CN212422736U - 一种机器人减震装置及具有该减震装置的轮组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人的技术领域，尤其是涉及一种机器人减震装置及具有该减震装置的轮组结构。本实用新型减震装置包括可调节结构、多个减震机构，可根据机器人巡检环境调整弹力范围，能实现分段、逐步缓冲、吸收、消解轮组结构受到的冲击力，整个缓冲减震过程更平稳，更有效吸收、缓冲轮组结构来自地面的冲击、振动，确保机器人本体的稳定运行，有效减小对机器人本体内各电路部件的结构性损伤。具有该减震装置的轮组结构，上叉臂、下叉臂、减震装置形成双叉臂结构，可有效分摊机器人本体的重量，缓解轮组结构受到来自地面的冲击力，悬挂式轮组结构可更灵活运载机器人本体在各类坑洼、土坡等复杂、恶劣的环境中进行巡检工作。

Description

一种机器人减震装置及具有该减震装置的轮组结构

技术领域

本实用新型涉及机器人的技术领域，尤其是涉及一种机器人减震装置及具有该减震装置的轮组结构。

背景技术

目前，巡检机器人主要采用轮式驱动，只有在较平坦的硬路面上才能行驶。鉴于绝大多数变电站在规划设计中并没有预留机器人巡检通道，长期在颠簸不平上的路面上行驶，容易造成巡检机器人内部电路的结构性损伤，影响设备的稳定性。

为了解决上述问题，现有技术中大多在机器人底盘或轮组结构上增加减震装置。

例如公告号为CN206048171U的中国专利公开一种变电站巡检机器人的减震轮组，包括分别位于底盘的两侧的左轮减震组件、右轮减震组件，左轮减震组件、右轮减震组件均包括转轮、轮座、第一连接板、第二连接板、第一弹性模块、第二弹性模块、第一固定板以及第二固定板。通过将路面对转轮的冲击经由第一连接板、第二连接板传递至第一弹性模块、第二弹性模块，第一连接板、第二连接板可以相对矩形外管小角度转动，从而挤压橡胶圆柱，橡胶圆柱产生弹性阻尼，由此减小传递至底盘的冲击，从而减少对巡检机器人内部电路的结构性损伤。

但该专利中的减震轮组减震最终只是利用橡胶圆柱产生的弹性阻尼减小冲击，所能吸收的振动有限。但巡检机器人的作业环境多位于野外，工作环境内可能存在一些坑洼、土坡等的复杂地形，也可能是平坦地形，因此机器人巡检作业受到的振动不同，具有不同的减震需求等。上述专利的减震结构难以满足机器人在复杂环境中的减震需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机器人减震装置及具有该减震装置的轮组结构,具有良好的自主导航能力、可灵活运载机器人本体在各类坑洼、土坡等复杂环境中进行巡检工作的优点。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种机器人减震装置，包括安装于轮组与机器人本体之间的减震器。所述减震器包括伸缩套筒、伸缩杆、减震弹簧、调节座和承压座；所述伸缩杆上端常态套装于伸缩套筒内；所述伸缩套筒外壁设有螺纹段，调节座螺纹连接于伸缩套筒外壁；所述承压座固定于伸缩杆下部；所述减震弹簧环绕于伸缩套筒与伸缩杆外，位于承压座与调节座之间。

采用上述技术方案，本实用新型减震器位于轮组与机器人本体之间，使用时可根据机器人巡检工作环境的需求，通过调节座沿伸缩套筒外壁的螺纹段调节减震弹簧的压缩量，从而调节整个减震器的弹性范围，扩大本实用新型机器人减震装置是实用范围。

本实用新型减震装置使用时，车轮受到来自地面的冲击，经过轮组传送至伸缩杆，伸缩杆沿轴向向伸缩套筒移动，同时承压座带动减震弹簧向调节座移动，减震弹簧受到轴向压缩缓冲，依次实现缓冲、减震需求。

