CN107757290B - 一种重载轮式机器人可调悬架装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重载轮式机器人可调悬架装置，包括悬架支座，悬架支座上设置导向装置固定端；弹性元件上端套入导向装置移动端的内腔，通过内腔壁支撑，下端仅由导程调节块支撑；导程调节块安装在悬架支座的导程调节块安装孔内，能够沿导程方向移动。本发明悬架装置可以通过改变悬架的弹簧的压缩量和弹簧上下顶点的相对位置来改变机器人的离地间隙、增加底盘通过性、改善穿过车辆或障碍物底部的能力；可以根据轮式机器人实际运行的路面坑洼情况，提高悬架刚度，改善机器人在不平整路面运动时的姿态保持能力；本发明悬架装置尤其适用于超薄轮式机器人。
Description
技术领域
本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种重载轮式机器人可调悬架装置。
背景技术
目前的轮式机器人主要采用橡胶等柔性材料或采用固定弹簧的方式来实现减震。现有技术只能一定程度上的进行壁障和减震，但无法达到较准确的调节悬架的上下跳动行程。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种重载轮式机器人可调悬架装置。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种重载轮式机器人可调悬架装置，包括悬架支座，悬架支座上设置导向装置固定端，导向装置移动端直接与机架固定连接，或通过转接座与机架固定连接，或与机架一体形成；弹性元件上端套入导向装置移动端的内腔，通过内腔壁支撑，下端仅由导程调节块支撑；导程调节块安装在悬架支座的导程调节块安装孔内，能够沿导程方向移动；调节杆穿过导向装置移动端和弹性元件，上端具有限位结构，限制导向装置移动端脱离悬架支座，下端安装在导程调节块的调节杆安装孔内，能够沿导程方向移动。
进一步地，所述调节杆的上端为螺帽结构，通过螺帽限位，或者上端套有螺母，通过螺母限位，或者上端通过限位卡子限位。
进一步地，所述调节杆的下端与导程调节块螺纹连接。
进一步地，所述导向装置固定端为一独立的导向结构，与悬架支座固定连接，或通过在悬架支座上开导向槽，将槽壁作为导向装置固定端。
进一步地，所述导向装置移动端通过滑动元件与导向装置固定端接触，所述滑动元件为滑动轴承、直线轴承、耐磨材料(比如尼龙)。
进一步地，所述导向装置移动端的顶部外侧固定缓冲材料，包括缓冲圈、缓冲块。
进一步地，所述导向装置移动端内腔中填充阻尼材料，包括油脂、橡胶。
进一步地，所述悬架支座采用对称设计，每侧均设置一导向装置。
进一步地，所述导程调节块安装孔为螺纹通孔，导程调节块与悬架支座螺纹连接。
进一步地，所述导程调节块底面设有安装特征孔。
本发明的有益效果是：本发明悬架装置可以通过改变悬架的弹簧的压缩量和弹簧上下顶点的相对位置来改变机器人的离地间隙、增加底盘通过性、改善穿过车辆或障碍物底部的能力；可以根据轮式机器人实际运行的路面坑洼情况，提高悬架刚度，改善机器人在不平整路面运动时的姿态保持能力；悬架的结构设计不仅可以吸收垂直方向的冲击性载荷，还可以吸收机器人起动、制动，以及车轮碰撞障碍物时所产生的冲击性载荷；本发明悬架装置尤其适用于超薄轮式机器人。具体为：
当调整悬架，使得“增加弹簧预紧力的同时减小离地高度”时：有利于机器人通过低矮空间的能力。同时弹簧预紧力增加，提高了悬架刚度，改善了机器人在不平整路面运动时的姿态保持能力。
当调整悬架，使得“不改变弹簧预紧力的同时改变了机器人机架的离地高度”时：
1)弹簧位置向上调节时，有利于在保持悬架刚度不变时，增加机架离地高度，提高了机器人的底盘通过性。
2)弹簧位置向下调节时，有利于在保持悬架刚度不变时，降低机架离地高度，提高了机器人的钻过汽车底部或钻过低矮障碍物底部的能力。
当调整悬架，使得“增加弹簧预紧力的同时增加机架的离地高度”时：有利于提高机器人底盘通过性，同时弹簧预紧力增加，提高了悬架刚度，改善了机器人在不平整路面运动时的姿态保持能力。
附图说明
图1为本发明应用于轮式机器人的悬架装置结构示意图；
图2为本发明应用于轮式机器人的悬架装置剖视图；
图3为本发明导程调节块结构示意图；
图4为本发明应用于轮式机器人的悬架装置工作状态图；
图中，转接座1、缓冲圈2、滑动轴承3、导向装置移动端4、弹簧5、导程调节块6、调节杆7、悬架支座8、机架9、车轮10、安装特征孔11。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1、2所示，本实施例提供的一种重载轮式机器人可调悬架装置，包括悬架支座8，所述悬架支座8采用对称设计，每侧开有一导向槽，槽壁作为导向装置固定端；导向装置移动端4通过转接座1与机架9固定连接；导向装置移动端4通过滑动轴承3与导向装置固定端接触，悬架跳动时导向装置移动端4和悬架支座8间通过滑动轴承3滑动，既可以利用滑动轴承3上下滑动，又可以利用导向装置移动端4和悬架支座8来保护滑动轴承3不受径向损伤。采用弹簧5作为弹性元件，弹簧5上端套入导向装置移动端4的内腔，通过内腔壁支撑，下端仅由导程调节块6支撑；导程调节块6安装在悬架支座8的导程调节块安装孔内，与悬架支座8螺纹连接，能够沿导程方向移动；调节杆7穿过导向装置移动端4和弹簧5，上端为螺帽结构，通过螺帽限位，限制导向装置移动端4脱离悬架支座8，下端安装在导程调节块6的调节杆安装孔内，与导程调节块6螺纹连接，能够沿导程方向移动。
