CN110254154A - 一种悬挂装置、运动底盘及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及悬挂及机器人技术领域，具体涉及一种悬挂装置、运动底盘及机器人，悬挂装置由悬挂部和减震部组成，减震部通过连接板设于悬挂支撑板上，连接板通过转轴与悬挂支撑板转动连接。本发明在悬挂支撑板上安装减震部，将两者集成，结构紧凑，具有减震、避震功能，性能稳定，便于维护。减震部和悬挂部通过转轴转动连接，结构简单，能满足复杂路面行驶要求。本发明的一种运动底盘，采用模块化设计及装配，将悬挂装置以模块形式安装在底板上，结构简易、安装方便。本发明的一种机器人通过运用带有上述悬挂装置的运动底盘，工作灵活、维护方便，可应用于各技术领域，利于自动化和机械化生产，降低生产成本，提高生产效率。

Description

一种悬挂装置、运动底盘及机器人

技术领域

本发明涉及悬挂及机器人技术领域，具体涉及一种悬挂装置、安装有该悬挂装置的运动底盘及机器人。

背景技术

悬挂装置是汽车底盘上用于车架与车桥或车轮之间的一种传力连接装置，其功能是传递作用在车轮和车架之间的力和力矩，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车平顺行驶。

但由于悬挂装置复杂，目前在机器人及AGV的底盘较少采用悬挂装置，即使现有的装有悬挂装置的底盘，其也存在避震结构简单或者没有避震结构，因而无法适用复杂路况的要求，或者是存在其悬挂装置及避震结构过于复杂，从而导致成本过高、难维护等问题。

为了解决上述问题，本案发明人结合自身经验研发了一种悬挂装置、安装有该悬挂装置的运动底盘及机器人。

发明内容

本发明设计目的在于提供一种结构简单紧凑、安装方便、便于维护、能够安装于狭小空间且具有减震、避震功能的悬挂装置、安装有该悬挂装置的运动底盘及机器人。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明提供了一种悬挂装置，包括悬挂部，包括悬挂支撑板，所述悬挂支撑板的两端均设有驱动部和传动部，所述驱动部通过所述传动部驱动车轮转动；减震部，包括弹性部，用于实现减震、避震功能；其中，所述弹性部通过连接板设于所述悬挂支撑板的中部，所述连接板通过转轴与所述悬挂支撑板可转动连接。

可选地，所述减震部还包括减震底板和减震压板，所述减震底板设于所述连接板上，所述弹性部设于所述减震底板上，所述减震压板设于所述弹性部的上端。

可选地，所述减震底板上设有导向板，所述导向板上设有导向孔，所述减震压板上设有导向柱，所述导向柱伸入所述导向孔内，能够在所述弹性部的作用下，在所述导向孔内运动。

可选地，所述减震压板设于安装板上，所述悬挂装置通过所述安装板与安装平台连接。

可选地，所述安装板为开口向下的U型槽板，所述悬挂支撑板为开口向上的U型槽板，所述悬挂支撑板卡入或者部分卡入所述安装板内。

可选地，所述转轴上设有垫片、铜垫、轴环，所述转轴从所述悬挂支撑板的两个侧板的外侧依次穿过所述垫片、所述悬挂支撑板的侧板上的安装孔、所述铜垫、所述连接板的侧板上的安装孔后与所述轴环连接。

可选地，所述驱动部通过安装法兰对称设于所述悬挂支撑板的两端。

可选地，所述传动部包括轴套，所述轴套设于所述驱动部的驱动轴上，能够跟随所述驱动轴转动；轴承座，所述轴承座设于安装法兰上，所述轴承座和所述轴套之间设有轴承；转接法兰，所述转接法兰与所述轴套的外端连接，能够通过所述轴套跟随所述驱动轴转动，所述车轮固定设于所述转接法兰上。

