CN112248733A - 底盘悬挂机构、底盘及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种底盘悬挂机构、底盘及机器人，该底盘悬挂机构包括：活动架组件和摆杆组件，摆杆组件上安装连接有从动轮，摆杆组件安装于底盘上，且摆杆组件能够随从动轮沿竖直方向摆动；活动架组件上安装连接有驱动轮，活动架组件连接于底盘上，且活动架组件分别与两侧的摆杆组件枢轴连接，活动架组件能够在一侧的摆杆组件沿竖直方向摆动时带动驱动轮沿竖直方向向上或向下运动，并带动另一侧的摆杆组件沿竖直方向摆动。上述的底盘悬挂机构能够提高底盘的地面适应能力和运行平稳性。相应地，本发明还提供一种底盘及机器人。

Description

底盘悬挂机构、底盘及机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种底盘悬挂机构、包括该底盘悬挂机构的底盘及包括该底盘的机器人。

背景技术

一般地，传统移动底盘悬挂***普遍采用弹簧独轮悬挂结构或局部连杆联动结构。其中，弹簧独轮悬挂结构中，驱动轮独挂，支撑轮(即从动轮)刚性着地。局部连杆联动结构中，局部从动轮与驱动轮联动，其它从动轮刚性着地。然而，从动轮全部或部分刚性着地，使得底盘的地面适应性并不是很好，缓冲吸振能力也不够强，遇到小台阶、地砖等颠簸路面时振动和噪音都较大，对不同路况的适应能力差。另外，弹簧悬挂结构在地毯等较软的地面行驶时容易引起共振，产生持续摆动，影响底盘运行的平稳性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种底盘悬挂机构、底盘及机器人，能够提高底盘的地面适应能力和运行平稳性。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种底盘悬挂机构，包括：

摆杆组件，所述摆杆组件上安装连接有从动轮，所述摆杆组件安装于底盘上，且所述摆杆组件能够随所述从动轮沿竖直方向摆动；以及，

活动架组件，所述活动架组件上安装连接有驱动轮，所述活动架组件连接于所述底盘上，且所述活动架组件分别与两侧的所述摆杆组件枢轴连接，所述活动架组件能够在一侧的所述摆杆组件沿竖直方向摆动时带动所述驱动轮沿竖直方向向上或向下运动，并带动另一侧的所述摆杆组件沿竖直方向摆动。

在其中一个实施例中，所述活动架组件包括：第一固定支架、第一活动支架和第二活动支架，所述第一活动支架和所述第二活动支架相互交叉设置并于交叉处枢轴连接，所述第一固定支架固定设置于所述底盘上，所述第一活动支架与所述第一固定支架枢轴连接，所述第二活动支架与所述第一固定支架枢轴连接，且所述第二活动支架能够在所述第一固定支架上滑动。

在其中一个实施例中，所述活动架组件还包括弹性减震元件，所述弹性减震元件分别与所述第一活动支架和所述第二活动支架连接。

在其中一个实施例中，所述弹性减震元件为阻尼减震器。

在其中一个实施例中，所述摆杆组件分别与对应的所述第一活动支架和所述第二活动支架的上部枢轴连接。

在其中一个实施例中，所述摆杆组件包括：第二固定支架、摆杆和连杆，所述第二固定支架安装于所述底盘上，所述摆杆安装连接有从动轮，且所述摆杆与所述第二固定支架枢轴连接，所述连杆的一端与所述摆杆枢轴连接，所述连杆的另一端与对应的第一活动支架或第二活动支架枢轴连接，进而，所述从动轮与所述驱动轮同上同下联动。

在其中一个实施例中，所述摆杆组件于所述第一活动支架和所述第二活动支架的交叉处分别与所述第一活动支架和所述第二活动支架枢轴连接。

在其中一个实施例中，所述摆杆组件包括第二固定支架和摆杆，所述第二固定支架安装于所述底盘上，所述摆杆的一端安装连接有从动轮，所述摆杆的另一端于所述第一活动支架和所述第二活动支架的交叉处分别与所述第一活动支架和所述第二活动支架枢轴连接，所述摆杆的中部与所述第二固定支架枢轴连接，且所述摆杆能够在所述第二固定支架上滑动，进而，所述从动轮与所述驱动轮一上一下联动。

