CN112248735A - 用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，包括结构相同的一号A型弹簧组件和二号A型弹簧组件，一号A型弹簧组件包括上层弹簧、下层弹簧、隔振块和A型导柱，车体连接支架的横板通过上层弹簧连接至隔振块的一号安装槽底部上表面，隔振块的一号安装槽底部下表面通过下层弹簧连接至一号悬挂安装座，A型导柱从上至下依次穿过横板、上层弹簧、一号安装槽、下层弹簧和一号悬挂安装座，且A型导柱的顶端通过上调节螺母固定连接至横板，A型导柱的底端通过下调节螺母固定连接至一号悬挂安装座，隔振块可在横板和一号悬挂安装座之间上下移动。本发明通过A型弹簧组件使地面产生的振动传到重载全向移动平台最终振动较小。

Description

用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂

技术领域

本发明属于AGV重载移动平台领域，尤其是涉及用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂。

背景技术

在重载全向移动平台领域内，以麦克纳姆轮为代表的全向轮以其运动的多样化和灵活性，受到广泛的应用。重载全向移动平台在使用的过程中，地面冲击造成的麦克纳姆轮振动会影响重载全向移动平台的稳定，进而影响重载全向移动平台的使用、降低重载全向移动平台的寿命；因此需要保证重载全向移动平台的平稳性，降低全向移动平台在使用过程中的振动；这就对重载全向移动平台的弹簧悬挂提出较高的要求，需要减小外界和轮子给予全向转运平台的影响，保证重载全向移动平台在使用过程中时的稳定。专利CN204055151中的一种麦克纳姆轮悬挂装置，提出的一种结构，包括滑块支架和竖直设置的滑轨，通过互相配合的滑轨和滑块来平衡麦克纳姆轮在竖直方向上的位置，使全部智能移动装备的麦克纳姆轮全部着地，受力均匀。专利CN 108583735中的一种用于AGV小车的驱动悬挂减震机构，悬架结构采用直线导轨配合减震弹簧的结构，既使悬架机构结构简单紧凑，模块化程度高，悬挂减震机构由于采用直线导轨机构使得整个机构各个方向同时具有高刚度，承载能力强，能长期维持较高的精度，使用寿命长。

其不足之处在于：

1、悬挂采用一阶弹簧，重载全向移动平台运行过程中，麦克纳姆轮转动过程中的振动和外界对麦克纳姆轮的冲击，对轮系本身产生的振动，现有的弹簧悬挂通过一阶弹簧的减弱振动和冲击，减弱后的冲击不为零，直接作用到重载全向移动平台，仍会产生振动，对于要求精度的工作环境，降低使用性能，影响重载全向移动平台的实用性。

2、现有技术的悬挂弹簧长度无法改变，承载不同时，弹簧压缩量不同，AGV的水平位置会产生较大的起伏，对于生产装配环节会产生较大的影响。悬挂弹簧无预压缩量，在转运过程中产生的振幅较大，稳定性较差。

3、现有技术的弹簧悬挂无缓冲阻尼装置，受到冲击产生振动时，无缓冲阻尼装置会导致产生的振动衰减较慢，且振动与振动合成会产生较为复杂的振动，对于要求精度的工作环境，无法使用，降低使用性能，降低重载全向移动平台的寿命。

4、现有技术的弹簧系数不可变，承载范围跨度较大时，由于弹簧系数不可变，不同承载对弹簧系数的需求不一样，弹簧系数过大时，而实际承载较小时，悬挂的效果较差，平台的振动仍较大；弹簧系数过小，而承载较大时，弹簧处于压缩量较大的状态，弹簧的寿命会严重缩短。

