CN105365514B - 一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构，属于移动机器人技术领域。该悬架机构包括左轮腿安装支架、左橡胶减震器、左扭簧、中间安装支架板、右扭簧、右轮腿安装支架、右橡胶减震器、球铰、上辅助支撑杆、限位端盖、弹簧压杆、减震弹簧、弹簧套筒、下辅助支撑杆、左棘爪、左棘轮、右棘爪、右棘轮、辅助轮轴承、辅助轮轴及辅助轮。本发明的两轮腿移动机器人悬架机构，主要用于传递作用在机器人轮腿机构和车体之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车体的冲击力，并减少由此引起的振动，以保证移动机器人具有良好的行驶平顺性和安全性。

Description

一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构
技术领域：
本发明属于移动器人技术领域，具体涉及一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构，主要用于传递作用在机器人轮腿机构和车体之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车体的冲击力，并减少由此引起的振动，以保证移动机器人具有良好的行驶平顺性和安全性。
背景技术：
机器人悬架是确保移动机器人具有良好行驶平顺性和安全性的有效保障。目前常见的机器人悬架主要有摇杆转向节悬吊式结构、分段铰接悬架结构、四连杆式平衡悬架和双曲柄滑块联动悬架结构等类型，它们主要针对四轮或六轮移动机器人的运动平稳性而提出的，其结构相对复杂且都具有各自的技术特点。针对移动机器人车体和轮腿机构之间的悬架，不同的机器人需要配备不同结构的悬架。本发明旨在提供一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构，主要用于传递作用在机器人轮腿机构和车体之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车体的冲击力，并减少由此引起的振动，以保证移动机器人具有良好的行驶平顺性和安全性。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构，主要用于两轮腿移动机器人在左右轮腿遇阻不均的情况下，能够保证机器人的车体运动平稳，而不受左右轮腿发生扭转的影响；机器人越障后，左右轮腿在扭簧作用下能够快速恢复平地行走姿势；铰接的自适应减震辅助轮装置，设有可伸缩式弹簧减震机构和棘轮棘爪机构，可以自适应路面的不平度，有效减小机器人越障时的振动，并可以防止机器人的车体后倾。
本发明所提供的一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构包括左轮腿安装支架1、左橡胶减震器2、左扭簧3、中间安装支架板4、球铰5、右扭簧6、右橡胶减震器7、右轮腿安装支架8、上辅助支撑杆13、限位端盖14、弹簧压杆15、减震弹簧16、弹簧套筒17、下辅助支撑杆18、左棘爪19、左棘轮20、辅助轮轴承23、辅助轮轴24、辅助轮25、右棘爪26及右棘轮27；所述左轮腿安装支架1的左端设有减震器安装孔，采用左减震器螺帽10和左减震器垫片9将所述左橡胶减震器2进行轴向固定，所述左橡胶减震器2下端面设有两个安装孔，借助螺栓组件能够与移动机器人的左轮腿机构固连，所述左轮腿安装支架1的右下端设有销孔座；所述右轮腿安装支架8的右端设有减震器安装孔，采用右减震器螺帽12和右减震器垫片11将所述右橡胶减震器7进行轴向固定，所述右橡胶减震器7下端面设有两个安装孔，借助螺栓组件能够与移动机器人的右轮腿机构固连，所述右轮腿安装支架8的左下端设有销孔座；所述中间安装支架板4为十字叉板结构，在所述十字叉板上设有四个安装孔，借助螺栓组件能够与移动机器人的车体固连；所述中间安装支架板4的左右两叉板的下方分别焊接有左销轴和右销轴，所述左销轴与所述左轮腿安装支架1销孔座的销孔为间隙配合，所述右销轴与所述右轮腿安装支架