本发明还提供了一种运动底盘，包括底板，所述底板设有上述任一实施例所述的悬挂装置；安装架，所述安装架设于所述底板上，其中，

所述悬挂装置沿着所述底板的宽度方向通过安装板纵向设置所述底板上，所述安装架上设有电池、导航器和控制器，所述导航器和所述控制器电连接，所述底板上设有万向轮。

本发明还提供了一种机器人，包括上述任一实施例所述的运动底盘。

本发明具有的有益效果是：本发明提供的一种悬挂装置将减震部安装在悬挂支撑板上，使得减震部和悬挂部集成在一起，不仅减小了安装空间，结构紧凑，而且具有减震、避震功能，性能稳定，便于维护。同时，通过使用转轴实现减震部和悬挂部之间的转动连接，不仅结构简单，安装方便，便于维护，而且能够使得悬挂装置满足复杂路面的行驶要求，确保设备平稳可靠的运行。

进一步地，本发明提供的一种运动底盘，采用模块化设计及装配方式，将悬挂装置以模块的形式安装在底板上，具有结构简易、安装方便，便于自动化生产。

进一步地，本发明提供的一种机器人通过运用带有上述悬挂装置的运动底盘，具有工作灵活、维护方便等特点，可以广泛的应用于各技术领域，利于企业实现自动化和机械化生产，降低生产成本，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或技术特征，下面将对实施方案或技术特征中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1示意性示出了本发明的实施例中一种悬挂装置的立体爆炸图；

图2示意性示出了本发明的实施例中一种悬挂装置的结构剖视图；

图3示意性示出了本发明的实施例中减震部的立体爆炸图；

图4示意性示出了本发明的实施例中运动底盘的结构图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施实例，进一步阐述本发明。

参见图1-3所示，本发明提供了一种悬挂装置1，包括悬挂部10和减震部13，其中，悬挂部10包括悬挂支撑板100，沿着悬挂支撑板100的延伸方向((如图1-2中X方向所示))，悬挂支撑板100的两端均设有驱动部11和传动部12，驱动部11通过传动部12驱动车轮2转动，减震部13包括弹性部130，用于实现减震、避震功能，弹性部130通过连接板14设于所述悬挂支撑板100的中部，连接板14通过转轴15与所述悬挂支撑板100可转动连接。

也就是说，悬挂装置1主要由悬挂部10和减震部13组成，悬挂部10用于提供和传递力矩，减震部13用于减震、避震，确保整个设备(如机器人、巡检车等)稳定可靠的运行，将两者结合在一起，不仅能够节省安装空间，便于维护和安装，而且整个悬挂装置1结构紧凑，性能稳定，能够稳定可靠的驱动整个设备运动。

具体的，参见图1-3所示，在本实施例中，悬挂部10包括悬挂支撑板100，悬挂支撑板100的两端均设有驱动部11和传动部12，驱动部11通过传动部12驱动车轮2转动，减震部13包括弹性部130，弹性部130通过连接板14设于所述悬挂支撑板100的中部，连接板14通过转轴15与所述悬挂支撑板100可转动连接。悬挂支撑板100的两端均设有驱动部11和传动部12，两端的驱动部11对称设置，两端的传动部12对称设置，传动部12的外端设有车轮2，驱动部11通过传动部12驱动车轮2转动。

减震部13的弹性部130通过连接板14设于所述悬挂支撑板100的中部，连接板14通过转轴15与所述悬挂支撑板100可转动连接。当悬挂支撑板100和连接板14之间受力不平衡时，悬挂支撑板100能够绕着转轴15产生转动，使得两者的受力恢复平衡，能够适应不平整的路面，避免因为路况差而使得车轮2打滑，确保整个设备稳定可靠的运动。

需要说明的是，本发明对减震部的具体结构和类型不做限定，可以根据实际需要进行合理的选择，可以是弹簧减震器，也可以是液压减震器，还可以是气液混合减震器。

参见图3并结合图1-2所示，在本实施例中，减震部13为弹簧减震器，弹性部130为弹簧，减震部13还包括减震底板131和减震压板132，所述减震底板131设于所述连接板14上，所述弹性部130设于所述减震底板131上，所述减震压板132设于所述弹性部130的上端。

