CN116039306A - 一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置及方法，包括橡胶轮、低压直流伺服电机、回转臂、回转轴系、安装座、异形片簧及调节组件，所述低压直流伺服电机与橡胶轮、回转臂一端共轴线安装，所述回转轴系穿过安装座和回转臂另一端，回转臂和安装座上分别设置了限位凸起，构成轮系摆臂结构；所述异形簧片安装于回转臂之上，所述调节组件通过螺纹连接于安装座之上，通过拧动调节组件调节异形簧片的弹力，构成轮系的悬挂弹力调节结构。本发明的装置具有可连续调节轮系的悬挂弹力，有利于多悬挂系统的支撑面调节；通过固定一端弹簧和无导向结构，简化了装置结构，具备拆装方便、成本低的特点。

Description

一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置及方法

技术领域

本发明涉及服务机器人产品领域，尤其涉及一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置及方法。

背景技术

目前，在服务机器人领域，各类轮式机器人大量出现，并衍生出对应的悬挂架构。比如中国专利（申请号：201910808315.1，公告号：CN110509251A）公开了一种轨道机器人行走机构，通过导向机构和扭簧实现悬挂功能，又如中国专利（申请号：201920344166.3，公告号：CN209700811U）公开了一种机器人悬挂轮及机器人悬挂结构，通过竖直导向结构和压簧实现悬挂功能。

上述现有技术结构直观、易实现，但是扭簧或者压簧（弹簧）都需要两端限位且一般都需要导向机构，同时缺少或者难以对弹力进行调节。以上因素会造成悬挂结构的复杂化，不利于维修和保养，拆装不便；提高了产品成本，不利于成本控制；缺乏弹力调整结构，当使用多个悬挂时，难以获得一致的弹性变形尺寸，可能引起悬挂支撑平面的倾斜；机器人本体重量发生变化后，难以对悬挂弹力进行调整。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，包括橡胶轮、低压直流伺服电机、回转臂、回转轴系、安装座、异形片簧及调节组件；

所述低压直流伺服电机与橡胶轮、回转臂一端同轴线安装，所述回转轴系穿过安装座和回转臂另一端，回转臂和安装座上分别设置了限位凸起；所述异形簧片安装于回转臂上；所述调节组件通过螺纹连接于安装座上，通过拧动调节组件调节异形簧片的弹力。

进一步地，所述橡胶轮、低压直流伺服电机、回转臂、回转轴系和安装座构成轮系摆臂结构。

进一步地，所述异形片簧和调节组件构成轮系的悬挂弹力调节结构。

进一步地，所述回转臂上设置有第一螺纹孔、第二螺纹孔、第一轴孔、限位角和固定孔；

所述低压直流伺服电机通过穿过固定孔的螺钉与回转臂连接。

进一步地，所述安装座上设置有第三螺纹孔、第二轴孔和凸台；

所述回转轴系穿过第二轴孔和第一轴孔使回转臂另一端和安装座共轴线安装；所述回转臂可绕回转轴系摆动，上摆位置由凸台限制，下摆位置由限位角限制。

进一步地，所述异形片簧上设置有螺钉；

所述异形片簧一端通过螺钉拧入第一螺纹孔和第二螺纹孔与回转臂固连，而另一端不做固定。

进一步地，所述调节组件上设置有紧定螺钉；

所述调节组件通过第三螺纹孔与安装座连接；所述紧定螺钉端部顶在异形片簧的表面，拧动紧定螺钉改变伸出长度，即可实现片簧弹力的连续变化，使轮系的初始悬挂弹力连续可调。

进一步地，所述橡胶轮与低压直流伺服电机同轴连接并由顶丝固定。

为实现上述目的，本发明还提供了一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的调节方法，该方法具体为：小型轮式机器人安装所述可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，若异形片簧的非固定端与固定端发生接触或接近接触，非固定端与固定端之间的可运动角度范围超过30°时，通过小型轮式机器人预留的调节穿孔，旋松蝶形螺母若干圈，然后拧入或旋出紧定螺钉，直至蝶形螺母与弹垫接触；然后观察异形片簧的非固定端与固定端的间隙，保证非固定端与固定端之间的可运动角度范围在15°-30°；若调节发现，非固定端与固定端之间的可运动角度范围不在15°-30°之间，则需更换加厚或减薄的异形片簧，直至非固定端与固定端之间的可运动角度范围在15°-30°；最后拧紧蝶形螺母，压紧弹垫，此时调节完毕。

进一步地，旋出紧定螺钉的圈数与蝶形螺母旋松的圈数相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明装置可连续调节轮系的悬挂弹力，有利于多悬挂系统的支撑面调节；对于多悬挂系统，本发明可以在不拆除轮系的情况下直接调节弹力，保证各悬挂之间的弹力一致性，简化调节过程。本发明利用异形片簧，结合可伸缩的调节组件，调整异形片簧施加在摆臂轮系的初始弹力，且由于伸缩长度连续可调，因此可以实现轮系悬挂弹力一定范围内的连续可调；同时，由于只对异形片簧一端进行固定，且无导向结构，该装置的结构得到简化，成本相应降低。

