CN111043232B - 一种移动机器人的云台减震机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动机器人的云台减震机构，该机构包括内嵌的上减震连接板、下减震连接板、中转板、钢丝绳减速器组件；钢丝绳减速器组件包括钢丝绳减震器及弹簧支撑件；所述弹簧支撑件由支撑杆与弹簧嵌套连接构成，支撑杆两端分别与中转板与下减震连接板固定连接；上减震连接板、下减震连接板和中转板构成多级减震支撑；上减震连接板固定安装三组上球轴承支撑座；下减震连接板固定安装三组下球轴承支撑座，上减震连接板与下减震连接板以及柔性支撑组件装配成第一级减震机构。上减震连接板同时与三组钢丝绳减震器进行固定连接，中转板与上减震连接板以及钢丝绳减震器装配成第二级减震机构。
Description
技术领域
本发明涉及机器人云台领域，尤其涉及一种移动机器人的云台减震机构。
背景技术
随着移动机器人的广泛应用，搭载多摄像头的云台同样起到重要作用。移动机器人的作业环境复杂多样，需要克服多种路面状况，虽然有机器人底盘的减震机构，但是传递到云台的震动仍然会造成云台的不稳定，现有的移动机器人云台多没有采用减震装置。参考无人机云台减震机构，传统减震机构只能提供垂直方向上的阻尼，导致云台的回转震动不能被有效过滤，从而造成连接松动剂机械结构疲劳损坏的问题。现有的技术存在以下问题：
1.现有技术的减震机构的空间垂直分布较大，比较难以嵌入云台结构中。
2.现有的云台减震机构难以满足复杂的工作环境要求。
3.现有的云台减震机构仅能提供单个方向上的阻尼，不能提供回转阻尼。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种移动机器人的云台减震机构，该机构为内嵌式的二级减震结构，实现在有限空间内布置减震机构，采用多层减震支撑；该机构提供了一种柔性支撑组件，实现云台减震机构多方向的阻尼，包括固定的球轴承支座，光杆套筒减震组件，此外还提供了一种提供转向阻尼的钢丝绳减震机构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种移动机器人的云台减震机构，该机构包括内嵌的上减震连接板、下减震连接板、中转板、钢丝绳减速器组件和柔性支撑组件；
所述的钢丝绳减速器组件包括钢丝绳减震器及弹簧支撑件；所述钢丝绳减震器设置三组，沿上减震连接板周向均匀分布，其中心角度间隔120°，所述的钢丝绳减震器通过上连接件与上减震连接板固定连接，并通过下连接件与中转板固定连接；所述弹簧支撑件由支撑杆与弹簧嵌套连接构成，支撑杆两端分别与中转板与下减震连接板固定连接；所述弹簧支撑件设置六组，在中转板与下减震连接板之间周向均匀分布。
所述柔性支撑组件包括上球轴承支撑座、下球轴承支撑座、套筒和光轴；所述上球轴承支撑座与上减震连接板刚性连接，下球轴承支撑座与下减震连接板刚性连接，并且上球轴承支撑座和下球轴承支撑座通过套筒和光轴进行滑动连接；柔性支撑组件沿上减震连接板与下连接件周向分布三组，与钢丝绳减震器和弹簧支撑件交错分布。
所述上减震连接板、下减震连接板和中转板构成多级减震支撑；上减震连接板固定安装三组上球轴承支撑座；下减震连接板固定安装三组下球轴承支撑座，上减震连接板与下减震连接板以及柔性支撑组件装配成第一级减震机构。上减震连接板同时与三组钢丝绳减震器进行固定连接，中转板与上减震连接板以及钢丝绳减震器装配成第二级减震机构。
进一步地，中转板设计成碟形结构，由一个圆形的支撑板切除柔性支撑组件位移需要的尺寸得到，形状呈现120°均匀分布的类矩形延伸结构，该结构是由中间的圆形结构周向均匀延伸三块矩形结构并在形状过渡处加工出圆角，中转板中间开有过线孔，用于通过云台的线束。
进一步地，移动机器人的云台减震机构具有二级减震能力，一级减震机构与二级减震机构通过上减震连接板进行组装。
