CN115303000A - 脚轮组件及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请的目的是提供一种脚轮组件及机器人，该脚轮组件主要是由脚轮、摆动支架以及减震支架组件等构成。其中，摆动支架，其通过轮轴与脚轮枢转连接；减震支架组件，其顶部用于连接机器人的负载平台，而其底部设有弹性组件，且弹性组件的一端与摆动支架的第一端滑动相连，而另一端与摆动支架的第二端相连。其中，弹性组件与摆动支架滑动相连的一端，用于在脚轮的受压增大时，沿平行于所述负载平台的方向朝向另一端滑移，而在脚轮的受压减少时，在弹性组件的回弹作用下反向滑移。与现有技术相比，本申请可以提升其减震性能，以便于通行置。

Description

脚轮组件及机器人

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种脚轮组件及机器人。

背景技术

近年来，随着科技的发展，机器人已经被广泛应用于各个领域，并且机器人的智能程度越来越高，并且迅速地改变着人们的生活方式。

在机器人的结构，其脚轮，例如活动脚轮或固定脚轮对其运行的稳定性起到至关重要的作用，然而在现有结构中，脚轮并不具备减震功能，或减震性能较差，因此使得机器人的行驶中，遇到障碍物或凹陷等地形时，难以正常逾越通行。

因此，如何提供一种脚轮组件及机器人，提升其减震性能，以便于通行，是本发明亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本发明要解决的技术问题是如何一种脚轮组件及机器人，可以提升其减震性能，以便于通行。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种脚轮组件，包括：

脚轮；

摆动支架，其通过轮轴与所述脚轮枢转连接；

减震支架组件，其顶部用于连接机器人的负载平台，而其底部设有弹性组件，且所述弹性组件的一端与所述摆动支架的第一端滑动相连，而另一端与所述摆动支架的第二端枢转相连；

其中，所述弹性组件与所述摆动支架滑动相连的一端，用于在所述脚轮的受压增大时，沿平行于所述负载平台的方向朝向所述另一端滑移，而在所述脚轮的受压减少时，在所述弹性组件的回弹作用下反向滑移。

进一步作为优选地，所述弹性组件包括：第一弹簧、用于形成所述滑动连接的滑动部件；其中，所述滑动部件与所述摆动支架转动连接，且在所述脚轮处于自由状态时，被所述第一弹簧压紧至紧贴所述减震支架组件的一端。

进一步作为优选地，所述弹性组件还包括：与所述第一弹簧同轴设置的第二弹簧、用于隔开所述第一弹簧和所述第二弹簧的挡块；其中，所述第一弹簧的相对两端分别抵持所述滑动部件和所述挡块；所述第二弹簧的相对两端分别抵持所述挡块和所述减震支架组件。

进一步作为优选地，所述减震支架组件包括：用于与负载平台转动连接的第一固定板、设置于第一固定板的下方且用于与所述摆动支架形成所述枢转相连的第二固定板、相对两端分别与所述第二固定板相连的第一限位板和第二限位板，以及相对两端分别与所述第一限位板和所述第二限位板相连的导向柱；其中，所述弹性组件同轴套设于所述导向柱上。

进一步作为优选地，所述挡块具有用于容纳部分所述第二弹簧的套筒部；其中，所述第二弹簧设置于所述挡块和所述第二限位板之间。

进一步作为优选地，所述挡块的顶部还具有与所述第二固定板滑动连接的滑块部；其中，所述第二固定板具有与所述滑块部相配合的限位滑槽。

进一步作为优选地，所述摆动支架为连杆摆动组件；其中，所述连杆摆动组件包括：与所述弹性组件上形成所述滑动连接的滑动部件枢转连接且形成第一端的第一连杆；一端与所述第一连杆枢转连接而另一端与所述减震支架组件枢转相连且形成第二端的第二连杆；其中，第二连杆的高度位置从连接所述第一连杆的一端朝向连接所述减震支架组件的一端逐渐升高；所述第一连杆的长度小于所述第二连杆的长度。

进一步作为优选地，所述第二固定板还具有与所述第二连杆枢转连接的摆臂部，且所述第一连杆与所述滑动部件枢转相连的第一枢转点的位置高于所述摆臂部与所述第二连杆枢转相连的第二枢转点的位置。

