CN106256568A - 一种应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘 - Google Patents

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    • B60G2204/124—Mounting of coil springs

Abstract

本发明公开了一种应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘，包括底盘、三个相同的垂直减震装置和从动轮系，所述垂直减震装置设置在底盘的下方，每个垂直减震装置的下方均设置一个从动轮系；所述每个垂直减震装置均包括导向杆、弹簧、直线轴承和自锁螺母，所述每根导向杆的末端均套有自锁螺母，每根导向杆上均套有对应的直线轴承，每个直线轴承台阶上端的外圆上套有对应的弹簧，两根导向杆对称分布在从动轮系轴线的左右两侧，两个直线轴承台阶的下端固连对应的从动轮系。本发明的定位机器人底盘安装有垂直减震机构，3个减震机构独立工作，所述减震机构各设置有两垂直弹簧，保证全向轮系两侧受力对称，不受偏载，长期运行稳定性好。

Description

一种应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘
技术领域
本发明属于减震技术领域，特别是一种应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘。
背景技术
机器人的自主定位一直是机器人领域的研究热点，基于航迹推算的定位机器人技术已经相对成熟，全向轮和麦克纳姆轮因为其可以全向运动的特性在机器人领域得到了广泛的研究和应用。麦克纳姆轮的辊子在运动时存在间隙，使得车轮转动过程中与地面的接触点不断变化，易造成振动和打滑影响精度，而全向轮运动相对平稳，振动小，故全向轮的应用更广泛。
机器人要应对的环境日益复杂，地面不是绝对平整的，而且常会有影响运动的障碍，所以轮子在地面运动时难免出现打滑或者振动的情况，此时，旋转编码器采集的数据会丢失甚至出现错误。采用具有减震功能的轮系结构可有效避免此类问题，查阅现有技术的文献发现，公开号CN105644284A中国发明专利，其名称为一种减震装置及使用该减震装置的载物小车，该专利介绍了一种斜置弹簧减震机构，该机构的轮系固定在下支撑架上，上支撑架与下支撑架平行放置且二者中间设有2个弹簧，弹簧轴线与上下支撑架平面垂直，下支撑架与轮系一起沿弹簧轴线方向运动，上支撑架的左右两端各斜置一个弹簧，弹簧的合力向下压紧上支撑架，该减震机构具有缓冲的作用，可提高小车运动平稳性。公开号CN105644284A的中国发明专利，其名称为一种巡逻机器人，该机器人驱动源与主动轮不同轴，驱动源通过传动箱与主动轮连接，传动箱绕驱动源的轴线摆动，主动轮上方设置弹簧，当主动轮摆动时，弹簧压缩量发生变化，该减震机器人减震效果好，运动平稳。上述两个发明都采用弹簧减震机构，但是弹簧的减震方向不固定，轮子轴线在运动过程中在“摆动”，这将导致旋转编码器采集到的数据与轮子的实际运动数据之间存在误差。
公开号CN105599539A的中国发明专利，其名称为新型万向轮结构及机器人，该专利设计了一种万向轮减震机构，该机构的主轴安装在全向轮支架的侧上方，主轴上端套设有滑动轴承，主轴中间套设有卡簧，弹簧安装在卡簧和滑动轴承间的主轴上，主轴可相对滑动轴承上下往复运动。该机构运动灵活，且弹簧减震方向与万向轮运动方向垂直，但主轴受偏载，机构长期运行后精度及稳定性降低。
由上可知，机器人减震机构存在结构易受偏载，减震装置运动时存在“摆动”的问题并且全向轮移动平台在启动时易出现因驱动力不足产生的打滑现象。因此，目前急需一种可以减小打滑影响且长期运行稳定性好的垂直减震装置。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘，包括底盘、三个相同的垂直减震装置和三个相同的从动轮系，所述垂直减震装置设置在底盘的下方，每个垂直减震装置的下方均设置一个从动轮系；
所述每个垂直减震装置均包括两根导向杆、两个弹簧、两个直线轴承和两个自锁螺母，所述每根导向杆的末端均套有自锁螺母，每根导向杆上均套有对应的直线轴承，每个直线轴承台阶上端的外圆上套有对应的弹簧，两根导向杆对称分布在从动轮系轴线的左右两侧，两个直线轴承台阶的下端固连对应的从动轮系。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的定位机器人底盘安装有垂直减震机构，3个减震机构独立工作，所述减震机构各设置有两垂直弹簧，保证全向轮系两侧受力对称，不受偏载，长期运行稳定性好；2)本发明的减震方向垂直全向轮运动方向，不存在“摆动”问题，减震效果好，可减小全向轮打滑对旋转编码器采集数据精度的影响。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明的应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘结构示意图。
图2为弹簧减震机构的剖面示意图。
图3为轮系结构的剖面示意图。
具体实施方式
结合图1，本发明的一种应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘，包括底盘1、三个相同的垂直减震装置和三个相同的从动轮系，所述垂直减震装置设置在底盘1的下方，每个垂直减震装置的下方均设置一个从动轮系；
所述每个垂直减震装置均包括两根导向杆2、两个弹簧3、两个直线轴承4和两个自锁螺母12，所述每根导向杆2的末端均套有自锁螺母12，每根导向杆2上均套有对应的直线轴承4，每个直线轴承4台阶上端的外圆上套有对应的弹簧3，两根导向杆2对称分布在从动轮系轴线的左右两侧，两个直线轴承4台阶的下端固连对应的从动轮系。
所述每个从动轮系均包括支架5、全向轮6、轮轴7、轴承挡圈8、编码器支架9、旋转编码器10和轴承11；
所述轮轴7的一端套有全向轮6，轮轴7的另一端的端部开有盲孔，该盲孔内固连旋转编码器10的转轴，所述轮轴7、全向轮6和旋转编码器10的转轴同步转动，所述支架5的两端开有通孔，该通孔的轴线方向与轮轴7的轴线方向垂直，所述支架5固连在直线轴承4台阶下端的外圆上，其中两个直线轴承4台阶的下端位于支架5两端的通孔内，支架5上固连轴承挡圈8和编码器支架9，其中轴承挡圈8位于支架5和编码器支架9之间，编码器支架9上固连旋转编码器10的外壳，轮轴7的外圈上套有轴承11，轴承11的外圈固连在支架5的内孔中。
所述三个相同的垂直减震装置以周向120°均布在底盘1下方。
底盘1开设6个定位圆孔，每个定位圆孔中均固连对应的导向杆2。
本发明的定位机器人底盘安装有垂直减震机构，3个减震机构独立工作，所述减震机构各设置有两垂直弹簧，保证全向轮系两侧受力对称，不受偏载，长期运行稳定性好。
下面结合实施例对本发明做更详细的描述。
实施例1
如图1所示，本定位机器人底盘包括底盘1和3个相互独立的减震装置，3个减震装置以周向120°均布在底盘下方。
如图2所示，每个减震装置包含2个导向杆2，导向杆2上设有阶梯轴，底盘1上设有6个通孔，阶梯轴套设在底盘1上设置的通孔内，导向杆2与底盘1固连，导向杆2轴线与底盘1平面垂直，导向杆2底端设有自锁螺母12，导向杆2底端伸出支架5侧边的通孔。
如图2所示，每个减震装置包含2个直线轴承4，直线轴承4法兰下端外圆套设在支架5侧边的阶梯孔内，直线轴承4内孔套设在导向杆2上，直线轴承4沿导向杆2轴线方向上下往复运动。
如图2所示，每个减震装置包含2个弹簧3，弹簧3套设在直线轴承4法兰上端外圆上，弹簧3上端压在底盘1下端面，弹簧3下端压在直线轴承4法兰上端面，当全向轮6经过地面上的高处时，直线轴承4与支架5一起向上运动，弹簧3压缩量增加，当全向轮6经过地面上的低处时，直线轴承4与支架5一起向下运动，弹簧3压缩量减小，减震方向始终与底盘1平面垂直。
每个减震装置的2个直线轴承4位于支架5轴线两侧的对称位置上，支架5上下往复运动时不受偏载。
如图3所示，全向轮系包含全向轮6，轮轴7，编码器10，支架5，编码器支架9，轴承11，轴承挡圈8等。轮轴7一端与全向轮6固连，另一端与编码器10的转轴固连，全向轮6运动时带动轮轴7旋转，轮轴7带动编码器10轴旋转，编码器10采集全向轮6旋转角度，编码器10外壳固连在编码器支架9上，编码器支架9通过轴承挡圈8固连在支架5上。
本发明结构简单，可实现垂直减震，机构不受偏载，运动平稳，可以减小全向轮打滑对旋转编码器数据采集精度的影响，满足机器人定位时编码器采集数据精度要求。

