CN113650463B - 一种机器人底盘悬挂机构及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，具体的说是一种机器人底盘悬挂机构及其工作方法，包括底板、缓冲组件、行走轮和液压缸，将该机构安装在机器人下方，通过电机驱动该机构带动机器人行进，因路面不平，该机构会受到地面的冲击，底板会随着冲击起伏，底架与两个车叉通过铰接，会减轻起伏的程度，通过减震组件上的弹簧进一步将冲击力削弱，使缓冲组件在活动槽内更加稳定，通过使用缓冲组件，使该机构能够承受剧烈冲击，同时，在遭受冲击时，能有效对安装的机器人进行保护，通过设置底板，使该机构在遇到冲击时，能有足够的强度对机构支撑，使该悬挂机构有足够的刚性，从而提高该机构使用的可靠性。

Description

一种机器人底盘悬挂机构及其工作方法
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体说是一种机器人底盘悬挂机构及其工作方法。
背景技术
随着机器人的不断发展，人们发现固定于某一位置操作的机器人并不能完全满足各方面的需要。因此，20世纪80年代后期，许多国家有计划地开展了移动机器人技术的研究，在研究移动机器人的过程中，为了传递作用在行走轮和机器人本身之间的一切力和力矩，并且缓和由不平路面传给机器人本身的冲击载荷、衰减由此引起的振动，需要用到一种机器人底盘悬挂机构。
然而，现有的机器人底盘悬挂机构在使用过程中存在很大的缺陷，现有的机器人底盘悬挂机构动力驱动比较单一，不能灵活的对各个行走轮进行控制，降低了操控的灵便性，现有的机器人底盘悬挂机构动力单一，使得动力不够充足，从而使该机构的负载能力有限，降低了使用的范围，现有的机器人底盘悬挂机构不能调节离地高度，无法保证机器人在不同的地面水平，不能够承受剧烈冲击，从而降低了该机构的适用性。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种机器人底盘悬挂机构及其工作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人底盘悬挂机构，包括底板、缓冲组件、行走轮和液压缸，所述底板呈水平设置，所述底板顶部的两端均开设有活动槽，两个所述活动槽内均设有缓冲组件，所述底板顶部的四角均安装有电机和液压缸，所述底板底部的四角均安装有行走轮，通过设置多个电机对该机构的行进进行驱动，使该机构行走轮的控制相互独立，进而使该机构对行进方向以及转动角度的调节更加灵便，从而提高该机构使用的灵活性，通过使用多个电机，使该机构有着更加充足的动力；
其中，所述底板底部四角安装均安装有安装架，所述安装架呈倒置的“U”字型结构，所述安装架内分别转动配合有安装轴，所述行走轮贯穿套接在安装轴上，通过设置底板，使该机构在遇到冲击时，能有足够的强度对机构支撑，使该悬挂机构有足够的刚性；
所述缓冲组件包括支撑板、底架和减震组件，所述底架的两端均铰接有车叉，两个所述车叉远离底架的一端分别与两个安装轴铰接，所述底架顶部的两端均竖直固定有支撑板，两个所述支撑板滑动配合在活动槽内，两个所述支撑板顶部之间水平设有承重梁，所述承重梁的两端均铰接有减震组件，两个所述减震组件均呈倾斜设置，且两个所述减震组件之间呈“八”字型设置，两个所述减震组件远离承重梁的一端分别与两个安装轴铰接，底板会随着冲击起伏，底架与两个车叉通过铰接，会减轻起伏的程度；
所述液压缸的底部设有液压杆，所述液压杆远离液压缸的一端连接有垫板，通过使用液压缸进行驱动，对该悬挂机构进行辅助支撑，进而减轻该悬挂机构行走轮所受的负担，提高该悬挂机构作业时的负重能力，进而进一步提高该悬挂机构使用的范围，通过设置垫板，能够减轻液压杆对地面产生的压强，使该悬挂机构在松软的土地上也能进行作业，从而提高该悬挂机构的适用性，通过使用多个液压缸进行驱动，对该悬挂机构的离地高度以及水平倾斜角度进行调节，使该机构能在不同的地面上保持水平，进而提高该悬挂机构的实用性。