进一步作为优选地，所述连杆摆动组件与所述摆臂部以及所述第二固定板的一部分构成四连杆机构。

进一步作为优选地，所述第一连杆和所述第二连杆之间呈预设的第一夹角设置；其中，所述预设的第一夹角为30～120°。

进一步作为优选地，所述第一连杆和所述摆臂部之间呈预设的第二夹角设置；所述预设的第二夹角为30～60°。

进一步作为优选地，所述第二连杆与所述轮轴相连；所述轮轴与所述脚轮枢转连接；或者，所述轮轴的一端与所述脚轮相连，而另一端与所述第二连杆枢转相连。

进一步作为优选地，所述脚轮为对称设置于所述第二连杆相对两侧的两个轮体；所述第一连杆和第二连杆为板状连接件。

进一步作为优选地，所述弹性组件至少包括：两个所述导向柱以及对应的所述第一弹簧和/或所述第二弹簧。

进一步作为优选地，所述脚轮为万向轮。

本申请还提供了一种机器人，包括：上述脚轮组件。

与现有技术相比，本申请提供的脚轮组件及机器人，可以提升其减震性能，以便于通行。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本发明第一实施例中脚轮组件的结构示意图；

图2：本发明第一实施例中脚轮组件的爆炸示意图；

图3：本发明第一实施例中脚轮组件的中剖面示意图；

图4：本发明第一实施例中脚轮组件的工作状态示意图一；

图5：本发明第一实施例中脚轮组件的工作状态示意图二；

图6：本发明第一实施例中脚轮组件的工作状态示意图三。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例一

如图1至图6所示，本发明的第一实施例提供了一种脚轮组件，应用于机器人中，其主要是由脚轮、摆动支架以及减震支架组件等构成。其中，摆动支架，其通过轮轴与脚轮枢转连接。减震支架组件，其顶部用于连接机器人的负载平台，而其底部设有弹性组件，且弹性组件的一端与摆动支架的第一端滑动相连，而另一端与摆动支架的第二端固定相连。

其中，弹性组件与摆动支架滑动相连的一端，用于在脚轮的受压增大时，沿平行于负载平台的方向朝向另一端滑移，而在脚轮的受压减少时，在弹性组件的回弹作用下反向滑移。其中，需要说明的是，本实施例中的平行于负载平台的方向，是指代大体上平行负载平台的方向，并不是绝对的平行，可以略微呈有一定程度的夹角，例如上下浮动5度等。

通过上述内容可知：由于脚轮组件中的弹性组件是沿水平方向布置的，因此通过摆动支架和弹性组件的配合，使得脚轮在遇到障碍物或遇到凹凸的地形，其受到的压力会产生变化，从而借助与脚轮枢转连接的摆动支架摆动对力的传导，挤压弹性组件，从而使得脚轮在垂直方向上受到的震动，转换为弹性组件的伸缩运动，即通过弹性组件以吸收能量，以及在回复过程中，通过弹性组件释放的能量的方式，使得摆动支架的摆动幅度不会太大，从而可减少机器人的颠簸。

并且，通过弹性组件的挤压和缓冲作用，借助弹性组件和摆动支架的配合，使得脚轮在运行时，可处于三个不同的状态，例如图4至图6所示的三种状态：自由状态A、负载状态B、越障状态B，因此可以减少机器人的颠簸，提高运行时的平稳性能和减震性能，以便于通行，尤其是遇到沟壑、障碍物等地形时。此外，上述结构简单，可便于安装和拆卸，降低制造成本。

具体地，弹性组件至少包括：第一弹簧9、用于形成滑动连接的滑动部件19等。其中，滑动部件19与摆动支架转动连接，且在脚轮处于自由状态时，被第一弹簧9压紧至紧贴减震支架组件的一端。

当脚轮支架组件安装于机器人上后，处于负载状态进行越障时，此时脚轮受到障碍物施加的一个外力，通过脚轮传导到滑动部件19，然后压缩第一弹簧9以存储能量，然后在通过沟壑、障碍物等地形后，通过第一弹簧9的弹性自动复位，并释放能量。

进一步作为优选地，弹性组件还包括：与第一弹簧9同轴设置的第二弹簧10、用于隔开第一弹簧9和第二弹簧10的挡块13；其中，第一弹簧9的相对两端分别抵持滑动部件19和挡块13；第二弹簧10的相对两端分别抵持挡块13和减震支架组件。