所述导向装置移动端4的顶部外侧固定缓冲圈2，用于防止极限上跳时金属零件磕碰损坏，导向装置移动端4内腔中填充阻尼材料。所述滑动轴承3可选用滑动铜套轴承。如图3所示，所述导程调节块6底面设有安装特征孔11，用于旋入悬架支座8，防止底部凸出占用离地间隙。
如图4所示，所述转接座1通过螺栓连接到机架9上，车轮10通过轴与轴承连接到悬架支座8上。调节方式具体包括：
(1)增加弹簧预紧力同时减小机架离地高度：
使用专用扳手固定导程调节块6使其保持不移动(旋转)，移动(旋转)调节杆7使得弹簧5向下压缩；弹簧预紧力提升，机架上表面离地高度L1减少；反之减小弹簧预紧力，增大机架上表面离地高度L1。
优点：机架上表面离地高度L1降低，有利于机器人通过低矮的空间的能力。弹簧预紧力增加，提高了悬架刚度，改善了机器人在不平整路面运动时的姿态保持能力。
(2)不改变弹簧预紧力的同时改变了机器人机架离地高度：
使用专用扳手移动(旋转)导程调节块6，移动量为L6。移动(旋转)调节杆7，移动量为L7，同时调节，使得导程调节块6和调节杆7的移动量相同，即L6＝L7。弹簧5向下移动，但不会被压缩，机架上表面离地高度L1减少。反之弹簧5向上移动，使得机架离地高度增加。
优点：弹簧位置向上调节时，有利于在保持悬架刚度不变时，增加机架离地高度，提高机器人的底盘通过性。弹簧位置向下调节时，有利于在保持悬架刚度不变时，降低机架离地高度，提高机器人钻过汽车底部或钻过低矮障碍物底部的能力。
(3)增加弹簧预紧力的同时增加机架离地高度：
使用专用扳手使得导程调节块6向上移动，向上移动(旋转)调节杆7，使得导程调节块6移动量大于调节杆7移动量，即L6＞L7。弹簧5被压缩，同时机架上表面离地高度L1增加。反之减小弹簧预紧力的同时减小机架离地高度。
优点：改变机器人悬架，提高机器人的底盘通过性的同时，增加机器人悬架的刚度，改善了不平整路面上机器人运动姿态的稳定性。
实施例2
本实施例提供的一种重载轮式机器人可调悬架装置，包括悬架支座8，悬架支座8上设置独立的导向装置固定端；导向装置移动端4直接与机架9固定连接；导向装置移动端4通过直线轴承与导向装置固定端接触；采用弹簧5作为弹性元件，弹簧5上端套入导向装置移动端4的内腔，通过内腔壁支撑，下端仅由导程调节块6支撑；导程调节块6安装在悬架支座8的导程调节块安装孔内，能够沿导程方向移动；调节杆7穿过导向装置移动端4和弹簧5，上端套有螺母，通过螺母限位，限制导向装置移动端4脱离悬架支座8，下端安装在导程调节块6的调节杆安装孔内，能够沿导程方向移动。所述导向装置移动端4的顶部外侧固定若干缓冲块，用于防止极限上跳时金属零件磕碰损坏，导向装置移动端4内腔中填充油脂。
本发明不仅局限于上述两个较优的具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方案实施本发明。因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护范围。
Claims (8)
1.一种重载轮式机器人可调悬架装置，其特征在于，包括悬架支座，悬架支座上设置导向装置固定端，导向装置移动端直接与机架固定连接，或通过转接座与机架固定连接，或与机架一体形成；弹性元件上端套入导向装置移动端的内腔，通过内腔壁支撑，下端仅由导程调节块支撑；导程调节块安装在悬架支座的导程调节块安装孔内，能够沿导程方向移动；调节杆穿过导向装置移动端和弹性元件，上端具有限位结构，限制导向装置移动端脱离悬架支座，下端安装在导程调节块的调节杆安装孔内，能够沿导程方向移动；
所述调节杆的下端与导程调节块螺纹连接，所述调节杆与导程调节块可相对运动；
所述导程调节块安装孔为螺纹通孔，导程调节块与悬架支座螺纹连接，所述导程调节块与悬架支座可相对运动。
2.根据权利要求1所述的一种重载轮式机器人可调悬架装置，其特征在于，所述调节杆的上端为螺帽结构，通过螺帽限位，或者上端套有螺母，通过螺母限位，或者上端通过限位卡子限位。
3.根据权利要求1所述的一种重载轮式机器人可调悬架装置，其征在于，所述导向装置固定端为一独立的导向结构，与悬架支座固定连接，或通过在悬架支座上开导向槽，将槽壁作为导向装置固定端。
4.根据权利要求1所述的一种重载轮式机器人可调悬架装置，其特征在于，所述导向装置移动端通过滑动元件与导向装置固定端接触，所述滑动元件为滑动轴承或直线轴承，或所述滑动元件由耐磨材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种重载轮式机器人可调悬架装置，其特征在于，所述导向装置移动端的顶部外侧固定缓冲材料，包括缓冲圈或缓冲块。
6.根据权利要求1所述的一种重载轮式机器人可调悬架装置，其特征在于，所述导向装置移动端内腔中填充阻尼材料，包括油脂或橡胶。
7.根据权利要求1所述的一种重载轮式机器人可调悬架装置，其特征在于，所述悬架支座采用对称设计，每侧均设置一导向装置。
8.根据权利要求1所述的一种重载轮式机器人可调悬架装置，其特征在于，所述导程调节块底面设有安装特征孔。
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