CN212219876U - 一种机器人底盘悬挂机构及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种机器人底盘悬挂机构,包括驱动轮、电机、轮罩和固定悬架，所述驱动轮和所述电机的输出轴联动，所述轮罩罩设在所述驱动轮的上方，与机器人底盘连接。所述轮罩包括中段、第一侧段和第二侧段，所述第一侧段和第二侧段相对设置在所述中段的两侧，所述第一侧段设有连接孔，所述固定悬架的第一端用于与所述电机连接，所述固定悬架的第二端设有连接轴，且所述连接轴与所述电机的转轴平行设置，所述连接轴与所述连接孔转动连接，所述连接孔的两端设有限位结构使所述连接轴不脱出所述连接孔。通过上述技术方案，一方面使悬挂摆动平面与机器纵向平面平行，占用空间小，遇到障碍物时受力方向与悬挂摆动方向一致，避障和减震效果好。

Description

一种机器人底盘悬挂机构及机器人

技术领域

本申请涉及属于机器人制造技术领域，尤其涉及一种机器人底盘悬挂机构。

背景技术

悬挂机构是移动单元主体与车轮组件之间的连接装置的总称，用于传递力和力矩，以缓冲由于路面不平导致的冲击力，并衰减由此引起的震动，从而保证移动单元的稳定性。

在现有技术中，悬挂系统通常分为两种，一种是没有设置弹簧的悬挂系统，其避障和减震的效果欠佳；另一种悬挂系统通过传动件连接电机和车轮组件，这种类型的悬挂系统需要传动件传递力和力矩，摩擦容易产生异响，且体积较大、空间利用率较低。

实用新型内容

鉴于目前机器人底盘悬挂机构存在的上述不足，本申请提供一种机器人底盘悬挂机构，具有好的避障和减震效果且体积小。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

一种机器人底盘悬挂机构，包括：

驱动轮和电机，所述驱动轮和所述电机的输出轴联动；

轮罩，所述轮罩罩设在所述驱动轮的上方，与机器人底盘连接。所述轮罩包括中段、第一侧段和第二侧段，所述第一侧段和第二侧段相对设置在所述中段的两侧，所述第一侧段设有连接孔；

所述固定悬架，所述固定悬架的第一端用于与所述电机连接，所述固定悬架的第二端设有连接轴，且所述连接轴与所述电机的转轴平行设置，所述连接轴与所述连接孔转动连接，所述连接孔的两端设有限位结构使所述连接轴不脱出所述连接孔。

优选的，所述连接孔的一端设有限位台阶，另一端设有压板，所述连接轴设置为与所述台阶相配合的阶梯轴，所述连接轴与所述连接孔之间套设有轴承。

优选的，机器人底盘悬挂机构还包括压簧，所述压簧竖向设置在所述固定悬架与所述轮罩之间。

优选的，所述固定悬架第一端的上部设有第一限位槽，所述轮罩的中段的下表面设有第二限位槽，所述压簧的两端分别于所述第一限位槽和第二限位槽抵接。

优选的，机器人底盘悬挂机构还包括气弹簧，所述气弹簧的两端分别于所述轮罩和固定悬架连接。

优选的，所述固定悬架第一端靠近所述轮罩的第二侧段一侧设有第一连接位，所述轮罩的中段偏第二侧段一侧设有第二连接位，所述气弹簧的两端分别于所述第一连接位和第二连接位转动连接。

优选的，所述固定悬架第一端设有与所述电机的外部形状相匹配的安装槽，所述电机嵌设在所述安装槽内，所述电机的输出轴穿过所述安装槽与所述驱动轮连接。

优选的，所述电机为减速电机。

一种机器人，所述机器人具有如上所述的机器人底盘悬挂机构。

本申请实施的优点：本申请提供了一种机器人底盘悬挂机构,包括驱动轮、电机、轮罩和固定悬架，所述驱动轮和所述电机的输出轴联动，所述轮罩罩设在所述驱动轮的上方，与机器人底盘连接。所述轮罩包括中段、第一侧段和第二侧段，所述第一侧段和第二侧段相对设置在所述中段的两侧，所述第一侧段设有连接孔，所述固定悬架的第一端用于与所述电机连接，所述固定悬架的第二端设有连接轴，且所述连接轴与所述电机的转轴平行设置，所述连接轴与所述连接孔转动连接，所述连接孔的两端设有限位结构使所述连接轴不脱出所述连接孔。通过上述技术方案，一方面使悬挂摆动平面与机器人的纵向平面平行，占用空间小，遇到障碍物时受力方向与悬挂摆动方向一致，避障能力强，具有很好的减震效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本申请实施例所述的一种机器人底盘悬挂机构的立体图；

