CN109228810A - 一种机器人底盘悬挂系统及机器人 - Google Patents

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孙博
郑精辉
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Shanghai Has A Robot Co Ltd
Shanghai Yogo Robot Co Ltd
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G5/00—Resilient suspensions for a set of tandem wheels or axles having interrelated movements
    • B60G5/02—Resilient suspensions for a set of tandem wheels or axles having interrelated movements mounted on a single pivoted arm, e.g. the arm being rigid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/14—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having helical, spiral or coil springs only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2200/00—Indexing codes relating to suspension types
    • B60G2200/40—Indexing codes relating to the wheels in the suspensions
    • B60G2200/422—Driving wheels or live axles

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Abstract

本发明提供一种机器人底盘悬挂系统及机器人，包括：至少一个主动轮；与所述主动轮一一对应的从动轮；与所述主动轮一一对应的连杆组件，所述连杆组件包括：两个转轴轴承座，相对设置在机器人底盘上；主动轮转轴，设置在所述转轴轴承座上方；从动轮转轴，设置在所述转轴轴承座下方；主动轮连杆，固定设置在所述主动轮转轴上，且一端与所述主动轮相连，另一端与弹性组件的上端相连；从动轮连杆，固定设置在所述从动轮转轴上，且一端与所述从动轮相连，另一端与所述弹性组件的下端相连。本发明的机器人底盘悬挂系统及机器人在保证机器人的承载能力的同时，提高了机器人的地面适应性。