本实用新型进一步设置为：所述伸缩杆上端与伸缩套筒顶壁之间设有第二减震弹簧。

采用上述技术方案，第二减震弹簧可增加减震装置的减震性能。

当伸缩杆向伸缩套筒移动时，位于二者之间第二减震弹簧同时受到压力，能与减震弹簧共同承担轮组传送过来的压力。

本实用新型进一步设置为：所述承压座下面连接有第三减震机构。

采用上述技术方案，第三减震机构进一步增强本实用新型减震装置的减震性能。

第三减震机构位于承压座下面，可与减震器将轮组受到的冲击力分段吸收、消解。如果第三减震机构位于靠近轮组的位置，则所述的冲击力由第三减震机构先吸收、缓解，然后再经过伸缩杆传送至减震器，由减震器吸收，以此尽可能消解轮组受到的冲击力，使机器人本体运行过程中保持稳定性，有效减小对机器人本体内各电路部件的结构性损伤。

本实用新型进一步设置为：所述第三减震机构包括第三减震弹簧和开口相对的上罩体与下罩体；所述第三减震弹簧位于上罩体与下罩体之间；所述上罩体的内径大于下罩体的外径；所述第三减震弹簧的轴向长度常态大于上罩体、下罩体的轴向长度；所述第三减震弹簧轴向长度小于上罩体与下罩体轴向长度之和。

采用上述技术方案，本实用新型第三减震机构通过内置多种不同规格的弹簧，以此达到减震需求。同时第三减震机构内部通过上罩体、下罩体至少局部重叠的结构方式，可避免外部泥土、雨水等进入该减震结构内，使第三减震机构的减震性能尽量受到外界因素的影响。

本实用新型进一步设置为：所述第三减震弹簧包括一主支撑弹簧和多个围绕主支撑弹簧设置的辅助支撑弹簧；所述主支撑弹簧的弹力大于辅助支撑弹簧的弹力。

采用上述技术方案，第三减震机构内的多个弹簧具有不同弹力大小，可分段吸收冲击力，逐步缓冲，提高减震性能，避免减震装置中各个减震部件同时受力产生反向力。

上罩体底壁与下罩体顶壁的可分别设置与辅助支撑弹簧相匹配的凹槽，避免使用过程中辅助支撑弹簧偏移。主支撑弹簧内设阻尼块，阻尼块可固定于上罩体底壁或下罩体顶壁。

一种具有减震装置的轮组结构，位于机器人本体外侧，与机器人的驱动系统连接，包括减震装置和车轮、驱动轴、驱动万向节、连接座、上叉臂和下叉臂。

驱动轴一端固定于车轮，另一端与驱动万向节铰接；所述驱动万向节另一端与驱动系统铰接；所述连接座套装于驱动轴，连接座与驱动轴之间安装有轴承；所述减震装置一端铰接于上叉臂，另一端铰接于机器人本体侧壁；所述上叉臂、下叉臂的外端分别铰接于连接座上部、下部，上叉臂、下叉臂的内端分别铰接于机器人本体侧壁，上叉臂与下叉臂保持平行。

采用上述技术方案，本实用新型轮组结构位于机器人本体外侧，通过驱动轴、驱动万向节与机器人本体的驱动控制系统连接，由驱动控制系统控制运行。

轮组结构通过上叉臂、下叉臂使车轮悬挂设置。轮组结构可相对机器人本体较大范围的上下偏移，更好的运行在坑洼、土坡等地面不平等复杂工作环境中。

同时，上叉臂、下叉臂、减震装置形成双叉臂结构，可有效分摊机器人本体的重量，缓解轮组结构受到来自地面的冲击力，使机器人运行过程保持稳定。

上叉臂、下叉臂进一步起到减震作用，使机器人运行时遇到坑洼地段，即使比减速也能提高平稳性，使机器人本体内的各个部件尽可能保持平稳，减小因震动对巡检效果造成的影响，也减小震动使各个部件安装连接发生松动。

