CN108382146B - 一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置，包括底盘、安装在底盘左右两侧的车轮驱动装置、安装在底盘上的组合式车身减震装置；组合式车身减震装置包括自下而上依次相连的XZ向减震装置模块、YZ向减震装置模块、车身安装架模块；XZ向减震装置模块包括固定支撑架、XZ向支撑架、第一减震器和XZ向连接杆；YZ向减震装置模块包括YZ向支撑架、第三减震器和若干个YZ向连接杆；车身安装架模块包括车身安装板、车身板连接杆、板簧。本发明方便于安装于拆卸，能够有效地对从X、Y、Z多个方向减缓车身震动，提高机器人运动的稳定性，抑制移动机器人转弯时给车身带来的转弯惯性。

Description

一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体的说是一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置。

背景技术

在轮式全地形移动机器人驱动装置中，驱动轮和底盘通常是刚性连接的。当机器人在室外复杂地面上行走时，地面的高低不平会引起机器人的震动。采用车身悬挂装置或车轮悬挂装置减缓机器人车身减缓机器人震动。

如中国专利号201610103764.2发明专利中公开了一种地面移动机器人全向轮悬挂装置，包括驱动机构、传动轴、全向轮、悬挂基体、两个连接长度相等且平行布置的悬挂摇臂，悬挂摇臂的两端均采用铰接连接的方式与悬挂基体、驱动机构连接；所述的底盘主体与驱动机构的其中一个铰接点之间设置有弹性支撑组件。该悬挂装置中弹性支撑组件只能够实现对单一方向上的减震，减震效果明显，无法使用复杂地形。

如中国专利号201610021805.3中公开了一种轮式移动机器人悬挂装置，包括：底盘，所述底盘中部开有用于穿过车轮的第一通孔，所述第一通孔前端的所述底盘上固定设置有弹簧导杆固定座，所述第一通孔后端的所述底盘上固定设置有支撑座。该悬挂装置在进行减震时，由于弹簧和导杆配合使用，只能起到对竖直方向上的作用力减弱，减震效果差，减震方式单一。

综上可以看出，车身悬挂装置或车轮减震装置由于架上机器人车身而不能同时从X、Y、Z方向有效地减缓车身震动，也不能有效地抑制移动机器人转弯时给车身带来的转弯惯性。目前，急需一种能够从多个方向实现对移动机器人减震的车身悬挂装置。

发明内容

为了避免和解决上述技术问题，本发明提出了一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置，包括底盘、安装在底盘左右两侧的车轮驱动装置、安装在底盘上的组合式车身减震装置。

作为本发明的进一步改进，所述底盘包括对称分布的两个L型车轮固定板、两个分别与L型车轮固定板相连且构成矩形框架的横梁、安装在矩形框架内的底板。两个L型车轮固定板分布在左右两侧，任一个横梁的两端分别与两个L型车轮固定板相连，组合式车身减震装置则放置在形成的矩形框架内。

作为本发明的进一步改进，所述车轮驱动装置为四个且安装在底盘的左前、左后、右前和右后四个方位处，所述车轮驱动装置包括安装在L型车轮固定板内侧的伺服电机、与伺服电机相连的车轮。

四个个车轮驱动装置通过定位孔和螺栓安装在两个L型车轮固定板上。

作为本发明的进一步改进，所述组合式车身减震装置包括自下而上依次相连的XZ向减震装置模块、YZ向减震装置模块、车身安装架模块。

作为本发明的进一步改进，所述XZ向减震装置模块包括两个呈对称分布的固定支撑架、位于两个固定支撑架之间的两个XZ向支撑架、两端分别铰接在固定支撑架和XZ向支撑架上的第一减震器和若干个XZ向连接杆、两端分别铰接在相邻的XZ向支撑架上三分点处的两个第二减震器。

