CN111907281A - 联动摆动式悬架底盘及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种联动摆动式悬架底盘及机器人，包括：基部、驱动轮组、第一万向轮组和第二万向轮组，所述驱动轮组、所述第一万向轮组和所述第二万向轮组均设置于所述基部，所述驱动轮组设置于所述第一万向轮组和所述第二万向轮组之间，所述驱动轮组包括两个相对设置的驱动轮组件，所述第一万向轮组包括两个相对设置的第一万向轮组件。根据本发明提供的联动摆动式悬架底盘及机器人，可显著提升机器人的减振能力。

Description

联动摆动式悬架底盘及机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种联动摆动式悬架底盘及机器人。

背景技术

移动机器人已逐步应用于大众服务场景中，例如餐厅、酒店、写字楼能室内场景。实际环境中，机器人移动的室内地面并非完全平整的，地面上可能会存在障碍，例如高于地面的坎。现有技术中，机器人在过坎时会受到来自坎的冲击，使机器人具有倾倒的风险。

发明内容

本发明有鉴于上述的现有状况而完成的，其目的在于提供一种联动摆动式悬架底盘及机器人，可显著提升机器人过坎的抗冲击力及平稳性。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：

本发明提供一种联动摆动式悬架底盘，包括：

基部、驱动轮组、第一万向轮组和第二万向轮组，所述驱动轮组、所述第一万向轮组和所述第二万向轮组均设置于所述基部，所述驱动轮组设置于所述第一万向轮组和所述第二万向轮组之间，所述驱动轮组包括两个相对设置的驱动轮组件，所述第一万向轮组包括两个相对设置的第一万向轮组件；

所述第一万向轮组件包括第一固定件、第一摆动件、第一万向轮和第一弹性减振器，所述驱动轮组件包括第三固定件、第三摆动件以及驱动轮，所述第一固定件和所述第三固定件均设置于所述基部，所述第一摆动件的一端铰接所述第一固定件于第一铰接位置，所述第一摆动件的另一端铰接所述第一弹性减振器的一端于第二铰接位置，所述第一弹性减振器的另一端铰接所述第三摆动件的一端于第三铰接位置，所述第三摆动件铰接所述第三固定件于第四铰接位置，所述驱动轮具有轴向延伸段，所述轴向延伸段固定在所述第三摆动件于第一固定位置，在所述底盘的前进方向上，所述基部上从前至后依次设置所述第一铰接位置、所述第二铰接位置、所述第四铰接位置和所述第一固定位置，所述第一摆动件和所述第三摆动件均可在平行于所述驱动轮的平面内摆动，所述第一从万向轮固定于所述第一摆动件。

在这种情况下，第一摆动件的第一铰接位置的位置在第一万向轮的前面，即第一万向轮以第一铰接位置为圆心在移动过程中进行有限度地摆动，第三摆动件的第四铰接位置的位置在驱动轮的前面，即驱动轮以第四铰接位置为圆心在移动过程中进行有限度地摆动，过坎前，第一万向轮受到第一弹性减振器向下的弹力与地面接触，过坎时，万向轮在受到坎的水平方向的阻力的情况下围绕第一铰接位置摆动，并且与过坎前的第一万向轮相对于第一铰接位置在水平方向上的位置相比，过坎时第一万向轮相对于第一铰接位置的位置具有水平方向的向后的位移，减缓了过坎对底盘的冲击，有利于提升底盘的平稳性，同理，驱动轮在过坎时也会有向后的位移，可有效缓解来自坎的冲击力，进而总体提升了底盘的移动平稳性。此外，第一摆动件和第三摆动件分别铰接于第一弹性减振器的两端，即第一万向轮和驱动轮共用同一个减振器，使得第一万向轮和驱动轮可实现联动减振，产生了叠加减振的效果。

