CN111421519B - 一种用于移动机器人的室外用移动底盘 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于移动机器人的室外用移动底盘，属于移动机器人技术领域。包括底盘本体、四只移动轮、四只减速电机、前悬架机构和后悬架机构；前悬架机构和后悬架机构为相同的悬架机构；每只减速电机驱动一只移动轮；悬架机构包括一对结构相同的减震调节悬架机构、中间支架和连接架；所述减震调节悬架机构包括减震器、摆杆机构和调节杆机构；一对减震调节悬架机构形成两个独立悬架机构。移动运行时，一对减震器用于根据不同的路面颠簸程度调节流体阻尼，以适应不同的路面环境；每个移动轮对应的独立悬架机构实现缓冲来自路面对移动轮的冲击，提高了室外用移动底盘的抗震性。本发明适用于搭载机械手实施机械操作，也适用于小型货物搬运。
Description
技术领域
本发明属于移动机器人技术领域，具体涉及一种用于移动机器人的室外用移动底盘。
背景技术
目前，随着机械、自动化、计算机技术的发展，机器人技术也获得了长足的进步，在此基础上，对于移动机器人技术的研发也愈发火热，移动底盘作为搭载末端工作设备的移动机器人平台，是末端设备能否按照设计要求完成工作要求的关键部件，按其工作环境来分可分为室外和室内两类，相较于室内用移动底盘，室外用移动底盘的应用范围更为广泛，应用前景也更加广阔，相对应的，对抗震性和稳定性的要求更高。现有的移动底盘多为室内用移动底盘，在室内平整的道路环境下运行良好，但在路面不平坦、环境复杂等室外环境时往往无法运行，即使可以运行，往往也无法表现出原有的工作性能。
现有的移动底盘多采用由电机—减速器—转动轮或者电机加减速机—转动轮的方式来驱动移动底盘的行进，电机控制两个或多个移动轮的转动，最终合成移动底盘的速度；这种方式可以方便的控制移动底盘按照严格的速度和方向前进，但是在路面状况不理想时，例如在崎岖不平的路面上，只能有三个轮子着地，另一轮子悬空，在这种情况下移动底盘四个轮子所合成的速度就会出现偏差，影响最终的速度方向，使得移动底盘工作的稳定性较差。同时由于这种机构没有柔性，对路面的震动十分敏感，抗震性较差，极大地影响自身和负载设备工作的工作状态。
发明内容
为了解决了移动底盘在室外环境下抗震性差，稳定性不足的问题，本发明提供一种用于移动机器人的室外用移动底盘。
一种用于移动机器人的室外用移动底盘，包括底盘本体1、四只移动轮3、四只减速电机11、前悬架机构和后悬架机构，所述前悬架机构和后悬架机构为结构相同的悬架机构。
每只减速电机11输出轴通过轮毂连接件7固定连接着对应的一只移动轮3；
所述悬架机构包括一对结构相同的减震调节悬架机构、中间支架14和连接架13；
所述中间支架14为倒置的U形支架；
所述减震调节悬架机构包括减震器82、摆杆机构和调节杆机构；所述摆杆机构包括一个矩形摆动框架，且位于上部；调节杆机构包括一个矩形调节框架，且位于下部；矩形摆动框架和矩形调节框架上下平行；矩形摆动框架的一端和矩形调节框架的一端分别固定连接着直立的电机安装支架85，矩形摆动框架的另一端和矩形调节框架的另一端分别固定连接着中间支架14两侧边的一端；中间支架14两侧边的另一端分别固定连接着另一个减震调节悬架机构的矩形摆动框架的另一端和矩形调节框架的另一端，使一对减震调节悬架机构形成两个独立悬架机构；
所述连接架13为U形支架，连接架13的底部固定连接着中间支架14的顶部，且连接架13的两侧边分别平行着电机安装支架85；所述减震器82的一端活动连接着连接架13的一侧边，减震器82的另一端活动连接着对应的矩形摆动框架；
每只减速电机11对应固定设于电机安装支架85上；
移动运行时，一对减震器82用于根据不同的路面颠簸程度调节流体阻尼，以适应不同的路面环境；每个移动轮3对应的独立悬架机构实现缓冲来自路面对移动轮的冲击，提高了所述室外用移动底盘的抗震性。
进一步限定的技术方案如下：
所述摆杆机构包括一对摆杆83、一对连接柱87和一对支撑柱86；一根连接柱87的两端分别固定连接着一对摆杆83的一端，另一根连接柱87的两端分别固定连接着一对摆杆83的另一端形成一个矩形摆动框架，一对支撑柱86的两端分别固定连接着一对摆杆83，且平行位于所述矩形摆动框架内。
