CN106114103A - 一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂*** - Google Patents

一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂*** Download PDF

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宋瑞
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Abstract

本发明公开了一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，包括位于前端的两驱动轮（4），两所述驱动轮（4）的内侧均设置有立板型的减速机支架（5），所述减速机支架（5）中心设置有用于穿过减速机（3）的输出轴且与所述驱动轮（4）同轴的第一通孔，两所述减速机支架（5）分别与平行四边形连杆摆动机构连接。本发明提供的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，能够保证驱动轮始终着地，提高机器人底盘的地面适应能力，防止驱动轮被从动轮架空，出现驱动轮空转或打滑的现象，影响机器人运动性能，并且减少驱动轮磨损，提高其运动稳定性和可靠性。

Description

一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***
技术领域
本发明涉及一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，属于轮式移动机器人技术领域。
背景技术
轮式移动机器人因结构简单，运动灵活，控制方便等优点被广泛应用于送餐，导购，陪护，安保等领域，同时无轨化的要求也对机器人的机械性能提出了更高的要求。现有的轮式移动机器人在驱动上多采用主动轮双轮差速驱动，从动轮辅助支撑，为了防止在凹凸不平的地面运动时，驱动轮被从动轮架空，影响机器人的正常运行，通常采用单摆臂式悬挂，也叫单横臂式悬挂，该结构简单，使用方便，但是该结构在摆动过程中，轮子会左右倾斜，并且轮间距改变较大，会加剧驱动轮的磨损，影响机器人运动性能，无法满足轮式移动机器人无轨化的使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够保证驱动轮始终着地，提高机器人底盘的地面适应能力，防止驱动轮被从动轮架空，出现驱动轮空转或打滑的现象，影响机器人运动性能，并且减少驱动轮磨损，提高其运动稳定性和可靠性的用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，包括位于前端的两驱动轮，两所述驱动轮的内侧均设置有立板型的减速机支架，所述减速机支架中心设置有用于穿过减速机的输出轴且与所述驱动轮同轴的第一通孔，两所述减速机支架分别与平行四边形连杆摆动机构连接；所述平行四边形连杆摆动机构包括设置于所述减速机支架的四角的均竖直向外延伸的凸缘，所述凸缘上均设置有中轴线与所述驱动轮的中轴线相垂直的第二通孔，两所述减速机支架的内侧均设置有悬挂固定支架，所述悬挂固定支架包括两前后向对称设置的立杆，所述立杆与所述减速机支架的相对面上上下向分布有两个凸耳，所述凸耳包括两前后向对称分布的薄板，所述薄板上设置有第三通孔，所述第三通孔的中轴线与所述驱动轮的中轴线相垂直，同侧的且相同水平高度的所述第二通孔和第三通孔之间活动式连有连杆，同侧的位于下端的所述第二通孔和位于上端的所述第三通孔之间活动式连有弹簧导杆，所述弹簧导杆外部套有弹簧。
所述输出轴穿过所述第一通孔后与所述驱动轮通过键固定连接；所述减速机与电机相连。
所述第二通孔内设置有石墨衬套。
上长销钉从内到外穿过位于上端的两所述石墨衬套和位于上端的两所述连杆的外端孔。
上长销钉固定连接位于上端的两所述石墨衬套和位于上端的两所述连杆的外端孔。
下长销钉从外到内穿过两所述弹簧导杆下端孔、位于下端的两所述连杆的外端孔和位于下端的两所述石墨衬套。
下长销钉固定连接两所述弹簧导杆下端孔、位于下端的两所述连杆的外端孔和位于下端的两所述石墨衬套。
所述凸耳之间设置有所述连杆的内端孔；上短销钉的个数为2个且分别与位于上端的且与其同侧的所述第三通孔相连，所述上短销钉上设置有用于穿过所述弹簧导杆的顶端并使弹簧导杆沿平行四边形的对角线方向运动的斜向孔，所述上短销钉穿过所述弹簧导杆的斜向孔、位于上端的所述第三通孔和位于上端的所述连杆的内端孔，所述斜向孔设置于位于上端的所述第三通孔外侧。