优选的，安装架上转动配合有联动轴，联动轴呈水平设置，联动轴位于安装轴的正上方。
优选的，行走轮的一侧焊接有行走齿轮，行走齿轮截面的面积小于行走轮截面的面积。
优选的，联动轴包括转杆、第三齿轮和第四齿轮，转杆转动配合在安装架上，转杆的两端分别套接有第三齿轮和第四齿轮，第四齿轮与行走齿轮啮合。
优选的，底板顶部四角均转动配合有齿轮盘，齿轮盘的底端通过转轴连接有第二齿轮，第二齿轮位于底板底部，第二齿轮与第三齿轮啮合。
优选的，底板顶部四角均设有电机，电机的底部通过转轴连接有第一齿轮，第一齿轮位于底板的上方，且第一齿轮与齿轮盘啮合，通过使用多组齿轮，将电机产生的动作传递到行走轮，使电机的产生的动力能够更加准确、更加高效以及更加可靠的转为行进动力，从而提高该机构行进控制的灵敏度。
优选的，底板顶部四角均固定有齿轮盒，电机安装在齿轮盒的顶部，齿轮盒为中空的封闭盒体，第一齿轮和齿轮盘均位于齿轮盒的内部，通过设置齿轮盒，对底板上方的齿轮盘和第一齿轮进行防护，提高该机构使用的可靠性，同时，通过齿轮盒，方便为齿轮盘与第一齿轮添加润滑油，使齿轮盘和第一齿轮之间更加润滑，从而减少齿轮之间的摩擦力，提高该机构的机械效率。
优选的，减震组件包括前端臂、后端臂和弹簧，前端臂的一端与承重梁的一端铰接，后端臂的一端与安装轴铰接，前端臂和后端臂之间连接有弹簧。
优选的，前端臂远离承重梁的一端套接有第一挡板，第一挡板远离前端臂的一侧焊接有套座，弹簧套设在套座上，弹簧靠近第一挡板的一端与第一挡板固定连接，后端臂的一端设有第二挡板，弹簧远离第一挡板的一端与第二挡板固定连接，第二挡板与套座之间固定有滑杆，滑杆位于弹簧内，通过减震组件上的弹簧进一步将冲击力削弱，使缓冲组件在活动槽内更加稳定，通过使用缓冲组件，使该机构能够承受剧烈冲击，同时，在遭受冲击时，能有效对安装的机器人进行保护。
优选的，该机构的工作方法具体包括以下步骤：
步骤一：通过电机进行驱动，使第一齿轮转动，第一齿轮带动齿轮盘，使齿轮盘转动，通过齿轮盘带动第二齿轮转动，第二齿轮带动第三齿轮，通过转动第三齿轮使第四齿轮转动，第四齿轮带动行走齿轮，使行走齿轮转动，进而使行走轮转动，使该机构能够行进；
步骤二：，将该机构安装在机器人下方，通过电机驱动该机构带动机器人行进，因路面不平，该机构会受到地面的冲击，底板会随着冲击起伏，底架与两个车叉通过铰接，会减轻起伏的程度，通过减震组件上的弹簧进一步将冲击力削弱，使缓冲组件在活动槽内更加稳定；
步骤三：通过液压缸带动液压杆，液压杆向下移动，通过向下移动液压杆，液压杆带动垫板，对该悬挂机构进行支撑，通过驱动不同的液压缸，进而调节该悬挂机构的水平与倾斜角度。
本发明的有益效果：
（1）本发明所述的一种机器人底盘悬挂机构及其工作方法，通过设置多个电机对该机构的行进进行驱动，使该机构行走轮的控制相互独立，进而使该机构对行进方向以及转动角度的调节更加灵便，从而提高该机构使用的灵活性，通过使用多个电机，使该机构有着更加充足的动力，进而提高该机构的负载能力，提高该机构的使用范围，通过使用多组齿轮，将电机产生的动作传递到行走轮，使电机的产生的动力能够更加准确、更加高效以及更加可靠的转为行进动力，从而提高该机构行进控制的灵敏度，通过设置齿轮盒，对底板上方的齿轮盘和第一齿轮进行防护，提高该机构使用的可靠性，同时，通过齿轮盒，方便为齿轮盘与第一齿轮添加润滑油，使齿轮盘和第一齿轮之间更加润滑，从而减少齿轮之间的摩擦力，提高该机构的机械效率。
