CN108622190A - 一种安防机器人前轮转向底盘 - Google Patents

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杨文玉
王坤
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Abstract

本发明公开一种安防机器人前轮转向底盘，采用该种结构转向底盘使转向时所有车轮均做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率；且设置有减震机构，使机器人越障时车体平稳，震动小。该转向底盘包括车架、前轮组件、后轮组件和转向机构。其中前轮组件和后轮组件分别支撑在车架的前端和后端，转向机构安装在车架的下表面。在该转向底盘中前后轮及转向器的位置布置符合阿克曼转角理论，能保证在转向时所有车轮均做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率。

Description

一种安防机器人前轮转向底盘
技术领域
本发明涉及一种转向底盘，具体涉及一种前轮转向底盘，属于安防机器人技术领域。
技术背景
安防机器人搭载摄像头、传感器等电器元件，可以代替保安、警察等安保人员对园区进行巡视。为了安防机器人上的各种电气器能更好的发挥作用，需要安防机器人的底盘结构平稳、安全。现有的安防机器人底盘是差速转向底盘，差速转向底盘为四个轮子都由驱动电机控制，转向时靠一侧前后轮速度减小或为零，另一侧前后速度加大，依靠速度差值实现转向。差速转向需要的转向力非常大，因此需要使用大功率电机，增加成本。且没有减震系统，使机器人越障时产生颠簸较大，对电控件的震动较大，使之容易松脱，接触不良，另外摄像头传递的图像不平稳。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种安防机器人前轮转向底盘，在转向时所有车轮均做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率；且设置有减震机构，使机器人越障时车体平稳，震动小。
该安防机器人前轮转向底盘包括：车架、前轮组件、后轮组件和转向机构；所示车架位于前轮组件和后轮组件之间，所述前轮组件和后轮组件分别支撑在车架的前端和后端，所述转向机构安装在车架的下表面；
所述前轮组件、后轮组件和转向机构的位置布置符合阿克曼转角理轮；
所述前轮组件包括左右对称设置的左前轮组件和右前轮组件，其中所述左前轮组件包括：左前轮、左前轮转向节臂、左前轮上臂和左前轮下臂；所述左前轮转向节臂一端通过连接板与左前轮的轮毂相连，另一端的上部通过上球头与左前轮上臂的一端相连，下部通过下球头与前轮下臂的一端相连；所述左前轮上臂和左前轮下臂的另一端分别与车架相连；
所述后轮组件包括左右对称设置的左后轮组件和右后轮组件，其中所述左后轮组包括：左后轮、左后轮上臂、左后轮下臂和左后轮驱动电机；所述左后轮驱动电机的动力输出轴通过连接套与左后轮的轮毂相连，为所述左后轮提供动力；立板与套装在所述连接套外的轴承的轴承座相连；所述立板的上端与左后轮上臂的一端相连，下端与左后轮下臂的一端相连；所述左后轮上臂和左后轮下臂的另一端分别与车架相连；
所述转向机构包括：两个转向万向节、两个调节杆、转向器和转向电机；所述转向电机安装在车架上，转向电机的动力通过传动套传递至固定在车架上的转向器；所述转向器的左端依次通过调节杆和转向万向节与所述左前轮组件中的左前轮转向节臂相连，右端依次通过另一个调节杆和另一个转向万向节与右前轮组件中的右前轮转向节臂相连。
作为本发明的一种优选方式，在左前轮下臂与所述车架之间设置左前轮减震器，右前轮下臂与所述车架之间设置右前轮减震器；
