CN105128960A - 履带式移动机器人悬架系统 - Google Patents

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Abstract

履带式移动机器人悬架系统，属于机器人技术和自动化领域，本发明为解决传统的履带式车辆与地面接触面积小，导致缓冲吸振效果不理想的问题。本发明包括前摆臂及前从动轮悬架、后摆臂及后驱动轮悬架和中间小负重轮悬架；前摆臂及前从动轮悬架和后摆臂及后驱动轮悬架之间通过履带传动连接，中间小负重轮悬架包括两组负重系统和U型架；两组负重系统前后并列设置，两组负重系统的上方共同设置一个U型架，所述U型架的前后两个U型顶端分别与支撑前摆臂及前从动轮悬架和后摆臂及后驱动轮悬架之间浮动连接。

Description

履带式移动机器人悬架系统
技术领域
本发明专利属于机器人技术和自动化领域，尤其涉及一种前后摆臂履带式移动机器人的新型悬架系统。
背景技术
传统的履带式车辆出于行驶机动性的需要，悬架系统的主动轮和从动轮都高出地面，对于小型的履带式移动机器人，由于地面接触面积的限制，使得地面提供给机器人的牵引力是有限的，导致缓冲吸振效果不理想，因此，为保证足够的牵引力需要尽可能扩大地面接触面积，传统的履带式车辆悬架系统已不适合小型移动机器人的需要。
发明内容
本发明目的是为了解决传统的履带式车辆与地面接触面积小，导致缓冲吸振效果不理想的问题，提供了一种履带式移动机器人悬架系统。
本发明所述履带式移动机器人悬架系统，它包括前摆臂及前从动轮悬架、后摆臂及后驱动轮悬架和中间小负重轮悬架；前摆臂及前从动轮悬架和后摆臂及后驱动轮悬架之间通过履带传动连接，中间小负重轮悬架包括两组负重系统和U型架；两组负重系统前后并列设置，两组负重系统的上方共同设置一个U型架，所述U型架的前后两个U型顶端分别与支撑前摆臂及前从动轮悬架和后摆臂及后驱动轮悬架之间浮动连接。
本发明的优点：本发明专利设计一种新型的悬架结构，作用效果是在有限的空间内既尽可能扩大与地面接触面积，又能吸收由于地面结构突变等因素引起的振动，结构紧凑，满足机器人缓冲吸振的要求。具体为：
1、本履带式移动机器人的新型悬架系统采用模块化的结构进行悬架系统的设计，各个子模块在浮动支撑下实现动力输出或传递，实现了在紧凑空间内设计悬架的目标。
2、本履带式移动机器人的新型悬架系统的前摆臂及从动轮悬架部分使从动轮能有效的缓冲来自地面的冲击，同时冲击对前摆臂的摆动动作无影响，保证摆臂功能的实现。后摆臂及驱动轮悬架部分使驱动轮有效地缓冲来自地面的冲击，同时冲击对后摆臂的摆动动作无影响，后驱动轮能进行正常的动力输出。
3、本履带式移动机器人的新型悬架系统的中间负重轮悬架部分采用多负重轮承重缓冲吸振结构，在均匀分担车体重量的同时，能够有效的缓冲和吸收振动能量。
附图说明
图1为履带式移动机器人悬架系统的立体结构示意图；
图2为图1的主视图，系统总体机械结构图；
图3为前摆臂及前从动轮悬架和后摆臂及后驱动轮悬架机械机构图；
图4为中间小负重轮悬架机械结构图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述履带式移动机器人悬架系统，它包括前摆臂及前从动轮悬架1、后摆臂及后驱动轮悬架2和中间小负重轮悬架3；前摆臂及前从动轮悬架1和后摆臂及后驱动轮悬架2之间通过履带传动连接，中间小负重轮悬架3包括两组负重系统和U型架26；两组负重系统前后并列设置，两组负重系统的上方共同设置一个U型架26，所述U型架26的前后两个U型顶端分别与支撑前摆臂及前从动轮悬架1和后摆臂及后驱动轮悬架2之间浮动连接。
每一单元均作为一个独立的个体通过浮动连接与小负重轮系统连接。通过模块化的设计和集成，避免了单个抗振软弱部件环节对整体性能的影响，提高了机器人整体的缓冲振动、吸收振动的能力。此悬架系统结构紧凑，达到了机器人的防振动和冲击的要求，满足了机器人轮子在有限空间内即实现浮动支撑又能够传递动力的目标，可以作为小型车辆悬架系统设计的参考进行推广。
具体实施方式二：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，前摆臂及前从动轮悬架部分由两个前从动轮5、两个前摆臂4、两个前弹簧阻尼系统11、前浮动连接轴9、前摆臂驱动电机及其减速机构组成；
两个前从动轮5左右并列同轴设置，每个前从动轮5轴连接一个前摆臂4，前摆臂4的摆臂动作由设置在前部箱体6内的前摆臂驱动电机及其减速机构控制；前部箱体6通过前浮动连接轴9与前弹簧阻尼系统11组成浮动连接，前浮动连接轴9固定在U型架26的前部U型顶端。