也就是说，弹性部130设置在减震底板131和减震压板132之间，弹性部130的下端通过弹性支撑件138设置在减震底板131上，减震压板132上设有限位板136，用于限定和压紧弹性部130，通过弹性支撑件138、减震底板131和带有限位板136的减震压板132能够可靠的安装弹性部130，确保整个减震部13稳定可靠的实现减震功能，进而保证整个设备稳定运动。

为了使得弹性部能更稳定的实现减震、避震功能，参见图3所示，在本发明中，所述减震底板131上设有导向板133，所述导向板133上设有导向孔134，所述减震压板132上设有导向柱135，所述导向柱135伸入所述导向孔134内，能够在所述弹性部130的作用下，在所述导向孔134内运动。

具体的，参见图3所示，在本实施例中，导向板133通过螺栓对称设置在弹性部130的两侧，沿着弹性部130延伸的方向(如图1-3中Y方向所示)，导向板133上设有导向孔134，减震压板132上设有导向柱135，导向柱135伸入导向孔134内，能够引导弹性部130运动，确保弹性部130能够稳定可靠的实现减震避震的功能。另外，为了避免减震压板132撞击到导向板133上，参见图3所示，在本实施例中，导向板133的上端设有缓冲垫137。

需要说明的是，本发明对导向孔和导向柱的具体结构不做限定，可以根据实际需要进行合理的选择，只要能够稳定可靠的引导弹性部运动即可。参见图3所示，在本实施例中，导向孔134为光孔，导向柱135为圆柱，光孔和圆柱便于加工，结构简单。在其他实施例中，导向孔和导向柱还可以为其他结构，如矩形槽和矩形柱，本发明对此不做限定。

参见图1-2并结合图3所示，在本发明中，所述减震压板132设于安装板16上，所述悬挂装置1通过所述安装板16与安装平台(如本发明后面内容提供的运动底盘中的底板)连接。

具体的，参见图1-2并结合图3所示，所述安装板16为开口向下的U型槽板，所述悬挂支撑板100为开口向上的U型槽板，所述悬挂支撑板100卡入或者部分卡入所述安装板16内。悬挂支撑板100的两个侧板101与连接板14的两个侧板140通过转轴15可转动连接，转轴15位于悬挂支撑板100的长度方向(如图1-2中X方向所示)上的中心位置。其中，安装板16的两个侧板160下端向外侧翻出，形成安装侧板161，可以与其他的应用平台或者安装架进行连接。

参见图1所示，沿着悬挂支撑板100的长度方向，悬挂支撑板100的侧板101和连接板14的侧板140的中心位置上均设有安装孔102/141，转轴15穿过安装孔102/141使得悬挂支撑板100和连接板14可转动的连接。在安装时，先把连接板14卡入悬挂支撑板100内，使得连接板14的两个侧板140与悬挂支撑板100的两个侧板101贴合，转轴15沿着垂直于悬挂支撑板100的侧板101方向从悬挂支撑板100的侧板101的外侧穿入安装孔102/141内，实现悬挂支撑板100和连接板14之间的连接。

需要说明的是，本发明对于转轴的具体结构不做限制，转轴的结构可以根据悬挂支撑板和固定安装板的结构进行合理的选择，只要能够在保证连接强度的情况下使得悬挂支撑板和固定安装板之间可以产生相对转动即可。

在本发明的一个实施例中，转轴15上设有垫片150、铜垫151、轴环152，转轴15从悬挂支撑板100的两个侧板101的外侧依次穿过垫片150、悬挂支撑板100的侧板101上的安装孔102、铜垫151、连接板14的侧板140上的安装孔141后与轴环152连接。