本实用新型进一步设置为：所述上叉臂、下叉臂分别设有辅助臂；所述辅助臂为“L”型；两辅助臂外端分别固定连接于上叉臂、下叉臂中部，两辅助臂的内端分别铰接于机器人本体侧壁。

采用上述技术方案，上叉臂、下叉臂增设辅助臂可增强轮组结构与机器人本体之间的连接强度。

本实用新型进一步设置为：所述上叉臂、下叉臂各有两个，两上叉臂位于同一平面，两下叉臂位于同一平面。

采用上述技术方案，两组上叉臂、下叉臂，可增强轮组结构与机器人本体之间的连接强度。两组上叉臂、下叉臂同时随车轮在不平坦地面行进而上下移动。

本实用新型进一步设置为：所述上叉臂、下叉臂与连接座之间分别通过万向接头连接；所述上叉臂、下叉臂、减震装置与机器人本体侧壁之间通过万向接头连接。

采用上述技术方案，上叉臂、下叉臂与连接座、机器人本体之间采用万向接头连接、减震装置与机器人本体之间采用万向接头连接，使上叉臂、下叉臂可随车轮行进纵向偏移或者横向偏移，适用于更复杂的野外作业环境，减轻轮组受到来自地面的冲击力、阻力，使机器人本体更平稳行进；同时减震装置可用于为机器人本体吸收、缓解轮组结构受到的来自各个方向的冲击、振动。

本实用新型进一步设置为：所述驱动万向节中间设有匹配连接的调节套和调节杆；所述上叉臂、下叉臂内端部分别设有匹配连接的叉臂调节套和叉臂调节杆；所述叉臂调节杆上匹配设置有与其螺纹连接的限位螺母。

采用上述技术方案，根据机器人工作环境的复杂情况，可通过驱动万向节、上叉臂、下叉臂的调节结构调节车轮与机器人本体的间距。比如工作环境中存在的土坡高、坑洼深，驱动万向节、上叉臂、下叉臂的长度可以调长；工作环境比较平坦，无坑洼、土坡等，则驱动万向节、上叉臂、下叉臂的长度就相应调短。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：

1.本实用新型减震装置可根据机器人巡检环境调整弹力范围，能够吸收、缓冲轮组结构来自地面的冲击、振动，确保机器人本体的稳定运行，有效减小对机器人本体内各电路部件的结构性损伤。

2.本实用新型减震装置采用多个减震机构，可实现分段、逐步缓冲、吸收、消解轮组结构受到的冲击力，整个缓冲减震过程更平稳。

3.具有该减震装置的轮组结构，将轮组结构悬挂设置在机器人本体外侧，使轮组结构可更灵活运载机器人本体在各类坑洼、土坡等复杂、恶劣的环境中进行巡检工作。

附图说明

图1是本实用新型使用状态的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1减震装置的结构示意图；

图3是图2中A-A向剖视图；

图4是本实用新型实施例2结构示意图；

图5是图4中B-B向剖视图；

图6是本实用新型轮组结构示意图；

图7是图6中C部放大图；

图8是实施例5轮组结构的结构示意图

图9是实施例6轮组结构的结构示意图。

图中，1、轮组；2、机器人本体；3、减震器；4、伸缩套筒；5、伸缩杆；6、减震弹簧；7、调节座；8、承压座；9、螺纹段；10、第二减震弹簧；11、第三减震机构；12、第三减震弹簧；13、上罩体；14、下罩体；15、主支撑弹簧；16、辅助支撑弹簧；17、凹槽；18、阻尼块；19、驱动系统；20、减震装置；21、车轮；22、驱动轴；23、驱动万向节；24、连接座；25、上叉臂；26、下叉臂；27、轴承；28、辅助臂；29、万向接头；30、调节套；31、调节杆；32、叉臂调节套；33、叉臂调节杆；34、限位螺母。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种机器人减震装置，包括安装于轮组1与机器人本体2之间的减震器3。

