CN207579991U - 一种独立悬挂装置及全向移动机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人技术领域,提供了一种独立悬挂装置及全向移动机器人，独立悬挂装置包括用于与全向移动机器人的本体活动连接的悬挂摆臂、设置在悬挂摆臂内的驱动系统以及全向轮，驱动系统包括用于提供动力的驱动电机和改变动力输出方向的传动机构，全向轮与传动机构连接，传动机构与驱动电机连接。由于悬挂摆臂与全向移动机器人的本体活动连接，从而使得全向轮始终能与地面接触，从而带动全向移动机器人按照预设路线行进；由于驱动系统的传动机构和驱动电机均能设置在悬挂摆臂内，全向轮设置在悬挂摆臂的一侧，不仅使得独立悬挂装置结构紧凑，便于进行模块化设计，而且便于进行安装、维护和更换。

Description

一种独立悬挂装置及全向移动机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种独立悬挂装置及全向移动机器人。

背景技术

汽车底盘检查是重大会议、边境关口等必须的一个检查项目，是防止汽车车底夹带违禁和危险物品的重要措施。目前汽车底盘检查主要有以下几种方式：第一种方式是通过人工使用车底检查镜进行检查，这种方式检查效率不高、检查范围很小，而且很难通过视频文件的方式记录检查的过程；第二种方式将固定式的车底检查设备安装于路卡关口等位置，并通过摄像机对需要检查的汽车进行观测，这种方式的缺点是安装位置固定，从而导致使用不灵活；第三种方式是采用可方便携带的汽车底盘检查机器人对汽车底盘进行检查，并且可通过远程控制器实时控制机器人对车辆底盘进行检查，这种方式是目前比较先进的方式。

汽车底盘检查机器人是一种体积小巧、外形扁平的小型侦查机器人，主要用于车底、桌下等狭小低矮空间的检查作业，可以替代传统的采用车底检查镜进行车底检查的方式。汽车底盘检查机器人的使用，不仅可以节约人力成本，提高检查效率，还可以留存检查视频记录。

目前汽车底盘检查机器人在表面不平的路面上行驶时，由于全向轮的独特结构，需要四个轮子同时接触地面，如果在地面有凹坑或有小石子，就会使机器人的一个轮子接触不到地面，从而导致该轮的摩擦力下降甚至为零，机器人无法按指定路线运动，运动方向产生偏移，转向能力下降，严重影响使用效果。

以上不足，有待改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种独立悬挂装置，以解决现有技术中存在的汽车底盘机器人在表面不平的路面上无法按指定路线运动的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种独立悬挂装置，包括用于与全向移动机器人的本体活动连接的悬挂摆臂、设置在所述悬挂摆臂内的驱动系统以及全向轮，所述驱动系统包括用于提供动力的驱动电机和改变动力输出方向的传动机构，所述全向轮与所述传动机构连接，所述传动机构与所述驱动电机连接。

进一步地，所述悬挂摆臂与所述全向移动机器人的所述本体铰接。

进一步地，所述传动机构与所述驱动电机的传动轴连接，所述传动机构包括套设在所述传动轴上的第一齿轮、与所述第一齿轮呈预设角度啮合的第二齿轮以及旋转轴，所述第二齿轮套设在所述旋转轴的一端，所述旋转轴的另一端与所述全向轮连接。

进一步地，所述第二齿轮为锥齿轮。

进一步地，所述悬挂摆臂与所述第二齿轮相对应的位置开设有摆臂通孔，所述摆臂通孔处设有第一轴承端盖，所述第一轴承端盖开设有第一轴承端盖通孔，所述旋转轴穿过所述第一轴承端盖通孔与所述第二齿轮连接，所述旋转轴上套设有第一轴承，且所述第一轴承设于所述第一轴承端盖通孔中。

进一步地，所述独立悬挂装置还包括避震器，所述避震器的一端与所述全向移动机器人的本体连接，且所述避震器的另一端与所述悬挂摆臂连接。

进一步地，所述悬挂摆臂未与所述本体连接的一端设有悬挂摆臂端盖，所述悬挂摆臂端盖上设有用于与所述避震器连接的安装架。

进一步地，所述避震器为阻尼式避震器，所述阻尼式避震器包括阻尼器和套设在所述阻尼器上的压缩弹簧，所述阻尼器的一端与所述全向机器人的本体连接，所述阻尼器的另一端与所述安装架连接；

