CN113428259A - 一种高适应性的轮式移动机器人 - Google Patents

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Abstract

一种高适应性的轮式移动机器人，涉及一种机器人。每个所述轮胎分别通过对应的轮系传动机构进行驱动转动，每个所述轮系传动机构分别通过对应的悬架机构与主体框架连接，且轮系传动机构与主体框架之间设有油压缓冲器。本发明为一种具有爬坡、越障、抗摔和机动等高适应性能力的轮式移动机器人，提升了轮式移动机器人复杂地形的通过能力，实现了一定高度的台阶跨越功能，可承受至多2m高度的跌落，同时，通过模块化安装，便于替换和修理，质量轻，结构简单，成本低。

Description

一种高适应性的轮式移动机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，尤其是一种高适应性的轮式移动机器人。
背景技术
随着科技的发展，机器人在人类的生产生活中越来越常见。轮式移动机器人由于其质量轻、负载大、结构简单、运动灵活等特点，被大量应用于工业、农业、家庭等领域。
但是，现有的轮式移动机器人的缺点也不容忽视。在轮式移动机器人的使用过程中，路况对机器人的运动稳定性有很大的影响，现有的轮式移动机器人的底盘对于障碍的通过性能差，难以通过与自身车轮尺度相当的障碍物；同时在运动过程中抗摔落的能力也有所欠缺。这些都大大限制了轮式移动机器人的应用场景。
因此，本发明提出一种具有高适应性的轮式移动机器人。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种高适应性的轮式移动机器人。
实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种高适应性的轮式移动机器人，包括轮胎、油压缓冲器、轮系传动机构、悬架机构以及主体框架；每个所述轮胎分别通过对应的轮系传动机构进行驱动转动，每个所述轮系传动机构分别通过对应的悬架机构与主体框架连接，且轮系传动机构与主体框架之间设有油压缓冲器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为一种具有爬坡、越障、抗摔和机动等高适应性能力的轮式移动机器人，提升了轮式移动机器人复杂地形的通过能力，实现了一定高度的台阶跨越功能，可承受至多2m高度的跌落，同时，通过模块化安装，便于替换和修理，质量轻，结构简单，成本低。
附图说明
图1是本发明的主视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是轮系传动机构与轮胎的连接关系示意图；
图4是图3的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高适应性的轮式移动机器人，包括轮胎1、油压缓冲器17、轮系传动机构、悬架机构以及主体框架；每个所述轮胎1分别通过对应的轮系传动机构进行驱动转动，每个所述轮系传动机构分别通过对应的悬架机构与主体框架连接，且轮系传动机构与主体框架之间设有油压缓冲器17。
轮系传动机构一方面通过悬架机构连接在车身上，另一方面通过油压缓冲器17限制在主体框架中间。
油压缓冲器17通过自身细牙螺纹固定在主体框架的外壳体16上面，调整螺旋副让油压缓冲器17的活塞杆帽端顶在轮系传动机构上。这样，本发明在颠簸或摔落时，其所受到的振动和冲击力就会通过轮系结构传递给油压缓冲器 17，油压缓冲器17的活塞杆受到振动冲击力后，会吸收能量，从而对车身起到减振的作用。移动机器人整体悬架采用上下对称的单横臂式结构，能充分发挥车身悬挂在减振方面的作用。
所述轮系传动机构包括轮轴2、轴端同步带轮3、同步带4、电机6、电机端同步带轮8以及连接筒13；
所述轮轴2的外侧由内至外依次套装有连接筒13以及轮胎1，所述连接筒13通过带挡边轴承7与轮轴2转动连接，即：所述轮轴2的外侧套装有带挡边轴承7，所述带挡边轴承7设置在挡边轴承座12上，所述挡边轴承座12 的外侧通过螺栓固定套装有连接筒13；所述轮胎1为加厚橡胶充气轮胎，轮胎1通过锁紧螺母5与轮轴2的轴肩固定连接，锁紧螺母5限制了轮胎1的轴向移动以及绕轮轴2的周向转动；
轮轴2的内端部与轴端同步带轮3通过螺钉同轴固定连接，所述轴端同步带轮3通过同步带4与电机端同步带轮8传动连接，所述电机端同步带轮8 与电机6的D形的输出轴通过紧定螺钉同轴固定连接，所述电机6通过电机固定板22与连接筒13连接；