附图说明

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

图1为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的总装模型图；

图2为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的总装剖视图；

图3为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的调节末态图；

图4为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的悬挂弹力调节结构放大图；

图5为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的回转臂示意图；

图6为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的安装座示意图；

图中：橡胶轮1、低压直流伺服电机2、回转臂3、第一螺纹孔311、第二螺纹孔312、第一轴孔313、限位角314、固定孔315、圆柱面316、回转轴系4、安装座5、第三螺纹孔511、第二轴孔512、凸台513、内壁514、异形片簧6、螺钉611、固定端612、非固定端613、调节组件7、蝶形螺母711、弹垫712、平垫713、紧定螺钉714。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，本发明可以用许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本发明公开透明且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。此外，下面所描述的各实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的总装模型图；图2为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的总装剖视图；图3为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的调节末态图；图4为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的悬挂弹力调节结构放大图；图5为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的回转臂示意图；图6为本发明一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的安装座示意图。

本发明提供的一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，参见图1-图6，包括橡胶轮1、低压直流伺服电机2、回转臂3、第一螺纹孔311、第二螺纹孔312、第一轴孔313、限位角314、固定孔315、圆柱面316、回转轴系4、安装座5、第三螺纹孔511、第二轴孔512、凸台513、内壁514、异形片簧6、螺钉611、固定端612、非固定端613、调节组件7、蝶形螺母711、弹垫712、平垫713、紧定螺钉714。所述低压直流伺服电机2与橡胶轮1、回转臂3一端共轴线安装，所述回转轴系4穿过安装座5和回转臂3另一端，回转臂3和安装座5上分别设置了限位凸起，构成轮系摆臂结构；所述异形簧片6安装于回转臂3之上，所述调节组件7通过螺纹连接于安装座5之上，通过拧动调节组件7调节异形簧片6的弹力，构成轮系的悬挂弹力调节结构。

如图1-图6所示，本发明装置的摆臂结构，包括橡胶轮1、低压直流伺服电机2、回转臂3、回转轴系4及安装座5；低压直流伺服电机2通过多个（一般为3-6个）穿过固定孔315的螺钉与回转臂3连接，橡胶轮1再与低压直流伺服电机2同轴连接并由顶丝固定，低压直流伺服电机2通电后，即可带动橡胶轮1转动，各个螺钉拧入前可涂抹螺纹胶，以防电机振动引起螺钉松脱；回转轴系4穿过第二轴孔512和第一轴孔313使回转臂3另一端和安装座5同轴线安装，回转轴系4通过插入开口销实现轴向限位；所述回转臂3可绕回转轴系4摆动，摆动应当顺畅无阻力，上摆位置由凸台513限制，在上摆极限位置，回转臂3的圆柱面316与安装座5的凸台513发生接触实现上摆限位，下摆位置由限位角314限制，在下摆极限位置，回转臂3的限位角314与安装座5的内壁514接触实现下摆限位。

如图1-图4所示，本发明装置的悬挂弹力调节结构包括异形片簧6及调节组件7；异形片簧6的固定端612通过螺钉611拧入第一螺纹孔311、第二螺纹孔312与回转臂3固连，而非固定端613不做固定，相对扭簧和压簧（或拉簧），大大简化了安装过程；调节组件7通过第三螺纹孔511与安装座5连接；所述调节组件7包括蝶形螺母711、弹垫712、平垫713及紧定螺钉714，紧定螺钉714端部顶在异形片簧6的表面，改变紧定螺钉714伸出长度前，拧松蝶形螺母711，再通过内六角扳手等工具拧动紧定螺钉714，异形片簧6变形使弹力满足需求后，再次拧紧蝶形螺母711，即可实现轮系悬挂弹力的调节。另外，调节组件7中的蝶形螺母711和紧定螺钉714不应再涂抹螺纹胶，一是因为不便于后续的弹力调节，二是弹垫712和平垫713的存在已经赋予了一定的预紧力及抗震动能力，无需额外紧固。如图3和图4所示，本发明装置的悬挂弹力调节结构包括异形片簧6及调节组件7，当调节紧定螺钉714到极限位置后，异形片簧6的非固定端613会与固定端612发生接触，此时不宜再向下旋入紧定螺钉714；该状态下，悬挂弹力调节结构具有最大的弹性刚度，同时弹力失效的风险会相应增大，风险大小取决于异形片簧的材质及厚度。

本发明还提供了一种上述可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的调节方法，调节方法包括以下步骤：