其中，所述第一铰接位置和所述第四铰接位置均贴近所述基部设置。

由此，尽可能地使得第一铰接位置和第四铰接位置更加靠近地面，有利于提升底盘过坎时的平顺性能。

其中，所述第一弹性减振器大体垂直于所述基部设置，并且，相对于所述基部，所述第三铰接位置的设置高度高于所述第二铰接位置的设置高度。

由此，第一万向轮过坎的时候向上抬升，驱动轮受第三摆动件的压力向下移动，在联动的情况下，驱动轮相对于第一万向轮的反馈更加及时，以防止驱动轮悬空，提升了底盘过坎的平稳性。

其中，所述第二万向轮组包括两个相对设置的第二万向轮组件，所述第二万向轮组件包括第二固定件、第二摆动件、第二万向轮、第二弹性减振器和减振器安装件，所述第二固定件固定设置于所述基部，所述第二摆动件的一端铰接所述第二固定件于第五铰接位置，所述第二摆动件的另一端铰接于所述第二弹性减振器的一端，所述第二弹性减振器的另一端固定于所述减振器安装件，所述减振器安装件固定于所述基部，所述第二万向轮设置于所述第二固定件和所述第二弹性减振器之间，并且所述第二万向轮固定于所述第二摆动件，并且所述第五铰接位置相对于所述第二万向轮更靠近所述底盘前进方向上的前方设置。

由此，第二万向轮在过坎时发生向后的位移，以降低受到的冲击力，第一万向轮、驱动轮、第二万向轮在依次过坎过程中均产生向后的位移，因而可以总体降低遭受的冲击力，以总体提升底盘过坎的平稳性。

其中，所述第一摆动件包括凹部，所述第一万向轮设置于所述凹部中，并且使所述第一万向轮的转动中心轴靠近所述基部。

由此，第一铰接位置和第一万向轮的转动中心轴均靠近基部，可控制第一万向轮的上下振动幅度，提升了底盘的移动平稳性。

其中，所述第一摆动件包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第二连接部的两端分别连接所述第一连接部和所述第三连接部，所述第一连接部、第二连接部和第三连接部形成所述凹部。

其中，所述第一连接部铰接所述第一固定件，所述第三连接部铰接所述固定于所述第一弹性减振器的所述一端，所述第三连接部与所述第一弹性减振器的所述第二铰接位置靠近所述基部。

其中，所述减振器安装件具有收容腔，所述第二弹性减振器设置于所述收容腔内。

其中，所述基部具有贯通所述基部上下表面的开口，所述第一万向轮设置于所述开口中，所述第一摆动件沿着所述底盘的前进方向跨过所述开口。

本发明提供一种机器人，包括如上所述的联动摆动式悬架底盘，还包括本体，所述本体固定于所述底盘。

根据本发明提供的联动摆动式悬架底盘及机器人，第一摆动件的第一铰接位置的位置在第一万向轮的前面，即第一万向轮以第一铰接位置为圆心在移动过程中进行有限度地摆动，第三摆动件的第四铰接位置的位置在驱动轮的前面，即驱动轮以第四铰接位置为圆心在移动过程中进行有限度地摆动，过坎前，第一万向轮受到第一弹性减振器向下的弹力与地面接触，过坎时，万向轮在受到坎的水平方向的阻力的情况下围绕第一铰接位置摆动，并且与过坎前的第一万向轮相对于第一铰接位置在水平方向上的位置相比，过坎时第一万向轮相对于第一铰接位置的位置具有水平方向的向后的位移，减缓了过坎对机器人的冲击，有利于提升机器人的平稳性，同理，驱动轮在过坎时也会有向后的位移，可有效缓解来自坎的冲击力，进而总体提升了机器人的移动平稳性。此外，第一摆动件和第三摆动件分别铰接于第一弹性减振器的两端，即第一万向轮和驱动轮共用同一个减振器，使得第一万向轮和驱动轮可实现联动减振，产生了叠加减振的效果。

附图说明

图1示出了本发明的实施方式所涉及的联动摆动式悬架底盘的立体结构示意图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本发明的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