Claims (4)

1.一种应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘，其特征在于，包括底盘(1)、三个相同的垂直减震装置和三个相同的从动轮系，所述垂直减震装置设置在底盘(1)的下方，每个垂直减震装置的下方均设置一个从动轮系；
所述每个垂直减震装置均包括两根导向杆(2)、两个弹簧(3)、两个直线轴承(4)和两个自锁螺母(12)，所述每根导向杆(2)的末端均套有自锁螺母(12)，每根导向杆(2)上均套有对应的直线轴承(4)，每个直线轴承(4)台阶上端的外圆上套有对应的弹簧(3)，两根导向杆(2)对称分布在从动轮系轴线的左右两侧，两个直线轴承(4)台阶的下端固连对应的从动轮系。
2.根据权利要求1所述的应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘，其特征在于，每个从动轮系均包括支架(5)、全向轮(6)、轮轴(7)、轴承挡圈(8)、编码器支架(9)、旋转编码器(10)和轴承(11)；
所述轮轴(7)的一端套有全向轮(6)，轮轴(7)的另一端的端部开有盲孔，该盲孔内固连旋转编码器(10)的转轴，所述轮轴(7)、全向轮(6)和旋转编码器(10)的转轴同步转动，所述支架(5)的两端开有通孔，该通孔的轴线方向与轮轴(7)的轴线方向垂直，所述支架(5)固连在直线轴承(4)台阶下端的外圆上，其中两个直线轴承(4)台阶的下端位于支架(5)两端的通孔内，支架(5)上固连轴承挡圈(8)和编码器支架(9)，其中轴承挡圈(8)位于支架(5)和编码器支架(9)之间，编码器支架(9)上固连旋转编码器(10)的外壳，轮轴(7)的外圈上套有轴承(11)，轴承(11)的外圈固连在支架(5)的内孔中。
3.根据权利要求1所述的应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘，其特征在于，所述三个相同的垂直减震装置以周向120°均布在底盘(1)下方。
4.根据权利要求1所述的应用垂直减震装置的航迹推算定位机器人底盘，其特征在于，底盘(1)开设6个定位圆孔，每个定位圆孔中均固连对应的导向杆(2)。
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