5、现有技术的弹簧导杆的固定方式是：导杆下端通过导杆固定机构固定在底盘上；弹簧设置在弹簧固定装置上方的导杆上，弹簧导杆的固定方式为底端固定，上端悬空，固定方式不稳定，出现较大径向力时导杆的导向方向会出现偏差，降低弹簧导杆的寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，通过A型弹簧组件使地面产生的振动传到重载全向移动平台最终产生的振动较小；通过B型弹簧组件使得重载转运平台的最终振动较小，满足精度较高时对转运平台的需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，包括结构相同的一号A型弹簧组件和二号A型弹簧组件，一号A型弹簧组件包括上层弹簧、下层弹簧、隔振块和A型导柱，车体连接支架的横板通过上层弹簧连接至隔振块的一号安装槽底部上表面，隔振块的一号安装槽底部下表面通过下层弹簧连接至车轮安装板的一号悬挂安装座，A型导柱从上至下依次穿过横板、上层弹簧、一号安装槽、下层弹簧和一号悬挂安装座，且A型导柱的顶端通过上调节螺母固定连接至横板，A型导柱的底端通过下调节螺母固定连接至一号悬挂安装座，隔振块可在横板和一号悬挂安装座之间上下移动。

进一步的，隔振块包括隔振板、一号安装槽和二号安装槽，一号安装、二号安装槽分别固定安装至隔振板一面的两端，隔振板另一面两端分别设有一个导向柱。

进一步的，车轮安装板包括车轮板、一号悬挂安装座、二号悬挂安装座，一号滑块和二号滑块，一号悬挂安装座、二号悬挂安装座分别固定安装至车轮板的一面的两端，一号悬挂安装座和一号安装槽相对应，二号悬挂安装座和二号安装槽相对应；车轮板一面设有与隔振板的两个导向柱一一对应的导向槽；两个导向柱与两个导向槽一一对应间隙配合，实现隔振板与车轮安装板之间的连接；一号滑块、二号滑块固定安装至车轮板一面，且一号滑块、二号滑块设置在两个导向槽之间。

进一步的，车体连接支架包括横板、一号竖板、二号竖板一号滑轨和二号滑轨，一号竖板固定连接至横板下表面一端，二号竖板固定连接至横板下表面另一端，一号滑轨固定安装至一号竖板内侧，二号滑轨固定安装至二号竖板内侧，

横板一端通过一号A型弹簧组件连接至一号悬挂安装座，横板另一端通过二号A型弹簧组件连接至二号悬挂安装座，且一号滑轨与一号滑块滑动连接，二号滑轨与二号滑块滑动连接，实现车体连接支架与车轮安装板之间的连接。

进一步的，上层弹簧的刚度系数大于下层弹簧的刚度系数。

进一步的，车轮安装板中部设有麦克纳姆轮，麦克纳姆轮固定连接至驱动电机输出端，麦克纳姆轮及驱动电机可跟随车轮安装板相对一号滑轨、二号滑轨上下移动。

进一步的，驱动电机为伺服电机，型号为80ST-M01330。

用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，包括结构相同的一号B型弹簧组件和二号B型弹簧组件，一号B型弹簧组件包括内层弹簧、外层弹簧、B型导柱，

外层弹簧底部固定安装至一号悬挂安装座，车体连接支架的横板通过内层弹簧连接至车轮安装板的一号悬挂安装座，内层弹簧套接在外层弹簧的内部；B型导柱从上至下依次穿过横板、内层弹簧和一号悬挂安装座，且B型导柱的顶端通过上调节螺母固定连接至横板，B型导柱的底端通过下调节螺母固定连接至一号悬挂安装座；内层弹簧的外径小于外层弹簧的外径，内层弹簧的长度是外径弹簧的长度的2倍；内层弹簧的刚度系数小于外层弹簧的刚度系数。

进一步的，外层弹簧和内层弹簧之间设有用于将外层弹簧和内层弹簧分隔开的内层隔离套；外层弹簧外部套接有外层隔离套。

进一步的，A型导柱和B型导柱结构相同，均为设有阻尼结构的伸缩杆。

相对于现有技术，本发明所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂具有以下优势：

(1)本发明所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，使用A型弹簧组件：下层弹簧刚度较小，地面产生的振动首先会通过刚度较小的下层弹簧减弱，减弱后的振动通过刚度较大的上层弹簧振动，由于上层弹簧刚度较大，产生的形变较小，可以较好吸收下层弹簧减弱后的振动；二阶弹簧综合作用后，地面产生的振动传到重载全向移动平台最终产生的振动较小；

