺母伸缩机构303、小臂前端304、第二锥齿轮305、小臂折叠端306、扭簧307、抓手308。
38.车轮400包括轮毂401、轴承支撑架402、电机定子403、车轮轴404、弹簧减震阻尼器405、减震环406、轴套407、辐板408、轮胎409。
39.回转底座101通过螺栓固定在机器人主体200上的回转支撑202上；弹簧减震阻尼器102通过底部的螺纹安装在回转底座101上，通过顶部的螺栓固定平台底板103；平台底板103下方由螺栓连接放置有侧边导轨107的导轨支架106，上方通过螺栓固定轴承座支架104；轴承座支架104沿前后两侧各放置一个滚珠丝杠及导轨105，滚珠丝杠及导轨105用于驱动夹块支撑架108前后移动，夹块支撑架108与滚珠丝杠及导轨105连接；前固定连接块109、后固定连接块110均由轴和第一轴承固定在夹块支撑架108上，并通过第一锥齿轮与直齿轮驱动；所述前后连接件111包括前车连接件和后车连接件，所述前车连接件和后车连接件分别安装于前固定连接块109和后固定连接块110上；所述前车连接件包括弹簧111-1、套筒111-3、限位卡盘111-5；所述后车连接件包括伸缩杆111-2、锥形导槽111-4；所述套筒111-3作为前车连接件外壳使用；所述弹簧111-1安装在前车连接件内部；所述伸缩杆111-2安装在锥形导槽111-4前方，所述伸缩杆111-2包括方形部件，所述方形部分处于前固定连接块109之外；所述锥形导槽111-4设于伸缩杆111-2后方，所述锥形导槽111-4固定在前固定连接块109内部；所述限位卡盘111-5设于套筒111-3内部前端；前支撑板112为分隔式，共两块，通过前固定连接块109上的凸起与伸缩杆111-2通过螺栓固定；扭簧安装于前支撑板112与伸缩杆111-2连接处内部；后支撑板113为一体式，直接连接伸缩杆111-2，伸缩杆111-2通过连接在后固定连接块110上的螺母进行固定。当需要组合连接时，只需后车以较小的相对速度轻顶一下前车连接机构，通过锥形导槽对中使后车伸缩杆伸出而后旋转一定角度卡在前车限位卡盘中达到连接的作用，类似于圆珠笔原理；当需要脱开时，只要后车再次轻顶一下前车，使伸缩杆在套筒内旋转，由于失去了套筒的限位作用，在弹簧的弹力的作用下回到初始位置，从而实现组合的分离，且弹簧扭簧还可以起到连接缓冲吸震效果。
40.前固定连接块109、后固定连接块110均由轴和第一轴承固定在夹块支撑架108上，并通过第二锥齿轮与直齿轮驱动。
41.减速齿轮箱203通过螺栓连接到主体外壳204内部；垂直转子平衡机构201安装在主体外壳204后半部分围成的空腔中，为机器人运行时提供动平衡调整；回转支撑202通过螺栓安装在主体外壳204的顶部平板上，为回转平台100提供旋转动力；侧连接板205与主体外壳204由螺栓连接，用于安装行星齿轮减速器301。
42.行星齿轮减速器301通过螺栓连接到侧连接板205，行星齿轮减速器301的输入轴通过键与主体外壳204内部的减速齿轮箱203输出轴连接；减速器输出轴连接大臂302外壳，为大臂302旋转传递动力；丝杠螺母伸缩机构303安装在大臂302内部，使得大臂302具有伸缩功能；小臂前端304安装在大臂302的末端，小臂折叠端306装有内置第二锥齿轮305以展开折叠状态的小臂；抓手308通过支架固定在小臂折叠端306上，其内部安装有扭簧307使得
抓手308转动后可以回到原位。
43.车轮400还包括第二轴承；电机定子403安装在轮毂401内部作为机器人的动力源；轮毂401作为电机转子；电机定子403中间穿过车轮轴404；第二轴承内圈安装在车轮轴404上，第二轴承由销固定的轴套与电机分隔开，第二轴承外圈由圆形的轴承支撑架402固定；轴承支撑架402通过螺栓与轮毂401连接；三根弹簧减震阻尼器405为一组分隔120
°
通过销固定在减震环406上组成弹簧阻尼辐条减震组件，弹簧阻尼辐条减震组件中心通过弹簧减震阻尼器连接的轴套407与车轮轴404连接；辐板408由螺栓连接在轮毂401上以保护车轮内部结构；轮胎409与轮毂401连接。所述减震环406包括方形轴端；所述主体外壳204内部侧面设有方形孔；减震环406上的方形轴端与机器人主体200的主体外壳204内部侧面的方形孔连接。