前弹簧阻尼系统11由前短弹簧和前橡胶阻尼材料10组成，前橡胶阻尼材料10填充于前短弹簧内，前短弹簧左侧有成钩状的前限位拉杆12，前限位拉杆12与前部箱体6连接防止前部箱体6绕前浮动连接轴9过度浮动。
根据附图3，前摆臂及前从动轮悬架部分由前从动轮5、前摆臂4、弹簧阻尼系统11、浮动连接轴9、前摆臂驱动电机及其减速机构组成。从动轮5接受动力驱动，无驱动电机。前摆臂4摆臂动作需要驱动电机及其减速机构。前从动轮5、前摆臂4、前摆臂驱动电机及减速机构整合到一个箱体6内，其中，中心轴8配合到前摆臂4，轴外套有轴承，将法兰盘7配合到轴承，从动轮5固定于法兰盘7，驱动电机及减速机构固定于箱体6内，传递动力给前摆臂4。弹簧阻尼系统由短弹簧11和橡胶阻尼材料10组成，橡胶材料10填充于短弹簧11内，短弹簧11左侧有成钩状限位拉杆12，限位拉杆12与箱体6连接防止箱体6绕浮动轴9过度浮动。箱体6通过浮动连接轴9与弹簧阻尼系统11组成浮动连接缓冲和吸收地面振动。
振动的传递及吸收过程为：来自地面的振动首先经履带传递给从动轮，从动轮经浮动连接将振动传递给弹簧阻尼系统进行振动的吸收，此过程不会影响前摆臂驱动电机驱动前摆臂进行正常摆动动作。
具体实施方式三：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，后摆臂及后驱动轮悬架部分包括两个后驱动轮21、两个后摆臂20、两个后弹簧阻尼系统14、后浮动连接轴16；
两个后驱动轮21左右并列同轴设置，每个后驱动轮21轴连接一个后摆臂20，后摆臂20的摆臂动作由设置在后部箱体17内的后摆臂驱动电机及其减速机构控制；后部箱体17通过后浮动连接轴16与后弹簧阻尼系统14组成浮动连接，后浮动连接轴16固定在U型架26的后部U型顶端。
后弹簧阻尼系统14由后短弹簧和后橡胶阻尼材料15组成，后橡胶阻尼材料15填充于后短弹簧内，后短弹簧右侧有成钩状的后限位拉杆13，后限位拉杆13与后部箱体17连接防止箱体绕后浮动连接轴16过度浮动。
根据图3，后摆臂及后驱动轮悬架部分包括后驱动轮21、后摆臂20、弹簧阻尼系统14、浮动连接轴16。后驱动轮21作为驱动轮接受来自驱动电机的动力矩，为整个机器人的运动提供牵引动力，该悬架部分设计需要满足动力输出的要求。后驱动轮21、后摆臂20、后摆臂驱动电机及减速机构、后驱动轮驱动电机及其减速机构整合到一个箱体17内，其中，中心轴19配合到后摆臂20，轴外套有轴承，将法兰盘18配合到轴承，驱动轮21固定于法兰盘18，驱动电机及减速机构固定于箱体17内，传递动力给后摆臂20。弹簧阻尼系统由短弹簧14和橡胶阻尼材料15组成，橡胶材料15填充于短弹簧14内，短弹簧14右侧有成钩状限位拉杆13，限位拉杆13与箱体17连接防止箱体绕浮动轴16过度浮动。箱体17通过浮动连接轴16与弹簧阻尼系统14组成浮动连接缓冲和吸收地面振动。
振动的传递过程为：来自地面的振动首先经履带传递给后驱动轮，驱动轮经浮动连接将振动传递给弹簧阻尼系统进行振动的吸收，此过程不会影响后摆臂驱动电机驱动后摆臂进行正常摆动动作，后驱动轮也能够进行正常的动力输出。
具体实施方式四：下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，中间小负重轮悬架3的负重系统包括橡胶阻尼材料22、两个负重轮23、两个轴24和平台25；两个负重轮23对称放置，成人字形结构，前后两个负重轮23之间通过连接架固定，连接架的中间位置前后并列设置两个轴24，每个负重轮23绕靠近自身的轴24摆动；负重轮23两侧各伸出一个带凹槽的平台25，平台25的凹槽内填充固定有橡胶阻尼材料22；负重轮23与车体通过橡胶阻尼材料22和轴24建立浮动连接。
根据附图4，中间负重轮悬架部分由四个负重轮-阻尼系统组成。中间小负重轮悬架3包括两组负重系统和U型架26；两组负重系统前后并列设置，两组负重系统的上方共同设置一个U型架26，所述U型架26的前后两个U型顶端分别与支撑前摆臂及前从动轮悬架1和后摆臂及后驱动轮悬架2之间浮动连接。每两个负重轮23对称放置，成人字形结构，负重轮23可以绕各自的轴24摆动。负重轮23两侧各伸出一个带凹槽的平台25，凹槽25内填充固定有橡胶阻尼材料22，对振动能量进行吸收，负重轮23与车体通过橡胶阻尼22和轴24建立浮动连接，该悬架部分结构紧凑，并且缓冲和吸收振动性能好。
振动的传递和吸收过程：履带接受来自地面的振动传递到负重轮，进而传递给阻尼系统，最后的小部分余振传递到车体。

