CN109305245A - 一种可越障的悬挂轮式移动平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可越障的悬挂轮式移动平台，包括安装在车身主体上端面的监测感知周围环境的激光雷达、安装在车身主体内部用于控制整车的工控机；还包括安装在车身主体下方的车轮，且车轮连接在轮座上，所述轮座通过减震装置连接短支撑杆，该移动平台能够主动调整车身离地高度和倾斜角度，提高狭小空间和倾斜路面的通过能力，满足不同功能需求。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体为一种可越障的悬挂轮式移动平台。
背景技术
近年来，轮式移动机器人以其优越的运动性能在日常工作生活中得到广泛应用，但是轮式机器人只能在路况比较简单的情况下有良好的工作状态，一旦遇到崎岖路面、台阶状障碍物时就无法继续运动，所以如何解决这个问题，让轮式机器人能够对崎岖路面有良好的运动性能，同时能够实现通过台阶状障碍物，有良好的越障能力具有重要意义。现存的一些悬挂轮式移动平台结构较复杂控制困难，所以设计一种结构简单易于控制的有良好地面适应能力的移动机器人十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可越障的悬挂轮式移动平台，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可越障的悬挂轮式移动平台，包括安装在车身主体上端面的监测感知周围环境的激光雷达、安装在车身主体内部的控制轮毂电机驱动器的工控机；还包括安装在车身主体下方的车轮，且车轮的中心转动连接有轮座，所述轮座通过连杆连接短支撑杆，并且在轮座安装有减震装置支撑横向设置的短支撑杆，每个所述短支撑杆通过角接触球轴承、卡簧依次连接两个长支撑杆形成三连杆机构，两个长支撑杆与车身主体上的连接块通过角接触球轴承连接，形成四连杆机构；车身主体和长支撑杆上之间铰接电推缸的两端。
优选的，还包括所述车身主体上连接有的三组动力源进行供电、六套驱动器，每组动力源均包括电源和电源座，且电源通过电源座固定在车身主体；每套驱动器包括安装在车身主体内部的电推缸驱动器、轮毂电机驱动器；
优选的，所述电推缸驱动器实现电推缸的直线运动，通过电推缸动作带动四连杆机构运动实现车轮的提升；
优选的，每个轮座上的所述减震装置选用两个对称设置的橡胶弹簧；
优选的，所述车轮由橡胶轮胎和轮毂电机组成且安装在轮座上；
优选的，所述激光雷达可选用型号为现有的velodyne 激光雷达、CE30固态面阵激光雷达任意一种；
优选的，所述工控机选用现有的研华工控机Advantech、西门子工控机Siemens、康泰克工控机Cntec中任意一种螺纹安装在车身主体上；
优选的，所述轮毂电机驱动器选用AKD系列伺服驱动器、AKD PDMM可编程多轴控制驱动器任意一种；
优选的，所述电推缸和电推缸驱动器均采用DT系列电动推杆、HL系列T型垂直电动推杆中任意一种配套设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该移动平台能够主动调整整车车身离地高度和倾斜角度，提高狭小空间和倾斜路面的通过能力，满足不同功能需求；
2、该移动平台中悬挂轮采用四连杆式结构，相比现存其他多杆形式的悬挂轮，结构紧凑简单，只需电缸直线运动可实现车轮的提升与下落，易于控制，可自形成模块化，实现快速替换安装；
3、该移动平台采用四连杆式结构，可分散受力，延长使用寿命。电推缸安装在两杆之间，既保护电推缸免受径向力，又减轻电推缸所需推力；
4、该移动平台车轮采用轮毂电机，相比其他采用普通车轮的移动平台，不需要考虑动力传递部分，节省空间；
5 、该移动平台可以通过前中后三对悬挂轮协作，调整车轮相对车体高度，从而通过沟壑路况或者台阶状障碍物。
附图说明
图1为本发明一种可越障的悬挂轮式移动平台一种实施例的立体结构示意图；
图2为本发明可越障的悬挂轮式移动平台去一侧悬挂轮的左视图；
图3为本发明可越障的悬挂轮式移动平台仰视图；
图4为本发明可越障的悬挂轮式移动平台在路面倾斜时立体结构示意图；
图5为本发明可越障的悬挂轮式移动平台在主动越障时立体结构示意图。
图中：1、连杆；2、车轮；3、轮座；4、橡胶弹簧；5、短支撑杆；6、长支撑杆；7电推缸；8、车身主体；9、激光雷达；10、电推缸驱动器；11、轮毂电机驱动器；12、电源；13、电源座；14、工控机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种可越障的悬挂轮式移动平台，机构包含：车身主体8、长支撑杆6、短支撑杆5、橡胶弹簧4、轮毂电机、橡胶轮胎、轮座3、连杆1、电推缸7、激光雷达9、电源12、电源座13、轮毂电机驱动器11、电推缸驱动器10、工控机14。工控机14选用现有的研华工控机Advantech、西门子工控机Siemens、康泰克工控机Cntec中任意一种螺纹安装在车身主体8上。