所述调节杆机构包括一对调节杆89和一对连接杆88，一根连接杆88的两端分别固定连接着一对调节杆89的两端形成一个矩形调节框架。
所述调节杆89包括一对连接头891和伸缩调节管895；伸缩调节管895的两端为螺纹管；连接头891上设有转动半球892，转动半球892与连接头891转动连接；连接头891的外部固定连接着固定杆893，且固定杆893垂直于转动半球892的轴心线，固定杆893为螺杆；一对连接头891分别通过固定杆893固定设于伸缩调节管895两端，且固定杆893上的螺母894固定连接着伸缩调节管895的管端。
所述电机安装支架85呈直立竖板状，中部开设有电机安装孔，两侧竖边向一侧弯曲形成翻边，所述矩形摆动框架的一端和矩形调节框架的一端分别固定连接着电机安装支架85的两侧翻边。
所述底盘本体1的顶面为平面，底盘本体1的顶面沿长度方向设有一对导轨2；与一对导轨2配合设有机械臂16或搬运筐21。
所述底盘本体1长度方向的一端为前端，另一端为后端；所述前端固定设有前盖板5，前盖板5上设有激光传感器6；所述后端固定设有后盖板9。
所述减震器82为磁流变减震器。
所述减震器82的一端通过U形安装架81活动连接着连接架13的一侧边，减震器82的另一端通过U形固定架84活动连接着对应的矩形摆动框架的支撑柱86。
1.本发明通过设置前悬架机构和后悬架机构来解决移动地盘在路面状况较差时移动底盘工作的稳定性问题。本发明使得移动轮和减速电机并不与移动底盘本体刚性连接，在崎岖不平的地面行进时，前悬架机构和后悬架机构上的减震器将会在自身阻尼和移动地盘本体重量的作用下做出相应的伸长和收缩，使得移动轮仍能附着在地面上，保持一定的抓地力，使移动轮合成的速度仍能达到预定要求，提高移动地盘在路面状况较差时的稳定性。
2.本发明通过前悬架机构和后悬架机构中的减震器来提高移动底盘的抗震性。本发明的前悬架机构和后悬架机构使得移动地盘在路面颠簸程度较大时，通过前悬架机构和后悬架机构的减震器来增加移动轮和移动底盘本体之间的柔性，在路面颠簸较大时，不会将路面震动直接传送到移动地盘，而是经过减震器本身的阻尼进行一定的减震再传送到移动底盘，提高移动底盘的抗震性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1的仰视结构示意图。
图3为本发明悬架结构示意图。
图4为图3的***示意图。
图5为本发明悬架结构安装位置示意图。
图6为调节杆结构示意图。
图7为搭载机械臂的使用状态图。
图8为搭载搬运筐的使用状态图。
图9为图8的主视图。
上图中序号：移动底盘本体1、移动导轨2、移动轮3、急停按钮4、前盖板5、激光传感器6、轮毂连接件7、悬架机构8、U形安装架81、减震器82、摆杆83、U形固定架84、电机安装支架85、支撑柱86、连接柱87、连接杆88、调节杆89、连接头891、转动半球892、固定杆893、螺母894、伸缩调节管895、后盖板9、传感器支架10、减速电机11、操作面板12、连接架13、中间支架14；
机械臂安装板15、机械臂16、夹爪连接件17、视觉传感器18、夹爪19、安装垫板20、搬运筐21。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参见图1，一种用于移动机器人的室外用移动底盘，包括底盘本体1、四只移动轮3、四只减速电机11、前悬架机构和后悬架机构，所述前悬架机构和后悬架机构的结构相同。
参见图2，每只减速电机11输出轴通过轮毂连接件7固定连接着对应的一只移动轮3。
参见图4，所述悬架机构包括一对结构相同的减震调节悬架机构、中间支架14和连接架13。参见图3，中间支架14为倒置的U形支架。
参见图4，减震调节悬架机构包括减震器82、摆杆机构和调节杆机构。摆杆机构包括一对摆杆83、一对连接柱87和一对支撑柱86；一根连接柱87的两端分别固定连接着一对摆杆83的一端，另一根连接柱87的两端分别固定连接着一对摆杆83的另一端形成一个矩形摆动框架，一对支撑柱86的两端分别固定连接着一对摆杆83，且平行位于所述矩形摆动框架内。