Claims (6)

1.履带式移动机器人悬架系统，其特征在于，它包括前摆臂及前从动轮悬架(1)、后摆臂及后驱动轮悬架(2)和中间小负重轮悬架(3)；前摆臂及前从动轮悬架(1)和后摆臂及后驱动轮悬架(2)之间通过履带传动连接，中间小负重轮悬架(3)包括两组负重系统和U型架(26)；两组负重系统前后并列设置，两组负重系统的上方共同设置一个U型架(26)，所述U型架(26)的前后两个U型顶端分别与支撑前摆臂及前从动轮悬架(1)和后摆臂及后驱动轮悬架(2)之间浮动连接。
2.根据权利要求1所述履带式移动机器人悬架系统，其特征在于，前摆臂及前从动轮悬架部分由两个前从动轮(5)、两个前摆臂(4)、两个前弹簧阻尼系统(11)、前浮动连接轴(9)、前摆臂驱动电机及其减速机构组成；
两个前从动轮(5)左右并列同轴设置，每个前从动轮(5)轴连接一个前摆臂(4)，前摆臂(4)的摆臂动作由设置在前部箱体(6)内的前摆臂驱动电机及其减速机构控制；前部箱体(6)通过前浮动连接轴(9)与前弹簧阻尼系统(11)组成浮动连接，前浮动连接轴(9)固定在U型架(26)的前部U型顶端。
3.根据权利要求2所述履带式移动机器人悬架系统，其特征在于，前弹簧阻尼系统(11)由前短弹簧和前橡胶阻尼材料(10)组成，前橡胶阻尼材料(10)填充于前短弹簧内，前短弹簧左侧有成钩状的前限位拉杆(12)，前限位拉杆(12)与前部箱体(6)连接防止前部箱体(6)绕前浮动连接轴(9)过度浮动。
4.根据权利要求1所述履带式移动机器人悬架系统，其特征在于，后摆臂及后驱动轮悬架部分包括两个后驱动轮(21)、两个后摆臂(20)、两个后弹簧阻尼系统(14)、后浮动连接轴(16)；
两个后驱动轮(21)左右并列同轴设置，每个后驱动轮(21)轴连接一个后摆臂(20)，后摆臂(20)的摆臂动作由设置在后部箱体(17)内的后摆臂驱动电机及其减速机构控制；后部箱体(17)通过后浮动连接轴(16)与后弹簧阻尼系统(14)组成浮动连接，后浮动连接轴(16)固定在U型架(26)的后部U型顶端。
5.根据权利要求4所述履带式移动机器人悬架系统，其特征在于，后弹簧阻尼系统(14)由后短弹簧和后橡胶阻尼材料(15)组成，后橡胶阻尼材料(15)填充于后短弹簧内，后短弹簧右侧有成钩状的后限位拉杆(13)，后限位拉杆(13)与后部箱体(17)连接防止箱体绕后浮动连接轴(16)过度浮动。
6.根据权利要求1所述履带式移动机器人悬架系统，其特征在于，中间小负重轮悬架(3)的负重系统包括橡胶阻尼材料(22)、两个负重轮(23)、两个轴(24)和平台(25)；两个负重轮(23)对称放置，成人字形结构，前后两个负重轮(23)之间通过连接架固定，连接架的中间位置前后并列设置两个轴(24)，每个负重轮(23)绕靠近自身的轴(24)摆动；负重轮(23)两侧各伸出一个带凹槽的平台(25)，平台(25)的凹槽内填充固定有橡胶阻尼材料(22)；负重轮(23)与车体通过橡胶阻尼材料(22)和轴(24)建立浮动连接。
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