由于上述弹性组件还优选采用两个独立的弹簧独立分区设置的结构，当脚轮支架组件安装于机器人上后，处于负载状态进行越障时，此时脚轮受到障碍物施加的一个外力，通过脚轮传导到滑动部件19，挡块13在第二弹簧的压缩作用下，受到滑动部件19的力的作用，从而使得挡块13再次压缩第二弹簧10。此时，滑动部件19除了受到第二弹簧10施加的力之外，还受到第一弹簧9的作用力，并且当滑动部件19在回复至初始位置时，第一弹簧9和第二弹簧10在复位时，彼此之间会产生对冲，从而可实现二次避震，使得摆动支架的摆动相对缓慢一些，从而进一步减少机器的颠簸，提高平稳性能，如图5所示。

并且，通过挡块13可较好地对第一弹簧9和第二弹簧10的伸缩空间进行分割和限定，以便于分阶储能以及缓冲减震的需求。同时，通过该滑动部件19与摆动支架转动连接的方式，使得滑动部件19在摆动支架摆动时，沿水平方向作往复运动时，可以避免卡死的情况产生。在此,值得一提的是，本实施例中也可以采用滑动部件19与摆动支架固定连接，而摆动支架与脚轮转动连接的方式，或者，摆动支架通过一转动机构与脚轮转动连接的方式,避免滑动部件19沿水平方向作往复运动时，可以避免卡死的情况产生。

另外，本实施例中也可直接采用滑动部件19替代挡块13，对第一弹簧9和第二弹簧10进行隔开，以实现上述同样的目的。

详细地，本实施例中减震支架组件可以由用于与负载平台转动连接的第一固定板3、设置于第一固定板3的下方且用于与连杆摆动组件形成枢转连接的第二固定板6，相对两端分别与第二固定板6相连的第一限位板8和第二限位板12，以及相对两端分别与第一限位板8和第二限位板12相连的导向柱11等构成。其中，弹性组件同轴套设于导向柱11上，即上述滑动部件19、第一弹簧9、第二弹簧10，以及挡块13同轴套设于导向柱11上。

由上可知：通过第一固定板3和第二固定板6以及弹性组件的配合，可使得摆动支架将脚轮传导的沿垂直方向的震动能量沿水平方向进行传导，并由弹性组件沿水平方向进行吸收存储以及释放，从而确保机器人能沿水平方向平稳移动。此外，由于第一固定板3与负载平台转动连接，可使得脚轮沿水平方向任意转向时，也不影响其负载平台的平稳移动。

如图4至图5所示，本实施例中的滑动部件19用于在脚轮处于自由状态时，被第一弹簧9压紧至紧贴第二限位板12的一端。

当第一固定板3上无负载时，第一弹簧9可推动滑动部件19，使得脚轮向下运动，当使得具备该脚轮的机器人在越沟壑时，脚轮向下运动，可以减少机器人的颠簸，提高平稳性能。

当第一固定板3上无负载时，机器人的自重会给施加轮模组一个向下的作用力，同时地面给脚轮一个反作用力，脚轮通过摆动支架推动滑动部件19直至达到静止状态时，滑动部件19受到弹性组件施加的弹簧力与脚轮借助摆动支架传导的力是平衡状态的，从而当机器人受到外力，例如越障、越沟壑时，该平衡状态可以使得在第一固定板3的重心保持不变的情况下，脚轮组件的重心呈上下浮动，从而可以减少机器的颠簸，提高平稳性能。

当脚轮组件安装于机器人上后，处于负载状态进行越障时，此时脚轮受到障碍物施加的一个外力，通过脚轮传导到滑动部件19，此时，挡块13受到滑动部件19的作用，触发二次避震，具体地说，挡块13受到滑动部件19的力，挡块13再次压缩第二弹簧10，此时滑动部件19除了受到第一弹簧9的施加的力之外，还受到第二弹簧10的力，从而实现二次避震，可以减少机器的颠簸，提高平稳性能，如图5所示。

进一步作为优选地，挡块13具有用于容纳部分第二弹簧10的套筒部132.其中，第二弹簧10设置于挡块13和第二限位板12之间。通过套筒部132可便于对第二弹簧10的伸缩方向进行限位和导向，确保在弹性形变过程中，仍处于同轴设置的状态，避免产生其他方向上的形变作用力。

进一步作为优选地，挡块13的顶部还具有与第二固定板6滑动连接的滑块部131，其中，第二固定板6具有与滑块部131相配合的限位滑槽图中未标示。通过第二固定板6对滑块部131的滑动限位，可以起到良好的导向，降低挡块13与导向柱之间的磨损，以及避免卡死等现象出现。