在左后轮下臂与车架所述车架之间设置了左后轮减震器，在右后轮下臂与所述车架之间设置右后轮减震器。
作为本发明的一种优选方式，所述上球头与所述左前轮上臂之间采用螺纹连接，通过调节螺纹连接的长度调节底盘的倾角。
作为本发明的一种优选方式，所述调节杆的两端分别与所述转向器和转向万向节之间采用螺纹连接，通过调节螺纹连接的长度调节底盘的束角。
有益效果
(1)在该转向底盘中前后轮及转向器的位置布置符合阿克曼转角理论，避免转向时路面产生对安防机器人行驶的附加阻力，避免轮胎磨损过快；并且能保证在转向时所有车轮均做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率；该种转向形式相比差速转向节省一个电机，大大减少了成本。
(2)前后轮均有减震机构，使机器人越障时车体平稳，震动小，保障电控元件的安全，使摄像头拍摄画面平稳。
说明书附图
图1为该转向底盘的主视图；
图2为该转向底盘的左视图；
图3为该转向底盘的俯视图；
图4为图1的A-A剖视图，即前轮的剖视图；
图5为图1的C-C剖视图，即后轮的剖视图。
其中：1-前轮、2-螺母、3-连接板、4-左前轮转向节臂、5-上球头、6-左前轮减震器、7-左前轮上臂、8-下球头、9-左前轮下臂、10-销钉、11-万向节、12-调节杆、13-转向器、14-传动套、15-转向电机、16-电机安装板、17-车架、18-左后轮上臂、19-左后轮下臂、20-连接套、21-轴承座、22-轴承、23-立板、24-左后轮驱动电机、25-左后轮、26-左后轮减震器
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供一种安防机器人前轮转向底盘，采用该种结构转向底盘使转向时所有车轮均做纯滚动，减小转向力，从而减小电机功率；且设置有减震机构，使机器人越障时车体平稳，震动小。
如图1-3所示，该转向底盘包括车架17、前轮组件、后轮组件和转向机构。其中车架17位于前轮组件和后轮组件之间，前轮组件和后轮组件分别支撑在车架17的前端和后端，转向机构安装在车架17的下表面。
在该转向底盘中前后轮及转向器的位置布置符合阿克曼转角理论，即其中β为右前轮转角，α为左前轮转角，K为两主销中心距，L为底盘的轴距。符合阿克曼理转向特性的特点为：直线行驶时，四个车轮的轴线互相平行，而且垂直于机器人的纵向中心面；在转向行驶过程中，全部车轮绕一个瞬时中心点做圆周滚动。
转向底盘整体为左右对称的结构，下面以其中一侧为例，详细描述其各部分组成及连接关系。
前轮组件的结构如图2所示，包括对称设置的左前轮组件和右前轮组件，其左前轮组件包括左前轮1、左前轮转向节臂4、左前轮上臂7、左前轮下臂9和左前轮减震器6，其中左前轮转向节臂4一端通过连接板3与左前轮1的轮毂相连(左前轮1的轮毂通过螺母2与连接板3固接)，另一端的上部通过上球头5与左前轮上臂7的一端相连，下部通过下球头8与前轮下臂9的一端相连；其中上球头5与左前轮上臂7采用螺纹连接，通过调节螺纹长短可以调节底盘的倾角(即车轮与地面的倾角)。左前轮上臂7和左前轮下臂9的另一端分别通过销钉10与车架17组装在一起。为使机器人越障时车体平稳，震动小，在左前轮下臂9与车架17之间设置了左前轮减震器6，其中左前轮减震器6的一端与左前轮下臂9的中部相连，另一端斜向上与车架17相连。
后轮组件的结构如图5所示，包括对称设置的左后轮组件和右后轮组件，其左后轮组包括：左后轮25、左后轮上臂18、左后轮下臂19、左后轮驱动电机24和左后轮减震器26。其中左后轮驱动电机24的动力输出轴通过连接套20与左后轮25的轮毂相连，用于为左后轮25提供动力，该底盘中，后轮为驱动轮，前轮是转向、从动轮。在连接套20外套装有轴承22，轴承22的轴承座21与立板23相连，立板23的上端与后轮上臂18的一端相连，下端与左后轮下臂19的一端相连；左后轮上臂18和左后轮下臂19的另一端分别通过销钉与车架17组装在一起。为使机器人越障时车体平稳，震动小，在左后轮下臂19与车架17之间设置了左后轮减震器26，左后轮减震器26的一端与左后轮下臂19的中部相连，另一端斜向上与车架17相连。
