CN213620018U - 带独立悬挂的四轮机器人平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带独立悬挂的四轮机器人平台，其包括机器人平台上板、独立悬挂系统、机器人平台下板、电机后座、电机前座、承重铝架、直流电机、联轴器、全向轮；所述独立悬挂系统由平行滑轨加滑块进行机械定位，由四个相互平行且竖直安装的弹簧避震器来保证四轮机器人平台在工作时保持四个轮子一直同时接触地面。所述弹簧避震器铰接于固定连接于机器人平台上板的上吊耳和铰接于固定连接于底板的下吊耳，利用弹簧避震器一定的缓冲冲程来减小四轮机器人平台行进过程中的震动。本实用新型通过为四轮机器人平台的一个轮系配置独立悬挂系统，不仅解决了多于三轮轮系所有轮子保持同时接触地面难的问题，还使四轮机器人平台工作时运行更加平稳高效。

Description

带独立悬挂的四轮机器人平台

技术领域

本实用新型涉及四轮悬挂机器人平台技术，尤其涉及一种带独立悬挂的四轮机器人平台。

背景技术

随着科学技术的飞速发展与进步，机器人技术已经进入了人们的视线。机器人除可用于星球探测、深海开发、核电站巡检等领域外，在工厂自动化、建筑、采矿、排险、军事、服务、农业等方面也逐步开始应用。特别在汽车工业的焊接及喷涂等环节，机器人已经成为了不可取代的成员。

随着机器人普遍化、智能化程度的不断提高，应用领域及功能的不断拓展，可移动的机器人已成为了机器人研究开发的主要方向。其中轮式的可移动机器人以其优越的移动可靠性，出色的负重能力，超高的经济性；较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人行动更快捷、工作效率更高、结构更简单、安全性更好等优势，成为了目前最有应用前景的机器人类型之一。

轮式移动机器人结构通常由轮式移动机器人平台及其搭载的多种应用功能部件所组成。其中的机器人平台结构通常由底盘主体、轮系结构等部件组成。

现有技术机器人平台的轮系结构通常不具有悬挂结构。机器人在凹凸不平的地面上运动时自身震动较大，无法实现高速运行，且容易损坏搭载的各种设备和器件。在多于三轮的机器人平台轮系结构中，不具有悬挂轮系的机器人容易出现部分车轮不能有效着地的情况，导致运动效果不理想或运动失效。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种带独立悬挂的四轮机器人平台，其优点是使机器人在该平台上能够适应凹凸不平的路面，实现平稳高速的运行；减小机器人主体在运动中由于路面凹凸不平所产生的震动；解决多于三点接触地面所有接触点难共面的问题。

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：

本实用新型所提供的带独立悬挂的四轮机器人平台包括承受机器人平台上机器人重量的承重铝架、固定承重铝架和独立轮系的机器人平台下板、放置机器人的机器人平台上板、通过螺钉连接直流电机且通过螺纹连接于机器人平台下板的电机前座、与电机间隙配合且通过螺纹连接于机器人平台下板的电机后座、驱动带独立悬挂的四轮机器人平台运动的直流电机、通过螺钉自锁连接直流电机和全向轮的刚性联轴器、通过刚性联轴器固定并由直流电机驱动的全向轮、具有缓冲冲程实现减震效果的弹簧避震器、用于机械定位的平行滑轨和滑块。

通过采用上述技术方案，所述的机器人平台上板用来放置机器人主体并与机器人平台下板和承重铝架螺纹连接；所述直流电机通过前、后电机座与机器人平台下板螺纹连接并通过刚性联轴器的螺钉自锁连接直流电机与全向轮；所述弹簧避震器共有四个且通过上、下吊耳互相平行的竖直铰接在机器人平台上板和底板之间，通过相互平行且竖直安装的三组滑轨加滑块进行机械定位，保证安装了四个相互平行且竖直的弹簧避震器的底板在正常工作时保持水平、受到的弹簧避震器的反作用力分布均匀。

如上所述的带独立悬挂的四轮机器人平台，所述的承重铝架选用方铝管焊接加工。

如上所述的带独立悬挂的四轮机器人平台，所述的机器人平台上板和机器人平台下板选用普通钢材加工制成。

如上所述的带独立悬挂的四轮机器人平台，所述的螺纹连接均为标准螺栓与配套螺母连接。

如上所述的带独立悬挂的四轮机器人平台，所述的铰接均为销钉连接。

本实用新型所提供的带独立悬挂的四轮机器人平台，结构简单、选材合理；为一个轮系配置平行滑轨、滑块加弹簧避震器的独立悬挂系统，保证了机器人平台四个轮子保持同时着地，不仅提高了机器人平台运行的平稳性、适用地形的广泛性和减小震动的能力，还进一步有效降低了生产成本；不同结构之间全部采用可拆卸式连接，便于拆卸维修，可以缩短检修时间、降低检修成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的带独立悬挂的四轮机器人平台的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中承重底盘的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中独立悬挂系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中独立轮系的结构示意图。