B型弹簧组件：重载转运平台承载重量较小时，刚性较小的内层弹簧工作；承载重量较大时，内层弹簧、外层弹簧同时工作，提高内层弹簧、外层弹簧的刚度，使得重载转运平台在承载不同重量时，弹簧刚性可调节；二阶弹簧的作用使得重载转运平台的最终振动较小，满足精度较高时对转运平台的需求。

(2)本发明所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，弹簧和隔振块设置导向杆和导向槽，为弹簧的压缩合隔振块的振动提供一个导向作用，减小弹簧在压缩过程中不同方向的应力对悬挂结构的影响。

(3)本发明所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，重载转运平台在承载不同重量时，第一种二阶弹簧整体受到压力，最终弹簧的变形是两组刚度不同的弹簧综合后的结果；第二种悬挂，重载转运平台承载重量较小时，刚性较小的弹簧工作；承载重量较大时，两组弹簧同时工作，提高弹簧的刚度；再承受不同重量的承载时，二阶弹簧悬挂的受力更均匀，提高弹簧的使用性能的同时延长寿命。

(4)本发明所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，通过设置的相互配合的导轨滑块来平衡麦克娜姆轮在使用过程中的各种方向的不平衡力；左右两侧均布两组主动悬挂，减小左右两侧的不同力对麦克纳姆轮和悬挂的损坏；同时两组主动悬挂主动改变麦克纳姆轮在竖直方向上的位置，使重载AGV多组麦克纳姆轮全部着地、受力均匀。

(5)本发明所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，悬挂位于车轮安装板和车轮连接板之间，悬挂之间弹簧长度可以通过螺母调节，可以根据不同承载需求调节不同的弹簧预压缩量，减小在不同承载时全向转运平台的水平位置差，减小对工作使用环境中的影响，提高转运平台运行的稳定性。

(6)本发明所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，主动弹簧悬挂从上下两端都可以调节，增加调节的便捷性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明安装一号A型弹簧组件的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂示意图；

图2为本发明所述的隔振块示意图；

图3为本发明所述的车体连接支架示意图；

图4为本发明所述的导向槽和导向柱间隙配合示意图；

图5为本发明安装一号B型弹簧组件的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂示意图。

附图标记说明：

1、一号A型弹簧组件；11、上层弹簧；12、下层弹簧；13、隔振块；131、隔振板；132、一号安装槽；133、二号安装槽；134、导向柱；14、A型导柱；2、一号B型弹簧组件；21、内层弹簧；22、外层弹簧；23、B型导柱；3、车轮安装板；31、车轮板；32、一号悬挂安装座；33、二号悬挂安装座；34、一号滑块；35、二号滑块；36、导向槽；4、车体连接支架；41、横板；42、一号竖板；43、二号竖板；44、一号滑轨；45、二号滑轨；5、麦克纳姆轮；6、驱动电机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮5多刚度弹簧悬挂，包括结构相同的一号A型弹簧组件1和二号A型弹簧组件，一号A型弹簧组件1包括上层弹簧11、下层弹簧12、隔振块13和A型导柱14，车体连接支架4的横板41通过上层弹簧11连接至隔振块13的一号安装槽132底部上表面，隔振块13的一号安装槽132底部下表面通过下层弹簧12连接至车轮安装板3的一号悬挂安装座32，A型导柱14从上至下依次穿过横板41、上层弹簧11、一号安装槽132、下层弹簧12和一号悬挂安装座32，且A型导柱14的顶端通过上调节螺母固定连接至横板41，A型导柱14的底端通过下调节螺母固定连接至一号悬挂安装座32，隔振块13可在横板41和一号悬挂安装座32之间上下移动，

悬挂之间弹簧长度可以通过螺母调节，可以根据不同承载需求调节不同的弹簧预压缩量，减小在不同承载时全向转运平台的水平位置差，减小对工作使用环境中的影响，提高转运平台运行的稳定性，一号A型弹簧组件1从上下两端都可以调节，增加调节的便捷性；上层弹簧11的刚度系数大于下层弹簧12的刚度系数；

下层弹簧12刚度较小，地面产生的振动首先会通过刚度较小的下层弹簧12减弱，减弱后的振动通过刚度较大的上层弹簧11振动，由于弹簧刚度较大，产生的形变较小，可以较好吸收下层弹簧12减弱后的振动；二阶弹簧综合作用后，地面产生的振动传到重载全向移动平台最终产生的振动较小；