8销孔座的销孔为间隙配合；所述左扭簧3的两端分别与所述左轮腿安装支架1的右侧及所述中间安装支架板4的左侧固连；所述右扭簧6的两端分别与所述右轮腿安装支架8的左侧及所述中间安装支架板4的右侧固连；所述中间安装支架板4的中间下方设有所述球铰5，所述球铰5用来铰接所述中间安装支架板4与所述上辅助支撑杆13；所述上辅助支撑杆13的下端设有螺纹，上辅助支撑杆13与所述弹簧压杆15的上端法兰的螺孔固连；所述减震弹簧16空套在所述弹簧压杆15的压杆轴上，所述上辅助支撑杆13和所述弹簧压杆15一起能够在所述弹簧套筒17的孔中沿轴向往复移动；所述限位端盖14的内螺纹与所述弹簧套筒17上端的外螺纹固连，所述限位端盖14用于防止所述弹簧压杆15从所述弹簧套筒17中移出；所述弹簧套筒17下端与所述下辅助支撑杆18固连，所述下辅助支撑杆18的下端为U型叉头结构，所述U型叉头的两侧板上均设有开口型安装孔，用于安装所述辅助轮轴24，所述辅助轮轴24由左端轴段、中间轴段和右端轴段构成，所述辅助轮轴承23的内圈与所述辅助轮轴24的中间轴段为过盈配合，所述辅助轮轴承23的外圈与所述辅助轮25中的轮毂内孔为过盈配合；所述左棘爪19铰接于所述下辅助支撑杆18的U型叉头左侧板上，所述左棘轮20空套在所述辅助轮轴24上，所述左棘轮20与所述辅助轮25的左侧固连，所述左棘轮20与所述辅助轮25二者能够一起运动；所述右棘爪26铰接于所述下辅助支撑杆18的U型叉头右侧板上；所述右棘轮27空套在所述辅助轮轴24上，所述右棘轮27与所述辅助轮25的右侧固连，所述右棘轮27与所述辅助轮25二者能够一起运动；所述辅助轮轴24的左端轴段安装在U型叉头左侧板的开口型安装孔中，并采用左垫片21和左螺帽22将所述辅助轮轴24进行轴向固定，所述辅助轮轴24的右端轴段安装在U型叉头右侧板的开口型安装孔中，并采用右垫片28和右螺帽29将所述辅助轮轴2进行轴向固定。
本发明提供的一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构，主要用于传递作用在机器人轮腿机构和车体之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车体的冲击力，并减少由此引起的振动，以保证移动机器人具有良好的行驶平顺性和安全性。
附图说明：
图1：本发明一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构结构示意图；
图2：图1的俯视局部视图；
图3：图1的右视局部视图。
图中：1：左轮腿安装支架；2：左橡胶减震器；3：左扭簧；4：中间安装支架板；5：球铰；6：右扭簧；7：右橡胶减震器；8：右轮腿安装支架；9：左减震器垫片；10：左减震器螺帽；11：右减震器垫片；12：右减震器螺帽；13：上辅助支撑杆；14：限位端盖；15：弹簧压杆；16：减震弹簧；17：弹簧套筒；18：下辅助支撑杆；19：左棘爪；20：左棘轮；21：左垫片；22：左螺帽；23：辅助轮轴承；24：辅助轮轴；25：辅助轮；26：右棘爪；27：右棘轮；28：右垫片；29：右螺帽。
具体实施方式：
图1为本发明的一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构结构示意图，它分为两大部分：三个铰接的支架板见图2和铰接的自适应减震辅助轮装置见图3。其工作原理分述如下：
其一，如图2所示，当两轮腿移动机器人在左右轮腿遇阻不均时，与中间安装支架板4分别铰接的左轮腿安装支架1和右轮腿安装支架8将产生扭力而发生位姿扭转，此时左扭簧3和右扭簧6被压缩，而与之铰接的中间安装支架板4的位姿影响较小，进而保证机器人的车体运动平稳；当左右轮腿成功越障后，借助左扭簧3和右扭簧6的扭转弹力作用，使发生扭转的左轮腿安装支架1和右轮腿安装支架8快速恢复至平地行走时的位姿。而左橡胶减震器2和右橡胶减震器7可以有效缓冲由不平路面传给车体的冲击力，并减少由此引起的振动。
