一種多功能機器人底盤套裝的制作方法

本發明涉及拼裝機器人領域，尤其涉及一種多功能機器人底盤套裝。

背景技術：

隨著機器人的迅速發展，國內外的科技行業開發出了各種各樣的機器人，隨之而來的機器人教育也越來越受各大院校的重視，但是現有的機器人產品，品種繁多，質量參差不齊，為了適應不同構型的搭建，不少機器人均包括了大量的零件，從而使其價格過于昂貴，給學校的機器人教育事業帶來了很大的經濟壓力；

如中國發明專利cn105690365a所公開的一種桿件、包括該桿件的拼裝組件、包括上述桿件的機器人。該桿件具有寬度和厚度，桿件的寬度是厚度的4倍，桿件上設有沿桿件的厚度方向貫穿桿件的連接孔。使用該桿件構成拼接組件，可以滿足方便的實現更多種的運動機構的需要，可以完成最多種的運動功能。

上述發明不僅零件繁多，價格昂貴，而且由于零件體積過于小巧容易丟失，還因為其不具有質量互換性，可開發度較低，不適合作為成人教育的教材，更不適合作為高等院校教材普及。

技術實現要素：

一、要解決的技術問題

本發明的目的是針對現有技術所存在的上述問題，特提供一種體積適當不易造成細小零件丟失，且具有較高的質量互換性和可開發性的拼裝機器人套裝，使其更加適用于高等院校的機器人教育教材。

二、技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種多功能機器人底盤套裝包括：接頭組件、連接梁組件、電機組件、車輪組件；連接梁組件和接頭組件配合組成骨架；車輪組件結合電機組件安裝于骨架上形成底盤；連接梁組件套接于接頭組件上，電機組件固定于連接梁組件上；底盤組裝完成后由控制系統控制驅動底盤。

其中，連接梁組件包括有若干：長連接梁、中連接梁和短連接梁，且每根連接梁為厚度和寬度相等的中空方管，連接梁的四周外表面開設有連接通孔，連接通孔均勻分布連接梁表面。

其中，接頭組件包括有若干：90°接頭組件、120°接頭組件、135°接頭組件、三通接頭組件；各接頭由彎曲部和固定部組成；固定部四周設有固定孔，固定孔內設有螺紋，彎曲部大于固定部，彎曲部與固定部之間的大小差形成靠山。

其中，電機組件包括，車軸、電機架、軸承、軸承座、電機板和電機；電機連接電極板；軸承座為圓形階梯軸，兩端設有同心位置的軸承孔，軸承孔內安裝有軸承；車軸插入軸承內圈并且套設于電機前出軸上；軸承座固定于電機板上；電機架固定于軸承座上。

其中，車輪組件種類分別有橡膠輪組件、45°麥克納姆輪組件、90°麥克納姆輪組件、履帶輪組件。

其中，連接梁套設于接頭固定部，連接梁端部靠設于接頭靠山，裝配后連接梁第一個連接通孔與接頭固定孔配合；連接梁組件表面與接頭彎曲部表面平滑過渡。

其中，連接梁組件可以用單一種類的連接梁結合接頭組成骨架，也可以用兩種以上連接梁結合接頭組成骨架。

其中，接頭組件可以用單一種類的接頭結合連接梁組成骨架，也可以用兩種以上接頭結合連接梁組成骨架。

其中，不同種類的連接梁配合不同種類的接頭能裝配出不同形狀的骨架。

其中，不同種類的連接梁結合不同種類的接頭，配合不同種類的車輪組件能夠組裝成不同形狀的底盤。

其中，控制系統還包括遙控板；遙控板通過無線模式與主控板進行數據交互。

其中，遙控板通過下發命令的形式控制主控板，使主控板控制電機驅動板、舵機控制板、電磁閥驅動板、電調控制板進入工作狀態，從而實現手動控制操作。

其中，主控板通過程序直接控制機驅動板、舵機控制板、電磁閥驅動板、電調控制板、尋線板進入工作狀態并且機驅動板、舵機控制板、電磁閥驅動板、電調控制板、尋線板的工作狀態通過無線模式發送至遙控板，此時遙控板作為監控終端使用。