Description

一种机器人底盘悬挂系统及机器人
技术领域
本发明涉及机器人的技术领域，特别是涉及一种机器人底盘悬挂系统及机器人。
背景技术
轮式机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
对于轮式机器人而言，底盘是整个系统的重要支承部件，用于支承安装轮及悬挂、电机、电池、控制系统、定位、音频等各部件、总成，以及承受电机动力，保证轮式机器人的正常行驶。机器人底盘悬挂系统是机器人底盘与主动轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在主动轮和底盘之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给底盘的冲击载荷、衰减由此引起的振动、减小货物和底盘本身的动载荷。
目前，对于轮式机器人来说，常用的底盘悬挂系统有以下三种：
(1)导柱式
其中，悬挂系统是直上直下的。这种方式过坎能力较弱，遇到障碍物时会产生一个非竖直方向上的力，这个力对悬挂系统直上直下的运动会产生一定的阻碍作用。
(2)拖曳架式
其中，悬挂系统绕一个转轴进行转动。这种方式过坎能力强，结构简单，但是前后过坎能力不一致，转轴在前，则前进过坎能力强，转轴在后，则后退过坎能力强。
(3)多边形式
该方式结构相对比较复杂，过坎能力强。
现有技术中，多数机器人底盘悬挂系统在保证较大承重能力的同时忽略了对地面通过性的保证。在通过高低不平地面，尤其是电梯屏蔽门沟壑与台阶时，会出现无法通过、对机体冲击过大影响机体寿命、直接导致失稳等情况。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机器人底盘悬挂系统及机器人，在保证机器人的承载能力的同时，提高了机器人的地面适应性。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种机器人底盘悬挂系统，包括：至少一个主动轮；与所述主动轮一一对应的从动轮；与所述主动轮一一对应的连杆组件，所述连杆组件包括：两个转轴轴承座，相对设置在机器人底盘上；主动轮转轴，设置在所述转轴轴承座上方；从动轮转轴，设置在所述转轴轴承座下方；主动轮连杆，固定设置在所述主动轮转轴上，且一端与所述主动轮相连，另一端与弹性组件的上端相连；从动轮连杆，固定设置在所述从动轮转轴上，且一端与所述从动轮相连，另一端与所述弹性组件的下端相连。
于本发明一实施例中，所述弹性组件包括弹簧支架和弹簧，所述弹簧支架上端与所述主动轮连杆相连，下端与所述从动轮连杆相连，且设置有上限位块，所述弹簧套设在所述弹簧支架上且一端固定在所述上限位块。
于本发明一实施例中，所述弹簧采用柔性弹簧。
于本发明一实施例中，所述从动轮采用万向轮。
于本发明一实施例中，还包括至少一个万向轮，设置在所述机器人底盘上。
于本发明一实施例中，还包括电机，与所述主动轮相连，用于驱动所述主动轮。
另外，本发明还提供一种机器人，包括上述的机器人底盘悬挂系统。
如上所述，本发明的机器人底盘悬挂系统及机器人，具有以下有益效果：
(1)在保证高承重能力的情况下为机器人底盘提供了较高的过障能力；
(2)在通过障碍物时仍可维持一个较为水平的姿态，同时又降低了过障碍物时对机体的冲击，保证了机体寿命以及所承载货物的安全；
(3)过障以及隔振性能得到了仿真分析以及模型验证的验证；
(4)提高了机器人的过障能力，降低了对电机或轮毂电机性能的技术要求，降低了对轮型选择的设计要求，使电机选型以及主动被动轮选型更为宽泛，降低了设计成本。
附图说明
图1显示为本发明的机器人底盘悬挂系统于一实施例中的整体结构示意图；
图2显示为本发明的机器人底盘悬挂系统于一实施例中的侧视图；
图3显示本发明的机器人底盘悬挂系统过障碍物时的第一状态示意图；
图4显示本发明的机器人底盘悬挂系统过障碍物时的第二状态示意图。
元件标号说明
1 主动轮
2 从动轮
3 连杆组件
31 转轴轴承座
32 主动轮转轴
33 从动轮转轴
34 主动轮连杆
35 弹性组件
351 弹簧支架
352 弹簧
3511 上限位块
36 从动轮连杆
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明的机器人底盘悬挂系统及机器人在保证机器人的承载能力的同时，提高了机器人的地面适应性，从而在通过障碍物时仍可维持一个较为水平的姿态，降低了过障碍物时对机体的冲击，保证了机体寿命以及所承载货物的安全。
如图1和图2所示，于一实施例中，本发明的机器人底盘悬挂系统包括：
至少一个主动轮1，用于驱动机器人底盘移动。在图1和图2所示的实施例中，在机器人底盘的两侧，分别设置有一个主动轮1，从而保证机器人底盘的平稳性。
与所述主动轮1一一对应的从动轮2，用于在所述主动轮1的带动下驱动所述机器人底盘移动。在图1和图2所示的实施例中，在机器人底盘的两侧，分别设置有一个从动轮2，从而进一步保证机器人底盘的平稳性。
与所述主动轮1一一对应的连杆组件3，所述连杆组件3包括：
两个转轴轴承座31，相对设置在机器人底盘上。具体地，所述两个转轴轴承座31与所述主动轮1同向设置。
主动轮转轴32，设置在所述转轴轴承座31上方。
从动轮转轴33，设置在所述转轴轴承座31下方。
主动轮连杆34，固定设置在所述主动轮转轴32上，且一端与所述主动轮1相连，另一端与弹性组件35的上端相连。因此，所述主动轮连杆34以所述主动轮转轴32为支点，将所述主动轮1和所述弹性组件的上端连在一起。
从动轮连杆36，固定设置在所述从动轮转轴33上，且一端与所述从动轮2相连，另一端与所述弹性组件35的下端相连。因此，所述从动轮连杆36以所述从动轮转轴33为支点，将所述从动轮2和所述弹性组件36的下端连在一起。
于本发明一实施例中，所述弹性组件35包括弹簧支架351和弹簧352，所述弹簧支架351上端与所述主动轮连杆34相连，下端与所述从动轮连杆36相连，且设置有上限位块3511，所述弹簧352套设在所述弹簧支架351上且一端固定在所述上限位块3511。因此，随着所述主动轮连杆34相对于所述从动轮连杆35的上下运动，实现所述弹簧352的压缩和复位。
于本发明一实施例中，所述弹簧352采用柔性弹簧。
于本发明一实施例中，所述从动轮2采用万向轮。
下面介绍一下本发明的机器人底盘悬挂系统的工作原理。
如图3所示，当所述机器人底盘悬挂系统需要过障碍物时，所述从动轮首先向上走，所述主动轮连杆通过所述弹性组件向上带动所述从动轮连杆，进而带动所述从动轮越过所述障碍物，且保证机器人底盘的平稳性。接着，如图4所示，所述主动轮向上走，随着所述主动轮位置的升高，所述主动轮连杆与所述弹性组件连接的一端在重力作用下向下倾斜，进而使得所述弹簧被压缩，所述从动轮端的机器人底盘受到所述弹簧向下的压缩力，从而保证了机器人底盘的平稳性。因此，正是由于所述弹簧对机器人底盘上下运动的缓冲，保护了机体的整体寿命以所运送物品的安全性。
于本发明一实施例中，本发明的机器人底盘悬挂系统还包括至少一个万向轮，设置在所述机器人底盘上，从而为所述机器人底盘提供足够的支撑力，以保证机器人底盘的承载能力。优选地，在机器人底盘上对称设置两个万向轮。
于本发明一实施例中，本发明的机器人底盘悬挂系统还包括电机，与所述主动轮相连，用于驱动所述主动轮。
本发明的机器人包括上述的机器人底盘悬挂系统，从而在保证高承重能力的情况下为机器人底盘提供了较高的过障能力。
综上所述，本发明的机器人底盘悬挂系统及机器人在保证高承重能力的情况下为机器人底盘提供了较高的过障能力；在通过障碍物时仍可维持一个较为水平的姿态，同时又降低了过障碍物时对机体的冲击，保证了机体寿命以及所承载货物的安全；过障以及隔振性能得到了仿真分析以及模型验证的验证；提高了机器人的过障能力，降低了对电机或轮毂电机性能的技术要求，降低了对轮型选择的设计要求，使电机选型以及主动被动轮选型更为宽泛，降低了设计成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种机器人底盘悬挂系统，其特征在于，包括：
至少一个主动轮；
与所述主动轮一一对应的从动轮；
与所述主动轮一一对应的连杆组件，所述连杆组件包括：
两个转轴轴承座，相对设置在机器人底盘上；
主动轮转轴，设置在所述转轴轴承座上方；
从动轮转轴，设置在所述转轴轴承座下方；
主动轮连杆，固定设置在所述主动轮转轴上，且一端与所述主动轮相连，另一端与弹性组件的上端相连；
从动轮连杆，固定设置在所述从动轮转轴上，且一端与所述从动轮相连，另一端与所述弹性组件的下端相连。
2.根据权利要求1所述的机器人底盘悬挂系统，其特征在于：所述弹性组件包括弹簧支架和弹簧，所述弹簧支架上端与所述主动轮连杆相连，下端与所述从动轮连杆相连，且设置有上限位块，所述弹簧套设在所述弹簧支架上且一端固定在所述上限位块。
3.根据权利要求2所述的机器人底盘悬挂系统，其特征在于：所述弹簧采用柔性弹簧。
4.根据权利要求1所述的机器人底盘悬挂系统，其特征在于：所述从动轮采用万向轮。
5.根据权利要求1所述的机器人底盘悬挂系统，其特征在于：还包括至少一个万向轮，设置在所述机器人底盘上。
6.根据权利要求1所述的机器人底盘悬挂系统，其特征在于：还包括电机，与所述主动轮相连，用于驱动所述主动轮。
7.一种机器人，其特征在于：包括权利要求1-6之一所述的机器人底盘悬挂系统。
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