如图2所示，所述减震器3包括伸缩套筒4、伸缩杆5、减震弹簧6、调节座7和承压座8；所述伸缩杆5上端常态套装于伸缩套筒4内；所述伸缩套筒4外壁设有螺纹段9，调节座7螺纹连接于伸缩套筒4外壁；所述承压座8固定于伸缩杆5下部；所述减震弹簧6环绕于伸缩套筒4与伸缩杆5外，位于承压座8与调节座7之间。

本实用新型减震器3位于轮组1与机器人本体2之间，使用时可根据机器人巡检工作环境的需求，通过调节座7沿伸缩套筒4外壁的螺纹段9调节减震弹簧6的压缩量，从而调节整个减震器3的弹性范围，扩大本实用新型机器人减震装置是实用范围。

本实用新型减震装置使用时，车轮受到来自地面的冲击，经过轮组传送至伸缩杆5，伸缩杆5沿轴向向伸缩套筒4移动，同时承压座8带动减震弹簧6向调节座7移动，减震弹簧6受到轴向压缩缓冲，依次实现缓冲、减震需求。

实施例2：

基于实施例1，如图3所示，本实用新型减震装置所述伸缩杆5上端与伸缩套筒4顶壁之间设有第二减震弹簧10。

第二减震弹簧10可增加减震装置的减震性能。

当伸缩杆5向伸缩套筒4移动时，位于二者之间第二减震弹簧10同时受到压力，能与减震弹簧6共同承担轮组1传送过来的压力。

实施例3：

基于实施例1或实施例2，如图4所示，所述承压座8下面连接有第三减震机构11。

第三减震机构11进一步增强本实用新型减震装置的减震性能。

第三减震机构11位于承压座8下面，可与减震器3将轮组1受到的冲击力分段吸收、消解。如果第三减震机构11位于靠近轮组1的位置，则所述的冲击力由第三减震机构11先吸收、缓解，然后再经过伸缩杆5传送至减震器3，由减震器3吸收，以此尽可能消解轮组1受到的冲击力，使机器人本体2运行过程中保持稳定性，有效减小对机器人本体2内各电路部件的结构性损伤。

如图5所示，所述第三减震机构11包括第三减震弹簧12和开口相对的上罩体13与下罩体14；所述第三减震弹簧12位于上罩体13与下罩体14之间；所述上罩体13的内径大于下罩体14的外径；所述第三减震弹簧12的轴向长度常态大于上罩体13、下罩体14的轴向长度；所述第三减震弹簧12轴向长度小于上罩体13与下罩体14轴向长度之和。

本实用新型第三减震机构11通过内置多种不同规格的弹簧，以此达到减震需求。同时第三减震机构11内部通过上罩体13、下罩体14至少局部重叠的结构方式，可避免外部泥土、雨水等进入该减震结构内，使第三减震机构11的减震性能尽量受到外界因素的影响。

所述第三减震弹簧12包括一主支撑弹簧15和多个围绕主支撑弹簧15设置的辅助支撑弹簧16；所述主支撑弹簧15的弹力大于辅助支撑弹簧16的弹力。

第三减震机构11内的多个弹簧具有不同弹力大小，可分段吸收冲击力，逐步缓冲，提高减震性能，避免减震装置中各个减震部件同时受力产生反向力。

上罩体13底壁与下罩体14顶壁的可分别设置与辅助支撑弹簧16相匹配的凹槽17，避免使用过程中辅助支撑弹簧16偏移。主支撑弹簧15内设阻尼块18，阻尼块18可固定于上罩体13底壁或下罩体14顶壁。