或者所述避震器为氮气弹簧避震器；

或者所述避震器为油压减震器。

本实用新型提供的一种独立悬挂装置的有益效果在于：由于悬挂摆臂与全向移动机器人的本体活动连接，从而使得全向轮始终能与地面接触，从而带动全向移动机器人按照预设路线行进；由于驱动系统包括可改变动力输出方向的传动机构，传动机构和驱动电机均能设置在悬挂摆臂内，同时将全向轮设置在悬挂摆臂的一侧，不仅使得独立悬挂装置结构紧凑，便于进行模块化设计，而且独立悬挂装置与全向移动机器人的本体进行安装和拆卸方便，便于进行安装、维护和更换。

本实用新型的目的还在于提供一种全向移动机器人，包括本体和上述独立悬挂装置，多个所述独立悬挂装置与所述本体活动连接。

进一步地，所述本体还设有行车摄像头、用于为所述驱动系统提供能量的电池包和用于进行检查的检查摄像头，所述检查摄像头设于所述本体的顶部。

本实用新型提供的一种全向移动机器人的有益效果在于：由于全向移动机器人设有多个独立悬挂装置，因此当全向移动机器人在通过一定程度的坑洼路面时，由于悬挂摆臂与本体活动连接，从而使得多个全向轮始终能与地面接触，从而带动全向移动机器人按照预设路线行进；由于独立悬挂装置结构紧凑，从而使得独立悬挂装置占用的空间非常小，进而减小了全向移动机器人的体积，运动和执行任务更加方便；独立悬挂装置采用模块化设计，且与本体的安装和拆卸方便，便于进行安装、维护和更换；避震器能够吸收从全向轮传导过来的大部分的力，从而使得全向移动机器人在移动过程中更加平稳，从而使得全向移动机器人传回的视频图像也更加平稳清晰。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的独立悬挂装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的独立悬挂装置的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的独立悬挂装置的驱动系统的爆炸结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的独立悬挂装置的悬挂摆臂的爆炸结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的独立悬挂装置的避震器工作原理示意图；

图6为本实用新型实施例提供的全向移动机器人的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的全向移动机器人的爆炸结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-独立悬挂装置； 11-悬挂摆臂； 12-驱动系统；

13-全向轮； 14-避震器； 15-销钉；

111-摆臂连接端； 112-摆臂端盖； 113-摆臂通孔；

114-第一轴承端盖； 1141-第一轴承端盖通孔；

115-支持架； 121-驱动电机； 1211-传动轴；

122-传动机构； 1221-第一齿轮； 1222-第二齿轮；

1223-旋转轴； 1224-第一轴承； 1225-第二轴承；

2-本体； 201-第一侧面； 203-第三侧面；

204-第四侧面； 205-顶部； 21-行车摄像头；

22-电池包； 23-检查摄像头； 24-白光灯。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图3，一种独立悬挂装置1，包括用于与全向移动机器人的本体活动连接的悬挂摆臂11、设置在悬挂摆臂11内的驱动系统12以及全向轮13，驱动系统12包括用于提供动力的驱动电机121和改变动力输出方向的传动机构122，全向轮13与传动机构122连接，传动机构122与驱动电机121连接。

本实施例提供的独立悬挂装置1的工作原理如下：当全向移动机器人在一定程度的坑洼路面行进时，由于独立悬挂装置1能相对全向移动机器人的本体转动，因此全向轮13始终能与地面接触，从而带动全向移动机器人按照预设的路线行进。

这样设置的有益效果在于：由于悬挂摆臂11与全向移动机器人的本体活动连接，从而使得全向轮13始终能与地面接触，从而带动全向移动机器人按照预设路线行进；由于驱动系统12包括可改变动力输出方向的传动机构122，传动机构122和驱动电机121均能设置在悬挂摆臂11内，同时将全向轮13设置在悬挂摆臂11的一侧，不仅使得独立悬挂装置1结构紧凑，便于进行模块化设计，而且独立悬挂装置1与全向移动机器人的本体进行安装和拆卸方便，便于进行安装、维护和更换。