如图1所示，本发明提供一种联动摆动式悬架底盘1，用于支撑机器人本体，驱动机器人执行配送任务。

在本实施方式中，联动摆动式悬架底盘1包括基部10、驱动轮组、第一万向轮组和第二万向轮组。所述驱动轮组、所述第一万向轮组和所述第二万向轮组均设置于所述基部10。所述驱动轮组设置于所述第一万向轮组和所述第二万向轮组之间。所述驱动轮组包括两个相对设置的驱动轮组件20。所述第一万向轮组包括两个相对设置的第一万向轮组件40。

进一步地，所述第一万向轮组件40包括第一固定件41、第一摆动件42、第一万向轮43和第一弹性减振器44。所述驱动轮组件20包括第三固定件21、第三摆动件22以及驱动轮23。所述第一固定件41和所述第三固定件21均固定设置于所述基部10。所述第一摆动件42的一端铰接所述第一固定件41于第一铰接位置411。所述第一摆动件42的另一端铰接所述第一弹性减振器44的一端于第二铰接位置441。所述第一弹性减振器44的另一端铰接所述第三摆动件22的一端于第三铰接位置442。所述第三摆动件22铰接所述第三固定件21于第四铰接位置211。所述驱动轮23具有轴向延伸段231。所述轴向延伸段231固定在所述第三摆动件22于第一固定位置232。在所述底盘1的前进方向上，所述基部10上从前至后依次设置所述第一铰接位置411、所述第二铰接位置441、所述第四铰接位置211和所述第一固定位置232。所述第一摆动件42和所述第三摆动件22均可在平行于所述驱动轮23的平面内摆动。所述第一从万向轮43固定于所述第一摆动件42。

在这种情况下，第一摆动件的第一铰接位置的位置在第一万向轮的前面，即第一万向轮以第一铰接位置为圆心在移动过程中进行有限度地摆动，第三摆动件的第四铰接位置的位置在驱动轮的前面，即驱动轮以第四铰接位置为圆心在移动过程中进行有限度地摆动，过坎前，第一万向轮受到第一弹性减振器向下的弹力与地面接触，过坎时，万向轮在受到坎的水平方向的阻力的情况下围绕第一铰接位置摆动，并且与过坎前的第一万向轮相对于第一铰接位置在水平方向上的位置相比，过坎时第一万向轮相对于第一铰接位置的位置具有水平方向的向后的位移，减缓了过坎对底盘的冲击，有利于提升底盘的平稳性，同理，驱动轮在过坎时也会有向后的位移，可有效缓解来自坎的冲击力，进而总体提升了底盘的移动平稳性。此外，第一摆动件和第三摆动件分别铰接于第一弹性减振器的两端，即第一万向轮和驱动轮共用同一个减振器，使得第一万向轮和驱动轮可实现联动减振，产生了叠加减振的效果。

在一些示例中，基部10可以为板体。基部10可以一体成型。

在本实施方式中，所述第一铰接位置411和所述第四铰接位置211均贴近所述基部10设置。由此，尽可能地使得第一铰接位置和第四铰接位置更加靠近地面，有利于提升底盘过坎时的平顺性能。

在本实施方式中，所述第一弹性减振器44大体垂直于所述基部10设置，并且，相对于所述基部10，所述第三铰接位置442的设置高度高于所述第二铰接位置441的设置高度。由此，第一万向轮过坎的时候向上抬升，驱动轮受第三摆动件的压力向下移动，在联动的情况下，驱动轮相对于第一万向轮的反馈更加及时，以防止驱动轮悬空，提升了底盘过坎的平稳性。

在本实施方式中，所述第二万向轮组包括两个相对设置的第二万向轮组件30。所述第二万向轮组件30包括第二固定件31、第二摆动件32、第二万向轮33、第二弹性减振器34和减振器安装件35。所述第二固定件31固定设置于所述基部10。所述第二摆动件32的一端铰接所述第二固定件31于第五铰接位置311。所述第二摆动件32的另一端铰接于所述第二弹性减振器34的一端，所述第二弹性减振器34的另一端固定于所述减振器安装件35。所述减振器安装件35固定于所述基部10。所述第二万向轮33设置于所述第二固定件31和所述第二弹性减振器34之间，并且所述第二万向轮33固定于所述第二摆动件32，并且所述第五铰接位置311相对于所述第二万向轮33更靠近所述底盘1前进方向上的前方设置。由此，第二万向轮在过坎时发生向后的位移，以降低受到的冲击力，第一万向轮、驱动轮、第二万向轮在依次过坎过程中均产生向后的位移，因而可以总体降低遭受的冲击力，以总体提升底盘过坎的平稳性。