转向机构的结构如图4所示，包括两个转向万向节11、两个调节杆12、转向器13和转向电机15。其中转向电机15通过电机安装板16安装在车架17上，转向电机15的动力输出轴通过传动套14与转向器13相连，转向器13固定在车架17上。转向器13的左端依次通过调节杆12和转向万向节11与左前轮组件中的转向节臂即左前轮转向节臂4相连，转向器13的右端依次通过另一个调节杆12和另一个转向万向节11与右前轮组件中的转向节臂相连。其中调节杆12与转向器13和转向万向节11之间也均连接采用螺纹连接，通过旋转调节杆12可以调节底盘的束角。通过底盘倾角和束角的调节可以很容易调节底盘的运行轨迹，使底盘运行轨迹能够呈直线。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种安防机器人前轮转向底盘，其特征在于，包括：车架(17)、前轮组件、后轮组件和转向机构；所示车架(17)位于前轮组件和后轮组件之间，所述前轮组件和后轮组件分别支撑在车架(17)的前端和后端，所述转向机构安装在车架(17)的下表面；
所述前轮组件、后轮组件和转向机构的位置布置符合阿克曼转角理轮；
所述前轮组件包括左右对称设置的左前轮组件和右前轮组件，其中所述左前轮组件包括：左前轮(1)、左前轮转向节臂(4)、左前轮上臂(7)和左前轮下臂(9)；所述左前轮转向节臂(4)一端通过连接板(3)与左前轮(1)的轮毂相连，另一端的上部通过上球头(5)与左前轮上臂(7)的一端相连，下部通过下球头(8)与前轮下臂(9)的一端相连；所述左前轮上臂(7)和左前轮下臂(9)的另一端分别与车架(17)相连；
所述后轮组件包括左右对称设置的左后轮组件和右后轮组件，其中所述左后轮组包括：左后轮(25)、左后轮上臂(18)、左后轮下臂(19)和左后轮驱动电机(24)；所述左后轮驱动电机(24)的动力输出轴通过连接套(20)与左后轮(25)的轮毂相连，为所述左后轮(25)提供动力；立板(23)与套装在所述连接套(20)外的轴承(22)的轴承座(21)相连；所述立板(23)的上端与左后轮上臂(18)的一端相连，下端与左后轮下臂(19)的一端相连；所述左后轮上臂(18)和左后轮下臂(19)的另一端分别与车架(17)相连；
所述转向机构包括：两个转向万向节(11)、两个调节杆(12)、转向器(13)和转向电机(15)；所述转向电机(15)安装在车架(17)上，转向电机(15)的动力通过传动套(14)传递至固定在车架(17)上的转向器(13)；所述转向器(13)的左端依次通过调节杆(12)和转向万向节(11)与所述左前轮组件中的左前轮转向节臂相连，右端依次通过另一个调节杆(12)和另一个转向万向节(11)与右前轮组件中的右前轮转向节臂相连。
2.如权利要求1所述的安防机器人前轮转向底盘，其特征在于，在左前轮下臂与所述车架之间设置左前轮减震器，右前轮下臂与所述车架之间设置右前轮减震器；
在左后轮下臂与车架所述车架之间设置了左后轮减震器，在右后轮下臂与所述车架之间设置右后轮减震器。
3.如权利要求1或2所述的安防机器人前轮转向底盘，其特征在于，所述上球头(5)与所述左前轮上臂(7)之间采用螺纹连接，通过调节螺纹连接的长度调节底盘的倾角。
4.如权利要求1或2所述的安防机器人前轮转向底盘，其特征在于，所述调节杆(12)的两端分别与所述转向器(13)和转向万向节(11)之间采用螺纹连接，通过调节螺纹连接的长度调节底盘的束角。
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