调节杆机构包括一对调节杆89和一对连接杆88，一根连接杆88的两端分别固定连接着一对调节杆89的两端形成一个矩形调节框架。
参见图6，调节杆89包括一对连接头891和伸缩调节管895；伸缩调节管895的两端为螺纹管；连接头891上设有转动半球892，转动半球892与连接头891转动连接；连接头891的外部固定连接着固定杆893，且固定杆893垂直于转动半球892的轴心线，固定杆893为螺杆；一对连接头891分别通过固定杆893设于伸缩调节管895两端，且固定杆893上的螺母894固定连接着伸缩调节管895的管端。
参见图6，矩形摆动框架位于上部，矩形调节框架位于下部，且矩形摆动框架和矩形调节框架上下平行。电机安装支架85呈直立竖板状，中部开设有电机安装孔，两侧竖边向一侧弯曲形成翻边，所述矩形摆动框架的一端和矩形调节框架的一端分别固定连接着电机安装支架85的两侧翻边。矩形摆动框架的一端和矩形调节框架的一端分别固定连接着电机安装支架85，矩形摆动框架的另一端和矩形调节框架的另一端分别固定连接着中间支架14两侧边的一端；中间支架14两侧边的另一端分别固定连接着另一个减震调节悬架机构的矩形摆动框架的另一端和矩形调节框架的另一端，使一对减震调节悬架机构形成两个独立悬架机构，见图3。调节杆机构中的一对调节杆89用于调节一对前部的或一对后部的移动轮3的姿态，保持一对前部的或一对后部的移动轮3一定的抓地力。
参见图3，连接架13为U形支架，连接架13的底部固定连接着中间支架14的顶部，且连接架13的两侧边分别平行着电机安装支架85。减震器82为磁流变减震器；减震器82的一端通过U形安装架81活动连接着连接架13的一侧边，减震器82的另一端通过U形固定架84活动连接着对应的矩形摆动框架的支撑柱86。每只减速电机11通过与电机安装支架85上的电机安装孔配合固定在底盘本体1上。
参见图5，前悬架机构使一对前轮分别具有一个独立悬架机构，后悬架机构使一对后轮分别具有一个独立悬架机构。
参见图1，底盘本体1长度方向的一端为前端，另一端为后端。前端固定安装有前盖板5，前盖板5上安装有激光传感器6；参见图2，后端固定安装有后盖板9。
移动运行时，一对减震器82用于根据不同的路面颠簸程度调节流体阻尼，以适应不同的路面环境；每个移动轮3对应的独立悬架机构实现缓冲来自路面对移动轮的冲击，提高了所述室外用移动底盘的抗震性。
实施例2
参见图1，底盘本体1的顶面为平面，底盘本体1的顶面沿长度方向固定安装有一对导轨2。参见图7，一对导轨2上通过滑动配合安装有机械臂安装板15，机械臂16固定安装在机械臂安装板15。机械臂16的末端通过夹爪连接件17连接着夹爪19，夹爪19一侧还安装有视觉传感器18。机械臂16用于控制夹爪19的空间位置和姿态，所述夹爪19用于抓取、操作物体，所述视觉传感器18用于获取物体的空间位置坐标。在室外较复杂的地形下，四个移动轮3接受来自凹凸不平地面的作用力，并将作用力通过电机安装支架85、U形固定架84传递到减震器82上，减震器82将作用力和变形量减少后传递到底盘本体1，可使底盘本体1及所搭载的机械臂16、夹爪19、和视觉传感器18的运行更为稳定，提高视觉传感器18的检测能力，同时也提高夹爪19夹取目标物体的准确度。
实施例3
参见图8，导轨2上活动配合安装着安装垫板20，搬运筐21固定安装在安装垫板20上。当需要在果园搬运采摘下的水果时，果园地形平坦度较差，室外用移动底盘的四个移动轮3接受来自地面的支撑力，并将支撑力依次通过电机安装支架85、U形固定架84传递到减震器82上，减震器82根据受到的力调整阻尼器中的流体至与地形情况相对应的阻尼，并进行对应程度的收缩，使得每个独立的悬架机构8有相应形状的改变，这一形状的改变将会令四个移动轮3能够继续紧贴在地面上，使底盘本体1和搬运筐21的姿态仍能保持稳定，避免产生较大幅度的颠簸，所述室外用移动底盘可以提高搬运筐21中水果的搬运质量，减少挤压对水果造成的质量损伤。
以上内容并非对本发明的结构、形状作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种用于移动机器人的室外用移动底盘，包括底盘本体（1）、四只移动轮（3）、四只减速电机（11）、前悬架机构和后悬架机构，所述前悬架机构和后悬架机构为结构相同的悬架机构，其特征在于：