三、本發明的有益效果

與現有技術相比，本發明的多功能機器人底盤套裝具有如下諸多優點：

(1)結構簡單，造價成本低；

(2)可開發度高，適合高等教育用具；

(3)固件采用標準件，采購方便。

附圖說明

圖1為本發明的電機組件裝配圖；

圖2為本發明的90°接頭組件示意圖；

圖3為本發明的120°接頭組件示意圖；

圖4為本發明的135°接頭組件示意圖；

圖5為本發明的三通接頭組件示意圖；

圖6為本發明的連接梁組件示意圖；

圖7為本發明的中梁組件結合90°接頭組件和三通接頭組件安裝橡膠輪組件示意圖；

圖8為本發明的中梁組件結合90°接頭組件和三通接頭組件安裝45°麥克納姆輪組件示意圖；

圖9為本發明的中梁組件結合90°接頭組件和三通接頭組件安裝履帶輪組件示意圖；

圖10為本發明的長梁組件結合90°接頭組件安裝90°麥克納姆輪組件示意圖；

圖11為本發明的長梁組件和短梁組件結合120°接頭組件和安裝90°麥克納姆輪組件示意圖；

圖12為本發明的長梁組件和短梁組件結合135°接頭組件和安裝90°麥克納姆輪組件示意圖；

圖13為本發明的履帶輪結構示意圖；

圖14為本發明的電路控制關系圖；

圖中：11為車軸；12為電機架；13為軸承；14為軸承座；15為電機板；16為電機；21為固定孔；22為固定部；23為靠山；24為彎曲部；31為支架；32為履帶；33為連接板；34為從動輪；35為主動輪。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。

本發明實施例的多功能機器人底盤套裝的結構如圖1至圖12所示包括：接頭組件、連接梁組件、電機組件、車輪組件；連接梁組件和接頭組件配合組成骨架；車輪組件結合電機組件安裝于骨架形成底盤；連接梁組件套接于接頭組件，電機組件固定于連接梁組件上；底盤組裝完成后由控制系統控制驅動底盤。

其中，連接梁組件包括有若干：長連接梁、中連接梁和短連接梁組成；且每根連接梁為厚度和寬度相等的中空方管，連接梁梁的四周外表面開設有連接通孔，連接通孔均勻分布連接梁表。

其中，接頭組件包括有若干：90°接頭、120°接頭、135°接頭和三通接頭組成；每個接頭設有彎曲部24和固定部22；固定部22四周設有固定孔21，固定孔21內設有螺紋，彎曲部大于固定部，彎曲部與固定部之間的大小差形成靠山23。

其中，電機組件包括：車軸11、電機架12、軸承13、軸承座14、電機板15和電機16；電機16連接電極板15；軸承座14為圓形階梯軸，兩端設有同心位置的軸承孔，軸承孔內安裝有軸承13；車軸11插入軸承12內圈并且套設于電機16前出軸上；軸承座14固定于電機板15上；電機架12固定于軸承座14上。

其中，車輪組件包括有若干：橡膠輪組件、45°麥克納姆輪組件、90°麥克納姆輪組件、履帶輪組件。

其中，履帶輪組件包括有：支架31、連接板33、履帶32、主動輪35和從動輪34；支架31固定在連接板33兩端，從動輪34均勻安裝在連接板33上；履帶32連接主動輪35和從動輪34。