在其中一个实施例中，所述摆杆上开设有长圆孔，所述摆杆通过所述长圆孔与所述第二固定支架滑动连接。

在其中一个实施例中，所述第一固定支架上开设有滑槽。

另一方面，本发明还提供一种底盘，包括上述任一项所述的底盘悬挂机构。

又一方面，本发明还提供一种机器人，包括上述的底盘。

上述的底盘悬挂机构中，活动架组件与摆杆组件枢轴连接，能够实现活动架组件沿竖直方向的上下运动与摆杆组件沿竖直方向的摆动相互转换，活动架组件一侧的摆杆组件随从动轮沿竖直方向摆动时，活动架组件跟随摆杆组件运动带动驱动轮沿竖直方向向上或向下运动，并带动另一侧的摆杆组件沿竖直方向摆动，另一侧的摆杆组件进一步带动安装在其上的从动轮沿竖直方向摆动，驱动轮和两侧的从动轮通过活动架组件和摆杆组件实现三轮整体悬挂，从而实现三轮联动。当底盘在不平整的路面运行时，驱动轮一侧的从动轮受到向上的作用力抬高，摆杆组件沿竖直方向向上摆动，随摆杆组件摆动的活动架组件沿竖直方向向上或向下运动，活动架组件进一步带动另一侧的摆杆组件沿竖直方向摆动，通过两侧摆杆组件的摆动与活动架组件的竖直运动相互转换完成两侧的从动轮与中间的驱动轮三轮联动，从而吸收摆杆组件的冲击力，能够避免地面冲击直接通过从动轮传给底盘，提高底盘的灵活性及对不平整路面的缓冲能力，降低底盘的振动和噪音，提高底盘的地面适应能力。

另外，上述的底盘悬挂机构安装在底盘上采用左右悬挂机构对称分布布局，两组悬挂机构左右对称分布，单侧三轮联动，能够有效避免底盘产生共振，有助于提高底盘的运行平稳性。

上述的底盘通过应用上述的底盘悬挂机构具有地面适应能力强、运行平稳性高的有益效果。

上述的机器人通过应用上述的底盘具有地面适应能力强、运行平稳性高的有益效果。

附图说明

图1是实施例一中底盘的结构示意图；

图2是图1所示的底盘中的底盘悬挂机构的结构示意图；

图3是图2中的底盘悬挂机构的运动趋势示意图；

图4是实施例二中底盘的结构示意图；

图5是图4所示的底盘中的底盘悬挂机构的结构示意图；

图6是图5所示的底盘悬挂机构的运动趋势示意图。

附图标记说明：

10-底盘，20-活动架组件，30-摆杆组件，40-驱动轮，50-从动轮；

21-第一固定支架，211-滑槽，22-第一活动支架，23-第二活动支架，24-弹性减震元件，31-第二固定支架，32-摆杆，321-长圆孔，33-连杆。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

请同时参阅图1至图3，本实施例的底盘悬挂机构设置在底盘10上，底盘悬挂机构包括活动架组件20和摆杆组件30。摆杆组件30上安装连接有从动轮50，摆杆组件30安装于底盘上，且摆杆组件30能够随从动轮50沿竖直方向摆动，活动架组件20上安装连接有驱动轮40，活动架组件20连接于底盘10上，且活动架组件20分别与两侧的摆杆组件30枢轴连接，活动架组件20能够在一侧的摆杆组件30沿竖直方向摆动时带动驱动轮40沿竖直方向向上或向下运动，并带动另一侧的摆杆组件30沿竖直方向摆动。