电机6的输出扭矩通过同步带4传递给轮轴2，轮轴2带动轮胎1滚动，同步带4不仅起到传递扭矩的作用，同时还可以防止移动机器人从高处摔落时轮轴2所受到的冲击力直接作用于电机6，使电机6受到损坏，也就是同步带 4起到一定的减振作用。
所述电机6与连接筒13之间设有聚氨酯材料的缓冲支座21，缓冲支座21 可以减少使用过程中电机6产生的振动。
所述悬架机构包括悬架旋转轴9以及旋转轴轴承座11；所述连接筒13通过轮系连接器23转动套装在水平设置的悬架旋转轴9的外侧，所述悬架旋转轴9通过旋转轴轴承10与旋转轴轴承座11转动连接。
所述主体框架包括悬架轴承座连接板14、圈梁15以及外壳体16；所述外壳体16内设有三个沿外壳体16长度方向并列均布设置的铝型材的圈梁15，位于中部的所述圈梁15的两端面与悬架轴承座连接板14连接，所述悬架轴承座连接板14与对应的旋转轴轴承座11连接。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于：
所述气缸助力机构包括舵机18、U型架19以及气缸20；所述舵机18设置在主体框架的外壳体16的后端，通过悬架机构与主体框架之间的间隙连接，并通过U型架19与气缸20的缸体连接。
气缸20由舵机18控制调整方向。在攀越台阶或障碍时，舵机18旋转使气缸20的活塞杆顶在地面，使气缸20能够垂直于地面进行施加向上推力，通过控制气缸20的推力，使车身受到向上的作用力，以使移动机器人越过较高的障碍。
本发明的工作原理如下：
本发明整体采用四轮驱动，轮系传动机构与悬架机构之间铰接，轮系传动机构可以绕悬架机构转动。轮系传动机构与主体框架在平面运动时依靠油压缓冲器17实现平衡状态，在落地过程中，依靠油压缓冲器17吸收部分重力势能，减小对机器人主体的伤害。在主体框架的两侧对称布置油压缓冲器，保证两个方向均能够实现能量吸收效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种高适应性的轮式移动机器人，其特征在于：包括轮胎(1)、油压缓冲器(17)、轮系传动机构、悬架机构以及主体框架；每个所述轮胎(1)分别通过对应的轮系传动机构进行驱动转动，每个所述轮系传动机构分别通过对应的悬架机构与主体框架连接，且轮系传动机构与主体框架之间设有油压缓冲器(17)。
2.根据权利要求1所述的一种高适应性的轮式移动机器人，其特征在于：所述轮系传动机构包括轮轴(2)、轴端同步带轮(3)、同步带(4)、电机(6)、电机端同步带轮(8)以及连接筒(13)；所述轮轴(2)的外侧套装有连接筒(13)以及轮胎(1)，所述连接筒(13)与轮轴(2)转动连接，所述轮胎(1)与轮轴(2)固定连接；轮轴(2)的内端部与轴端同步带轮(3)同轴固定连接，所述轴端同步带轮(3)通过同步带(4)与电机端同步带轮(8)传动连接，所述电机端同步带轮(8)与电机(6)的输出轴同轴固定连接，所述电机(6)与连接筒(13)连接。
3.根据权利要求2所述的一种高适应性的轮式移动机器人，其特征在于：所述电机(6)与连接筒(13)之间设有缓冲支座(21)。
4.根据权利要求2所述的一种高适应性的轮式移动机器人，其特征在于：所述悬架机构包括悬架旋转轴(9)以及旋转轴轴承座(11)；所述连接筒(13)转动套装在悬架旋转轴(9)的外侧，所述悬架旋转轴(9)与旋转轴轴承座(11)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种高适应性的轮式移动机器人，其特征在于：所述主体框架包括悬架轴承座连接板(14)、圈梁(15)以及外壳体(16)；所述外壳体(16)内设有三个圈梁(15)，位于中部的所述圈梁(15)与悬架轴承座连接板(14)连接，所述悬架轴承座连接板(14)与对应的旋转轴轴承座(11)连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种高适应性的轮式移动机器人，其特征在于：所述气缸助力机构包括舵机(18)、U型架(19)以及气缸(20)；所述舵机(18)设置在主体框架的后端，并通过U型架(19)与气缸(20)的缸体连接。
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