进一步作为优选地，摆动支架为连杆摆动组件。并且，连杆摆动组件包括：与弹性组件上形成滑动连接的滑动部件枢转连接且形成第一端的第一连杆18、一端与第一连杆18枢转连接而另一端与减震支架组件枢转且形成第二端相连的第二连杆14等。其中，第二连杆14的高度位置从连接第一连杆18的一端朝向连接减震支架组件的一端逐渐升高。通过该结构，可起到节省动力，均衡优化结构布局等作用。

此外，值得一提的是，本实施例中的摆动支架也可以为其他固定形状的支架结构，例如V形等，在此不再作具体的赘述。并且，本实施例中连杆摆动组件也不限于两个连杆，也可以为三个以上的多连杆结构，在现有技术中，能够实现将脚轮的上下振动转化为滑动部件的左右滑动即可。

进一步作为优选地，第一连杆18的长度小于第二连杆14的长度。通过该结构布局，利用了杠杆原理，可使得滑动部件19行程相对因震动而引起的变动较小。

进一步作为优选地，减震支架组件还具有与第二连杆14枢转连接的摆臂部61，其中，摆臂部61优选为第二固定板6的一部分，且第一连杆18与枢转连接的第一枢转点的位置高于摆臂部与第二连杆14枢转相连的第二枢转点的位置。通过该布局，有利于降低负载平台的重心，使得脚轮的运行更加平稳。

进一步作为优选地，为了方便实际应用中的安装和拆卸，第二连杆14与轮轴16相连；轮轴与脚轮枢转连接；或者说，本实施例中的轮轴的一端与脚轮相连，而另一端与第二连杆14枢转相连。

进一步作为优选地，脚轮为对称设置于第二连杆14相对两侧的两个轮体，从而可加大脚轮与地面的接触，使得第二固定板的底盘更加稳定。

进一步作为优选地，第一连杆18和第二连杆14为板状连接件，以使得连杆摆动组件的受力更加均衡，脚轮的运行更加平稳。

进一步作为优选地，进一步作为优选地，连杆摆动组件与摆臂部61以及第二固定板6的一部分构成四连杆机构。通过该结构布局，可使得减震组件在脚轮遇到任意角度的障碍或地形时，可以实现较好的能量转化和避震效果，不易出现卡顿而造成瞬时颠簸的情况产生。

进一步作为优选地，第一连杆18和第二连杆14之间呈预设的夹角设置。其中，预设的夹角为30～120°。显然，本实施例中的预设的第一夹角也可以设计为其他的夹角设置，以构成V形的夹角，例如15度、135度等。

进一步作为优选地，第一连杆18和摆臂部61之间呈预设的第二夹角设置；其中，预设的第二夹角为30～60°。显然，本实施例中的预设的第一夹角也可以设计为其他的夹角设置，以构成V形的夹角，例如15度、135度等。

进一步作为优选地，弹性组件至少包括：两个导向柱11以及对应的第一弹簧9和/或第二弹簧10。通过该结构，使得滑块部131的滑动更加平稳，从而起到进一步的减震效果。

进一步作为优选地，脚轮为万向轮。

为了为了简要说明上述结构，其组装的过程如下所示，

第一步：组装减震支架组件与负载平台的上固定区：

分别将小轴承5与第一固定板3、大轴承4，以及与第二固定板6紧配固定好，再通过上固定转轴1穿过轴承压板2、带轴承组件的第一固定板3、带轴承组件的第二固定板6，然后转轴7用固定螺丝紧固，以完成组件，然后，第二固定板6可以绕着小轴承5作360°旋转。

第二步：组装减震支架组件与脚轮相连的下固定区：

将导向柱11通过螺丝固定在弹簧固定板12上，将滑动部件19通过两个孔穿过导向柱11，再接着将挡块13同轴穿过导向柱11，将第一弹簧9套入导向柱11，再将第二弹簧10套入挡块13，最后通过螺丝将导向柱11与弹簧固定板8固定，然后整个避震模块固定与上固定区。

第三步，组装减震支架组件与摆动支架：

将第一连杆18和滑动部件19通过第一转轴20固定；第一连杆18通过二转轴20与第二连杆14枢转连接；第二连杆14和第二固定板6通过第三转轴15连接固定，轮转轴16通过螺丝固定第二连杆14下方，将两个轮体21固定在轮轴16两端。

实施例二

本申请还提供了一种机器人，包括：上述实施例一中的脚轮组件。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限定，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围。

Claims (14)