参见图1所示，在本实施例中，转轴15为螺栓，垫片150套设在转轴15上，铜垫151套设在转轴15上位于连接板14的侧板140和悬挂支撑板100的侧板101之间，轴环152位于连接板14的侧板140内侧。其中，本实施例中的垫片150可以为平垫，也可以为弹性垫圈，还可以为平垫和弹性垫圈的组合形式，本发明对此不做限定，可以根据实际需要进行选择。

也就是说，本实施例的转轴15有两个，两个转轴15分别从悬挂支撑板100的两个侧板101的外侧依次穿过垫片150、悬挂支撑板100的侧板101上的安装孔102、铜垫151、连接板14的侧板140上的安装孔141后与轴环152连接，轴环152能够从连接板14的侧板140内侧锁紧转轴15，防止转轴15松脱、滑落，铜垫151位于连接板14的侧板140和悬挂支撑板100的侧板101之间，使得连接板14的侧板140和悬挂支撑板100的侧板101隔开，更便于悬挂支撑板100绕着转轴15转动。

在本发明的其他实施例中，转轴也可以为一个长轴，能够从悬挂支撑板的一侧侧板上的安装孔穿入，另一侧的侧板上的安装孔穿出，即转轴能够依次穿过悬挂支撑板的侧板外侧的垫片、悬挂支撑板的侧板上的安装孔、铜垫、连接板的两个侧板上的安装孔、铜垫、悬挂支撑板的另一侧侧板上的安装孔、垫片后与轴环连接。此时，位于连接板的两个侧板内侧的转轴轴段上也可以设有一对轴环，分别从连接板的两个侧板内侧锁紧悬挂支撑板和连接板。本实施例通过使用长轴形式的转轴安装连接板和悬挂支撑板，不仅能够增加两者之间的连接强度，还能够增加两者之间的支撑强度，使得整个悬挂装置更加稳定。

本发明提供的悬挂装置通过使用转轴实现减震部和悬挂部之间的转动连接，结构简单，安装方便，便于维护。

进一步地，参见图1所示，本发明的悬挂部10还包括驱动部11和传动部12，驱动部11和传动部12均设于悬挂支撑板100上，驱动部11用于驱动车轮2转动，传动部12用于将驱动部11提供的动力传递到车轮2。

参见图1所示，在本实施例中，悬挂支撑板100的两端均设有驱动部11和传动部12，其中，驱动部11通过安装法兰103对称设于悬挂支撑板100的两端，用于驱动车轮2转动。传动部12与驱动部11连接，能够将驱动部11提供的动力传递到车轮2。

本发明通过将将驱动部、传动部以及车轮集成安装于悬挂部上，减小了悬挂结构的尺寸，结构紧凑，能够应用于狭小空间的作业。

具体的，参见图1-2所示，本实施例的驱动部11包括驱动轴110，驱动轴110与传动部12连接，用于将驱动部11提供的动力传递到传动部12。

进一步地，参见图1-2所示，本实施例的传动部12包括轴套120、轴承座121和转接法兰123，其中，轴套120设于驱动轴110上，能够跟随驱动轴110转动，轴承座121设于安装法兰103上，轴承座121和轴套120之间设有轴承122，转接法兰123与轴套120的外端连接，能够通过轴套120跟随驱动轴110转动，车轮2固定设于转接法兰123上。

也就是说，悬挂支撑板100的两端对称设有安装法兰103。在本实施例中，安装法兰103通过螺钉可拆卸的对称设于悬挂支撑板100的两端。在其他实施例中，安装法兰103也可以与悬挂支撑板100一体成型，或者通过焊接、铆接等形式固定连接。

本实施例的轴承座121通过螺钉可拆卸的设于安装法兰103的外侧，轴套120套设于驱动轴110上，与驱动轴110通过键连接，能够跟随驱动轴110转动。轴承座121和轴套120之间设有轴承122，轴承122能够支撑轴套120和驱动轴110，使得轴套120跟随驱动轴110稳定的转动。