在本实施方式中，第一万向轮组件40、驱动轮组件20、第二万向轮组件30均成对设置于基部10的两侧。

在本实施方式中，所述第一摆动件42包括第一凹部。所述第一万向轮43设置于所述凹部中，并且使所述第一万向轮43的转动中心轴靠近所述基部10。由此，第一铰接位置和第一万向轮的转动中心轴均靠近基部，可控制第一万向轮的上下振动幅度，提升了底盘的移动平稳性。

在本实施方式中，所述第一摆动件42包括第一连接部421、第二连接部422和第三连接部423。所述第二连接部422的两端分别连接所述第一连接部421和所述第三连接部423。所述第一连接部421、第二连接部422和第三连接部423形成所述第一凹部。

在本实施方式中，所述第一连接部421铰接所述第一固定件41。所述第三连接部423铰接所述固定于所述第一弹性减振器44的所述一端。所述第三连接部423与所述第一弹性减振器44的第二铰接位置441靠近所述基部10。

在本实施方式中，所述基部10具有贯通所述基部上下表面的开口11。所述第一万向轮43设置于所述开口11中。所述第一摆动件42沿着所述底盘1的前进方向跨过所述开口11。

在本实施方式中，所述减振器安装件35具有收容腔。所述第二弹性减振器34设置于所述收容腔内。

在本实施方式中，所述第二摆动件32包括第四连接部321、第五连接部322和第六连接部323。所述第五连接部322的两端分别连接所述第四连接部321和所述第六连接部323。所述第四连接部321、第五连接部322和第六连接部323形成第二凹部。所述第二万向轮33设置于所述凹部。

在一些示例中，第一连接部421、第二连接部422、第三连接部423可以为板件。第四连接部321、第五连接部322和第六连接部323也可以为板件。

在本实施方式中，所述第四连接部321铰接所述第二固定件31。所述第六连接部323铰接于所述第二弹性减振器34的所述一端。所述第六连接部323与所述第二弹性减振器34的铰接位置靠近所述基部。在这种情况下，使得第二万向轮的悬架结构既简单且提升了减振性能。

在本实施方式中，所述第二弹性减振器34垂直于所述基部10设置。

在本实施方式中，所述第一弹性减振器44和第二弹性减振器34可以包括弹簧。

在一些示例中，所述第二弹性减振器34可以铰接于所述减振器安装件35。

本发明实施方式还涉及一种机器人，包括如上所述的联动摆动式悬架底盘1。关于联动摆动式悬架底盘1的具体实施方式在此不做赘述。机器人还包括本体，所述本体固定于所述底盘。在这种情况下，第一摆动件的第一铰接位置的位置在第一万向轮的前面，即第一万向轮以第一铰接位置为圆心在移动过程中进行有限度地摆动，第三摆动件的第四铰接位置的位置在驱动轮的前面，即驱动轮以第四铰接位置为圆心在移动过程中进行有限度地摆动，过坎前，第一万向轮受到第一弹性减振器向下的弹力与地面接触，过坎时，万向轮在受到坎的水平方向的阻力的情况下围绕第一铰接位置摆动，并且与过坎前的第一万向轮相对于第一铰接位置在水平方向上的位置相比，过坎时第一万向轮相对于第一铰接位置的位置具有水平方向的向后的位移，减缓了过坎对机器人的冲击，有利于提升机器人的平稳性，同理，驱动轮在过坎时也会有向后的位移，可有效缓解来自坎的冲击力，进而总体提升了机器人的移动平稳性。此外，第一摆动件和第三摆动件分别铰接于第一弹性减振器的两端，即第一万向轮和驱动轮共用同一个减振器，使得第一万向轮和驱动轮可实现联动减振，产生了叠加减振的效果。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同更换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种联动摆动式悬架底盘，其特征在于，包括：