实施例4：

基于实施例1、实施例2或实施例3，如图1、图6所示，一种具有减震装置的轮组结构，位于机器人本体2外侧，与机器人的驱动系统19连接。

如图7所示，所述轮组结构包括减震装置20和车轮21、驱动轴22、驱动万向节23、连接座24、上叉臂25和下叉臂26。

驱动轴22一端固定于车21，另一端与驱动万向节23铰接；所述驱动万向节23另一端与驱动系统19铰接；所述连接座24套装于驱动轴22。

连接座24与驱动轴22之间安装有轴承27；驱动轴22与连接座4之间通过轴承27空套连接，防止连接座24随驱动轴22发生转动。

所述减震装置20一端铰接于上叉臂25，另一端铰接于机器人本体2侧壁；所述上叉臂25、下叉臂26的外端分别铰接于连接座24上部、下部，上叉臂25、下叉臂26的内端分别铰接于机器人本体2侧壁，上叉臂25与下叉臂26保持平行。

本实用新型轮组结构位于机器人本体2外侧，通过驱动轴22、驱动万向节23与机器人本体2的驱动控制系统19连接，由驱动控制系统19控制运行。

轮组结构通过上叉臂25、下叉臂26使车轮悬挂设置。轮组结构可相对机器人本体2较大范围的上下偏移，更好的运行在坑洼、土坡等地面不平等复杂工作环境中。

同时，上叉臂25、下叉臂26、减震装置20形成双叉臂结构，可有效分摊机器人本体2的重量，缓解轮组结构受到来自地面的冲击力，使机器人运行时遇到坑洼地段，即使比减速也能提高平稳性，使机器人本体2内的各个部件尽可能保持平稳，减小因震动对巡检效果造成的影响，也减小震动使各个部件安装连接发生松动。

实施例5：

基于实施例4，如图8所示，本实用新型轮组结构中所述上叉臂25、下叉臂26分别设有辅助臂28；所述辅助臂为“L”型。两辅助臂28外端分别固定连接于上叉臂25、下叉臂26中部，两辅助臂28的内端分别铰接于机器人本体2侧壁。

上叉臂25、下叉臂26增设辅助臂28可增强轮组结构与机器人本体2之间的连接强度。

实施例6：

基于实施例4，如图9所示，本实用新型轮组结构中所述上叉臂25、下叉臂26各有两个，两上叉臂25位于同一平面，两下叉臂26位于同一平面。

两组上叉臂25、下叉臂26，可增强轮组结构与机器人本体2之间的连接强度。两组上叉臂25、下叉臂26同时随车轮21在不平坦地面行进而上下移动。

所述上叉臂25、下叉臂26与连接座24之间分别通过万向接头29连接；所述上叉臂25、下叉臂26、减震装置20与机器人本体2侧壁之间通过万向接头29连接。

上叉臂25、下叉臂26与连接座24、机器人本体2之间采用万向接头29连接、减震装置20与机器人本体2之间采用万向接头29连接，使上叉臂25、下叉臂26可随车轮21行进纵向偏移或者横向偏移，适用于更复杂的野外作业环境，减轻轮组受到来自地面的冲击力、阻力，使机器人本体更平稳行进；同时减震装置20可用于为机器人本体2吸收、缓解轮组结构受到的来自各个方向的冲击、振动。

如图7所示，所述驱动万向节23中间设有匹配连接的调节套30和调节杆31；所述上叉臂25、下叉臂26内端部分别设有匹配连接的叉臂调节套32和叉臂调节杆33；所述叉臂调节杆33上可设置匹配螺纹连接的限位螺母34。

根据机器人工作环境的复杂情况，可通过驱动万向节23、上叉臂25、下叉臂26的调节结构调节车轮21与机器人本体2的间距。比如工作环境中存在的土坡高、坑洼深，驱动万向节23、上叉臂25、下叉臂26的长度可以调长；工作环境比较平坦，无坑洼、土坡等，则驱动万向节23、上叉臂25、下叉臂26的长度就相应调短。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人减震装置，包括安装于轮组（1）与机器人本体（2）之间的减震器（3）；其特征在于：所述减震器（3）包括伸缩套筒（4）、伸缩杆（5）、减震弹簧（6）、调节座（7）和承压座（8）；所述伸缩杆（5）上端常态套装于伸缩套筒（4）内；所述伸缩套筒（4）外壁设有螺纹段（9），调节座（7）螺纹连接于伸缩套筒（4）外壁；所述承压座（8）固定于伸缩杆（5）下部；所述减震弹簧（6）环绕于伸缩套筒（4）与伸缩杆（5）外，位于承压座（8）与调节座（7）之间。