本发明中共有三组动力源进行供电和六套驱动器对小车运动控制。所述电源12通过电源座13固定在车身主体8上，激光雷达9安装在车身主体8上用来监测感知周围环境，激光雷达9可选用型号为现有的velodyne 激光雷达、CE30固态面阵激光雷达任意一种。轮毂电机驱动器11、电推缸驱动器10、工控机14等设备均安装在车身主体8内部，两个长支撑杆6和一个短支撑杆5通过角接触球轴承、卡簧等依次连接成三连杆，两个长支撑杆6与车身主体8上的连接块通过角接触球轴承连接，形成四连杆机构。通过两个连杆1将短支撑杆5和轮座3连接，并且在两者之间安装有两个橡胶弹簧4共同做成减震装置。橡胶轮胎和轮毂电机组成车轮2安装在轮座3上，一般情况下有工控机14控制轮毂电机驱动器11进而实现车体的运动。轮毂电机驱动器11选用AKD系列伺服驱动器、AKD PDMM可编程多轴控制驱动器任意一种。
电推缸7的两端连接在车身主体8和长支撑杆6上，当激光雷达9发现运行前方有障碍物时，工控机14会发出指令控制电推缸驱动器10实现电推缸7的直线运动，通过电推缸7动作带动四连杆机构运动可以实现车轮2的提升，电推缸7和电推缸驱动器10均采用DT系列电动推杆、HL系列T型垂直电动推杆中任意一种配套设备。
当车体前进方向有且不可避免的倾斜路面时，正常前进有可能出现侧翻的情况，此时应用本发明移动平台可解决这一问题。当出现此类状态时，倾斜路面上相对位置较高车体一侧的三个悬挂轮动作，降低车身的侧倾角度，具体工作原理和工作流程：电推缸7动作，带动与其通过转动副连接的长支撑杆6转动，进而带动车轮2提升，也就是降低了这一侧的机身高度，减小侧倾角度。
当车体前进方向有且不可避免的无法通过的障碍物时，本发明可越障的悬挂轮式移动平台的工作原理和工作流程：前进方向的前两个悬挂轮的电推缸7动作，提升前两个车轮2高度，已达到越过障碍物高度，同时后边四个悬挂轮的电推缸7不动作，车轮2起支撑作用；当前边两个悬挂轮通过障碍物后，电推缸7收回使其车轮2着地起支撑作用，同时中间两悬挂轮的电推缸7动作，提升车轮2的高度达到越障条件；当中间两个悬挂轮通过障碍物后，电推缸7收回使其车轮2着地起支撑作用，同时后边两悬挂轮的电推缸7动作，提升车轮2的高度达到越障条件，最终完成整车越障。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种可越障的悬挂轮式移动平台，包括安装在车身主体（8）上端面的监测感知周围环境的激光雷达（9）、安装在车身主体（8）内部的控制轮毂电机驱动器（11）的工控机（14）；
其特征在于：还包括安装在车身主体（8）下方的车轮（2），且车轮（2）的中心转动连接有轮座（3），所述轮座（3）通过连杆（1）连接短支撑杆（5），并且在轮座（3）安装有减震装置支撑横向设置的短支撑杆（5），每个所述短支撑杆（5）通过角接触球轴承、卡簧依次连接两个长支撑杆（6）形成三连杆机构，两个长支撑杆（6）与车身主体（8）上的连接块通过角接触球轴承连接，形成四连杆机构；车身主体（8）和长支撑杆（6）上之间铰接电推缸（7）的两端。
2.根据权利要求1所述的一种可越障的悬挂轮式移动平台，其特征在于：还包括所述车身主体（8）上连接有的三组动力源进行供电、六套驱动器，每组动力源均包括电源（12）和电源座（13），且电源（12）通过电源座（13）固定在车身主体（8）；每套驱动器包括安装在车身主体（8）内部的电推缸驱动器（10）、轮毂电机驱动器（11）。
3.根据权利要求1所述的一种可越障的悬挂轮式移动平台，其特征在于：所述电推缸驱动器（10）实现电推缸（7）的直线运动，通过电推缸（7）动作带动四连杆机构运动实现车轮（2）的提升。
4.根据权利要求1所述的一种可越障的悬挂轮式移动平台，其特征在于：每个轮座（3）上的所述减震装置选用两个对称设置的橡胶弹簧（4）。
5.根据权利要求1所述的一种可越障的悬挂轮式移动平台，其特征在于：所述车轮（2）由橡胶轮胎和轮毂电机组成且安装在轮座（3）上。
6.根据权利要求1所述的一种可越障的悬挂轮式移动平台，其特征在于：所述激光雷达（9）可选用型号为现有的velodyne 激光雷达、CE30固态面阵激光雷达任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种可越障的悬挂轮式移动平台，其特征在于：所述工控机（14）选用现有的研华工控机Advantech、西门子工控机Siemens、康泰克工控机Cntec中任意一种螺纹安装在车身主体（8）上。
8.根据权利要求1所述的一种可越障的悬挂轮式移动平台，其特征在于：所述轮毂电机驱动器（11）选用AKD系列伺服驱动器、AKD PDMM可编程多轴控制驱动器任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种可越障的悬挂轮式移动平台，其特征在于：所述电推缸（7）和电推缸驱动器（10）均采用DT系列电动推杆、HL系列T型垂直电动推杆中任意一种配套设备。
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