44.本发明在运送小件物品时，通过机器人主体200中的垂直转子平衡机构201来为独轮造型提供动平衡能力；车轮400中内置定子并将轮毂401视作转子以作为电动机驱动机器人移动；机械臂300通过小臂折叠端306的展开将物品抬起并通过安装在行星齿轮减速器301上的大臂302旋转将物品放置在回转平台100上，此后机械臂300可以作为物品的两侧支撑，固定物品位置；物品放置在回转平台100后，电机驱动滚珠丝杠及导轨105中的滚珠丝杠使得夹块支撑架108沿导轨移动，以展开回转平台100的外壳，之后打开前固定连接块109、后固定连接块110，使得前支撑板112、后支撑板113展开以作为物品的前后支撑。在运送大件物品时，可以使4个机器人成菱形位置支撑物品，左右两侧的机器人的回转平台100旋转90
°
，使得其前支撑板112、后支撑板113作为大件物品的两侧支撑板。需成组使用时，回转平台100中的前固定连接块109、后固定连接块110可以完全展开成180
°
，前一个机器人的后固定连接块110与后一个机器人的前固定连接块109通过前后连接件111组合在一起，使得机器人可以连接起来使用。
45.上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，包括回转平台(100)、机器人主体(200)、机械臂(300)、车轮(400)；所述回转平台(100)与所述机器人主体(200)连接；所述机械臂(300)与所述机器人主体(200)连接；所述车轮(400)与所述机器人主体(200)连接；所述回转平台(100)包括前固定连接块(109)、后固定连接块(110)、前后连接件(111)、前支撑板(112)、后支撑板(113)；所述前后连接件(111)包括前车连接件和后车连接件，所述前车连接件和后车连接件分别安装于前固定连接块(109)和后固定连接块(110)上；所述前车连接件包括弹簧(111-1)、套筒(111-3)、限位卡盘(111-5)；所述后车连接件包括伸缩杆(111-2)、锥形导槽(111-4)；所述套筒(111-3)作为前车连接件外壳使用；所述弹簧(111-1)安装在前车连接件内部；所述伸缩杆(111-2)安装在锥形导槽(111-4)前方，所述伸缩杆(111-2)包括方形部件，所述方形部分处于前固定连接块(109)之外；所述锥形导槽(111-4)设于伸缩杆(111-2)后方，所述锥形导槽(111-4)固定在前固定连接块(109)内部；所述限位卡盘(111-5)设于套筒(111-3)内部前端；所述前支撑板(112)通过前固定连接块(109)上的凸起与伸缩杆(111-2)通过螺栓固定；所述后支撑板(113)直接连接伸缩杆(111-2)，伸缩杆(111-2)通过螺母固定于后固定连接块(110)上。2.根据权利要求1所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，所述前支撑板(112)为分隔式，共两块；所述后支撑板(113)为一体式。3.根据权利要求1所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，所述回转平台(100)还包括回转底座(101)、弹簧减震阻尼器(102)、平台底板(103)、轴承座支架(104)、滚珠丝杠及导轨(105)、导轨支架(106)、侧边导轨(107)、夹块支撑架(108)；所述回转底座(101)通过螺栓固定在机器人主体(200)上；所述弹簧减震阻尼器(102)通过底部的螺纹安装在回转底座(101)上，通过顶部的螺栓固定平台底板(103)；所述平台底板(103)下方由螺栓连接放置有侧边导轨(107)的导轨支架(106)，上方通过螺栓固定轴承座支架(104)；所述轴承座支架(104)沿前后两侧各放置一个滚珠丝杠及导轨(105)，所述滚珠丝杠及导轨(105)用于驱动夹块支撑架(108)前后移动，所述夹块支撑架(108)与滚珠丝杠及导轨(105)连接；所述前固定连接块(109)、后固定连接块(110)均固定于夹块支撑架(108)上。4.根据权利要求3所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，所述前固定连接块(109)、后固定连接块(110)均由轴和第一轴承固定在夹块支撑架(108)上，并通过第