（2）本发明所述的一种机器人底盘悬挂机构及其工作方法，将该机构安装在机器人下方，通过电机驱动该机构带动机器人行进，因路面不平，该机构会受到地面的冲击，底板会随着冲击起伏，底架与两个车叉通过铰接，会减轻起伏的程度，通过减震组件上的弹簧进一步将冲击力削弱，使缓冲组件在活动槽内更加稳定，通过使用缓冲组件，使该机构能够承受剧烈冲击，同时，在遭受冲击时，能有效对安装的机器人进行保护，通过设置底板，使该机构在遇到冲击时，能有足够的强度对机构支撑，使该悬挂机构有足够的刚性，从而提高该机构使用的可靠性。
（3）本发明所述的一种机器人底盘悬挂机构及其工作方法，通过使用液压缸进行驱动，对该悬挂机构进行辅助支撑，进而减轻该悬挂机构行走轮所受的负担，提高该悬挂机构作业时的负重能力，进而进一步提高该悬挂机构使用的范围，通过设置垫板，能够减轻液压杆对地面产生的压强，使该悬挂机构在松软的土地上也能进行作业，从而提高该悬挂机构的适用性，通过使用多个液压缸进行驱动，对该悬挂机构的离地高度以及水平倾斜角度进行调节，使该机构能在不同的地面上保持水平，进而提高该悬挂机构的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明底板结构示意图。
图3为本发明减震组件结构示意图。
图4为本发明电机与行走轮配合工作示意图。
图5为本发明联动轴结构示意图。
图6为本发明液压缸结构示意图。
图中：1、底板；101、活动槽；2、缓冲组件；201、支撑板；202、底架；203、车叉；204、减震组件；205、承重梁；206、前端臂；207、第一挡板；208、套座；209、后端臂；210、第二挡板；211、滑杆；212、弹簧；3、电机；301、第一齿轮；302、齿轮盘；303、第二齿轮；4、行走轮；401、安装架；402、安装轴；403、行走齿轮；404、联动轴；405、转杆；406、第三齿轮；407、第四齿轮；5、液压缸；501、液压杆；502、垫板；6、齿轮盒。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图6所示，本发明所述的一种机器人底盘悬挂机构，包括底板1、缓冲组件2、行走轮4和液压缸5，底板1呈水平设置，底板1顶部的两端均开设有活动槽101，两个活动槽101内均设有缓冲组件2，底板1顶部的四角均安装有电机3和液压缸5，底板1底部的四角均安装有行走轮4，通过设置多个电机3对该机构的行进进行驱动，使该机构行走轮4的控制相互独立，进而使该机构对行进方向以及转动角度的调节更加灵便，从而提高该机构使用的灵活性，通过使用多个电机3，使该机构有着更加充足的动力，进而提高该机构的负载能力，提高该机构的使用范围；
其中，底板1底部四角安装均安装有安装架401，安装架401呈倒置的“U”字型结构，安装架401内分别转动配合有安装轴402，行走轮4贯穿套接在安装轴402上，通过设置底板1，使该机构在遇到冲击时，能有足够的强度对机构支撑，使该悬挂机构有足够的刚性，从而提高该机构使用的可靠性；
缓冲组件2包括支撑板201、底架202和减震组件204，底架202的两端均铰接有车叉203，两个车叉203远离底架202的一端分别与两个安装轴402铰接，底架202顶部的两端均竖直固定有支撑板201，两个支撑板201滑动配合在活动槽101内，两个支撑板201顶部之间水平设有承重梁205，承重梁205的两端均铰接有减震组件204，两个减震组件204均呈倾斜设置，且两个减震组件204之间呈“八”字型设置，两个减震组件204远离承重梁205的一端分别与两个安装轴402铰接，底板1会随着冲击起伏，底架202与两个车叉201通过铰接，会减轻起伏的程度；