附图标记：1-承重底盘，11-机器人平台下板，12-机器人平台上板，13-承重铝架，2-独立悬挂系统，21-底板，22-铝合金角铝，23-滑块，24-上吊耳，25-下吊耳，26-弹簧避震器，27-滑轨，3-独立轮系，31-刚性联轴器，32-电机前座，33-电机后座，34-直流电机，35-全向轮。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例目的、技术方案和优点作进一步详细说明。

如图1所示，为本实用新型提供的一种带独立悬挂的四轮机器人平台，包括机器人平台上板12、上吊耳24螺纹连接于机器人平台上板12且通过下吊耳25螺纹连接于底板21并由滑块23滑动连接于滑轨27进行机械定位防止机械漂移的独立悬挂系统2、机器平台下板3、通过电机后座33和电机前座32螺纹连接于机器人平台下板11的直流电机34、螺纹连接于机器人平台上板12和机器人平台下板11的承重铝架13、通过联轴器31由直流电机34进行驱动的全向轮35。

如图2所示，为本实用新型提供的一种带独立悬挂的四轮机器人平台的承重底盘1，所述承重底盘包括机器人平台下板11、机器人平台上板12、承重铝架13。主要承受机器人平台上板12上机器人重量的承重铝架13通过螺纹连接于安装独立轮系3和承重铝架13的机器人平台下板11，用于安装机器人的机器人平台上板12通过螺纹连接与机器人平台下板11的上弯折处。

如图3所示，在承重铝架13对应独立悬挂系统2的位置设置有支撑架，用以定位固定安装滑轨27。三组竖直安装的滑轨27与通过L形连接件22螺纹连接于底板21的滑块23配合滑动连接可有效的对通过上吊耳24螺纹连接于机器人平台上板12并通过下吊耳25螺纹连接于底板的四个相互平行的弹簧避震器26进行限位，使弹簧避震器26能保持正常工作并保证底板21在弹簧避震器26正常工作时能保持水平且在受到弹簧避震器26正常工作产生反作用力时能受力均匀。

如图3所示，采用平行滑轨27加滑块23配合弹簧避震器26构成新型的独立悬挂系统2。通过滑块23和滑轨27的配合，用L形连接件22螺纹连接于滑块23的底板21可保证相当的精度。通过提前打好的定位孔螺纹连接于底板21的下吊耳25和螺纹连接于机器人平台上板12的上吊耳24也能在正常工作时一直保持一定的精度，使四个相互平行的弹簧避震器26能一直保持较好的工作状态，避免机械漂移。

如图4所示，电机前座32通过螺纹连接于机器人平台下板11预留的位置并通过螺钉固定连接直流电机34，电机后座33通过螺纹连接于机器人平台下板11预留的位置并通过间隙配合连接直流电机34，使直流电机在工作过程中不会发生抖动而引起机器人平台失控。由直流电机34驱动的全向轮35通过刚性联轴器31与直流电机34连接，实现机器人平台的移动。

如图1、图3、图4所示，该实用新型共有四个独立轮系3绕机器人平台下板11中心呈九十度圆周阵列分布且直流电机34中心轴线与承重底盘1对称轴线正投影重合安装。三个独立轮系3未配置独立悬挂系统2，一个独立轮系3配置了独立悬挂系统2；未配置独立悬挂系统2的独立轮系3通过螺纹连接电机前座32、电机后座33于机器人平台下板11，配置了独立悬挂系统2的独立轮系3通过螺纹连接电机前座32、电机后座33于底板21未安装弹簧避震器26的一面。改变四个独立轮系3中直流电机34的转速，可通过独立轮系3间的差速实现机器人平台的移动、转向、旋转等运动指令。

