CN108974181A - 减震缓冲装置以及具有其的移动机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减震缓冲装置以及具有其的移动机器人。该减震缓冲装置，包括：下固定件和上固定件，两者沿竖直方向间隔开设置；竖直移动组件，包括第一连接件和第二连接件，第二连接件沿竖直方向可移动地连接至第一连接件，其中第一连接件连接至下固定件，第二连接件连接至上固定件；第一弹性件，连接在下固定件和上固定件之间，且具有第一刚度；第二弹性件，位于下固定件和上固定件之间，第二弹性件具有第二刚度，第二弹性件在第一弹性件被压缩至预定长度后被压缩。该减震缓冲装置通过两种弹性件(即第一弹性件和第二弹性件)来实现变刚度的缓冲减震。移动机器人无论在空载还是不同负载时，都能够平顺运动，进而大大降低了底盘后仰和前倾程度。

Description

减震缓冲装置以及具有其的移动机器人

技术领域

本发明涉及移动机器人领域，具体地说，涉及一种减震缓冲装置、以及具有该减震缓冲装置的移动机器人。

背景技术

随着现代电子商务和物流业的迅猛发展，货物周转频率高，品类繁多，数量庞大，导致各类货物入库、保管、分拣、出库等工作量繁重，目前例如自动导引运输车(AutomatedGuided Vehicle，AGV)等的移动机器人已经被广泛应用于电商和物流业。此外，移动机器人在智能工厂内也逐步代替人工在车间内搬运物料。

但是目前，有的移动机器人没有减震缓冲装置、或者仅有一种刚性的减震缓冲装置，其对地面的适应性较差。因此，移动机器人在运动时晃动严重，尤其在搬运货物时更为体现。

因此，有必要提供一种用于移动机器人的减震缓冲装置、以及具有该减震缓冲装置的移动机器人，以解决上述问题。

发明内容

为至少部分地解决现有技术存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种减震缓冲装置，包括：下固定件和上固定件，两者沿竖直方向间隔开设置；竖直移动组件，所述竖直移动组件包括第一连接件和第二连接件，所述第二连接件沿竖直方向可移动地连接至所述第一连接件，其中所述第一连接件连接至所述下固定件，所述第二连接件连接至所述上固定件；第一弹性件，所述第一弹性件连接在所述下固定件和所述上固定件之间，且具有第一刚度；第二弹性件，所述第二弹性件位于所述下固定件和所述上固定件之间，所述第二弹性件具有第二刚度，所述第二弹性件在所述第一弹性件被压缩至预定长度后被压缩。

示例性地，所述第二刚度大于所述第一刚度。

示例性地，所述第一弹性件为矩形弹簧和/或圆形弹簧。

示例性地，所述第二弹性件为蝶形弹簧、矩形弹簧和/或圆形弹簧。

示例性地，所述减震缓冲装置包括多个第二弹性件，所述多个第二弹性件位于所述第一弹性件的周围。

示例性地，所述下固定件和所述上固定件上均设置吸震导向圈，所述第一弹性件的下端和上端分别容纳在所述吸震导向圈内，所述吸震导向圈的尺寸与所述第一弹性件的下端和上端的尺寸相适配。

示例性地，所述第一连接件为沿竖直方向延伸的导向杆，所述第二连接件为套设在所述导向杆上的直线轴承。

示例性地，所述上固定件和所述下固定件分别为上固定板和下固定板，所述导向杆的底端连接至所述下固定板，所述上固定板上设置有通孔，所述直线轴承穿过所述通孔连接至所述上固定板。

示例性地，所述导向杆的上端设置有限位件，所述限位件用于限制所述直线轴承的移动范围。

示例性地，所述第二弹性件套设在所述导向杆上，在所述减震缓冲装置未负载时，所述第二弹性件在所述直线轴承的下方且与所述直线轴承底端间隔开设置，在所述第一弹性件被压缩至所述预定长度后，所述直线轴承底端与所述第二弹性件接触。

示例性地，所述减震缓冲装置包括在所述第一弹性件周围均匀设置的多个竖直移动组件，所述第二弹性件的数量与所述竖直移动组件的数量相对应。

示例性地，所述减震缓冲装置包括两个竖直移动组件，所述两个竖直移动组件位于所述第一弹性件的两侧。

示例性地，所述减震缓冲装置包括多个第二弹性件，所述多个第二弹性件均匀地设置在所述第一弹性件的周围，其中，所述多个第二弹性件的上端与所述上固定件间隔开设置；或者/以及所述多个第二弹性件的下端与所述下固定件间隔开设置。