图2为本申请实施例所述的一种机器人底盘悬挂机构的拆分结构示意图；

图3为本申请实施例所述的一种机器人底盘悬挂机构的侧视图；

图4为本申请实施例所述的一种机器人底盘悬挂机构的受力原理图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1、图2和图3所示，一种机器人底盘悬挂机构，包括：

驱动轮1和电机2，所述驱动轮1和所述电机2的输出轴联动；其中，所述电机2的类型可以根据机器人的重量和使用场景来进行选择，例如，可以选用减速电机2。所述电机2的输出轴和所述驱动轮1连接，所述驱动轮1与所述电机2的输出轴同步转动，在具体的使用古城中，所述电机2的输出轴和所述驱动轮1可以通过联轴器进行连接，也可以在所述驱动轮1的转动轴线上设置花键和轴向限位件来使所述驱动轮1和所述驱动轴同步转动，在本申请的部分实施例中，如图1、图2 和图3所示，所述驱动轮1上设有圆形支架和连接法兰，所述连接法兰上设有与所述电机2的转轴连接的轴孔，所述轴孔与所述连接轴上设有相互配合的周向限位结构，例如，花键。所述转轴上还设有有电机2轴承和电机2轴承压盖，所述连接法兰、驱动轮1和电机2轴承压盖依次组合，紧固螺栓穿过所述连接法兰、驱动轮1的圆形支架和轴承压盖，并将三者锁紧，实现轴向限位。转动部位均采用轴承支承，避免运动件异响，运动精度高，使用寿命长。

轮罩3，所述轮罩3罩设在所述驱动轮1的上方，与机器人底盘连接。所述轮罩3包括中段31、第一侧段32和第二侧段33，所述第一侧段32和第二侧段33相对设置在所述中段31的两侧，所述第一侧段 32设有连接孔34。

固定悬架4，所述固定悬架4的第一端41用于与所述电机2连接，所述固定悬架41的第二端42设有连接轴43，且所述连接轴43与所述电机2的转轴平行设置，所述连接轴43与所述连接孔34转动连接，所述连接孔34的两端设有限位结构使所述连接轴43不脱出所述连接孔34。

其中，所述限位结构可以有多种，在本申请的部分实施例中，如图1、图2和图3所示，所述连接孔34的一端设有限位台阶，另一端设有压板35，所述连接轴43设置为与所述台阶相配合的阶梯轴，所述连接轴43与所述连接孔34之间套设有轴承44。

通过将轮罩3与所述连接悬架在与所述驱动轮1的转轴方向上进行连接，使机器人在行进过程中的悬挂摆动平面与机器人的纵向平面平行，不仅占用空间小，而且在遇到障碍物时受力方向与悬挂摆动方向一致，避障能力强，具有很好的减震效果。

为了增强所述机器人的减震效果，如图1所示，在本申请的部分实施例中，所述机器人底盘悬挂机构还包括压簧5，所述压簧5竖向设置在所述固定悬架4与所述轮罩3之间。机器人在运动时驱动轮1 将地面障碍物的部分作用力作用于压簧5，进而提高减震效果。

如图1、图2和图3所示，为了使弹簧在使用过程中的连接更加稳定，在本申请的部分实施例中，所述固定悬架4第一端41的上部设有第一限位槽46，所述轮罩3的中段31的下表面设有第二限位槽37，所述压簧5的两端分别于所述第一限位槽46和第二限位槽37抵接。

如图1、图2和图3所示，为了提高机器人的避障和减震效果，在本申请的部分实施例中，所述机器人底盘悬挂机构还包括气弹簧6，所述气弹簧6的两端分别于所述轮罩3和固定悬架4连接。机器人在运动时，所述驱动轮1将地面障碍物的作用力部分作用于气弹簧6，其中气弹簧6能够起到避震作用，使底盘越障过程中更加平稳。

如图1、图2和图3所示，为了使所述气弹簧6的连接效果更好，在本申请的部分实施例中，所述固定悬架4第一端41靠近所述轮罩3 的第二侧段33一侧设有第一连接位45，所述轮罩3的中段31偏第二侧段33一侧设有第二连接位36，所述气弹簧6的两端分别于所述第一连接位45和第二连接位36转动连接。