下短销钉的个数为2个且分别与位于下端的且与其同侧的所述第三通孔相连；所述下短销钉穿过位于下端的所述第三通孔和位于下端的所述连杆的内端孔后由开口销限位。
所述弹簧导杆的顶端设置有限位螺栓。
两所述驱动轮在之间设置有底盘，所述立杆的顶端穿出所述底盘后固定；所述底盘的后端下表面设置有从动轮。
所述减速机包括行星齿轮减速机；所述电机包括无刷直流伺服电机；所述驱动轮包括橡胶轮。
当驱动轮运动到地面下凹部位时，在弹簧压力的作用下，驱动轮向下运动，保证驱动轮始终着地，以提供足够的驱动力。
当驱动轮运动到地面上凸部位时，弹簧被压缩，驱动轮向上运动，从而缓冲地面对机器人的冲击。
同时，因采用平行四边形连杆摆动机构，驱动轮在上下移动时始终竖直，不会发生驱动轮左右倾斜的现象，减少驱动轮磨损，提高机器人寿命，运动稳定可靠。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明当地面不平时，平行四边形连杆摆动机构可以绕着悬挂固定支架摆动，同时压缩弹簧，驱动轮总成上下摆动，通过调整车轮距离地面的高度，始终保证车轮着地，避免了驱动轮空转或打滑的现象，也可以吸收路面的冲击能量，有效减小轮式移动机器人的振动，同时利用平行四边形的性质，保证驱动轮始终只能竖直上下移动，不会发生左右倾斜的现象，从而减少驱动轮磨损，提高了行走运动的可靠性和稳定性。
说明书附图
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中连杆摆动机构的结构示意图；
图3为本发明中减速机支架的结构示意图；
图4为图3的立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1~图4所示，一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，包括悬挂固定支架1、驱动轮总成和两个对称分布的平行四边形连杆摆动机构，驱动轮总成通过减速机支架5与平行四边形连杆摆动机构连接，可随着连杆摆动机构上下摆动。减速机支架5—连杆6—悬挂固定支架1—连杆6，组成平行四边形机构，平行四边形连杆摆动机构在摆动时，对角线距离改变，从而压缩弹簧7来实现驱动轮4始终着地和减震的目的。进一步地，根据平行四边形的性质可知，驱动轮4在随着连杆摆动机构上下摆动时，始终竖直，不会发生左右倾斜的现象，从而减少驱动轮4磨损，提高底盘16运动的稳定性和可靠性。
驱动轮总成包括驱动轮4、与所述驱动轮4连接的减速机3（驱动轮4通过键固定连接在减速机3的输出轴上，减速机3转动带动驱动轮4转动）以及与所述减速机3连接的电机2，所述减速机3通过法兰盘固定连接在减速机支架5上。
驱动轮总成通过所述减速机支架5转动安装在平行四边形连杆摆动机构上，具有连接方式如下：
上面：上长销钉10，穿过驱动轮总成一边的连杆6的一端上的孔，穿过石墨衬套13，穿过减速机支架5上面的孔，穿过石墨衬套13，再穿过驱动轮总成的另一边的连杆6一端上的孔；
下面：下长销钉9，穿过驱动轮总成一边的弹簧导杆8上的孔，连杆6的一端上的孔，穿过石墨衬套13，穿过减速机支架5下面的孔，穿过石墨衬套13，再穿过连杆6一端上的孔，再穿过驱动轮总成的另一边的弹簧导杆8上的孔；
上面连杆6的另一端，通过上短销钉11，可转动连接在悬挂固定支架1上面的孔上，同时弹簧导杆8穿过弹簧7，穿过上短销钉11上的孔，可在上短销钉11上的孔滑动，并通过限位螺栓15限位；
下面连杆6的另一端，通过下短销钉12，可转动连接在悬挂固定支架1下面的孔上。并通过开口销14限位。
所述平行四边形连杆摆动机构包括设置于所述减速机支架5的四角的均竖直向外延伸的凸缘，所述凸缘上均设置有中轴线与所述驱动轮4的中轴线相垂直的第二通孔，两所述减速机支架5的内侧均设置有悬挂固定支架1，所述悬挂固定支架1包括两前后向对称设置的立杆，所述立杆与所述减速机支架5的相对面上上下向分布有两个凸耳，所述凸耳包括两前后向对称分布的薄板，所述薄板上设置有第三通孔，所述第三通孔的中轴线与所述驱动轮4的中轴线相垂直，同侧的且相同水平高度的所述第二通孔和第三通孔之间活动式连有连杆6，同侧的位于下端的所述第二通孔和位于上端的所述第三通孔之间活动式连有弹簧导杆8，所述弹簧导杆8外部套有弹簧7。
所述第二通孔内设置有石墨衬套13。
上长销钉10从内到外穿过位于上端的两所述石墨衬套13和位于上端的两所述连杆6的外端孔。
下长销钉9从外到内穿过两所述弹簧导杆8下端孔、位于下端的两所述连杆6的外端孔和位于下端的两所述石墨衬套13。
所述凸耳之间设置有所述连杆6的内端孔；上短销钉11的个数为2个且分别与位于上端的且与其同侧的所述第三通孔相连，所述上短销钉11上设置有用于穿过所述弹簧导杆8的顶端并使弹簧导杆8沿平行四边形的对角线方向运动的斜向孔，所述上短销钉11穿过所述弹簧导杆8的斜向孔、位于上端的所述第三通孔和位于上端的所述连杆6的内端孔，所述斜向孔设置于位于上端的所述第三通孔外侧。