隔振块13包括隔振板131、一号安装槽132和二号安装槽133，一号安装、二号安装槽133分别固定安装至隔振板131一面的两端，隔振板131另一面两端分别设有一个导向柱134。

车轮安装板3包括车轮板31、一号悬挂安装座32、二号悬挂安装座33，一号滑块34和二号滑块35，一号悬挂安装座32、二号悬挂安装座33分别固定安装至车轮板31的一面的两端，一号悬挂安装座32和一号安装槽132相对应，二号悬挂安装座33和二号安装槽133相对应；车轮板31一面设有与隔振板131的两个导向柱134一一对应的导向槽36；两个导向柱134与两个导向槽36一一对应间隙配合，实现隔振板131与车轮安装板3之间的连接；一号滑块34、二号滑块35固定安装至车轮板31一面，且一号滑块34、二号滑块35设置在两个导向槽36之间；为上层弹簧11、下层弹簧12的压缩和隔振块13的振动提供一个导向作用，减小上层弹簧11、下层弹簧12在压缩过程中不同方向的应力对悬挂结构的影响。

车体连接支架4包括横板41、一号竖板42、二号竖板43、一号滑轨44和二号滑轨45，一号竖板42固定连接至横板41下表面一端，二号竖板43固定连接至横板41下表面另一端，一号滑轨44固定安装至一号竖板42内侧，二号滑轨45固定安装至二号竖板43内侧，

横板41一端通过一号A型弹簧组件1连接至一号悬挂安装座32，横板41另一端通过二号A型弹簧组件连接至二号悬挂安装座33，且一号滑轨44与一号滑块34滑动连接，二号滑轨45与二号滑块35滑动连接，实现车体连接支架4与车轮安装板3之间的连接。通过设置的相互配合的滑轨、滑块来平衡麦克纳姆轮5在使用过程中的各种方向的不平衡力；左右两侧均布两组主动悬挂，减小左右两侧的不同力对麦克纳姆轮5和悬挂的损坏；同时两组主动悬挂主动改变麦克纳姆轮5在竖直方向上的位置，使重载AGV多组麦克纳姆轮5全部着地、受力均匀。

车轮安装板3中部设有麦克纳姆轮5，麦克纳姆轮5固定连接至驱动电机6输出端，麦克纳姆轮5及驱动电机6可跟随车轮安装板3相对一号滑轨44、二号滑轨45上下移动。

驱动电机6为伺服电机，型号为80ST-M01330。

用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮5多刚度弹簧悬挂，包括结构相同的一号B型弹簧组件2和二号B型弹簧组件，一号B型弹簧组件2包括内层弹簧21、外层弹簧22、B型导柱23，

外层弹簧22底部固定安装至一号悬挂安装座32，车体连接支架4的横板41通过内层弹簧21连接至车轮安装板3的一号悬挂安装座32，内层弹簧21套接在外层弹簧22的内部；B型导柱23从上至下依次穿过横板41、内层弹簧21和一号悬挂安装座32，且B型导柱23的顶端通过上调节螺母固定连接至横板41，B型导柱23的底端通过下调节螺母固定连接至一号悬挂安装座32；内层弹簧21的外径小于外层弹簧22的外径，内层弹簧21的长度是外径弹簧的长度的2倍；内层弹簧21的刚度系数小于外层弹簧22的刚度系数；

重载转运平台承载重量较小时，刚性较小的内层弹簧21工作；承载重量较大时，内层弹簧21和外层弹簧22同时工作，提高弹簧的刚度，使得重载转运平台在承载不同重量时，弹簧刚性可调节；二阶弹簧的作用使得重载转运平台的最终振动较小，满足精度较高时对转运平台的需求。

外层弹簧22和内层弹簧21之间设有用于将外层弹簧22和内层弹簧21分隔开的内层隔离套；外层弹簧22外部套接有外层隔离套，保证两组弹簧压缩时，相互之间不会存在干扰。

A型导柱14和B型导柱23结构相同，均为设有阻尼结构的伸缩杆，带有阻尼结构的伸缩杆是可以在市面中买到的，且伸缩杆两端设置有较长的螺纹用于与调节螺母进行螺纹连接，并且保证了调节螺母的调节长度；使用带有阻尼结构的伸缩杆也同样的为悬挂的压缩提供了缓冲。