如图1、图2和图3所示，将所述气弹簧6设置在靠近所述第二侧段33处，将所述固定悬架4与所述轮罩3通过所述固定悬架4的第二端42与所述第一侧段32连接，并将所述气弹簧6竖向设在所述轮罩3 的中段31与所述固定悬架4之间，如图4所示，所述气弹簧6、压簧 5以及连接悬架上分布在不同的方向上，作用于所述驱动轮1上的力 FN传递到所述气弹簧6、压簧5以及连接悬架上，所述气弹簧6、压簧 5以及连接悬架产生反作用力F2、F1和FL，且F2和FL在水平方向上的分力方向相反，F2和FL在竖直方向上的分力、以及F2与FN的方向相反，通过上述各个结构的配合，可以有效的提高避障和减震的效果。

此外，为了确定所述固定悬架4与所述气弹簧6的安装角度，弹力合适的气弹簧6和压簧5，并使所述FN足够大，我们设定所述FL与水平面之间的夹角为α，所述F2与水平面之间的夹角为β，为了满足不同重量机器人底盘所需摩擦牵引力的需求，需满足水平方向，及X方向的合力为零，竖直方向，及Y方向的合力为零，具体关系式如下：

∑FX＝0 FL cosα＝F2 cosβ ①

∑FY＝0 FN＝F1+F2 sinβ+FL sinα ②

根据式①和式②得：

FN＝F1+F2 sinβ+FL sinα＝F1+F2(sinβ+cosβ×tanα) ③

此外，

f＝μ×FN ④

其中，f为摩擦力，μ为摩擦系数。因为f为方向与机器前进方向一致，为牵引力，所以在摩擦系数及外界因素一致情况下，FN越大越好，结合式①和式②，即可对FL、F2的大小及方向进行确定。

如图1、图2和图3所示，为了使所述电机2连接得更加稳固，所述固定悬架4第一端41设有与所述电机2的外部形状相匹配的安装槽，所述电机2嵌设在所述安装槽内，所述电机2的输出轴穿过所述安装槽与所述驱动轮1连接。

本申请还提供了一种机器人，所述机器人具有如上所述的机器人底盘悬挂机构。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本申请公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种机器人底盘悬挂机构，包括驱动轮和电机，所述驱动轮和所述电机的输出轴联动，其特征在于，还包括：

轮罩，所述轮罩罩设在所述驱动轮的上方，与机器人底盘连接，所述轮罩包括中段、第一侧段和第二侧段，所述第一侧段和第二侧段相对设置在所述中段的两侧，所述第一侧段设有连接孔；

固定悬架，所述固定悬架的第一端用于与所述电机连接，所述固定悬架的第二端设有连接轴，且所述连接轴与所述电机的转轴平行设置，所述连接轴与所述连接孔转动连接，所述连接孔的两端设有限位结构使所述连接轴不脱出所述连接孔。

2.根据权利要求1所述的机器人底盘悬挂机构，其特征在于，所述连接孔的一端设有限位台阶，另一端设有压板，所述连接轴设置为与所述台阶相配合的阶梯轴，所述连接轴与所述连接孔之间套设有轴承。

3.根据权利要求1所述的机器人底盘悬挂机构，其特征在于，还包括压簧，所述压簧竖向设置在所述固定悬架与所述轮罩之间。

4.根据权利要求3所述的机器人底盘悬挂机构，其特征在于，所述固定悬架第一端的上部设有第一限位槽，所述轮罩的中段的下表面设有第二限位槽，所述压簧的两端分别于所述第一限位槽和第二限位槽抵接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的机器人底盘悬挂机构，其特征在于，还包括气弹簧，所述气弹簧的两端分别于所述轮罩和固定悬架连接。

6.根据权利要求5所述的机器人底盘悬挂机构，其特征在于，所述固定悬架第一端靠近所述轮罩的第二侧段一侧设有第一连接位，所述轮罩的中段偏第二侧段一侧设有第二连接位，所述气弹簧的两端分别于所述第一连接位和第二连接位转动连接。

7.根据权利要求1所述的机器人底盘悬挂机构，其特征在于，所述固定悬架第一端设有与所述电机的外部形状相匹配的安装槽，所述电机嵌设在所述安装槽内，所述电机的输出轴穿过所述安装槽与所述驱动轮连接。

8.根据权利要求1所述的机器人底盘悬挂机构，其特征在于所述电机为减速电机。

9.一种机器人，其特征在于，所述机器人具有权利要求1至8任一项所述的机器人底盘悬挂机构。

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