每只减速电机（11）输出轴通过轮毂连接件（7）固定连接着对应的一只移动轮（3）；
所述悬架机构包括一对结构相同的减震调节悬架机构、中间支架（14）和连接架（13）；
所述中间支架（14）为倒置的U形支架；
所述减震调节悬架机构包括减震器（82）、摆杆机构和调节杆机构；所述摆杆机构包括一个矩形摆动框架，且位于上部；调节杆机构包括一个矩形调节框架，且位于下部；矩形摆动框架和矩形调节框架上下平行；矩形摆动框架的一端和矩形调节框架的一端分别固定连接着直立的电机安装支架（85），矩形摆动框架的另一端和矩形调节框架的另一端分别固定连接着中间支架（14）两侧边的一端；中间支架（14）两侧边的另一端分别固定连接着另一个减震调节悬架机构的矩形摆动框架的另一端和矩形调节框架的另一端，使一对减震调节悬架机构形成两个独立悬架机构；
所述连接架（13）为U形支架，连接架（13）的底部固定连接着中间支架（14）的顶部，且连接架（13）的两侧边分别平行着电机安装支架（85）；所述减震器（82）的一端活动连接着连接架（13）的一侧边，减震器（82）的另一端活动连接着对应的矩形摆动框架；
每只减速电机（11）对应固定设于电机安装支架（85）上；
所述摆杆机构包括一对摆杆（83）、一对连接柱（87）和一对支撑柱（86）；一根连接柱（87）的两端分别固定连接着一对摆杆（83）的一端，另一根连接柱（87）的两端分别固定连接着一对摆杆（83）的另一端形成一个矩形摆动框架，一对支撑柱（86）的两端分别固定连接着一对摆杆（83），且平行位于所述矩形摆动框架内；
所述调节杆（89）包括一对连接头（891）和伸缩调节管（895）；伸缩调节管（895）的两端为螺纹管；连接头（891）上设有转动半球（892），转动半球（892）与连接头（891）转动连接；连接头（891）的外部固定连接着固定杆（893），且固定杆（893）垂直于转动半球（892）的轴心线，固定杆（893）为螺杆；一对连接头（891）分别通过固定杆（893）固定设于伸缩调节管（895）两端，且固定杆（893）上的螺母（894）固定连接着伸缩调节管（895）的管端；
移动运行时，一对减震器（82）用于根据不同的路面颠簸程度调节流体阻尼，以适应不同的路面环境；每个移动轮（3）对应的独立悬架机构实现缓冲来自路面对移动轮的冲击，提高了所述室外用移动底盘的抗震性。
2.根据权利要求1所述的一种用于移动机器人的室外用移动底盘，其特征在于：所述调节杆机构包括一对调节杆（89）和一对连接杆（88），一根连接杆（88）的两端分别固定连接着一对调节杆（89）的两端形成一个矩形调节框架。
3.根据权利要求1所述的一种用于移动机器人的室外用移动底盘，其特征在于：所述电机安装支架（85）呈直立竖板状，中部开设有电机安装孔，两侧竖边向一侧弯曲形成翻边，所述矩形摆动框架的一端和矩形调节框架的一端分别固定连接着电机安装支架（85）的两侧翻边。
4.根据权利要求1所述的一种用于移动机器人的室外用移动底盘，其特征在于：所述底盘本体（1）的顶面为平面，底盘本体（1）的顶面沿长度方向设有一对导轨（2）；与一对导轨（2）配合设有机械臂（16）或搬运筐（21）。
5.根据权利要求1所述的一种用于移动机器人的室外用移动底盘，其特征在于：所述底盘本体（1）长度方向的一端为前端，另一端为后端；所述前端固定设有前盖板（5），前盖板（5）上设有激光传感器（6）；所述后端固定设有后盖板（9）。
6.根据权利要求1所述的一种用于移动机器人的室外用移动底盘，其特征在于：所述减震器（82）为磁流变减震器。
7.根据权利要求1所述的一种用于移动机器人的室外用移动底盘，其特征在于：所述减震器（82）的一端通过U形安装架（81）活动连接着连接架（13）的一侧边，减震器（82）的另一端通过U形固定架（84）活动连接着对应的矩形摆动框架的支撑柱（86）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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