越障腳輪組件及包括該越障腳輪組件的移動式裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及移動式裝置領域，更具體地，涉及用于移動式裝置的越障腳輪組件以及包括該越障腳輪組件的移動式裝置，所述移動式裝置可以是移動機器人。
【背景技術】
[0002]輪式移動機器人，特別是差分輪驅動型移動機器人要保證移動穩定性需要腳輪支持。特別是對于自身本體較高的移動機器人，腳輪可擴大支撐平面，降低機器人本體設計階段重心配置設計的難度。但移動機器人實際作業時，其所在的平面復雜多樣，傳統腳輪設計對于輪式移動機器人將大大降低其越障能力，帶來這種結果的主要原因在于傳統腳輪，例如固定式腳輪或萬向腳輪在越障時實際上成為機械阻礙。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提出一種越障腳輪組件，其可以克服傳統腳輪所帶來的上述問題，有利于其所承載的物體，特別是輪式移動機器人的運動。
[0004]根據本發明的越障腳輪組件的技術方案為:一種越障腳輪組件，包括腳輪，腳輪連接臂，在腳輪連接臂的兩端分別設置有第一樞軸和第二樞軸，第一樞軸用于連接外接裝置，腳輪圍繞第二樞軸樞轉，腳輪連接臂上設置有彈簧，彈簧的一端連接在腳輪連接臂上，彈簧的另一端用于連接至外接裝置。
[0005]本發明的越障腳輪組件可以用于外接裝置中，用于輔助外接裝置越過障礙物。
[0006]本發明還提供一種移動式裝置，該移動式裝置包括上述的越障腳輪組件。
[0007]優選地，所述移動式裝置還包括驅動輪，所述驅動輪驅動移動式裝置運動，沿所述驅動輪的前進方向，所述越障腳輪組件設置在所述驅動輪的前側，所述越障腳輪組件和所述驅動輪均位于所述移動式裝置的底端；當所述移動式裝置位于水平的作業面上時，在所述驅動輪與所述作業面保持接觸的情況下，所述彈簧設置為:當彈簧處于初始張緊狀態時，所述腳輪的最下側端部與驅動輪的最下側端部平齊或者略高于驅動輪的最下側端部，從而所述腳輪不與所述作業面產生干涉，當所述移動式裝置在前進途中，遇到障礙物時，所述腳輪最先接觸到障礙物，隨后所述腳輪連接臂克服彈簧的彈力繞第一樞軸相對于前進方向向后轉動，此時，移動式裝置在驅動輪的驅動下仍然向前運動，從而帶動腳輪也向前運動并越過障礙物，在所述腳輪越過障礙物之后，彈簧在其儲存的彈力的作用下回復到初始張緊狀態，腳輪回復到初始位置。
[0008]本文中所提到的干涉，是指腳輪與作業面不會相互產生影響，包括但不限于指所述腳輪不與所述作業面接觸，或者腳輪雖然與所述作業面接觸，但是不會受到作業面的阻礙，不會為移動式裝置向前運動提供阻力。通常，彈簧在初始張緊狀態下，腳輪的最低點略高于作業面或者與作業面平齊，不會影響移動式裝置的運動。彈簧的初始張緊狀態是指，彈簧安裝在腳輪與移動式裝置上之后，在移動式裝置正常擱置于作業面上沒有進行任何運動時，彈簧所達到的狀態。彈簧的初始張緊狀態是一種弱張緊狀態。彈簧弱張緊，有利于克服移動裝置運動過程中腳輪受到的地面摩擦力不會使腳輪連接臂意外后轉。
[0009]沿移動式裝置的驅動輪的前進方向，將越障腳輪組件設置在驅動輪的前側，當驅動輪驅動移動式裝置向前運動時，如果在向前的作業面，通常為路面上遇到障礙物時，越障腳輪組件的腳輪會最先接觸障礙物，在障礙物的作用力下，腳輪向后并向上運動，此時，腳輪上連接的彈簧對腳輪施加向前牽引的力量，驅動輪持續向前驅動并使移動式裝置繼續向前運動，在腳輪沒有越過障礙物之前，腳輪繼續向后并向上運動，彈簧對腳輪的向前牽引力持續增加，并且隨后拉動腳輪越過障礙物。當腳輪越過障礙物之后，其在彈簧的儲存的彈力作用下，向前并向下運動，從而回復到彈簧的初始弱張緊狀態。
[0010]優選地，所述移動式裝置是移動機器人。