示例性地，所述减震缓冲装置包括万向轮和/或万向球，其连接至所述下固定件的底部。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种移动机器人，所述移动机器人包括：本体；如上所述的人一种减震缓冲装置，所述减震缓冲装置的上固定件连接至所述本体的底部；以及轮子，所述轮子连接至所述减震缓冲装置的下固定件。

本发明提供的减震缓冲装置通过两种弹性件(即第一弹性件和第二弹性件)来实现变刚度的缓冲减震。具体地，移动机器人在无负载仅克服自重或低负载时，第一弹性件被压缩，此时仅第一弹性件起作用。随着负载较大，第一弹性件被压缩到一定程度后，开始同时压缩第一弹性件和第二弹性件，从而通过两种弹性件刚度的叠加来实现自适应减震缓冲。此外，移动机器人无论在空载还是不同负载时，都能够平顺运动，进而大大降低了底盘后仰和前倾程度。尤其是在路面不平整的情况下，其缓冲作用尤为突出。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1为根据本发明一个实施例的减震缓冲装置的示意图；

图2A为安装有根据本发明一个实施例的减震缓冲装置的移动机器人经过地面上的凸起的示意图；以及

图2B为安装有根据本发明一个实施例的减震缓冲装置的移动机器人经过地面上的凹陷的示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

根据本发明的一个方面，提供一种减震缓冲装置。该减震缓冲装置可以用于移动机器人，特别是AGV车。这种减震缓冲装置通常安装在移动机器人的底部，通常设置在移动机器人的底盘和轮子之间。本发明提供的减震缓冲装置能够在移动机器人空载和负载时，保证机器人平顺运动。应理解，该缓冲装置还可以用于其他需要减震的设备上。图1示出了根据本发明一个实施例的减震缓冲装置100，下面将结合附图对减震缓冲装置100进行详细描述。减震缓冲装置100包括下固定件110和上固定件120、竖直移动组件130、第一弹性件140和第二弹性件150。

下固定件110和上固定件120沿竖直方向间隔开设置。上固定件120在下固定件110的上方与下固定件110相对设置。下固定件110和上固定件120可以呈板状，即分别为下固定板和上固定板。

竖直移动组件130包括第一连接件132和第二连接件134。第二连接件134沿竖直方向可移动地连接至第一连接件132。第一连接件132连接至下固定件110，第二连接件134连接至上固定件120。通过第二连接件134相对于第二连接件132在竖直方向上的移动，来改变下固定件110和上固定件120之间的距离。示例性地，第一连接件132和第二连接件134可以分别为相互匹配的滑轨和滑轮、或者可以分别为相互匹配的滑槽和滑块，滑轨和滑槽沿竖直方向延伸，进而将滑轮和滑块限定在沿竖直方向移动。在此情况下，下固定件110可以连接至第一连接件132的下部，上固定件120可以连接至第二连接件134。

第一弹性件140连接在下固定件110和上固定件120之间，且具有第一刚度。第一弹性件140的上端连接至上固定件120，且下端连接至下固定件110。示例性地，下固定件110和上固定件120上可以设置有吸震导向圈162和164，举例来说，吸震导向圈162和164的一部分可以分别嵌在下固定件110和上固定件120上。第一弹性件140的下端和上端分别容纳在吸震导向圈162和164内。吸震导向圈162和164的尺寸分别与第一弹性件140的下端和上端的尺寸相适配，从而使第一弹性件140的下端和上端分别连接至下固定件110和上固定件120上。吸震导向圈162和164的形状可以为圆形、矩形等，只要能够对第一弹性件140起到限位作用即可。吸震导向圈162和164可以由具有一定弹性且硬度足够的材料制成，例如可以由橡胶制成。吸震导向圈162和164可以吸收安装有减震缓冲装置的设备(如移动机器人)在移动过程中，第一弹性件140的震动以及第一弹性件140与下固定件110和上固定件120之间的碰撞产生的噪音。此外，吸震导向圈162和164还能够引导第一弹性件140仅进行沿竖直方向的伸缩运动。