液压缸5的底部设有液压杆501，液压杆501远离液压缸5的一端连接有垫板502，通过使用液压缸5进行驱动，对该悬挂机构进行辅助支撑，进而减轻该悬挂机构行走轮4所受的负担，提高该悬挂机构作业时的负重能力，进而进一步提高该悬挂机构使用的范围，通过设置垫板502，能够减轻液压杆501对地面产生的压强，使该悬挂机构在松软的土地上也能进行作业，从而提高该悬挂机构的适用性，通过使用多个液压缸5进行驱动，对该悬挂机构的离地高度以及水平倾斜角度进行调节，使该机构能在不同的地面上保持水平，进而提高该悬挂机构的实用性。
安装架401上转动配合有联动轴404，联动轴404呈水平设置，联动轴404位于安装轴402的正上方。
行走轮4的一侧焊接有行走齿轮403，行走齿轮403截面的面积小于行走轮4截面的面积。
联动轴404包括转杆405、第三齿轮406和第四齿轮407，转杆405转动配合在安装架401上，转杆405的两端分别套接有第三齿轮406和第四齿轮407，第四齿轮407与行走齿轮403啮合。
底板1顶部四角均转动配合有齿轮盘302，齿轮盘302的底端通过转轴连接有第二齿轮303，第二齿轮303位于底板1底部，第二齿轮303与第三齿轮406啮合。
底板1顶部四角均设有电机3，电机3的底部通过转轴连接有第一齿轮301，第一齿轮301位于底板1的上方，且第一齿轮301与齿轮盘302啮合，通过使用多组齿轮，将电机3产生的动作传递到行走轮4，使电机3的产生的动力能够更加准确、更加高效以及更加可靠的转为行进动力，从而提高该机构行进控制的灵敏度。
底板1顶部四角均固定有齿轮盒6，电机3安装在齿轮盒6的顶部，齿轮盒6为中空的封闭盒体，第一齿轮301和齿轮盘302均位于齿轮盒6的内部，通过设置齿轮盒6，对底板1上方的齿轮盘302和第一齿轮301进行防护，提高该机构使用的可靠性，同时，通过齿轮盒6，方便为齿轮盘302与第一齿轮301添加润滑油，使齿轮盘302和第一齿轮301之间更加润滑，从而减少齿轮之间的摩擦力，提高该机构的机械效率。
减震组件204包括前端臂206、后端臂209和弹簧212，前端臂206的一端与承重梁205的一端铰接，后端臂209的一端与安装轴402铰接，前端臂206和后端臂209之间连接有弹簧212。
前端臂206远离承重梁205的一端套接有第一挡板207，第一挡板207远离前端臂206的一侧焊接有套座208，弹簧212套设在套座208上，弹簧212靠近第一挡板207的一端与第一挡板207固定连接，后端臂209的一端设有第二挡板210，弹簧212远离第一挡板207的一端与第二挡板210固定连接，第二挡板210与套座208之间固定有滑杆211，滑杆211位于弹簧212内，通过减震组件204上的弹簧212进一步将冲击力削弱，使缓冲组件2在活动槽101内更加稳定，通过使用缓冲组件2，使该机构能够承受剧烈冲击，同时，在遭受冲击时，能有效对安装的机器人进行保护。
该机构的工作方法具体包括以下步骤：
步骤一：通过电机3进行驱动，使第一齿轮301转动，第一齿轮301带动齿轮盘302，使齿轮盘302转动，通过齿轮盘302带动第二齿轮303转动，第二齿轮303带动第三齿轮406，通过转动第三齿轮406使第四齿轮407转动，第四齿轮407带动行走齿轮403，使行走齿轮403转动，进而使行走轮4转动，使该机构能够行进；
步骤二：，将该机构安装在机器人下方，通过电机3驱动该机构带动机器人行进，因路面不平，该机构会受到地面的冲击，底板1会随着冲击起伏，底架202与两个车叉201通过铰接，会减轻起伏的程度，通过减震组件204上的弹簧212进一步将冲击力削弱，使缓冲组件2在活动槽101内更加稳定；
步骤三：通过液压缸5带动液压杆501，液压杆501向下移动，通过向下移动液压杆501，液压杆501带动垫板502，对该悬挂机构进行支撑，通过驱动不同的液压缸5，进而调节该悬挂机构的水平与倾斜角度。