其二，如图3所示的自适应减震辅助轮装置与中间安装支架板4采用球铰5连接，可以自适应路面的不平度。当两轮腿移动机器人的前进运动受阻而产生向后倾倒的力时，一方面，辅助支撑杆13压缩减震弹簧16，借助弹簧阻尼作用有效减小机器人车体的振幅；另一方面，下辅助支撑杆18的U型叉头侧板上的棘爪及时卡住棘轮，进而锁紧辅助轮25的后退趋势，防止机器人的车体后倾，从而使两轮腿移动机器人在越障时保持运动平稳性。

Claims (1)

1.一种用于两轮腿移动机器人的悬架机构，其特征在于该悬架机构包括左轮腿安装支架(1)、左橡胶减震器(2)、左扭簧(3)、中间安装支架板(4)、球铰(5)、右扭簧(6)、右橡胶减震器(7)、右轮腿安装支架(8)、上辅助支撑杆(13)、限位端盖(14)、弹簧压杆(15)、减震弹簧(16)、弹簧套筒(17)、下辅助支撑杆(18)、左棘爪(19)、左棘轮(20)、辅助轮轴承(23)、辅助轮轴(24)、辅助轮(25)、右棘爪(26)及右棘轮(27)；所述左轮腿安装支架(1)的左端设有减震器安装孔，采用左减震器螺帽(10)和左减震器垫片(9)将所述左橡胶减震器(2)进行轴向固定，所述左橡胶减震器(2)下端面设有两个安装孔，借助螺栓组件能够与移动机器人的左轮腿机构固连，所述左轮腿安装支架(1)的右下端设有销孔座；所述右轮腿安装支架(8)的右端设有减震器安装孔，采用右减震器螺帽(12)和右减震器垫片(11)将所述右橡胶减震器(7)进行轴向固定，所述右橡胶减震器(7)下端面设有两个安装孔，借助螺栓组件能够与移动机器人的右轮腿机构固连，所述右轮腿安装支架(8)的左下端设有销孔座；所述中间安装支架板(4)为十字叉板结构，在所述十字叉板上设有四个安装孔，借助螺栓组件能够与移动机器人的车体固连；所述中间安装支架板(4)的左右两叉板的下方分别焊接有左销轴和右销轴，所述左销轴与所述左轮腿安装支架(1)销孔座的销孔为间隙配合，所述右销轴与所述右轮腿安装支架(8)销孔座的销孔为间隙配合；所述左扭簧(3)的两端分别与所述左轮腿安装支架(1)的右侧及所述中间安装支架板(4)的左侧固连；所述右扭簧(6)的两端分别与所述右轮腿安装支架(8)的左侧及所述中间安装支架板(4)的右侧固连；所述中间安装支架板(4)的中间下方设有所述球铰(5)，所述球铰(5)用来铰接所述中间安装支架板(4)与所述上辅助支撑杆(13)；所述上辅助支撑杆(13)的下端设有螺纹，所述上辅助支撑杆(13)与所述弹簧压杆(15)的上端法兰的螺孔固连；所述减震弹簧(16)空套在所述弹簧压杆(15)的压杆轴上，所述上辅助支撑杆(13)和所述弹簧压杆(15)一起能够在所述弹簧套筒(17)的孔中沿轴向往复移动；所述限位端盖(14)的内螺纹与所述弹簧套筒(17)上端的外螺纹固连，所述限位端盖(14)用于防止所述弹簧压杆(15)从所述弹簧套筒(17)中移出；所述弹簧套筒(17)下端与所述下辅助支撑杆(18)固连，所述下辅助支撑杆(18)的下端为U型叉头结构，所述U型叉头的两侧板上均设有开口型安装孔，用于安装所述辅助轮轴(24)，所述辅助轮轴(24)由左端轴段、中间轴段和右端轴段构成，所述辅助轮轴承(23)的内圈与所述辅助轮轴(24)的中间轴段为过盈配合，所述辅助轮轴承(23)的外圈与所述辅助轮(25)中的轮毂内孔为过盈配合；所述左棘爪(19)铰接于所述下辅助支撑杆(18)的U型叉头左侧板上，所述左棘轮(20)空套在所述辅助轮轴(24)上，所述左棘轮(20)与所述辅助轮(25)的左侧固连，所述左棘轮(20)与所述辅助轮(25)二者能够一起运动；所述右棘爪(26)铰接于所述下辅助支撑杆(18)的U型叉头右侧板上；所述右棘轮(27)空套在所述辅助轮轴(24)上，所述右棘轮(27)与所述辅助轮(25)的右侧固连，所述右棘轮(27)与所述辅助轮(25)二者能够一起运动；所述辅助轮轴(24)的左端轴段安装在U型叉头左侧板的开口型安装孔中，并采用左垫片(21)和左螺帽(22)将所述辅助轮轴(24)进行轴向固定，所述辅助轮轴(24)的右端轴段安装在U型叉头右侧板的开口型安装孔中，并采用右垫片(28)和右螺帽(29)将所述辅助轮轴(24)进行轴向固定。
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