用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮5多刚度弹簧悬挂，工作原理，通过不同结构的A型弹簧组件和B型弹簧组件，对重载全向移动平台提供缓冲，使重载全向移动平台的最终振动较小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：包括结构相同的一号A型弹簧组件和二号A型弹簧组件，一号A型弹簧组件包括上层弹簧、下层弹簧、隔振块和A型导柱，车体连接支架的横板通过上层弹簧连接至隔振块的一号安装槽底部上表面，隔振块的一号安装槽底部下表面通过下层弹簧连接至车轮安装板的一号悬挂安装座，A型导柱从上至下依次穿过横板、上层弹簧、一号安装槽、下层弹簧和一号悬挂安装座，且A型导柱的顶端通过上调节螺母固定连接至横板，A型导柱的底端通过下调节螺母固定连接至一号悬挂安装座，隔振块可在横板和一号悬挂安装座之间上下移动。

2.根据权利要求1所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：隔振块包括隔振板、一号安装槽和二号安装槽，一号安装、二号安装槽分别固定安装至隔振板一面的两端，隔振板另一面两端分别设有一个导向柱。

3.根据权利要求2所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：车轮安装板包括车轮板、一号悬挂安装座、二号悬挂安装座，一号滑块和二号滑块，一号悬挂安装座、二号悬挂安装座分别固定安装至车轮板的一面的两端，一号悬挂安装座和一号安装槽相对应，二号悬挂安装座和二号安装槽相对应；车轮板一面设有与隔振板的两个导向柱一一对应的导向槽；两个导向柱与两个导向槽一一对应间隙配合，实现隔振板与车轮安装板之间的连接；一号滑块、二号滑块固定安装至车轮板一面，且一号滑块、二号滑块设置在两个导向槽之间。

4.根据权利要求3所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：车体连接支架包括横板、一号竖板、二号竖板、一号滑轨和二号滑轨，一号竖板固定连接至横板下表面一端，二号竖板固定连接至横板下表面另一端，一号滑轨固定安装至一号竖板内侧，二号滑轨固定安装至二号竖板内侧，

横板一端通过一号A型弹簧组件连接至一号悬挂安装座，横板另一端通过二号A型弹簧组件连接至二号悬挂安装座，且一号滑轨与一号滑块滑动连接，二号滑轨与二号滑块滑动连接，实现车体连接支架与车轮安装板之间的连接。

5.根据权利要求1所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：上层弹簧的刚度系数大于下层弹簧的刚度系数。

6.根据权利要求1所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：车轮安装板中部设有麦克纳姆轮，麦克纳姆轮固定连接至驱动电机输出端，麦克纳姆轮及驱动电机可跟随车轮安装板相对一号滑轨、二号滑轨上下移动。

7.根据权利要求6所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：驱动电机为伺服电机，型号为80ST-M01330。

8.用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：包括结构相同的一号B型弹簧组件和二号B型弹簧组件，一号B型弹簧组件包括内层弹簧、外层弹簧、B型导柱，

外层弹簧底部固定安装至一号悬挂安装座，车体连接支架的横板通过内层弹簧连接至车轮安装板的一号悬挂安装座，内层弹簧套接在外层弹簧的内部；B型导柱从上至下依次穿过横板、内层弹簧和一号悬挂安装座，且B型导柱的顶端通过上调节螺母固定连接至横板，B型导柱的底端通过下调节螺母固定连接至一号悬挂安装座；内层弹簧的外径小于外层弹簧的外径，内层弹簧的长度是外径弹簧的长度的2倍；内层弹簧的刚度系数小于外层弹簧的刚度系数。

9.根据权利要求8所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：外层弹簧和内层弹簧之间设有用于将外层弹簧和内层弹簧分隔开的内层隔离套；外层弹簧外部套接有外层隔离套。

10.根据权利要求1所述的用于重载全向移动平台的麦克纳姆轮多刚度弹簧悬挂，其特征在于：A型导柱和B型导柱结构相同，均为设有阻尼结构的伸缩杆。

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