步骤一：当小型轮式机器人安装上述轮系悬挂弹力装置后，若异形片簧6的非固定端613与固定端612发生接触或接近接触，非固定端613与固定端612之间的可运动角度范围超过30°，则需要增加或减小悬挂弹力调节结构的初始弹力；

步骤二：通过小型轮式机器人预留的调节穿孔后，旋松蝶形螺母711若干圈，然后拧入或旋出紧定螺钉714，直至蝶形螺母711与弹垫712接触；其中，旋出圈数与蝶形螺母711旋松的圈数相同；然后观察异形片簧6的非固定端613与固定端612的间隙，保证非固定端613与固定端612之间的可运动角度范围在15°-30°；若调节发现，非固定端613与固定端612之间的可运动角度范围不在15°-30°之间，则需更换加厚或减薄的异形片簧6，随后重复本步骤，直至非固定端613与固定端612之间的可运动角度范围在15°-30°；

步骤三：非固定端613与固定端612之间的可运动角度范围满足15°-30°的范围值后，拧紧蝶形螺母711，压紧弹垫712，此时调节完毕。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，其特征在于，包括橡胶轮（1）、低压直流伺服电机（2）、回转臂（3）、回转轴系（4）、安装座（5）、异形片簧（6）及调节组件（7）；

所述低压直流伺服电机（2）与橡胶轮（1）、回转臂（3）一端同轴线安装，所述回转轴系（4）穿过安装座（5）和回转臂（3）另一端，回转臂（3）和安装座（5）上分别设置了限位凸起；所述异形簧片（6）安装于回转臂（3）上；所述调节组件（7）连接于安装座（5）上，通过拧动调节组件（7）调节异形簧片（6）的弹力。

2.根据权利要求1所述的可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，其特征在于，所述橡胶轮（1）、低压直流伺服电机（2）、回转臂（3）、回转轴系（4）和安装座（5）构成轮系摆臂结构。

3.根据权利要求1所述的可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，其特征在于，所述异形片簧（6）和调节组件（7）构成轮系的悬挂弹力调节结构。

4.根据权利要求1所述的可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，其特征在于，所述回转臂（3）上设置有第一螺纹孔（311）、第二螺纹孔（312）、第一轴孔（313）、限位角（314）和固定孔（315）；

所述低压直流伺服电机（2）通过穿过固定孔（315）的螺钉与回转臂（3）连接。

5.根据权利要求4所述的可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，其特征在于，所述安装座（5）上设置有第三螺纹孔（511）、第二轴孔（512）和凸台（513）；

所述回转轴系（4）穿过第二轴孔（512）和第一轴孔（313）使回转臂（3）另一端和安装座（5）共轴线安装；所述回转臂（3）可绕回转轴系（4）摆动，上摆位置由凸台（513）限制，下摆位置由限位角（314）限制。

6.根据权利要求4所述的可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，其特征在于，所述异形片簧（6）上设置有螺钉（611）；

所述异形片簧（6）一端通过螺钉（611）拧入第一螺纹孔（311）和第二螺纹孔（312）与回转臂（3）固连，而另一端不做固定。

7.根据权利要求5所述的可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，其特征在于，所述调节组件（7）上设置有紧定螺钉（714）；

所述调节组件（7）通过第三螺纹孔（511）与安装座（5）连接；所述紧定螺钉（714）端部顶在异形片簧（6）的表面，拧动紧定螺钉（714）改变伸出长度，即可实现片簧弹力的连续变化，使轮系的初始悬挂弹力连续可调。

8.根据权利要求1所述的可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，其特征在于，所述橡胶轮（1）与低压直流伺服电机（2）同轴连接并由顶丝固定。

9.一种权利要求1-8任一项所述的可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置的调节方法，其特征在于，该方法具体为：小型轮式机器人安装所述可连续调节小型轮式机器人轮系悬挂弹力装置，若异形片簧（6）的非固定端（613）与固定端（612）发生接触或接近接触，非固定端（613）与固定端（612）之间的可运动角度范围超过30°时，通过小型轮式机器人预留的调节穿孔，旋松蝶形螺母（711）若干圈，然后拧入或旋出紧定螺钉（714），直至蝶形螺母（711）与弹垫（712）接触；然后观察异形片簧（6）的非固定端（613）与固定端（612）的间隙，保证非固定端（613）与固定端（612）之间的可运动角度范围在15°-30°；若调节发现，非固定端（613）与固定端（612）之间的可运动角度范围不在15°-30°之间，则需更换加厚或减薄的异形片簧（6），直至非固定端（613）与固定端（612）之间的可运动角度范围在15°-30°；最后拧紧蝶形螺母（711），压紧弹垫（712），此时调节完毕。

10.根据权利要求9所述的调节方法，其特征在于，旋出紧定螺钉（714）的圈数与蝶形螺母（711）旋松的圈数相同。

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