进一步地，所述上球轴承支撑座和下球轴承支撑座均装配有与之配合的球轴承摩擦圈。
本发明的有益效果：本发明能够适应结构较为紧凑的云台机构，其二级内嵌结构能够放置于云台的底座部分，不占用额外空间，本发明在保证支撑刚度的同时能够提供多方向的阻尼系数，保证云台运动的稳定及机械结构的寿命，其中的柔性支撑组件能满足多个方向的减震位移，保证了机械结构的稳定性。
附图说明
图1为本发明的一种移动机器人的云台减震装置的立体示意图；
图2为图一所示的移动机器人的云台第一级减震机构示意图；
图3为图一所示的移动机器人的云台第二级减震机构示意图；
图4为移动机器人的云台减震装置的分解示意图；
图中，1.上减震连接板，2.下减震连接板，3.中转板，4.上球轴承支撑座，5.套筒，6.光轴，7.上连接件，8.钢丝绳，9.下连接件，10.支撑杆，11.弹簧，12.球轴承摩擦圈，13.上球轴承支撑座。14.过线孔。15.挖孔16.通孔17.钢丝绳减震器18.柔性支撑组件19.弹簧支撑件20.一级减震机构21.二级减震机构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。
如图1-4所示，一种移动机器人的云台减震机构，其特征在于，该机构包括内嵌的上减震连接板1、下减震连接板2、中转板3、钢丝绳减速器组件和柔性支撑组件18；
所述的钢丝绳减速器组件包括钢丝绳减震器17及弹簧支撑件19；所述钢丝绳减震器17设置三组，沿上减震连接板1周向均匀分布，其中心角度间隔120°，所述的钢丝绳减震器17通过上连接件7与上减震连接板1通过螺钉进行刚性连接，并通过下连接件9与中转板3通过螺钉进行刚性连接；所述弹簧支撑件19由支撑杆10与弹簧11嵌套连接构成，支撑杆10两端分别与中转板3与下减震连接板2固定连接；所述弹簧支撑件19设置六组，在中转板3与下减震连接板2之间周向均匀分布。中转板3设计成碟形结构，由一个圆形的支撑板切除柔性支撑组件18位移需要的尺寸得到，形状呈现120°均匀分布的类矩形延伸结构，该结构是由中间的圆形结构周向均匀延伸三块矩形结构并在形状过渡处加工出圆角，该结构减轻了结构的重量，也与柔性支撑组件18交叉组装，保证了杆件产生微小位移的时候具有足够的空间，中转板3中间开有过线孔14，用于通过云台的线束，过线孔14使得云台的线束能够经过，为了保证中转板3具有足够的支撑刚度与强度，除了设置钢丝绳减震器17的固定孔位，不加工额外的挖孔。
所述柔性支撑组件18包括上球轴承支撑座4、下球轴承支撑座13、套筒5和光轴6；所述上球轴承支撑座4通过螺栓与上减震连接板1刚性连接，下球轴承支撑座13通过螺栓与下减震连接板2刚性连接，并且上球轴承支撑座4和下球轴承支撑座13通过套筒5和光轴6进行滑动连接；柔性支撑组件18沿上减震连接板1与下连接件9周向分布三组，与钢丝绳减震器17和弹簧支撑件19交错分布。所述上球轴承支撑座4和下球轴承支撑座13均装配有与之配合的球轴承摩擦圈12，球轴承摩擦圈12与光轴6和下球轴承支撑座13嵌套装配，在旋转运动中起到减少摩擦损耗的作用。
所述上减震连接板1、下减震连接板2和中转板3构成多级减震支撑；上减震连接板1固定安装三组上球轴承支撑座4；下减震连接板2固定安装三组下球轴承支撑座4，上减震连接板1与下减震连接板2以及柔性支撑组件装配成第一级减震机构20。上减震连接板1同时与三组钢丝绳减震器17进行固定连接，中转板3与上减震连接板1以及钢丝绳减震器17装配成第二级减震机构21。
移动机器人的云台减震机构具有二级减震能力，一级减震机构20与二级减震机构21通过上减震连接板1进行组装，一级减震机构20内的光轴套筒减震器5能够抵消大部分来自机器人的震动，剩余的震动通过二级减震机构21进行进一步抵消，达到良好的减震效果。来自云台转动产生的震动或者来自机器人本体的回转震动能够通过第二级减震机构21有效消除，由于钢丝绳减震器17具有非线性刚度和非线性阻尼特性，并且安装方式多样，所以使得上述减震装置能具有竖直和回转的多方向阻尼，对不同方向的震动都具有良好的消除效果。