其中，所述連接梁套設于所述接頭固定部，連接梁端部抵靠于接頭靠山，裝配后連接梁第一個連接通孔與接頭固定孔配合；連接梁組件表面與接頭彎曲部表面平滑過渡。

其中，連接梁組件可以用單一型號的連接梁結合接頭組成骨架，也可以用兩種以上型號連接梁結合接頭組成骨架。

其中，接頭組件可以用單一型號的接頭結合連接梁組成骨架，也可以用兩種以上型號的接頭結合連接梁組成骨架。

其中，不同種類的連接梁配合所述不同種類的接頭能裝配出不同形狀的骨架。

其中，不同種類的連接梁結合所述不同種類的接頭，配合不同種類的車輪組件能夠組裝成不同形狀的底盤。

其中，控制系統還包括遙控板；遙控板通過無線模式與主控板進行數據交互。

其中，遙控板通過下發命令的形式控制主控板，使主控板控制電機驅動板、舵機控制板、電磁閥驅動板、電調控制板進入工作狀態，從而實現手動控制操作。

其中，主控板通過程序直接控制機驅動板、舵機控制板、電磁閥驅動板、電調控制板、尋線板進入工作狀態并且機驅動板、舵機控制板、電磁閥驅動板、電調控制板、尋線板的工作狀態通過無線模式發送至遙控板，此時遙控板作為監控終端使用。

其中，遙控板主要由兩個2維搖桿、4個按鍵、兩個撥碼開關、無線通訊模塊、主控芯片等構成，主控芯片通過多路ad對兩個搖桿的ad值進行讀取，結合4個按鍵及兩個撥碼開關的狀態，以20毫秒每次的發送頻率發送給主控板，從而實現遙控功能。

其中，主控板由主控芯片、無線通訊模塊、485芯片、液晶屏等構成，主控接收到遙控板發送過來的搖桿ad值、按鍵狀態、撥碼開關狀態等相應數據后，通過換算以命令方式發送給電機驅動板、舵機控制板、電磁閥驅動板、電調控制板，從而實現對底盤運動、上部機構等的控制。

其中，電機驅動板主要由主控芯片、485芯片、電機驅動芯片、撥碼開關等構成，其接收到主控板發送的電機轉速命令后，通過輸入捕獲對當前電機實際轉速進行檢測，并通過pid進行計算后通過pwm占空比對電機驅動芯片進行控制，從而實現對電機轉速的精準控制。由于小車有4個電機，因此有4個電機驅動板，通過撥碼開關的設置，實現不同電機驅動板地址的設置。根據現有通訊協議，主控板可同時對8塊電機驅動板進行控制。

其中，舵機控制板主要由主控芯片、485芯片、撥碼開關等構成，其接收到主控板發送的相應數據值，可同時實現對4個舵機的位置\轉速控制。同時通過撥碼開關的設置，可實現不同舵機控制板地址的設置。

其中，電磁閥驅動板主要由主控芯片、485芯片、達林頓管、撥碼開關等構成，其接收到主控板發送的相應數據位的狀態，可同時實現對8個電磁閥控制。同時通過撥碼開關的設置，可實現不同舵機控制板地址的設置。

其中，電調控制板主要由主控芯片、485芯片、撥碼開關等構成，其接收到主控板發送的相應數據值，可同時實現對4個無刷電調的控制，從而實現對無刷電機的轉速控制。同時通過撥碼開關的設置，可實現不同電調控制板地址的設置。

如圖7所示，有7根中連接梁配合四個90°接頭和兩個三通接頭組合成長方形骨架，而后安裝橡膠輪組成長方形橡膠輪底盤；

如圖8所示，還可以是有7根中連接梁配合四個90°接頭和兩個三通接頭組合成長方形骨架，而后安裝45°麥克納姆輪組成長方形45°麥克納姆輪底盤；

如圖9所示，還可以是有7根中連接梁配合四個90°接頭和兩個三通接頭組合成長方形骨架，而后安裝履帶輪組成長方形履帶輪底盤；

如圖10所示，還可以是有4根長連接梁配合四個90°接頭組合成正方形骨架，而后90°麥克納姆輪組件組成正方形90°麥克納姆輪組件底盤；

如圖11所示，還可以是有4根長連接梁和3根斷連接梁配合四個120°接頭組合成三角形骨架，而后90°麥克納姆輪組件組成三角形90°麥克納姆輪組件底盤；

如圖12所示，還可以是有4根長連接梁和4根斷連接梁配合四個135°接頭組合成八角形骨架，而后90°麥克納姆輪組件組成八角形90°麥克納姆輪組件底盤；

以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。