上述的底盘悬挂机构中，活动架组件20与摆杆组件30枢轴连接，能够实现活动架组件20沿竖直方向的上下运动与摆杆组件30沿竖直方向的摆动相互转换，活动架组件20一侧的摆杆组件30随从动轮50沿竖直方向摆动时，活动架组件20跟随摆杆组件30运动带动驱动轮40沿竖直方向向上或向下运动，并带动另一侧的摆杆组件30沿竖直方向摆动，另一侧的摆杆组件30进一步带动安装在其上的从动轮50沿竖直方向摆动，驱动轮40和两侧的从动轮50通过活动架组件20和摆杆组件30实现三轮整体悬挂，从而实现三轮联动。当底盘10在不平整的路面运行时，驱动轮40一侧的从动轮50受到向上的作用力抬高，摆杆组件30沿竖直方向向上摆动，随摆杆组件30摆动的活动架组件20沿竖直方向向上或向下运动，活动架组件20进一步带动另一侧的摆杆组件30两侧沿竖直方向摆动，通过摆杆组件30的摆动与活动架组件20的竖直运动相互转换完成两侧的从动轮50与中间的驱动轮10三轮联动，从而吸收摆杆组件30的冲击力，能够避免地面冲击直接通过从动轮50传给底盘10，提高底盘10的灵活性及对不平整路面的缓冲能力，降低底盘10的振动和噪音，提高底盘10的地面适应能力。

另外，上述的底盘悬挂机构安装在底盘10上采用左右悬挂机构对称分布布局，两组悬挂机构左右对称分布，单侧三轮联动，能够有效避免底盘10产生共振，有助于提高底盘10的运行平稳性。

具体地，活动架组件20包括第一固定支架21、第一活动支架22和第二活动支架23，第一活动支架22和第二活动支架23相互交叉设置并于交叉处枢轴连接，第一固定支架21固定设置于底盘10上，第一活动支架22与第一固定支架21枢轴连接，第二活动支架23与第一固定支架21枢轴连接，且第二活动支架能够在第一固定支架21上滑动。具体地，驱动轮40于第一活动支架22和第二活动支架23的交叉处与第二活动支架23转动连接。

进行实际应用，当底盘10在不平整的路面运行时，从动轮50受到向上的作用力抬高，摆杆组件30向上摆动，随摆杆组件30摆动的第一活动支架22和第二活动支架23沿竖直方向运动，通过摆杆组件30的摆动与第一活动支架22和第二活动支架23的竖直运动相互转换完成从动轮50与驱动轮40三轮联动，从而吸收摆杆组件30的冲击力，能够避免地面冲击直接通过从动轮50传给底盘10，提高底盘10的灵活性及对不平整路面的缓冲能力，降低底盘10的振动和噪音，提高底盘10的地面适应能力。

另一方面，摆杆组件30分别与对应的第一活动支架22和第二活动支架23的上部枢轴连接。如图2、图3所示，摆杆组件30包括第二固定支架31、摆杆32和连杆33，第二固定支架31固定设置于底盘10上，摆杆32安装连接有从动轮50，且摆杆32与第二固定支架31枢轴连接，连杆33的一端与摆杆32枢轴连接，连杆33的另一端与对应的第一活动支架22或第二活动支架23的上部枢轴连接，进而，从动轮50与驱动轮40同上同下联动。

具体地，当底盘10在有小凹凸的平整路面行驶时，如图3所示，当遇到小凸起时，右侧的从动轮50受到向上的作用力抬高，与其连接的摆杆32向上摆动并带动连杆33向上摆动，连杆33带动第一活动支架22绕其与第二活动支架23的交叉点逆时针转动，第一活动支架22与连杆33连接的一端沿竖直方向向上运动，此时，第二活动支架23绕其与第一活动支架22的交叉点顺时针转动，且第二活动支架23与第一固定架21连接的一端在第一固定架21上向左滑动，第二活动支架23与连杆33连接的一端沿竖直方向向上运动，第一活动支架22和第二活动支架23同时向上运动，使驱动轮40产生向上的运动趋势。同时，第二活动支架23向上运动时通过连杆33带动左侧的摆杆32略向上摆动，左侧的摆杆32向上摆动带动左侧的从动轮50产生向上的运动趋势。驱动轮40和左侧的从动轮50都产生向上的运动趋势，使得驱动轮40和左侧的从动轮50能够在运动到小凸起位置时顺利通过。