在使用时，首先，通过电机3进行驱动，使第一齿轮301转动，第一齿轮301带动齿轮盘302，使齿轮盘302转动，通过齿轮盘302带动第二齿轮303转动，第二齿轮303带动第三齿轮406，通过转动第三齿轮406使第四齿轮407转动，第四齿轮407带动行走齿轮403，使行走齿轮403转动，进而使行走轮4转动，使该机构能够行进，通过设置多个电机3对该机构的行进进行驱动，使该机构行走轮4的控制相互独立，进而使该机构对行进方向以及转动角度的调节更加灵便，从而提高该机构使用的灵活性，通过使用多个电机3，使该机构有着更加充足的动力，进而提高该机构的负载能力，提高该机构的使用范围，通过使用多组齿轮，将电机3产生的动作传递到行走轮4，使电机3的产生的动力能够更加准确、更加高效以及更加可靠的转为行进动力，从而提高该机构行进控制的灵敏度，通过设置齿轮盒6，对底板1上方的齿轮盘302和第一齿轮301进行防护，提高该机构使用的可靠性，同时，通过齿轮盒6，方便为齿轮盘302与第一齿轮301添加润滑油，使齿轮盘302和第一齿轮301之间更加润滑，从而减少齿轮之间的摩擦力，提高该机构的机械效率，然后，将该机构安装在机器人下方，通过电机3驱动该机构带动机器人行进，因路面不平，该机构会受到地面的冲击，底板1会随着冲击起伏，底架202与两个车叉201通过铰接，会减轻起伏的程度，通过减震组件204上的弹簧212进一步将冲击力削弱，使缓冲组件2在活动槽101内更加稳定，通过使用缓冲组件2，使该机构能够承受剧烈冲击，同时，在遭受冲击时，能有效对安装的机器人进行保护，通过设置底板1，使该机构在遇到冲击时，能有足够的强度对机构支撑，使该悬挂机构有足够的刚性，从而提高该机构使用的可靠性，最后，通过液压缸5带动液压杆501，液压杆501向下移动，通过向下移动液压杆501，液压杆501带动垫板502，对该悬挂机构进行支撑，通过驱动不同的液压缸5，进而调节该悬挂机构的水平与倾斜角度，通过使用液压缸5进行驱动，对该悬挂机构进行辅助支撑，进而减轻该悬挂机构行走轮4所受的负担，提高该悬挂机构作业时的负重能力，进而进一步提高该悬挂机构使用的范围，通过设置垫板502，能够减轻液压杆501对地面产生的压强，使该悬挂机构在松软的土地上也能进行作业，从而提高该悬挂机构的适用性，通过使用多个液压缸5进行驱动，对该悬挂机构的离地高度以及水平倾斜角度进行调节，使该机构能在不同的地面上保持水平，进而提高该悬挂机构的实用性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种机器人底盘悬挂机构，包括底板(1)、缓冲组件(2)、行走轮(4)和液压缸(5)，其特征在于：所述底板(1)呈水平设置，所述底板(1)顶部的两端均开设有活动槽(101)，两个所述活动槽(101)内均设有缓冲组件(2)，所述底板(1)顶部的四角均安装有电机(3)和液压缸(5)，所述底板(1)底部的四角均安装有行走轮(4)；
其中，所述底板(1)底部四角安装均安装有安装架(401)，所述安装架(401)呈倒置的“U”字型结构，所述安装架(401)内分别转动配合有安装轴(402)，所述行走轮(4)贯穿套接在安装轴(402)上；
所述缓冲组件(2)包括支撑板(201)、底架(202)和减震组件(204)，所述底架(202)的两端均铰接有车叉(203)，两个所述车叉(203)远离底架(202)的一端分别与两个安装轴(402)铰接，所述底架(202)顶部的两端均竖直固定有支撑板(201)，两个所述支撑板(201)滑动配合在活动槽(101)内，两个所述支撑板(201)顶部之间水平设有承重梁(205)，所述承重梁(205)的两端均铰接有减震组件(204)，两个所述减震组件(204)均呈倾斜设置，且两个所述减震组件(204)之间呈“八”字型设置，两个所述减震组件(204)远离承重梁(205)的一端分别与两个安装轴(402)铰接；