第二弹性件150位于下固定件110和上固定件120之间，第二弹性件150具有第二刚度。第二弹性件150在第一弹性件140被压缩至预定长度后被压缩。第二弹性件150可以与下固定件110或上固定件120间隔开设置，或者与两者均间隔开设置，这样，上固定件120下降使第一弹性件140压缩至预定长度后才能够压缩第二弹性件150。由于下固定件110和上固定件120分别连接至第一连接件132和第二连接件134，第二弹性件150也可以在上固定件120下降一定高度后，由第一连接件132和/或第二连接件134压缩。根据竖直移动组件130以及下固定件110和上固定件120的结构，第二弹性件150有多种设置方式，只要能够实现其功能即可，后文将对本发明的一种实施方式进行详细描述。

本发明提供的减震缓冲装置100通过两种弹性件(即第一弹性件和第二弹性件)来实现变刚度的缓冲减震。具体地，减震缓冲装置100在无负载仅克服自重或低负载时，第一弹性件被压缩，此时仅第一弹性件起作用。随着负载较大，第一弹性件被压缩到一定程度后，开始同时压缩第一弹性件和第二弹性件，从而通过两种弹性件刚度的叠加来实现自适应减震缓冲。

此外，安装有减震缓冲装置100的设备(如移动机器人)无论在空载还是不同负载时，都能够平顺运动，进而大大降低了底盘后仰和前倾程度。尤其是在路面不平整的情况下，其缓冲作用尤为突出。如图2A-2B所示，当移动机器人经过凸台200时，前轮210先过凸台200，接着驱动轮220着地。在后轮230经过凸台200时，前轮210的减震缓冲装置的弹性件被压缩一定高度，并且根据移动机器人的负载情况，可以产生变刚度缓冲的减震作用。当移动机器人经过凹坑200’时，前轮210先过凹坑200’，接着驱动轮220着地。在后轮230经过凹坑200’时，前轮210的减震缓冲装置的弹性件的压缩量减小，其支撑力减小，仅第一弹性件起作用。同理，其他轮子经过凸台或凹坑，减震缓冲装置100都能够起到良好的缓冲减震作用。

示例性地，第二弹性件150的第二刚度大于第一弹性件140的第一刚度。第一刚度和第二刚度可以根据期望的减震幅度来决定。目前，电子商务和物流业通过所使用的货架自重为几百斤，在满载货物后，可以达到一吨以上。在此情况下，第一弹性件140可以为矩形弹簧和/或圆形弹簧。第二弹性件150则可以选择刚度较大且占用空间较小的蝶形弹簧。当然，如果刚度能够满足需求，第二弹性件150可以采用其他形式的弹簧，例如刚度较大的矩形弹簧或圆形弹簧。第二弹性件150的第二刚度可以达到第一弹性件140的第一刚度的十倍或者更多。

示例性地，减震缓冲装置100可以包括多个第二弹性件150，例如图中所示的两个，多个第二弹性件150位于第一弹性件140的周围。

在竖直移动组件130的一个实施例中，第一连接件132为沿竖直方向延伸的导向杆，第二连接件134为套设在导向杆上的直线轴承。直线轴承沿着导向杆可以在竖直方向上自由移动。示例性地，导向杆的底端连接至下固定件110，直线轴承的中部连接至上固定件120。例如，上固定件120上设置有贯穿的通孔，直线轴承穿过该通孔连接至上固定件120，这样直线轴承沿着导向杆在竖直方向上移动时，带动上固定件120在竖直方向上移动。示例性地，导向杆的上端设置有限位件136。限位件136用于限制直线轴承134的移动范围。

示例性地，第二弹性件150可以套设在导向杆上。在减震缓冲装置未负载时，第二弹性件150在直线轴承的下方，且与直线轴承的底端间隔开设置。在第一弹性件140被压缩至预定长度后，直线轴承的底端与第二弹性件150接触，开始对第二弹性件150进行压缩，此时第一弹性件和第二弹性件同时起作用。

可选地，第二弹性件150也可以独立于竖直移动组件130来设置，在减震缓冲装置包括多个第二弹性件150的情况下，多个第二弹性件150可以均匀地设置在第一弹性件140的周围。可选地，多个第二弹性件150的上端可以与上固定件120间隔开设置。在此情况下，多个第二弹性件150的下端可以固定至下固定件。反之亦然，可选地，多个第二弹性件150的下端可以与下固定件110间隔开设置。在此情况下，多个第二弹性件150的上端可以固定至上固定件。