需要说明的是，本发明对于轴承的类型和数量不做限制，只要能够很好地支撑轴套和驱动轴，使得轴套和驱动轴能够稳定的转动即可。

参见图1-2所示，在本实施例中，轴承122为两个，两个轴承122分别设于轴承座121的内部两端，轴承座121的两端均设有轴承盖125，轴承盖125能够从轴承122外侧限制轴承122的轴向移动，轴套120上位于两个轴承122之间设有轴承挡环124，轴承挡环124能够从轴承122内侧限制轴承122的轴向移动，通过组合使用轴承盖125和轴承挡环124能够很好的确定轴承122的位置，确保轴承122稳定的工作。

为了能够使得车轮可靠地跟随驱动轴转动，参见图1-2所示，在本实施例中，车轮2通过转接法兰123与驱动轴110上的轴套120连接。转接法兰123一端通过螺钉与轴套120的端部可拆卸的连接，车轮2通过螺钉可拆卸的安装于转接法兰123的另一端。这样既能保证车轮2与驱动轴110之间的可靠传动，又能方便车轮2的快速更换，实现高效装配和快速组装。

具体的，在本实施例中，驱动部11为电机，驱动部11的驱动轴110为电机轴，驱动部11对称设于位于悬挂支撑板100两端的安装法兰103上，驱动轴110朝向悬挂支撑板100两端的外侧。

在其他实施例中，驱动部还可以为其他形式的驱动器，如液压马达、气动马达等，本发明对驱动器的选择不做限制。

参见图1-2所示，在本实施例中，驱动部11通过键连接带动设于驱动轴110上的轴套120转动，转接法兰123通过螺钉固定在轴套120，车轮2通过螺钉固定在转接法兰123上，从而驱动部11带动车轮2转动工作。驱动部11通过螺钉固定在安装法兰103上，而安装法兰103通过螺钉固定在悬挂支撑板100上。悬挂支撑板100通过转轴15与连接板14可转动的连接，悬挂支撑板100不仅可以绕着转轴15周向旋转，还可以沿着转轴的轴向传递力到连接板14上。

参见图4所示，本发明还提供了一种运动底盘00，包括底板01和安装架02，底板01设有前述任一实施例所述的悬挂装置1，安装架02安装于底板01上，其中，安装架02上设有电池03、导航器04和控制器05，导航器04和控制器05电连接，底板01上设有万向轮06。悬挂装置1沿着底板01的宽度方向(如图4中X方向所示)通过安装板16纵向设置底板01上。

参见图4所示，在本实施例中，底板01和安装架02构成了运动底盘00的整体结构，其中，底板01的底部设有悬挂装置1，安装架02为型材构成的框架结构，通过螺钉固定安装于底板20上。在其他实施例中，安装架也可以通过焊接、铆接、一体成型等形式与底板固定连接。

参见图4并结合图1所示，本实施例的悬挂装置1的安装板16通过螺钉固定安装于底板01上，底板01上设有安装开口010，安装板16的两个侧板160上的安装侧板161与安装开口010的边沿通过螺钉进行固定连接，方便悬挂装置1的拆装。另外，底板01上位于安装开口010的两端位置上均设有限位支架011，能够进一步固定悬挂装置1，使得悬挂装置1安装的更稳定。

为了使得运动底盘能够可靠稳定的运动，参见图4所示，本实施例的底板01上还设有万向轮06，安装架02上设有电池03、导航器04和控制器05，导航器04和控制器05电连接。本发明对导航器04和控制器05的具体类型不做限定，可以根据实际需要进行选取。在本实施例中，导航器04为激光雷达导航器，控制器05为电气控制柜。

如图4所示，悬挂装置1通过螺钉固定安装在底板01上，底板01上还安装有多个万向轮06。由悬挂装置1的驱动部11产生的扭矩通过键、轴套120、转接法兰123，传递到车轮2上。车轮2与地面产生的作用力，通过悬挂装置1带动底板01以及运动底盘00运动。