所述液压缸(5)的底部设有液压杆(501)，所述液压杆(501)远离液压缸(5)的一端连接有垫板(502)；
安装架(401)上转动配合有联动轴(404)，联动轴(404)呈水平设置，联动轴(404)位于安装轴(402)的正上方；
行走轮(4)的一侧焊接有行走齿轮(403)，行走齿轮(403)截面的面积小于行走轮(4)截面的面积；
联动轴(404)包括转杆(405)、第三齿轮(406)和第四齿轮(407)，转杆(405)转动配合在安装架(401)上，转杆(405)的两端分别套接有第三齿轮(406)和第四齿轮(407)，第四齿轮(407)与行走齿轮(403)啮合；
底板(1)顶部四角均转动配合有齿轮盘(302)，齿轮盘(302)的底端通过转轴连接有第二齿轮(303)，第二齿轮(303)位于底板(1)底部，第二齿轮(303)与第三齿轮(406)啮合；
底板(1)顶部四角均设有电机(3)，电机(3)的底部通过转轴连接有第一齿轮(301)，第一齿轮(301)位于底板(1)的上方，且第一齿轮(301)与齿轮盘(302)啮合；
底板(1)顶部四角均固定有齿轮盒(6)，电机(3)安装在齿轮盒(6)的顶部，齿轮盒(6)为中空的封闭盒体，第一齿轮(301)和齿轮盘(302)均位于齿轮盒(6)的内部。
2.根据权利要求1所述的一种机器人底盘悬挂机构，其特征在于：减震组件(204)包括前端臂(206)、后端臂(209)和弹簧(212)，前端臂(206)的一端与承重梁(205)的一端铰接，后端臂(209)的一端与安装轴(402)铰接，前端臂(206)和后端臂(209)之间连接有弹簧(212)。
3.根据权利要求2所述的一种机器人底盘悬挂机构，其特征在于：前端臂(206)远离承重梁(205)的一端套接有第一挡板(207)，第一挡板(207)远离前端臂(206)的一侧焊接有套座(208)，弹簧(212)套设在套座(208)上，弹簧(212)靠近第一挡板(207)的一端与第一挡板(207)固定连接，后端臂(209)的一端设有第二挡板(210)，弹簧(212)远离第一挡板(207)的一端与第二挡板(210)固定连接，第二挡板(210)与套座(208)之间固定有滑杆(211)，滑杆(211)位于弹簧(212)内。
4.一种如权利要求3所述的机器人底盘悬挂机构，其特征在于：该机构的工作方法具体包括以下步骤：
步骤一：通过电机(3)进行驱动，使第一齿轮(301)转动，第一齿轮(301)带动齿轮盘(302)，使齿轮盘(302)转动，通过齿轮盘(302)带动第二齿轮(303)转动，第二齿轮(303)带动第三齿轮(406)，通过转动第三齿轮(406)使第四齿轮(407)转动，第四齿轮(407)带动行走齿轮(403)，使行走齿轮(403)转动，进而使行走轮(4)转动，使该机构能够行进；
步骤二：将该机构安装在机器人下方，通过电机(3)驱动该机构带动机器人行进，因路面不平，该机构会受到地面的冲击，底板(1)会随着冲击起伏，底架(202)与两个车叉(203)通过铰接，会减轻起伏的程度，通过减震组件(204)上的弹簧(212)进一步将冲击力削弱，使缓冲组件(2)在活动槽(101)内更加稳定；
步骤三：通过液压缸(5)带动液压杆(501)，液压杆(501)向下移动，通过向下移动液压杆(501)，液压杆(501)带动垫板(502)，对该悬挂机构进行支撑，通过驱动不同的液压缸(5)，进而调节该悬挂机构的水平与倾斜角度。
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