下短销钉12的个数为2个且分别与位于下端的且与其同侧的所述第三通孔相连；所述下短销钉12穿过位于下端的所述第三通孔和位于下端的所述连杆6的内端孔后由开口销14限位。
所述弹簧导杆8的顶端设置有限位螺栓15。
两所述驱动轮4在之间设置有底盘16，所述立杆的顶端穿出所述底盘16后固定；所述底盘16的后端下表面设置有从动轮17。
所述减速机3包括行星齿轮减速机；所述电机2包括无刷直流伺服电机；所述驱动轮4包括橡胶轮。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于，包括位于前端的两驱动轮（4），两所述驱动轮（4）的内侧均设置有立板型的减速机支架（5），所述减速机支架（5）中心设置有用于穿过减速机（3）的输出轴且与所述驱动轮（4）同轴的第一通孔，两所述减速机支架（5）分别与平行四边形连杆摆动机构连接；所述平行四边形连杆摆动机构包括设置于所述减速机支架（5）的四角的均竖直向外延伸的凸缘，所述凸缘上均设置有中轴线与所述驱动轮（4）的中轴线相垂直的第二通孔，两所述减速机支架（5）的内侧均设置有悬挂固定支架（1），所述悬挂固定支架（1）包括两前后向对称设置的立杆，所述立杆与所述减速机支架（5）的相对面上上下向分布有两个凸耳，所述凸耳包括两前后向对称分布的薄板，所述薄板上设置有第三通孔，所述第三通孔的中轴线与所述驱动轮（4）的中轴线相垂直，同侧的且相同水平高度的所述第二通孔和第三通孔之间活动式连有连杆（6），同侧的位于下端的所述第二通孔和位于上端的所述第三通孔之间活动式连有弹簧导杆（8），所述弹簧导杆（8）外部套有弹簧（7）。
2.根据权利要求1所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：所述输出轴穿过所述第一通孔后与所述驱动轮（4）通过键固定连接；所述减速机（3）与电机（2）相连。
3.根据权利要求1所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：所述第二通孔内设置有石墨衬套（13）。
4.根据权利要求3所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：上长销钉（10）从内到外穿过位于上端的两所述石墨衬套（13）和位于上端的两所述连杆（6）的外端孔。
5.根据权利要求3所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：下长销钉（9）从外到内穿过两所述弹簧导杆（8）下端孔、位于下端的两所述连杆（6）的外端孔和位于下端的两所述石墨衬套（13）。
6.根据权利要求1所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：所述凸耳之间设置有所述连杆（6）的内端孔；上短销钉（11）的个数为2个且分别与位于上端的且与其同侧的所述第三通孔相连，所述上短销钉（11）上设置有用于穿过所述弹簧导杆（8）的顶端并使弹簧导杆（8）沿平行四边形的对角线方向运动的斜向孔，所述上短销钉（11）穿过所述弹簧导杆（8）的斜向孔、位于上端的所述第三通孔和位于上端的所述连杆（6）的内端孔，所述斜向孔设置于位于上端的所述第三通孔外侧。
7.根据权利要求1所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：下短销钉（12）的个数为2个且分别与位于下端的且与其同侧的所述第三通孔相连；所述下短销钉（12）穿过位于下端的所述第三通孔和位于下端的所述连杆（6）的内端孔后由开口销（14）限位。
8.根据权利要求1所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：所述弹簧导杆（8）的顶端设置有限位螺栓（15）。
9.根据权利要求1所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：两所述驱动轮（4）在之间设置有底盘（16），所述立杆的顶端穿出所述底盘（16）后固定；所述底盘（16）的后端下表面设置有从动轮（17）。
10.根据权利要求2所述的一种用于轮式移动机器人的多连杆悬挂***，其特征在于：所述减速机（3）包括行星齿轮减速机；所述电机（2）包括无刷直流伺服电机；所述驱动轮（4）包括橡胶轮。
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