作为本发明的进一步改进，所述固定支撑架上的第一减震器为两个且连接在固定支撑架和XZ向支撑的三分点处。

作为本发明的进一步改进，所述XZ向连接杆安装在固定支撑架和XZ向支撑架的前后两端，任一端处的XZ向连接杆为呈上下分布且斜向上设置的两个。

作为本发明的进一步改进，所述YZ向减震装置模块包括与两个YZ向支撑架、两端分别铰接在YZ向支撑架和XZ向支撑架上的第三减震器和若干个YZ向连接杆。

作为本发明的进一步改进，所述第三减震器连接在YZ向支撑架和XZ向支撑架的中点处。

作为本发明的进一步改进，所述YZ向连接杆安装在YZ向支撑架和XZ向支撑架的同一侧，同一侧的YZ向连接杆为呈前后分布且斜向前上方设置的两个。

作为本发明的进一步改进，所述车身安装架模块包括车身安装板、呈左右对称分布在车身安装板上且两端分别铰接在车身安装板和YZ向支撑架上的车身板连接杆和第四减震器、两端分别铰接在左侧和右侧车身板连接杆上的板簧。

作为本发明的进一步改进，所述车身板连接杆为前后分布的两组且每组为两个。

本发明的有益效果是：

本发明结构设计合理，操作简单，采用模块化的组合式车身减震装置，方便于安装于拆卸，使全地形移动机器人适用于室内与室外环境行走，通过XZ向减震装置模块、YZ向减震装置模块，能够有效地对从X、Y、Z多个方向减缓车身震动，提高机器人运动的稳定性，并能有效地抑制移动机器人转弯时给车身带来的转弯惯性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中组合式车身减震装置的立体结构示意图；

图3为本发明中组合式车身减震装置的主视图；

图4为本发明中组合式车身减震装置的右视图；

图5为本发明中组合式车身减震装置的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。

如图1至图5所示，一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置，包括底盘1、安装在底盘1左右两侧的车轮驱动装置2、安装在底盘1上的组合式车身减震装置3。

所述底盘1包括对称分布的两个L型车轮固定板11、两个分别与L型车轮固定板11相连且构成矩形框架的横梁12、安装在矩形框架内的底板13。使用时，两个L型车轮固定板分布在左右两侧，任一个横梁12的两端分别与两个L型车轮固定板11相连，组合式车身减震装置3则放置在形成的矩形框架内。

所述车轮驱动装置2为四个且安装在底盘1的左前、左后、右前和右后四个方位处，所述车轮驱动装置2包括安装在L型车轮固定板11内侧的伺服电机21、与伺服电机21相连的车轮22。使用时，伺服电机21启动提供给车轮22转速，通过四轮驱动的方式，提高整个车身悬挂装置的越野能力。

四个个车轮驱动装置2通过定位孔和螺栓安装在两个L型车轮固定板11上。

所述组合式车身减震装置3包括自下而上依次相连的XZ向减震装置模块31、YZ向减震装置模块32、车身安装架模块33。

所述XZ向减震装置模块31包括两个呈对称分布的固定支撑架311、位于两个固定支撑架311之间的两个XZ向支撑架312、两端分别铰接在固定支撑架311和XZ向支撑架312上的第一减震器313和若干个XZ向连接杆314、两端分别铰接在相邻的XZ向支撑架312上三分点处的两个第二减震器315。所述XZ向支撑架312位于固定支撑架311的上方且与固定支撑架311为平行设置。使用时，第二减震器315能够消减XZ向支撑架312之间的作用力。

所述固定支撑架311上的第一减震器313为两个且连接在固定支撑架311和XZ向支撑312的三分点处。使用时，第一减震器313通过三分放置的方式，能够使得XZ向支撑312上各处均能够充分起到减震的效果。

所述XZ向连接杆314安装在固定支撑架311和XZ向支撑架312的前后两端，任一端处的XZ向连接杆314为呈上下分布且斜向上设置的两个。使用时，XZ向连接杆314结合第一减震器313，能够消减机器人在XZ向上受到的地面作用力。