在图示的实施例中，多个第二弹性件150的数量可以与多个竖直移动组件130的数量相对应。每个第二弹性件150都对应地套设在对应的竖直移动组件130上，进而实现紧凑的结构。如图1中所示，减震缓冲装置100可以包括两个竖直移动组件130，对应地包括两个第二弹性件150，两个竖直移动组件130分别位于第一弹性件140的两侧。

根据本发明的另一个方面，还提供一种移动机器人，该移动机器人包括本体、如上所述的人一种减震缓冲装置100和轮子。减震缓冲装置100的上固定件120连接至本体的底部。轮子连接至减震缓冲装置100的下固定件110。轮子可以为万向轮和/或万向球。

采用本发明提供的减震缓冲装置100的移动机器人，其驱动轮和各个万向轮都能够同时着地，保证移动机器人底盘保持水平。其次，当移动机器人在凹凸不平的路面运动时，依靠弹性件可以对机器人本体提供缓冲减震的作用。此外，还能够降低在移动机器人启动和制动过程中底盘后仰和前倾程度，并适应空载及不同负载时的缓冲。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或至少两个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或装置进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在至少两个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的装置权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种减震缓冲装置，其特征在于，包括：

下固定件和上固定件，两者沿竖直方向间隔开设置；

竖直移动组件，所述竖直移动组件包括第一连接件和第二连接件，所述第二连接件沿竖直方向可移动地连接至所述第一连接件，其中所述第一连接件连接至所述下固定件，所述第二连接件连接至所述上固定件；

第一弹性件，所述第一弹性件连接在所述下固定件和所述上固定件之间，且具有第一刚度；

第二弹性件，所述第二弹性件位于所述下固定件和所述上固定件之间，所述第二弹性件具有第二刚度，所述第二弹性件在所述第一弹性件被压缩至预定长度后被压缩。

2.如权利要求1所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述第二刚度大于所述第一刚度。

3.如权利要求1所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述第一弹性件为矩形弹簧和/或圆形弹簧。

4.如权利要求1所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述第二弹性件为蝶形弹簧、矩形弹簧和/或圆形弹簧。

5.如权利要求1所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述减震缓冲装置包括多个第二弹性件，所述多个第二弹性件位于所述第一弹性件的周围。

6.如权利要求1所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述下固定件和所述上固定件上均设置吸震导向圈，所述第一弹性件的下端和上端分别容纳在所述吸震导向圈内，所述吸震导向圈的尺寸与所述第一弹性件的下端和上端的尺寸相适配。

7.如权利要求1-6中任一项所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述第一连接件为沿竖直方向延伸的导向杆，所述第二连接件为套设在所述导向杆上的直线轴承。

8.如权利要求7所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述上固定件和所述下固定件分别为上固定板和下固定板，所述导向杆的底端连接至所述下固定板，所述上固定板上设置有通孔，所述直线轴承穿过所述通孔连接至所述上固定板。

9.如权利要求7所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述导向杆的上端设置有限位件，所述限位件用于限制所述直线轴承的移动范围。

10.如权利要求7所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述第二弹性件套设在所述导向杆上，

在所述减震缓冲装置未负载时，所述第二弹性件在所述直线轴承的下方且与所述直线轴承底端间隔开设置，

在所述第一弹性件被压缩至所述预定长度后，所述直线轴承底端与所述第二弹性件接触。

11.如权利要求10所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述减震缓冲装置包括在所述第一弹性件周围均匀设置的多个竖直移动组件，所述第二弹性件的数量与所述竖直移动组件的数量相对应。

12.如权利要求11所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述减震缓冲装置包括两个竖直移动组件，所述两个竖直移动组件位于所述第一弹性件的两侧。

13.如权利要求7所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述减震缓冲装置包括多个第二弹性件，所述多个第二弹性件均匀地设置在所述第一弹性件的周围，其中，

所述多个第二弹性件的上端与所述上固定件间隔开设置；或者/以及

所述多个第二弹性件的下端与所述下固定件间隔开设置。

14.如权利要求1所述的减震缓冲装置，其特征在于，所述减震缓冲装置包括万向轮和/或万向球，其连接至所述下固定件的底部。

15.一种移动机器人，其特征在于，所述移动机器人包括：

本体；

权利要求1-13中任一项所述的减震缓冲装置，所述减震缓冲装置的上固定件连接至所述本体的底部；以及

轮子，所述轮子连接至所述减震缓冲装置的下固定件。