基部、驱动轮组、第一万向轮组和第二万向轮组，所述驱动轮组、所述第一万向轮组和所述第二万向轮组均设置于所述基部，所述驱动轮组设置于所述第一万向轮组和所述第二万向轮组之间，所述驱动轮组包括两个相对设置的驱动轮组件，所述第一万向轮组包括两个相对设置的第一万向轮组件；

所述第一万向轮组件包括第一固定件、第一摆动件、第一万向轮和第一弹性减振器，所述驱动轮组件包括第三固定件、第三摆动件以及驱动轮，所述第一固定件和所述第三固定件均设置于所述基部，所述第一摆动件的一端铰接所述第一固定件于第一铰接位置，所述第一摆动件的另一端铰接所述第一弹性减振器的一端于第二铰接位置，所述第一弹性减振器的另一端铰接所述第三摆动件的一端于第三铰接位置，所述第三摆动件铰接所述第三固定件于第四铰接位置，所述驱动轮具有轴向延伸段，所述轴向延伸段固定在所述第三摆动件于第一固定位置，在所述底盘的前进方向上，所述基部上从前至后依次设置所述第一铰接位置、所述第二铰接位置、所述第四铰接位置和所述第一固定位置，所述第一摆动件和所述第三摆动件均可在平行于所述驱动轮的平面内摆动，所述第一从万向轮固定于所述第一摆动件。

2.如权利要求1所述的联动摆动式悬架底盘，其特征在于，所述第一铰接位置和所述第四铰接位置均贴近所述基部设置。

3.如权利要求1所述的联动摆动式悬架底盘，其特征在于，所述第一弹性减振器大体垂直于所述基部设置，并且，相对于所述基部，所述第三铰接位置的设置高度高于所述第二铰接位置的设置高度。

4.如权利要求1所述的联动摆动式悬架底盘，其特征在于，所述第二万向轮组包括两个相对设置的第二万向轮组件，所述第二万向轮组件包括第二固定件、第二摆动件、第二万向轮、第二弹性减振器和减振器安装件，所述第二固定件固定设置于所述基部，所述第二摆动件的一端铰接所述第二固定件于第五铰接位置，所述第二摆动件的另一端铰接于所述第二弹性减振器的一端，所述第二弹性减振器的另一端固定于所述减振器安装件，所述减振器安装件固定于所述基部，所述第二万向轮设置于所述第二固定件和所述第二弹性减振器之间，并且所述第二万向轮固定于所述第二摆动件，并且所述第五铰接位置相对于所述第二万向轮更靠近所述底盘前进方向上的前方设置。

5.如权利要求1所述的联动摆动式悬架底盘，其特征在于，所述第一摆动件包括凹部，所述第一万向轮设置于所述凹部中，并且使所述第一万向轮的转动中心轴靠近所述基部。

6.如权利要求5所述的联动摆动式悬架底盘，其特征在于，所述第一摆动件包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第二连接部的两端分别连接所述第一连接部和所述第三连接部，所述第一连接部、第二连接部和第三连接部形成所述凹部。

7.如权利要求6所述的联动摆动式悬架底盘，其特征在于，所述第一连接部铰接所述第一固定件，所述第三连接部铰接所述固定于所述第一弹性减振器的所述一端，所述第三连接部与所述第一弹性减振器的所述第二铰接位置靠近所述基部。

8.如权利要求4所述的联动摆动式悬架底盘，其特征在于，所述减振器安装件具有收容腔，所述第二弹性减振器设置于所述收容腔内。

9.如权利要求1所述的联动摆动式悬架底盘，其特征在于，所述基部具有贯通所述基部上下表面的开口，所述第一万向轮设置于所述开口中，所述第一摆动件沿着所述底盘的前进方向跨过所述开口。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的联动摆动式悬架底盘，还包括本体，所述本体固定于所述底盘。

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