所述YZ向减震装置模块32包括与两个YZ向支撑架321、两端分别铰接在YZ向支撑架321和XZ向支撑架312上的第三减震器322和若干个YZ向连接杆323。

所述第三减震器322连接在YZ向支撑架321和XZ向支撑架312的中点处。

所述YZ向连接杆323安装在YZ向支撑架321和XZ向支撑架312的同一侧，同一侧的YZ向连接杆323为呈前后分布且斜向前上方设置的两个。使用时，YZ向连接杆323结合第三减震器322，能够消减机器人受到的YZ方向上的作用力。

所述车身安装架模块33包括车身安装板331、呈左右对称分布在车身安装板331上且两端分别铰接在车身安装板331和YZ向支撑架321上的车身板连接杆332和第四减震器334、两端分别铰接在左侧和右侧车身板连接杆332上的板簧333。使用时，通过板簧333和车身板连接杆332配合，能够消除车身安装板331与底盘1间的作用力。

所述车身板连接杆332为前后分布的两组且每组为两个。

下面对本发明的工作原理作进一步阐述：

工作时，机器人在车轮驱动装置2的作用下运动，当地面起伏波动大且情况复杂时，来自地面的作用力经底盘1传递到固定支撑架311上，由于受到的作用力方向多变，通过第一减震器313和XZ向连接杆314，固定支撑架311和XZ向支撑架312的相对位置会发生变化，并消减沿XZ方向上的地面作用力；通过第二减震器315作用，还能够进一步消减相邻XZ向支撑架312之间的作用力；通过第三减震器322和YZ向连接杆323，YZ向支撑架321和XZ向支撑架312的相对位置变化，并消减沿YZ方向上的地面作用力；消减后的地面作用力在经过板簧333和车身板连接杆332时，进一步消减，通过多层消减的方式，实现减震作用，同时还保证了整个车身悬挂装置具有高强度和匹配的挠度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置，其特征在于：包括底盘（1）、安装在底盘（1）左右两侧的车轮驱动装置（2）、安装在底盘（1）上的组合式车身减震装置（3）；

所述组合式车身减震装置（3）包括自下而上依次相连的XZ向减震装置模块（31）、YZ向减震装置模块（32）、车身安装架模块（33）；

所述XZ向减震装置模块（31）包括两个呈对称分布的固定支撑架（311）、位于两个固定支撑架（311）之间的两个XZ向支撑架（312）、两端分别铰接在固定支撑架（311）和XZ向支撑架（312）上的第一减震器（313）和若干个XZ向连接杆（314）、两端分别铰接在相邻的XZ向支撑架（312）上三分点处的两个第二减震器（315）；

所述固定支撑架（311）上的第一减震器（313）为两个且连接在固定支撑架（311）和XZ向支撑架（312）的三分点处；

所述YZ向减震装置模块（32）包括两个YZ向支撑架（321）、两端分别铰接在YZ向支撑架（321）和XZ向支撑架（312）上的第三减震器（322）和若干个YZ向连接杆（323）；所述车身安装架模块（33）包括车身安装板（331）、呈左右对称分布在车身安装板（331）上且两端分别铰接在车身安装板（331）和YZ向支撑架（321）上的车身板连接杆（332）和第四减震器（334）、两端分别铰接在左侧和右侧车身板连接杆（332）上的板簧（333）。

2.根据权利要求1所述的一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置，其特征在于：所述XZ向连接杆（314）安装在固定支撑架（311）和XZ向支撑架（312）的前后两端，任一端处的XZ向连接杆（314）为呈上下分布且斜向上设置的两个。

3.根据权利要求1所述的一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置，其特征在于：所述第三减震器（322）连接在YZ向支撑架（321）和XZ向支撑架（312）的中点处。

4.根据权利要求1所述的一种全地形移动机器人组合式车身悬挂装置，其特征在于：同一个YZ向支撑架（321）上的YZ向连接杆（323）为呈前后分布且斜向前上方设置的两个。

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