CN105773569A - 一种地面移动机器人底盘系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地面移动机器人底盘系统，包括底盘主体和悬挂装置，悬挂装置设置有四组，且以90°间隔均匀安装在底盘主体上；悬挂装置包括驱动机构和驱动轮，驱动机构包括具有动力输出的传动轴，传动轴上套设所述的驱动轮；底盘主体底部设置有悬挂基体，悬挂基体与驱动机构之间设置悬挂摇臂，悬挂摇臂的两端均采用铰接连接的方式与悬挂基体、驱动机构连接，且两个悬挂摇臂在悬挂基体上的两个铰接点之间的距离与在驱动机构上的两个铰接点之间的距离相等；底盘主体与驱动机构的其中一个铰接点之间设置有弹性支撑组件；驱动轮采用全向轮。本发明的地面移动机器人底盘系统采用独立悬挂机构，有效增加地面移动机器人的底盘平稳性和抗震性。

Description

一种地面移动机器人底盘系统
技术领域
本发明属于机器人底盘技术领域，具体涉及一种地面移动机器人底盘系统。
背景技术
随着现代科技的不断发展，机器人技术已经逐渐进入人们的视线，为人们生活以及工作提供便利。机器人的运用十分广泛，包括生产线制造、智能家居、消防系统、深海开探等，通过机器人完成了许多人类无法完成或者难以完成的工作。
地面移动机器人通过将具有各种功能的机器人主体设置在底盘运行机构上，通过底盘运行机构驱动地面移动机器人移动，去完成对应的功能。但是现有的地面移动机器人的运行机构通常采用普通轮式机构，机器人主体设置在底盘上，底盘的移动则通过电机直接驱动滚轮的移动方式。由于地面移动机器人运行的路面情况无法预测，有可能会遇到凹凸不平的路面，现有的底盘运行机构抗震性和缓冲能力较差，如果地面移动机器人采用现有的底盘运行机构，容易在经过凹凸不平的路面时发生倾覆。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有得底盘运行机构中存在的问题，提供一种地面移动机器人底盘系统，底盘采用垂直于底盘主体的悬挂基体，结合平行设置的双悬挂摇臂，形成平行四边形的独立悬挂式结构，确保驱动轮始终垂直于底盘主体，有效提高了底盘运行机构的平稳性、抗震性和缓冲能力，以适用地面移动机器人运行的不同路况。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种地面移动机器人底盘系统，包括底盘主体和悬挂装置，所述的悬挂装置设置有四组，且以90°间隔均匀安装在所述的底盘主体上；
所述的悬挂装置包括驱动机构和驱动轮，所述的驱动机构包括具有动力输出的传动轴，传动轴上套设所述的驱动轮；所述的底盘主体底部设置有垂直于底盘主体底部的悬挂基体，悬挂基体与驱动机构之间设置有两个连接长度相等且平行布置的悬挂摇臂，悬挂摇臂的两端均采用铰接连接的方式与悬挂基体、驱动机构连接，且两个悬挂摇臂在悬挂基体上的两个铰接点之间的距离与在驱动机构上的两个铰接点之间的距离相等；所述的底盘主体与驱动机构的其中一个铰接点之间设置有弹性支撑组件；
所述的驱动轮采用全向轮。
优选地，所述的弹性支撑组件包括固定钳臂、哑铃状压块，以及对称设置的一对弹簧保持杆和一对悬挂弹簧，两弹簧保持杆分别与驱动机构上连接弹性支撑组件的铰接点两侧形成铰接连接，两悬挂弹簧分别套设在弹簧保持杆上，所述的哑铃状压块两端分别套设在两弹簧保持杆上对悬挂弹簧形成挤压，并在弹簧保持杆的端部设置有将哑铃状压块的两端限制在弹簧保持杆上的限位销；哑铃状压块的中部穿过固定在底盘主体上的固定钳臂，形成转动式连接。
优选地，所述的驱动机构包括电动机、行星减速箱、减速箱固定件和轮毂安装架，电动机、行星减速箱和减速箱固定件依次沿动力输出方向固定连接，所述传动轴穿过减速箱固定件与行星减速箱动力传递连接，轮毂安装架套设在减速箱固定件外，且与减速箱固定件之间安装轴承，轮毂安装架的一端与驱动轮的轮毂连接。