在工作的过程中，若运动底盘00单侧的万向轮06或者车轮2遇到障碍物的时候，悬挂装置1的悬挂支撑板100会绕着转轴15旋转，从而保证车轮2和万向轮06始终与地面接触，避免由于车轮2与地面非接触而产生的打滑、跑偏等问题，保证了运动底盘00的运动平稳性和运动精度。

本发明还提供了一种机器人，包括上述任一实施例所述的运动底盘。

如上所述的本发明的技术方案，本发明提供的一种悬挂装置将减震部安装在悬挂支撑板上，使得减震部和悬挂部集成在一起，不仅减小了安装空间，结构紧凑，而且具有减震、避震功能，性能稳定，便于维护。同时，通过使用转轴实现减震部和悬挂部之间的转动连接，不仅结构简单，安装方便，便于维护，而且能够使得悬挂装置满足复杂路面的行驶要求，确保设备平稳可靠的运行。

进一步地，本发明提供的一种运动底盘，采用模块化设计及装配方式，将悬挂装置以模块的形式安装在底板上，具有结构简易、安装方便，便于自动化生产。

进一步地，本发明提供的一种机器人通过运用带有上述悬挂装置的运动底盘，具有工作灵活、维护方便等特点，可以广泛的应用于各技术领域，利于企业实现自动化和机械化生产，降低生产成本，提高生产效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种悬挂装置，其特征在于，包括：

悬挂部，包括悬挂支撑板，所述悬挂支撑板的两端均设有驱动部和传动部，所述驱动部通过所述传动部驱动车轮转动；

减震部，包括弹性部，用于实现减震、避震功能；

其中，所述弹性部通过连接板设于所述悬挂支撑板的中部，所述连接板通过转轴与所述悬挂支撑板可转动连接。

2.根据权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于：所述减震部还包括减震底板和减震压板，所述减震底板设于所述连接板上，所述弹性部设于所述减震底板上，所述减震压板设于所述弹性部的上端。

3.根据权利要求2所述的悬挂装置，其特征在于：所述减震底板上设有导向板，所述导向板上设有导向孔，所述减震压板上设有导向柱，所述导向柱伸入所述导向孔内，能够在所述弹性部的作用下，在所述导向孔内运动。

4.根据权利要求2所述的悬挂装置，其特征在于：所述减震压板设于安装板上，所述悬挂装置通过所述安装板与安装平台连接。

5.根据权利要求4所述的悬挂装置，其特征在于：所述安装板为开口向下的U型槽板，所述悬挂支撑板为开口向上的U型槽板，所述悬挂支撑板卡入或者部分卡入所述安装板内。

6.根据权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于：所述转轴上设有垫片、铜垫、轴环，所述转轴从所述悬挂支撑板的两个侧板的外侧依次穿过所述垫片、所述悬挂支撑板的侧板上的安装孔、所述铜垫、所述连接板的侧板上的安装孔后与所述轴环连接。

7.根据权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于：所述驱动部通过安装法兰对称设于所述悬挂支撑板的两端。

8.根据权利要求1所述的悬挂装置，其特征在于：所述传动部包括：

轴套，所述轴套设于所述驱动部的驱动轴上，能够跟随所述驱动轴转动；

轴承座，所述轴承座设于安装法兰上，所述轴承座和所述轴套之间设有轴承；

转接法兰，所述转接法兰与所述轴套的外端连接，能够通过所述轴套跟随所述驱动轴转动，所述车轮固定设于所述转接法兰上。

9.一种运动底盘，其特征在于，包括：

底板，所述底板设有权利要求1-8任一项所述的悬挂装置；

安装架，所述安装架设于所述底板上，其中，

所述悬挂装置沿着所述底板的宽度方向通过安装板纵向设置所述底板上，所述安装架上设有电池、导航器和控制器，所述导航器和所述控制器电连接，所述底板上设有万向轮。

10.一种机器人，其特征在于：包括权利要求9所述的运动底盘。