如图1、图3、图4所示，当带独立悬挂的四轮机器人平台在平整的地面正常工作时，四个独立轮系3的全向轮35都能与地面充分接触，拥有足够的摩擦力保证带独立悬挂的四轮机器人平台运行平稳。实际工作时，所处工作环境大都不是平整的，普通机器人平台在工作过程中会发生颠簸，导致机器人重要零件损坏甚至普通机器人平台失控。当带独立悬挂的四轮机器人平台在坑洼地面工作时，配置了独立悬挂系统2的独立轮系3会在四个弹簧避震器26的作用下保证带独立悬挂的四轮机器人平台的四个全向轮35同时充分接触地面；如遇到小坑时，四个弹簧避震器26会伸长至原长，使通过螺纹连接于底板21的独立轮系3位置低于其他三个独立轮系3,只要小坑的最大深度小于等于弹簧避震器26恢复原长的伸长量就能确保带独立悬挂的四轮机器人平台平稳运行，其余时间的弹簧避震器26一直处于压缩状态，在弹簧避震器26的正常压缩收缩量范围内可确保带独立悬挂的四轮机器人平台平稳运行。由于四个弹簧避震器26分别通过上吊耳24、下吊耳25螺纹连接于机器人平台上板12、底板21，底板21通过L形连接件22螺纹连接于滑块23，滑块23与滑轨27滑动配合，滑轨27通过螺纹连接于承重铝架13，故弹簧避震器26在压缩和恢复原长时只能通过底板21带动独立轮系3在通过螺纹连接于滑块23的L形连接件22的连接作用下跟着滑块23沿滑轨27在竖直方向上做上下运动。

本实施例的实施原理是通过为四轮机器人平台的一个轮系配置独立悬挂系统2，利用独立悬挂系统2中四个相互平行的弹簧避震器26的缓冲冲程来保证四轮机器人平台在工作时，四个轮子能保持同时接触地面并减小四轮机器人平台在行进过程中的震动，即四轮机器人平台行进更加平稳高效；利用独立悬挂系统2中的平行滑轨27加滑块23进行机械定位。

以上具体实施方式的实施实例为本实用新型的较佳实例，仅用以说明本实用新型的技术方案，并非以此限制本实用新型的保护范围，故：依前述技术方案对部分或整体结构、外形、原理、实施技术等特征做的等效替换均应涵盖在本实用新型的保护范围中。

Claims (4)

1.一种带独立悬挂的四轮机器人平台，包括承重底盘（1）、独立悬挂系统（2）、独立轮系（3）；所述承重底盘（1）用于安装独立悬挂系统（2）和独立轮系（3）并承载机器人的重量，所述独立悬挂系统（2）分别与承重底盘（1）、独立轮系（3）为可拆卸连接，所述独立轮系（3）可拆卸的安装于承重底盘（1）或独立悬挂系统（2）。

2.根据权利要求1所述的带独立悬挂的四轮机器人平台，其特征还在于：所述的承重底盘（1）包括放置机器人的机器人平台上板（12）、螺纹连接于机器人平台上板（12）的机器人平台下板（11）、承重铝架（13）底面螺纹连接于机器人平台下板（11）且顶面螺纹连接于机器人平台上板（12）和机器人平台下板（11）上折弯处，其特征在于：机器人平台下板（11）、机器人平台上板（12）、承重铝架（13）之间为可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的带独立悬挂的四轮机器人平台，其特征还在于：所述独立悬挂系统（2）包括螺纹连接于机器人平台上板（12）的上吊耳（24）、螺纹连接于底板（21）的下吊耳（25）、螺纹连接于底板（21）并螺纹连接于滑块（23）的铝合金角铝（22）、螺纹连接于承重铝架（13）并与滑块（23）滑动连接的滑轨（27）、上端铰接于上吊耳（24）下端铰接于下吊耳（25）的弹簧避震器（26），其特征在于：带独立悬挂的四轮机器人平台在不平整的地面工作时，四个分别通过铰接上吊耳（24）、下吊耳（25）均匀螺纹连接于机器人平台上板（12）和底板（21）之间的弹簧避震器（26）可在三组互相平行的滑块（23）和滑轨（27）的限位作用下带动螺纹连接于底板（21）的独立轮系（3）做竖直方向上的伸缩运动，保证带独立悬挂的四轮机器人平台在不平整的地面工作时四个轮子同时接触地面，使带独立悬挂的四轮机器人平台运动保持平稳。

4.根据权利要求1所述的带独立悬挂的四轮机器人平台，其特征还在于：所述的独立轮系（3）包括一面螺纹连接于机器人平台下板（11）的电机后座（33）、一面螺纹连接于机器人平台下板（11）的电机前座（32）、螺纹连接于电机前座（32）并与电机后座（33）间隙配合的直流电机（34）、螺纹连接于直流电机（34）轴的联轴器（31）、螺纹连接于联轴器（31）的全向轮（35），其特征在于：所述联轴器（31）为刚性联轴器，将直流电机（34）和全向轮（35）通过螺钉自锁连接为一个整体，通过控制四个呈九十度圆周阵列且直流电机(34)中心轴线与承重底盘(1)对称轴线正投影重合安装的独立轮系（3）的转速，利用差速实现带独立悬挂的四轮机器人平台的平移、转向、旋转。

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