优选地，所述的两个悬挂摇臂均采用U型结构，悬挂摇臂的两端与悬挂基体铰接连接，中间位置与驱动机构的减速箱固定件铰接连接，且两个悬挂摇臂的与驱动机构的铰接点分布位于减速箱固定件的上部和下部。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的一种地面移动机器人底盘系统，悬挂装置的驱动机构与底盘主体之间采用双摇臂连接，并结合弹性支撑组件，组成了一个独立的悬挂式结构，将该悬挂装置安装在底盘下方，从而可实现对地面移动机器人的驱动运行，该悬挂装置的抗震性较好，在遇到不平的路面时，可通过弹性支撑组件配合悬挂摇臂吸收震动，使得底盘上的地面移动机器人主体能够平稳、顺利的通过凹坑或凸起，避免地面移动机器人发生倾覆现象。
底盘系统采用四个悬挂装置正交分布的安装在底盘主体上，驱动轮采用全向轮，能够在平整地面上可快速移动，迅速转向，规避障碍，运动方式灵活。
附图说明
图1是本发明的地面移动机器人底盘系统结构示意图。
图2是本发明的地面移动机器人底盘系统仰视图。
图3是本发明的悬挂装置结构示意图。
图4是本发明的悬挂装置主视图。
图5是本发明的悬挂装置俯视图。
图6是图5的A-A剖视图。
图中标记：100-底盘主体，200-悬挂装置，210-驱动轮，220-驱动机构，221-电动机，222-行星减速箱，223-减速箱固定件，224-传动轴，225-轮毂安装架，231-悬挂基体，232-悬挂摇臂，233-弹性支撑组件，233a-固定钳臂，233b-限位销，233c-哑铃状压块，233d-弹簧保持杆，233f-悬挂弹簧。
具体实施方式
参照图1-2，本发明的一种地面移动机器人底盘系统，包括底盘主体100和悬挂装置200，悬挂装置200设置有四组，且以90°间隔均匀安装在所述的底盘主体100上。
参照图3-6，悬挂装置200包括驱动机构220和驱动轮210，驱动机构220包括具有动力输出的传动轴224，传动轴224上套设所述的驱动轮210，驱动机构220包括电动机221、行星减速箱222、减速箱固定件223和轮毂安装架225，电动机221、行星减速箱222和减速箱固定件223依次沿动力输出方向固定连接，所述传动轴224穿过减速箱固定件223与行星减速箱222动力传递连接，轮毂安装架225套设在减速箱固定件223外，且与减速箱固定件223之间安装轴承，轮毂安装架225的一端与驱动轮210的轮毂连接。
为了保证地面移动机器人平稳运行，在底盘主体100下方设置有呈90°正交分布的四组本发明的悬挂装置200，驱动轮210采用全向轮，确保地面移动机器人在平整地面上可快速移动，迅速转向，规避障碍的运动方式灵活。
底盘主体100底部设置有垂直于底盘主体100底部的悬挂基体231，悬挂基体231与驱动机构220之间设置有两个连接长度相等且平行布置的悬挂摇臂232，悬挂摇臂232的两端均采用铰接连接的方式与悬挂基体231、驱动机构220连接，且两个悬挂摇臂232在悬挂基体231上的两个铰接点之间的距离与在驱动机构220上的两个铰接点之间的距离相等；所述的底盘主体100与驱动机构220的其中一个铰接点之间设置有弹性支撑组件233。
弹性支撑组件233包括固定钳臂233a、哑铃状压块233c，以及对称设置的一对弹簧保持杆233d和一对悬挂弹簧233f，两弹簧保持杆233d分别与驱动机构220上连接弹性支撑组件233的铰接点两侧形成铰接连接，两悬挂弹簧233f分别套设在弹簧保持杆233d上，所述的哑铃状压块233c两端分别套设在两弹簧保持杆233d上对悬挂弹簧233f形成挤压，并在弹簧保持杆233d的端部设置有将哑铃状压块233c的两端限制在弹簧保持杆233d上的限位销233b；哑铃状压块233c的中部穿过固定在底盘主体100上的固定钳臂233a，形成转动式连接。
两个悬挂摇臂232采用U型结构，悬挂摇臂232的两端与悬挂基体231铰接连接，中间位置与驱动机构220的减速箱固定件223铰接连接，且两个悬挂摇臂232的与驱动机构220的铰接点分布位于减速箱固定件223的上部和下部。
