CN111907275B - 一种底盘悬挂机构、底盘及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种底盘悬挂机构、底盘及机器人。其中，底盘悬挂机构包括：摆杆，其用于安装连接从动轮；摆转盘，其用于安装连接在驱动轮上，所述摆杆与所述摆转盘枢轴铰接，所述摆杆与所述摆转盘相对转动；支架，其用以连接底盘本体与所述摆杆，所述摆杆能够相对所述支架摆动。本发明提供的底盘悬挂机构，由于摆杆与摆转盘转动连接，且摆转盘与驱动轮同轴设置并能够相对于驱动轮转动，在从动轮受到向上的作用力时，将该作用力传递给摆杆，摆杆能够相对驱动轮以及支架转动产生向上的位移，摆杆转动会保持从动轮始终着地，而驱动轮一直处于着地状态，从而显著提高底盘运行的同步平稳性。

Description

一种底盘悬挂机构、底盘及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种底盘悬挂机构、底盘及机器人。

背景技术

随着机器人技术的迅速发展，机器人应用越来越广泛，例如，迎宾机器人、送餐机器人以及教育机器人、仿生机器人等等。机器人是自动执行工作的机器装置，它可以接受人类指挥，也可以运行预先编排的程序，还可以依据人工智能技术制定的原则行动。随着国家宏观战略的重视，我国移动机器人的研究已经进入空前热门的时期。各种各样的移动机器人底盘逐渐地映入人们视线，在现有技术中，具有悬架的移动机器人底盘多种多样，已基本满足功能，但仍存在一些不足。

目前，现有的悬架多采用驱动轮独立悬挂，而从动轮刚性着地；或者，局部的驱动轮与从动轮以相互联动的方式实现机器人的移动。但是，该种悬架其驱动轮和从动轮多存在无法同时着地等平稳性缺陷，从而，影响底盘支撑，底盘不能平稳运行。

发明内容

本发明的目的在于提出一种底盘悬挂机构、底盘及机器人，显著提高底盘运行的同步平稳性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种底盘悬挂机构，包括：

摆杆，其用于安装连接从动轮；

摆转盘，其用于安装连接在驱动轮上，所述摆杆与所述摆转盘枢轴铰接，所述摆杆与所述摆转盘相对转动；

支架，其用以连接底盘本体与所述摆杆，所述摆杆能够相对所述支架摆动。

作为上述底盘悬挂机构的一种优选技术方案，所述摆转盘可转动地安装连接于驱动轮上，所述摆杆包括第一摆杆和第二摆杆，所述第一摆杆和所述第二摆杆分别转动连接于所述摆转盘上，进而，不同所述摆杆的转动连接点位随所述摆转盘的转动而同步改变，所述第一摆杆以及所述第二摆杆的转动连接点位分别相对所述摆转盘的中心相互对称且高低错落。

作为上述底盘悬挂机构的一种优选技术方案，所述第一摆杆包括第一杆和第二杆，所述第一杆以及所述第二杆同轴转动连接于所述支架。

作为上述底盘悬挂机构的一种优选技术方案，所述第一杆向下延伸有弯折段，所述第一摆杆通过所述弯折段与所述摆转盘转动连接；所述第一杆与所述摆转盘两者铰接点连线的夹角α取值范围为0°＜α＜90°。

作为上述底盘悬挂机构的一种优选技术方案，所述第二摆杆包括第三杆和第四杆，所述第三杆以及所述第四杆同轴转动连接于所述支架。

作为上述底盘悬挂机构的一种优选技术方案，所述第二摆杆通过所述第三杆与所述摆转盘转动连接；所述第三杆与所述摆转盘两者铰接点连线的夹角β取值范围为0°＜β＜90°；所述第三杆的转动连接点位高于所述弯折段的转动连接点位。

作为上述底盘悬挂机构的一种优选技术方案，所述底盘悬挂机构还包括减震件，所述减震件分别横跨于所述第一摆杆及所述第二摆杆的两端，所述第一摆杆及所述第二摆杆的两端可摆动地连接于所述减震件的两端。

作为上述底盘悬挂机构的一种优选技术方案，所述减震件包括可拆合的第一减震件以及第二减震件，所述第一减震件以及所述第二减震件分别横跨于所述摆杆的两端，所述第一减震件以及所述第二减震件分别为压簧和阻尼器，所述压簧和所述阻尼器并排或并列设置，且所述压簧和所述阻尼器分别与所述摆杆枢轴连接或铰接。