2.根据权利要求1所述的机器人减震装置，其特征在于：所述伸缩杆（5）上端与伸缩套筒（4）顶壁之间设有第二减震弹簧（10）。

3.根据权利要求1所述的机器人减震装置，其特征在于：所述伸缩杆（5）下端连接有第三减震机构（11）。

4.根据权利要求3所述的机器人减震装置，其特征在于：所述第三减震机构（11）包括第三减震弹簧（12）和开口相对的上罩体（13）与下罩体（14）；所述第三减震弹簧（12）位于上罩体（13）与下罩体（14）之间；所述上罩体（13）的内径大于下罩体（14）的外径；所述第三减震弹簧（12）的轴向长度常态大于上罩体（13）、下罩体（14）的轴向长度；所述第三减震弹簧（12）轴向长度小于上罩体（13）与下罩体（14）轴向长度之和。

5.根据权利要求4所述的机器人减震装置，其特征在于：所述第三减震弹簧（12）包括一主支撑弹簧（15）和多个围绕主支撑弹簧（15）设置的辅助支撑弹簧（16）；所述主支撑弹簧（15）的弹力大于辅助支撑弹簧（16）的弹力。

6.一种具有权利要求1-5任意一项所述减震装置的轮组结构，位于机器人本体（2）外侧，与机器人的驱动系统（19）连接，包括减震装置（20）和车轮（21），其特征在于：还包括驱动轴（22）、驱动万向节（23）、连接座（24）、上叉臂（25）和下叉臂（26）；驱动轴（22）一端固定于车轮（21），另一端与驱动万向节（23）铰接；所述驱动万向节（23）另一端与驱动系统（19）铰接；所述连接座（24）套装于驱动轴（22），连接座（24）与驱动轴（22）之间安装有轴承（27）；所述减震装置（20）一端铰接于上叉臂（25），另一端铰接于机器人本体（2）侧壁；所述上叉臂（25）、下叉臂（26）的外端分别铰接于连接座（24）上部、下部，上叉臂（25）、下叉臂（26）的内端分别铰接于机器人本体（2）侧壁，上叉臂（25）与下叉臂（26）保持平行。

7.根据权利要求6所述的具有减震装置的轮组结构，其特征在于：所述上叉臂（25）、下叉臂（26）分别设有辅助臂（28）；所述辅助臂（28）为“L”型；两辅助臂（28）外端分别固定连接于上叉臂（25）、下叉臂（26）中部，两辅助臂（28）的内端分别铰接于机器人本体（2）侧壁。

8.根据权利要求6所述的具有减震装置的轮组结构，其特征在于：所述上叉臂（25）、下叉臂（26）各有两个，两上叉臂（25）位于同一平面，两下叉臂（26）位于同一平面。

9.根据权利要求8所述的具有减震装置的轮组结构，其特征在于：所述上叉臂（25）、下叉臂（26）与连接座（24）之间分别通过万向接头（29）连接；所述上叉臂（25）、下叉臂（26）、减震装置（20）与机器人本体（2）侧壁之间通过万向接头（29）连接。

10.根据权利要求6所述的具有减震装置的轮组结构，其特征在于：所述驱动万向节（23）中间设有匹配连接的调节套（30）和调节杆（31）；所述上叉臂（25）、下叉臂（26）内端部分别设有匹配连接的叉臂调节套（32）和叉臂调节杆（33）；所述叉臂调节杆（33）上匹配设置有与其螺纹连接的限位螺母（34）。

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