当地面移动机器人运行到凹凸路面时，底盘主体100下方的某一个悬挂装置200，则受力发生变化，驱动机构220通过上下布置的两个悬挂摇臂232的围绕悬挂基体231转动，来调节驱动机构220与底盘主体100之间的间距，同时底盘主体100上的固定钳臂233a则通过哑铃状压块233c挤压两端的悬挂弹簧233f，从而保持底盘主体100的保持在一个相对平稳的状态，从而顺利通过坑洼或凸起地面，通过之后，可由悬挂弹簧233f保证整个悬挂装置200回复到原来的状态，采用本发明的悬挂装置200的底盘系统，可实现对每个驱动轮210的独立控制，增加底盘系统的抗震性和缓冲能力。
本发明的两个悬挂摇臂232采用等长度设置，且两端的铰接距离也相等，从而形成一个平行四边形结构，当其中一条边固定时(即采用悬挂基体231)，且在竖直方向上设置，与之相对的边则只能再竖直方向移动，确保了驱动机构220与底盘主体100之间只能在竖直方向上发生相对位移，从而保证底盘系统的平稳性更好。

Claims (4)

1.一种地面移动机器人底盘系统，包括底盘主体(100)和悬挂装置(200)，所述的悬挂装置(200)设置有四组，且以90°间隔均匀安装在所述的底盘主体(100)上；
所述的悬挂装置(200)包括驱动机构(220)和驱动轮(210)，所述的驱动机构(220)包括具有动力输出的传动轴(224)，传动轴(224)上套设所述的驱动轮(210)；其特征在于，所述的底盘主体(100)底部设置有垂直于底盘主体(100)底部的悬挂基体(231)，悬挂基体(231)与驱动机构(220)之间设置有两个连接长度相等且平行布置的悬挂摇臂(232)，悬挂摇臂(232)的两端均采用铰接连接的方式与悬挂基体(231)、驱动机构(220)连接，且两个悬挂摇臂(232)在悬挂基体(231)上的两个铰接点之间的距离与在驱动机构(220)上的两个铰接点之间的距离相等；所述的底盘主体(100)与驱动机构(220)的其中一个铰接点之间设置有弹性支撑组件(233)；
所述的驱动轮(210)采用全向轮。
2.根据权利要求1所述的地面移动机器人底盘系统，其特征在于，所述的弹性支撑组件(233)包括固定钳臂(233a)、哑铃状压块(233c)，以及对称设置的一对弹簧保持杆(233b)和一对悬挂弹簧(233f)，两弹簧保持杆(233b)分别与驱动机构(220)上连接弹性支撑组件(233)的铰接点两侧形成铰接连接，两悬挂弹簧(233f)分别套设在弹簧保持杆(233b)上，所述的哑铃状压块(233c)两端分别套设在两弹簧保持杆(233b)上对悬挂弹簧(233f)形成挤压，并在弹簧保持杆(233b)的端部设置有将哑铃状压块(233c)的两端限制在弹簧保持杆(233b)上的限位销(233b)；哑铃状压块(233c)的中部穿过固定在底盘主体(100)上的固定钳臂(233a)，形成转动式连接。
3.根据权利要求1所述的地面移动机器人底盘系统，其特征在于，所述的驱动机构(220)包括电动机(221)、行星减速箱(222)、减速箱固定件(223)和轮毂安装架(225)，电动机(221)、行星减速箱(222)和减速箱固定件(223)依次沿动力输出方向固定连接，所述传动轴(224)穿过减速箱固定件(223)与行星减速箱(222)动力传递连接，轮毂安装架(225)套设在减速箱固定件(223)外，且与减速箱固定件(223)之间安装轴承，轮毂安装架(225)的一端与驱动轮(210)的轮毂连接。
4.根据权利要求3所述的地面移动机器人底盘系统，其特征在于，所述的两个悬挂摇臂(232)均采用U型结构，悬挂摇臂(232)的两端与悬挂基体(231)铰接连接，中间位置与驱动机构(220)的减速箱固定件(223)铰接连接，且两个悬挂摇臂(232)的与驱动机构(220)的铰接点分布位于减速箱固定件(223)的上部和下部。
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