优选地，悬挂摆臂11与全向移动机器人的本体铰接。

在本实施例中，万向轮13优选为麦克纳姆轮，通过全向移动机器人的多个麦克纳姆轮不同旋转方向的组合，从而可以实现前、后、左、右以及斜向等各个方向的运动。在其它实施例中，万向轮13也可为其它类型的万向轮。

进一步地，悬挂摆臂11由导热良好的金属材料制成，从而使得设置在悬挂摆臂11内部的驱动电机121工作时产生的热量能够通过悬挂摆臂11迅速传导到外界，实现良好的散热效果，防止驱动电机121因过热而被烧坏，从而起到保护驱动电机121的作用。

请参阅图3，进一步地，传动机构122包括套设在驱动电机121的传动轴1211上的第一齿轮1221、与第一齿轮1221呈预设角度啮合的第二齿轮1222以及旋转轴1223，第二齿轮1222套设在旋转轴1223的一端，旋转轴1223的另一端与全向轮13连接。具体地，第一齿轮1221设有用于与传动轴1211连接的连接部，优选地，连接部的长度与传动轴1211的长度相适应，从而使得第一齿轮1221的连接部与传动轴1211连接时更稳固，确保传动轴1211能更好地带动第一齿轮1221旋转。第一齿轮1221与第二齿轮1222垂直啮合，从而使得动力输出方向与驱动电机121的传动方向相垂直。第二齿轮1222设有通孔，旋转轴1223的一端设于第二齿轮1222的通孔中，第二齿轮1222旋转时带动旋转轴1223旋转；旋转轴1223的另一端与全向轮13连接，从而使得旋转轴1223旋转时带动全向轮13旋转。由于驱动电机121和传动机构122的第一齿轮1221、第二齿轮1222均设在悬挂摆臂11内，全向轮13设于悬挂摆臂11的一侧，第二齿轮1222通过旋转轴1223与全向轮13连接，不仅使得独立悬挂装置1的布局紧凑，节约空间，而且使得独立悬挂装置1更容易进行密封、更容易能够达到密封要求，防止灰尘等进入悬挂摆臂11内的传动系统12中对传动系统12的运行产生影响。

优选地，第二齿轮1222为锥齿轮，锥齿轮不但可以实现两个垂直转动轴(第一齿轮1221的转动轴与第二齿轮1222的转动轴)的传动，而且锥齿轮具有高负荷承载力和润滑性好的特性，从而能更好地进行传动；由于锥齿轮的重量轻，因此可以减轻传动系统122的重量；由于锥齿轮具有降噪和减震的特性，因此在传动过程中运行更加安静和平稳，从而使得全向移动机器人在行进过程中更加安静和平稳。

请参阅图3和图4，进一步地，悬挂摆臂11上与第二齿轮1222相对应的位置开设有摆臂通孔113，摆臂通孔113处设有第一轴承端盖114，第一轴承端盖114开设有第一轴承端盖通孔1141，旋转轴1223穿过第一轴承端盖通孔1141与第二齿轮1222连接。优选地，第一轴承端盖114与摆臂通孔113密封连接，且第二齿轮1222与端盖通孔1141密封连接，从而保证悬挂摆臂11密封良好，进而保证传动系统12运行良好。

进一步地，旋转轴1223上套设有第一轴承1224，且第一轴承1224设于第一轴承端盖通孔1141中。优选地，旋转轴1223与第一轴承1224过盈配合，从而使得第一轴承1224与旋转轴1223连接紧密；第一轴承1224与第一轴承端盖通孔1141连接处密封良好，从而保证悬挂摆臂11密封良好，进而保证传动系统12运行良好。

进一步地，旋转轴1223上还套设有第二轴承1225，且第二轴承1225设于悬挂摆臂11侧壁上与摆臂通孔113相对的位置。优选地，旋转轴1223与第二轴承1225过盈配合，从而使得第二轴承1225与旋转轴1223连接紧密；第二轴承1225与悬挂摆臂11的侧壁连接处密封良好，从而保证悬挂摆臂11密封良好，进而保证传动系统12运行良好。