本发明的工作原理为：整个云台的减震机构安装在云台的底座中，云台减震机构的上减震连接板1嵌套于云台的底座上的上支撑槽中，并且加工出能够进行上下位移的空间，下减震连接板3嵌套于下支撑槽中，加工出与下支座紧密配合的空间，使得下减震连接板3被固定。
中转板3与云台的中间回转轴通过螺栓紧定连接，使得云台回转本体与二级减震机构21进行连接。
在云台受到来自地面的震动的时候，震动通过下减震连接板3传递给柔性支撑组件18，之后传递给上减震连接板1，经过该一级减震机构20已经过滤掉大部分震动，上减震连接板1通过钢丝绳减震器17将剩余的微小震动传递给中转板3，此时云台的震动幅度将会很小。
在云台的回转机构进行运动时，如果速度比较大就是造成对固定结构的冲击，采用该减震结构能够消除大部分的回转震动与冲击。该情况下，回转冲击通过中转板3传递给上减震连接板1，此时经过钢丝绳减震器17已经过滤掉大部分的回转冲击，当传递到一级减震机构20时，回转冲击使得柔性支撑组件18发生角度位移，使得机构的固定结构在各种维度的震动下能够保持稳定，保持整个云台的平稳运行。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种移动机器人的云台减震机构，其特征在于，该机构包括内嵌的上减震连接板(1)、下减震连接板(2)、中转板(3)、钢丝绳减速器组件和柔性支撑组件(18)；
所述的钢丝绳减速器组件包括钢丝绳减震器(17)及弹簧支撑件(19)；所述钢丝绳减震器(17)设置三组，沿上减震连接板(1)周向均匀分布，其中心角度间隔120°，所述的钢丝绳减震器(17)通过上连接件(7)与上减震连接板(1)固定连接，并通过下连接件(9)与中转板(3)固定连接；所述弹簧支撑件(19)由支撑杆(10)与弹簧(11)嵌套连接构成，支撑杆(10)两端分别与中转板(3)与下减震连接板(2)固定连接；所述弹簧支撑件(19)设置六组，在中转板(3)与下减震连接板(2)之间周向均匀分布；
所述柔性支撑组件(18)包括上球轴承支撑座(4)、下球轴承支撑座(13)、套筒(5)和光轴(6)；所述上球轴承支撑座(4)与上减震连接板(1)刚性连接，下球轴承支撑座(13)与下减震连接板(2)刚性连接，并且上球轴承支撑座(4)和下球轴承支撑座(13)通过套筒(5)和光轴(6)进行滑动连接；柔性支撑组件(18)沿上减震连接板(1)与下连接件(9)周向分布三组，与钢丝绳减震器(17)和弹簧支撑件(19)交错分布；
所述中转板(3)设计成碟形结构，由一个圆形的支撑板切除柔性支撑组件(18)位移需要的尺寸得到，形状呈现120°均匀分布的类矩形延伸结构，该结构是由中间的圆形结构周向均匀延伸三块矩形结构并在形状过渡处加工出圆角，中转板(3)中间开有过线孔(14)，用于通过云台的线束；
所述上减震连接板(1)、下减震连接板(2)和中转板(3)构成多级减震支撑；上减震连接板(1)固定安装三组上球轴承支撑座(4)；下减震连接板(2)固定安装三组下球轴承支撑座(4)，上减震连接板(1)与下减震连接板(2)以及柔性支撑组件装配成第一级减震机构(20)；上减震连接板(1)同时与三组钢丝绳减震器(17)进行固定连接，中转板(3)与上减震连接板(1)以及钢丝绳减震器(17)装配成第二级减震机构(21)。
2.根据权利要求1所述的一种移动机器人的云台减震机构，其特征在于，移动机器人的云台减震机构具有二级减震能力，一级减震机构(20)与二级减震机构(21)通过上减震连接板(1)进行组装。
3.根据权利要求1所述的一种移动机器人的云台减震机构，其特征在于，所述上球轴承支撑座(4)和下球轴承支撑座(13)均装配有与之配合的球轴承摩擦圈(12)。
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