本发明还提供了一种底盘，包括底盘本体、从动轮以及驱动轮，还包括如上所述的底盘悬挂机构，所述底盘悬挂机构对称设置于所述底盘本体的两侧。

本发明还提供了一种机器人，包括如上所述的底盘以及机器人舱室。

本发明有益效果：

由于摆杆与摆转盘转动连接，且不同摆杆的转动连接点位随摆转盘的转动而同步改变，因此，在摆杆受到向上的作用力时，摆杆能够相对驱动轮以及支架转动产生向上的位移，在从动轮受到向上的作用力时，将该作用力传递给摆杆，摆杆转动会保持从动轮始终着地，而驱动轮一直处于着地状态，从而显著提高底盘运行的同步平稳性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的底盘的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的底盘悬挂机构的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的第一摆杆的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的第二摆杆的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的底盘悬挂机构在平坦路面上的状态示意图。

图6是本发明实施例提供的底盘悬挂机构在小坡度路面上的状态示意图。

图7是本发明实施例提供的底盘悬挂机构在较大坡度路面上的状态示意图。

图中：

1、摆转盘；2、支架；3、第一摆杆；31、第一杆；311、弯折段；32、第二杆；4、第二摆杆；41、第三杆；42、第四杆；5、第一减震件；6、第二减震件；7、底盘本体；8、从动轮；9、驱动轮；10、连接座。

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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

现有技术中提供的底盘悬挂机构，多存在工作过程中驱动轮和从动轮不能同时着地的问题，造成底盘无法平稳运行，尤其是行驶在小台阶、地砖等颠簸路面时，导致底盘因为不平稳运行进一步造成缓冲吸振的问题出现。

为了解决上述问题，本实施例中提供了一种机器人，该机器人包括底盘和及机器人仓室。如图1所示，底盘包括底盘本体7、从动轮8、驱动轮9和底盘悬挂机构，底盘悬挂机构对称设置于底盘本体7的两侧。该机器人在运行过程中能够保证驱动轮9和从动轮8同时着地，保证底盘平稳运行。

如图2所示，该底盘悬挂机构包括：摆杆、摆转盘1和支架2，其中摆杆用于安装连接从动轮8；摆转盘1安装连接在驱动轮9上，摆杆与摆转盘1枢轴铰接，摆杆与摆转盘1相对转动；支架2连接于摆杆上，用以将摆杆与底盘本体7连接，且摆杆能够相对支架2摆动。其中，摆转盘1可以不同方式与驱动轮9连接，方式a)摆转盘1可直接固定安装在驱动轮9上，这样方便拆装且有益于结构稳定；方式b)摆转盘1可调节转动地安装在驱动轮9上，即，摆转盘1可经一定角度调节后再与驱动轮9相互紧固，这样，可适应于不同高度位置的摆杆进行适配安装(由摆杆上翘和下跷的高度而定)；方式c)摆转盘1可自由绕轴转动地安装在驱动轮9上，本申请方案优选该种方式c)。

具体优选地，由于摆杆与摆转盘1转动连接，且摆转盘1与驱动轮9同轴设置，因此，在摆杆受到向上的作用力时，摆杆能够相对驱动轮9以及支架2转动产生向上的位移，在从动轮8受到向上的作用力时，将该作用力传递给摆杆，摆杆转动会保持从动轮8始终着地，而驱动轮9一直处于着地状态，从而显著提高底盘运行的同步平稳性。

可选地，在本实施例中，如图2所示，摆杆包括第一摆杆3和第二摆杆4，第一摆杆3和第二摆杆4左右设置在摆转盘1的两侧，且第一摆杆3和第二摆杆4均能够分别转动的设置于摆转盘1上，由于摆转盘1可转动地安装连接于驱动轮9上，进而，不同摆杆的转动连接点位随摆转盘1的转动而同步改变，以便第一摆杆3和第二摆杆4能够在受到向上的作用力时产生转动。如图5-7所示，同时，第一摆杆3以及第二摆杆4的转动连接点位分别相对摆转盘1的中心相互对称且高低错落，保证第一摆杆3和第二摆杆4同时随摆转盘1转动时从动轮8始终着地，保证底盘的稳定。可以认为的是，第一摆杆3和第二摆杆4均与摆转盘1通过枢轴连接，从而保证第一摆杆3和第二摆杆4能够相对于摆转盘1转动。