1.一种脚轮组件，包括：脚轮，其特征在于，还包括：

摆动支架，其通过轮轴与所述脚轮枢转连接；

减震支架组件，其顶部用于连接机器人的负载平台，而其底部设有弹性组件，且所述弹性组件的一端与所述摆动支架的第一端滑动相连，而另一端与所述摆动支架的第二端枢转相连；

其中，所述弹性组件与所述摆动支架滑动相连的一端，用于在所述脚轮的受压增大时，沿平行于所述负载平台的方向朝向所述另一端滑移，而在所述脚轮的受压减少时，在所述弹性组件的回弹作用下反向滑移。

2.根据权利要求1所述的脚轮组件，其特征在于，所述弹性组件包括：第一弹簧(9)、用于形成所述滑动连接的滑动部件(19)；其中，所述滑动部件(19)与所述摆动支架转动连接，且在所述脚轮处于自由状态时，被所述第一弹簧(9)压紧至紧贴所述减震支架组件的一端。

3.根据权利要求2所述的脚轮组件，其特征在于，所述弹性组件还包括：与所述第一弹簧(9)同轴设置的第二弹簧(10)、用于隔开所述第一弹簧(9)和所述第二弹簧(10)的挡块(13)；其中，所述第一弹簧(9)的相对两端分别抵持所述滑动部件(19)和所述挡块(13)；所述第二弹簧(10)的相对两端分别抵持所述挡块(13)和所述减震支架组件。

4.根据权利要求3所述的脚轮组件，其特征在于，所述减震支架组件包括：用于与负载平台转动连接的第一固定板(3)、设置于第一固定板(3)的下方且用于与所述摆动支架形成所述枢转相连的第二固定板(6)、相对两端分别与所述第二固定板(6)相连的第一限位板(8)和第二限位板(12)，以及相对两端分别与所述第一限位板(8)和所述第二限位板(12)相连的导向柱(11)；其中，所述弹性组件同轴套设于所述导向柱(11)上。

5.根据权利要求4所述的脚轮组件，其特征在于，所述挡块(13)具有用于容纳部分所述第二弹簧(10)的套筒部(132)；其中，所述第二弹簧(10)设置于所述挡块(13)和所述第二限位板(12)之间。

6.根据权利要求5所述的脚轮组件，其特征在于，所述挡块(13)的顶部还具有与所述第二固定板(6)滑动连接的滑块部(131)；其中，所述第二固定板(6)具有与所述滑块部(131)相配合的限位滑槽。

7.根据权利要求1所述的脚轮组件，其特征在于，所述摆动支架为连杆摆动组件；其中，所述连杆摆动组件包括：与所述弹性组件上形成所述滑动连接的滑动部件枢转连接且形成第一端的第一连杆(18)；一端与所述第一连杆(18)枢转连接而另一端与所述减震支架组件枢转相连且形成第二端的第二连杆(14)；其中，第二连杆(14)的高度位置从连接所述第一连杆(18)的一端朝向连接所述减震支架组件的一端逐渐升高；所述第一连杆(18)的长度小于所述第二连杆(14)的长度。

8.根据权利要求7所述的脚轮组件，其特征在于，所述第二固定板(6)还具有与所述第二连杆(14)枢转连接的摆臂部(61)，且所述第一连杆(18)与滑动部件(19)枢转相连的第一枢转点的位置高于所述摆臂部(61)与所述第二连杆(14)枢转相连的第二枢转点的位置。

9.根据权利要求8所述的脚轮组件，其特征在于，所述连杆摆动组件与所述摆臂部(61)以及所述第二固定板(6)的一部分构成四连杆机构；所述第一连杆(18)和所述第二连杆(14)之间呈预设的第一夹角设置；所述第一连杆(18)和所述摆臂部(61)之间呈预设的第二夹角设置；其中，所述预设的第一夹角为30～120°；所述预设的第二夹角为30～60°。

10.根据权利要求7所述的脚轮组件，其特征在于，所述第二连杆(14)与所述轮轴(16)相连；所述轮轴与所述脚轮枢转连接；或者，所述轮轴的一端与所述脚轮相连，而另一端与所述第二连杆(14)枢转相连。

11.根据权利要求10所述的脚轮组件，其特征在于，所述脚轮为对称设置于所述第二连杆(14)相对两侧的两个轮体；所述第一连杆(18)和第二连杆(14)为板状连接件。

12.根据权利要求1至11任意一项所述的脚轮组件，其特征在于，所述弹性组件至少包括：两个所述导向柱(11)以及对应的所述第一弹簧(9)和/或所述第二弹簧(10)。

13.根据权利要求1所述的脚轮组件，其特征在于，所述脚轮为万向轮。

14.一种机器人，其特征在于，包括：根据权利要求1至13中任意一项所述的脚轮组件。

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