进一步地，独立悬挂装置1还包括避震器14，避震器14的一端与全向移动机器人的本体连接，且避震器14的另一端与悬挂摆臂11连接。避震器14具有吸震减震的作用，设置避震器14可以吸收大部分全向轮13传导过来的力，从而使得全向移动机器人在移动时更加平稳。

进一步地，悬挂摆臂11的一端设有与全向移动机器人的本体铰接的摆臂连接端111，悬挂摆臂11靠近摆臂通孔113的一端设有悬挂摆臂端盖112，悬挂摆臂端盖112上设有用于与避震器14连接的安装架115。优选地，避震器14与安装架115通过销钉15连接，避震器14可相对安装架115旋转，不仅可以保证避震器14与安装架115连接牢固，而且便于避震器14的安装、拆卸、维修和更换等。

在本实施例中，避震器14为阻尼式避震器，阻尼式避震器包括阻尼器和套设在阻尼器上的压缩弹簧，阻尼器的一端与全向机器人的本体连接，且阻尼器的另一端与安装架115连接。

请参阅图5，避震器14的避震原理如下：独立悬挂装置1的悬挂摆臂11铰接固定在全向移动机器人的本体的A点，全向轮13安装在悬挂摆臂11的B点，悬挂摆臂11与避震器14铰接固定在C点，避震器14铰接固定在全向移动机器人的本体的D点。当全向轮13受力F、即B点受力F时，一部分的力F通过悬挂摆臂11传递到C点，再经避震器14传递到D点，从而最终传导至全向移动机器人的本体。由于避震器14由阻尼器加压缩弹簧组成，具有吸震减震的效果，因此力F在经避震器14传递到D点的过程中，避震器14吸收了从全向轮13传递过来的大部分力F和振幅，从而使得全向移动机器人在移动过程中更加平稳，从而使得全向移动机器人传回的视频图像也更加平稳清晰。

在其它实施例中，避震器14为氮气弹簧避震器或油压减震器，其避震原理和避震效果如上所述。

请参阅图6和图7，本实用新型的目的还在于提供一种全向移动机器人，包括多个上述的独立悬挂装置1和本体2，多个独立悬挂装置1与本体2活动连接。优选地，独立悬挂装置1的数量为四个，四个独立悬挂装置1与本体2铰接，其中两个独立悬挂装置1分别设在本体2的第一侧面201的两端，另外两个独立悬挂装置1分别设在本体2的第三侧面203的两端，第一侧面201和第三侧面203相对，从而使得全向移动机器人具有四个全向轮13，且每个全向轮13都有一个独立的驱动电机11和传动系统12，因此可以独立控制每个全向轮13的运动形式。通过控制四个全向轮3不同旋转方向的组合，从而可以实现前、后、左、右以及斜向等各个方向的运动，运动方式灵活，能适应不同运动方式的需求。

由于全向移动机器人设有多个独立悬挂装置1，因此当全向移动机器人在通过一定程度的坑洼路面时，由于悬挂摆臂11与本体2活动连接，从而使得多个全向轮13始终能与地面接触，从而带动全向移动机器人按照预设路线行进；由于独立悬挂装置1结构紧凑，从而使得独立悬挂装置1占用的空间非常小，进而减小了全向移动机器人的体积，运动和执行任务更加方便；独立悬挂装置1采用模块化设计，且与本体2的安装和拆卸方便，便于进行安装、维护和更换；避震器14能够吸收从全向轮13传导过来的大部分的力，从而使得全向移动机器人在移动过程中更加平稳，从而使得全向移动机器人传回的视频图像也更加平稳清晰。

进一步地，本体2还设有行车摄像头21、用于为独立悬挂装置1的驱动系统12提供能量的电池包22和用于进行检查的检查摄像头23，检查摄像头23设于本体2的顶部205。

在本实施例中，行车摄像头21设于本体2的第四侧面204的中部且可以绕轴向旋转(即可以在竖直方向上下转动)，从而可以在全向移动机器人行进过程中提供行进前方的视频图像信息，便于对全向移动机器人的位置和行进方向进行判断。