可选地，如图3所示，在本实施例中第一摆杆3包括第一杆31和第二杆32，第一杆31、第二杆32和支架2转动连接，即第一杆31以及第二杆32同轴转动连接于支架2。第一杆31和第二杆32能够相对于支架2摆动(即转动)，从而保证第二杆32受到微小向上的作用力时相对于第一杆31和支架2转动，当受到的作用力较大时，第二杆32将作用力通过支架2和枢轴传递给第一杆31，第一杆31受到作用力后也会发生摆动，从而相对于摆转盘1转动，保证从动轮8始终着地。

可选地，在本实施例中，第一杆31向下延伸有弯折段311，第一摆杆3通过弯折段311与摆转盘1转动连接；第一杆31与摆转盘1两者铰接点连线的夹角α取值范围为0°＜α＜90°。设置弯折段311的目的是将第一摆杆3和第二摆杆4位置错位，进而便于第一摆杆3和第二摆杆4在摆动时平衡。将摆转盘1按照坐标系划分为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，十字坐标经过摆转盘1的中心点，如图2所示，第一摆杆3与摆转盘1在摆转盘第四象限区域连接，而第一摆杆3的转动角度不会超出第四象限的区域。

可选地，在本实施例中，如图4所示，第二摆杆4包括第三杆41和第四杆42，第三杆41、第四杆42和支架2转动连接。即第三杆41以及第四杆42同轴转动连接于支架2，第三杆41和第四杆42能够相对于支架2摆动(即转动)，从而保证第四杆42受到微小向上的作用力时相对于第三杆41和支架2转动，当受到的作用力较大时，第四杆42将作用力通过支架2和枢轴传递给第三杆41，第三杆41受到作用力后也会发生摆动，从而相对于摆转盘1转动，保证从动轮8始终着地。

可选地，本实施例中，第三杆41与摆转盘1转动连接；第三杆41与摆转盘两者铰接点连线的夹角β取值范围为0°＜β＜90°。第三杆41的转动连接点位高于弯折段311的转动连接点位，保证第一摆杆3和第二摆杆4在摆转盘1转动时能够同时转动，设置弯折段311的目的是将第一摆杆3和第二摆杆4位置错位，进而便于第一摆杆3和第二摆杆4在摆动时平衡。将摆转盘按照坐标系划分为第一象限、第二象限、第三象限和第四象限，十字坐标经过摆转盘1的中心点，如图2所示，第二摆杆4与摆转盘1在摆转盘1第一象限区域连接，而第二摆杆4的转动角度不会超出第一象限的区域。

可选地，在本实施例中，底盘悬挂机构还包括减震件，减震件分别横跨于第一摆杆3及第二摆杆4上的两端，同时第一摆杆3和第二摆杆4的两端可摆动地连接于减震件的两端。第一摆杆3和第二摆杆4分别连接有减震件，故第一摆杆3和第二摆杆4任一个受到振动时，振动大部分被减震件吸收，第一摆杆3和第二摆杆4传递给支架2的振动大幅减小，进而能够保证与支架2连接的底盘平稳低音运行。同时减震件还能够是该减震件横跨的摆杆各部连接为一体，使摆杆能够整体相对于摆转盘1摆动。

在本实施例中，作为优选，继续参考图2，减震件包括相互平行的第一减震件5以及第二减震件6，第一减震件5以及第二减震件6横跨于摆杆的两端，第一减震件5以及第二减震件6分别为并排或并列设置的压簧和阻尼器，压簧和阻尼器分别与摆杆枢轴连接或铰接，其中摆杆上设置有连接座10以实现压簧和阻尼器分别与摆杆枢轴连接或铰接的目的。第一杆31、第二杆32、第三杆41和第四杆42上均设置有连接座将减震件连接。其中，阻尼器是一种利用阻尼特性来减缓机械振动及消耗动能的机构，故阻尼器能够将摆杆传递给支架2的振动减缓消耗。压簧包括弹簧体和弹簧柱，弹簧体套设于弹簧柱上，弹簧柱两端分别与摆杆枢轴连接。该种压簧加阻尼器的结合方式，既保证对不平整路面的缓冲能力，又可充分吸收路面持续给予底盘的振动能量，避免共振的发生。具体地，第一减震件5与第二减震件6平行设置。压簧与阻尼器能够同时将摆杆传递的振动吸收。本实施例提供的减震件既保证对不平整路面的缓冲能力，又可充分吸收路面持续给予底盘的振动能量，避免共振的发生。在面对上下坡、防滑搓衣板、场景化地砖等复杂路况时，悬架系统需表现出一定的越障和爬坡能力，提高底盘对不同路况的适应性，有效的保证底盘平稳运行，且不会产生较大的噪音。