一锥齿轮与直齿轮驱动。5.根据权利要求4所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，所述机器人主体(200)包括垂直转子平衡机构(201)、回转支撑(202)、减速齿轮箱(203)、主体外壳(204)、侧连接板(205)；所述减速齿轮箱(203)通过螺栓连接到主体外壳(204)内部；所述垂直转子平衡机构(201)安装在主体外壳(204)后半部分围成的空腔中；所述回转支撑(202)通过螺栓安装在主体外壳(204)的顶部平板上；侧连接板(205)与主体外壳(204)由螺栓连接；所述回转底座(101)通过螺栓固定在机器人主体(200)上的回转支撑(202)上。6.根据权利要求5所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，所述机械臂(300)包括行星齿轮减速器(301)、大臂(302)、丝杠螺母伸缩机构(303)、小臂前端(304)、第二锥齿轮(305)、小臂折叠端(306)、扭簧(307)、抓手(308)；所述行星齿轮减速器(301)通过螺栓连接到侧连接板(205)，所述行星齿轮减速器(301)的输入轴通过键与主体外壳(204)内部的减速齿轮箱(203)输出轴连接；所述减速器输出轴连接大臂(302)外壳；所述丝杠螺母伸缩机构(303)安装在大臂(302)内部；所述小臂前端(304)安装在大臂(302)的末端，小臂折叠端(306)装有内置第二锥齿轮(305)；所述抓手(308)通过支架固定在小臂折叠端(306)上，所述抓手(308)内部安装有扭簧(307)。7.根据权利要求6所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，所述车轮(400)包括轮毂(401)、轴承支撑架(402)、电机定子(403)、车轮轴(404)、弹簧减震阻尼器(405)、减震环(406)、轴套(407)、第二轴承；所述电机定子(403)安装在轮毂(401)内部；所述电机定子(403)中间穿过车轮轴(404)；所述第二轴承内圈安装在车轮轴(404)上，所述第二轴承由销固定的轴套(407)与电机分隔开，所述第二轴承外圈由轴承支撑架(402)固定；所述轴承支撑架(402)通过螺栓与轮毂(401)连接；所述弹簧减震阻尼器(405)通过销固定在减震环(406)上组成弹簧阻尼辐条减震组件，所述弹簧阻尼辐条减震组件中心通过弹簧减震阻尼器连接的轴套(407)与车轮轴(404)连接；所述减震环(406)包括方形轴端；所述主体外壳(204)内部侧面设有方形孔；所述减震环(406)上的方形轴端与机器人主体(200)的主体外壳(204)内部侧面的方形孔连接。8.根据权利要求7所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，所述车轮(400)还包括辐板(408)、轮胎(409)；所述辐板(408)由螺栓连接在轮毂(401)上以保护车轮内部结构；所述轮胎(409)与轮毂(401)连接。
9.根据权利要求7所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，三根弹簧减震阻尼器(405)为一组分隔120
°
通过销固定在减震环(406)上组成弹簧阻尼辐条减震组件。10.根据权利要求7所述一种独轮转运移动机器人的结构装置，其特征在于，所述轴承支撑架(402)为圆形。

技术总结
本发明涉及一种独轮转运移动机器人的结构装置，包括回转平台、机器人主体、机械臂以及车轮，所述回转平台与所述机器人主体连接；所述机械臂与所述机器人主体连接；所述车轮与所述机器人主体连接。与现有技术相比，本发明的独轮转运移动机器人的结构装置可以单独使用来转移小件物品，也可以成组使用转移大件物品，一定情况下可以代替货柜车，能在24小时不间断完成转运工作，大大提高送货的效率，节省昂贵的时间成本。昂贵的时间成本。昂贵的时间成本。


技术研发人员：景琦勋 陈勇 赵鹏飞 权军齐 印立 李洪浩 程正梗
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/6/27