在本实施例中，电池包22的数量优选为两个，两个电池包22分别设置在本体2的第一侧面201的中部和第三侧面203的中部，位于第一侧面201的电池包22为设置在第一侧面201的两个独立悬挂装置1供电，位于第三侧面203的电池包22为设置在第三侧面203的两个独立悬挂装置1供电，从而带动四个全向轮13转动，进而带动全向移动机器人移动。应当理解的是，电池包22的数量可以根据需要进行设定，电池包22的供电方式也可以根据需要进行设定，并不仅限于上述数量和供电方式。

在本实施例中，检查摄像头23设于本体2的顶部205，从而当全向移动机器人运动到汽车底部需要检查的位置时，可记录车底的视频图像信息。优选地，检查摄像头23为变焦高清摄像头，从而使得记录的视频图像信息更加清晰，使得检测结果更加清晰可靠；检查摄像头23的周围还设有白光灯24，当光线不足时，白光灯可以起到补光的作用，从而使得视频图像更加清晰；检查摄像头23的周围还可以设置红外灯，从而可以满足更多的检查需求。应当理解的是，全向移动机器人还可以包含其它的传感器，从而可以满足更多的检查需求，而不仅限于上述的类型。

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

Claims (10)

1.一种独立悬挂装置，其特征在于：包括用于与全向移动机器人的本体活动连接的悬挂摆臂、设置在所述悬挂摆臂内的驱动系统以及全向轮，所述驱动系统包括用于提供动力的驱动电机和改变动力输出方向的传动机构，所述全向轮与所述传动机构连接，所述传动机构与所述驱动电机连接。

2.如权利要求1所述的独立悬挂装置，其特征在于：所述悬挂摆臂与所述全向移动机器人的所述本体铰接。

3.如权利要求1所述的独立悬挂装置，其特征在于：所述传动机构与所述驱动电机的传动轴连接，所述传动机构包括套设在所述传动轴上的第一齿轮、与所述第一齿轮呈预设角度啮合的第二齿轮以及旋转轴，所述第二齿轮套设在所述旋转轴的一端，所述旋转轴的另一端与所述全向轮连接。

4.如权利要求3所述的独立悬挂装置，其特征在于：所述第二齿轮为锥齿轮。

5.如权利要求3所述的独立悬挂装置，其特征在于：所述悬挂摆臂与所述第二齿轮相对应的位置开设有摆臂通孔，所述摆臂通孔处设有第一轴承端盖，所述第一轴承端盖开设有第一轴承端盖通孔，所述旋转轴穿过所述第一轴承端盖通孔与所述第二齿轮连接，所述旋转轴上套设有第一轴承，且所述第一轴承设于所述第一轴承端盖通孔中。

6.如权利要求1～5任一项所述的独立悬挂装置，其特征在于：所述独立悬挂装置还包括避震器，所述避震器的一端与所述全向移动机器人的本体连接，且所述避震器的另一端与所述悬挂摆臂连接。

7.如权利要求6所述的独立悬挂装置，其特征在于：所述悬挂摆臂未与所述本体连接的一端设有悬挂摆臂端盖，所述悬挂摆臂端盖上设有用于与所述避震器连接的安装架。

8.如权利要求7所述的独立悬挂装置，其特征在于：所述避震器为阻尼式避震器，所述阻尼式避震器包括阻尼器和套设在所述阻尼器上的压缩弹簧，所述阻尼器的一端与所述全向机器人的本体连接，所述阻尼器的另一端与所述安装架连接；

或者所述避震器为氮气弹簧避震器；

或者所述避震器为油压减震器。

9.一种全向移动机器人，其特征在于：包括本体和多个权利要求1～8任一项所述的独立悬挂装置，多个所述独立悬挂装置与所述本体活动连接。

10.如权利要求9所述的全向移动机器人，其特征在于：所述本体还设有行车摄像头、用于为所述驱动系统提供能量的电池包和用于进行检查的检查摄像头，所述检查摄像头设于所述本体的顶部。