当然，在其他实施例中减震件包括第一减震件5，第一减震件5横跨于摆杆的两端，第一减震件5为压簧，压簧与摆杆枢轴连接或铰接。

或者，在其他实施例中减震件包括第二减震件6，第二减震件6横跨于摆杆的两端，第二减震件6为阻尼器，阻尼器与摆杆枢轴连接或铰接。

如图5-7所示，当底盘悬挂机构在平坦路面移动时，第一摆杆3和第二摆杆4不与摆转盘1发生相对转动；当底盘悬挂机构在小坡度路面移动时，第一摆杆3和第二摆杆4相对摆转盘1产生一定的角度转动；当底盘悬挂机构在大坡度路面移动时，第一摆杆3和第二摆杆4相对摆转盘1产生较大的角度转动。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种底盘悬挂机构，其特征在于，包括：

摆杆，其用于安装连接从动轮(8)；

摆转盘(1)，其用于安装连接在驱动轮(9)上，所述摆杆与所述摆转盘(1)枢轴铰接，所述摆杆与所述摆转盘(1)相对转动；

支架(2)，其用以连接底盘本体(7)与所述摆杆，所述摆杆能够相对所述支架(2)摆动；

所述摆转盘(1)可转动地安装连接于驱动轮(9)上，所述摆杆包括第一摆杆(3)和第二摆杆(4)，所述第一摆杆(3)和所述第二摆杆(4)分别转动连接于所述摆转盘(1)上，进而，不同所述摆杆的转动连接点位随所述摆转盘(1)的转动而同步改变，所述第一摆杆(3)和所述第二摆杆(4)左右设置在所述摆转盘(1)的两侧；

所述第一摆杆(3)以及所述第二摆杆(4)的转动连接点位分别相对所述摆转盘(1)的中心相互对称且高低错落；

所述第一摆杆(3)包括第一杆(31)和第二杆(32)，所述第一杆(31)以及所述第二杆(32)同轴转动连接于所述支架(2)；所述第一杆(31)与所述摆转盘(1)两者铰接点连线的夹角α取值范围为0°＜α＜90°；

所述第二摆杆(4)包括第三杆(41)和第四杆(42)，所述第三杆(41)以及所述第四杆(42)同轴转动连接于所述支架(2)；

所述第三杆(41)与所述摆转盘两者铰接点连线的夹角β取值范围为0°＜β＜90°。

2.根据权利要求1所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述第一杆(31)向下延伸有弯折段(311)，所述第一摆杆(3)通过所述弯折段(311)与所述摆转盘(1)转动连接。

3.根据权利要求1所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述第二摆杆(4)通过所述第三杆(41)与所述摆转盘(1)转动连接；所述第三杆(41)的转动连接点位高于所述弯折段(311)的转动连接点位。

4.根据权利要求1-3任一项所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述底盘悬挂机构还包括减震件，所述减震件分别横跨于所述第一摆杆(3)及所述第二摆杆(4)的两端，所述第一摆杆(3)及所述第二摆杆(4)的两端可摆动地连接于所述减震件的两端。

5.根据权利要求4所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述减震件包括可拆合的第一减震件(5)以及第二减震件(6)，所述第一减震件(5)以及所述第二减震件(6)分别横跨于所述摆杆的两端，所述第一减震件(5)以及所述第二减震件(6)分别为压簧和阻尼器，所述压簧和所述阻尼器并排或并列设置，且所述压簧和所述阻尼器分别与所述摆杆枢轴连接或铰接。

6.一种底盘，包括底盘本体(7)、从动轮(8)以及驱动轮(9)，其特征在于，还包括如权利要求1-5任一项所述的底盘悬挂机构，所述底盘悬挂机构对称设置于所述底盘本体(7)的两侧。

7.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求6所述的底盘以及机器人舱室。

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