[0011]優選地，在所述越障腳輪組件上還設置有向移動機器人的控制系統傳遞信息的傳感器，所述傳感器傳感腳輪連接臂的運動，當腳輪連接臂繞第一樞軸樞轉時，向所述控制系統傳遞信息。
[0012]當腳輪連接臂發生樞轉運動時，可以推論得知，腳輪遇到障礙物，此時，通過傳感器將腳輪遇到障礙物的信息傳遞至控制系統，可以通知控制系統做出相應的處理，例如減速，增大驅動輪的輸出扭矩，以更大的驅動力通過障礙物，這樣有利于移動式裝置平穩通過障礙物繼續向前運動。
[0013]優選地，所述移動機器人還包括后置腳輪，所述后置腳輪的最底端與所述作業面接觸并輔助驅動輪使移動機器人運動。
[0014]設置后置腳輪有助于使移動機器人更平穩地在作業面上運動。
[0015]優選地，所述彈簧的力的作用方向與所述移動式裝置的前進和后退方向平行。
[0016]優選地，在所述彈簧處于初始張緊狀態，腳輪位于初始位置時，腳輪連接臂相對于水平面和移動式裝置的前進方向呈豎直或前伸狀態。
[0017]本發明提出了一種關節式腳輪設計，平整地面行駛時小幅離地并可提供觸地支撐；在越障時本發明實現的彈性牽引與反應行程自動保證對臺階或坑洼的規避，提高了整機地面通過性。本發明的本質是無源驅動，并且支持臺階地面識別，可作為信號輸入作為機器人控制策略調整的依據。
[0018]根據本發明的移動式裝置很容易支持低矮障礙、臺階的識別，這類場景是當前設計移動機器人需要克服的一個難點。
【附圖說明】
[0019]本發明的其它優點和特征將從接下來的僅以非限制性示例的目的給出的并表示在附圖中的本發明的特定實施例的說明變得更加清楚明顯，在附圖中:
[0020]圖1示出了根據本發明的越障腳輪組件，其中左側的腳輪沒有受到阻礙，其擱置在水平面上，右側的腳輪受到了障礙物的阻擋向后運動；
[0021]圖2是根據本發明的移動式裝置的示意圖；
[0022]圖3，圖4也是根據本發明的移動式裝置的示意圖，其中圖3中的腳輪沒有受到阻擋，圖4中的腳輪受到障礙物的阻擋；
[0023]圖5是根據本發明的移動式裝置的前視圖；
[0024]圖6是沿圖5中的A-A線剖開的剖視圖；
[0025]圖7是圖6中的B部分的放大視圖。
[0026]附圖標記說明
[0027]1 腳輪
[0028]2 腳輪連接臂
[0029]3 第一樞軸
[0030]4 第二樞軸
[0031]5 彈簧
[0032]6 驅動輪
[0033]7 后置腳輪
[0034]8 障礙物
[0035]9 作業面
【具體實施方式】
[0036]下面結合圖1至圖7詳細說明根據本發明的越障腳輪組件和移動式裝置。
[0037]圖1示出了根據本發明的越障腳輪組件，包括腳輪1，腳輪連接臂2，在腳輪連接臂2的兩端分別設置有第一樞軸3和第二樞軸4，第一樞軸3用于連接外接裝置，腳輪1圍繞第二樞軸4樞轉，腳輪連接臂2上設置有彈簧5，彈簧5的一端連接在腳輪連接臂2上，彈簧的另一端用于連接至外接裝置。圖1中所標注的Fs為彈簧的彈力方向。
[0038]本發明的越障腳輪組件可以用于外接裝置中，用于輔助外接裝置越過障礙物。該外接裝置例如為將在下文詳細描述的移動式裝置。
[0039]圖2，圖3和圖4均是移動式裝置的示意圖。圖3中的腳輪處于初始狀態，即，沒有受到外物阻礙的狀態，圖4中的腳輪受到障礙物8的阻礙。
[0040]圖3和圖4中所示出的移動式裝置還包括驅動輪6，所述驅動輪6驅動移動式裝置運動，沿所述驅動輪6的前進方向，在本實施例中，驅動輪6的前進方向為圖3和圖4中的從右側向左側方向，所述越障腳輪組件設置在所述驅動輪的前側，即，越障腳輪組件設置在驅動輪6的左側。
[0041]所述越障腳輪組件和所述驅動輪6均位于所述移動式裝置的底端。當所述移動式裝置位于水平的作業面9上時，在所述驅動輪6與所述作業面9保持接觸的情況下，越障腳輪組件的彈簧5設置為:當彈簧5處