进一步地，当通过有小凹坑的路面时，右侧的从动轮50向下运动，右侧的摆杆32向下摆动并通过连杆33带动第一活动支架22绕其与第二活动支架23的交叉点顺时针转动，同时，第二活动支架23绕其与第一活动支架22的交叉点逆时针转动，且第二活动支架23与第一固定架21连接的一端在第一固定架21上向右滑动，第一活动支架22和第二活动支架23同时向下运动，第二活动支架23进一步通过连杆33带动左侧的摆杆32略向下摆动，驱动轮40和左侧的从动轮50均产生向下的运动趋势，能够在运动到小凹坑位置时顺利移入凹坑内，进入凹坑内后再重复上述的通过小凸起的运动过程，底盘10能够顺利从小凹坑内滚出，平稳完成过坑动作。

本实施例的底盘悬挂机构通过摆杆组件30的摆动与第一活动支架22和第二活动支架23的竖直运动相互转换能够完成从动轮50与驱动轮40三轮同上同下联动，既能够吸收摆杆组件30的冲击力，避免地面冲击直接通过从动轮50传给底盘10，提高底盘10对有小凹凸的不平整路面的缓冲能力，又能够保证驱动轮40和从动轮50同时着地，有效改善底盘10前后方向的点头问题，确保底盘10运行平稳。

在进一步优选的实施例中，活动架组件还包括弹性减震元件24，弹性减震元件24分别与第一活动支架22和第二活动支架23连接。具体地，弹性减震元件24可以但不局限为阻尼减震器，弹性减震元件24的两端分别与第一活动支架22和第二活动支架23枢轴连接，设置弹性减震元件24能够进一步提高底盘悬挂机构的减震性能，有助于进一步提高底盘的运行平稳性。

在进一步优选的实施例中，第一固定支架21上开设有滑槽211，第二活动支架22通过连接件与第一固定支架21连接，连接件穿过滑槽211后与第二活动支架22转动连接，连接件能够在滑槽211内转动实现第二活动支架22相对于第一固定支架21转动，且连接件还能够在滑槽211内移动实现第二活动支架22在第一固定支架21上滑动。

实施例二：

如图4至图6所示，本实施例的底盘悬挂机构设置在底盘10上，底盘悬挂机构包括活动架组件20和摆杆组件30。活动架组件20安装连接有驱动轮40，活动架组件20包括第一固定支架21、第一活动支架22和第二活动支架23，第一活动支架22和第二活动支架23相互交叉设置并于交叉处枢轴连接，第一固定支架21固定设置于底盘10上，第一活动支架22与第一固定支架21枢轴连接，第二活动支架23与第一固定支架21枢轴连接并能够在第一固定支架21上滑动；摆杆组件30安装连接有从动轮50，摆杆组件30设置在底盘10上，且摆杆组件30与活动架组件20枢轴连接。本实施例中，摆杆组件30于第一活动支架22和第二活动支架23的交叉处分别与第一活动支架22和第二活动支架23枢轴连接。

具体地，驱动轮40于第一活动支架22和第二活动支架23的交叉处与第二活动支架23转动连接。

本实施例中，摆杆组件30包括第二固定支架31和摆杆32，第二固定支架31固定设置于底盘10上，摆杆32的一端安装连接有从动轮50，摆杆32的另一端于第一活动支架22和第二活动支架23的交叉处分别与第一活动支架22和第二活动支架23枢轴连接，摆杆32的中部与第二固定支架31枢轴连接，且摆杆32能够在第二固定支架31上滑动，进而，从动轮50与驱动轮40一上一下联动。

本实施例的底盘悬挂机构与上述实施例的底盘悬挂机构的不同之处在于摆杆组件30的结构不同，从而可以实现从动轮50与驱动轮40一上一下联动，能够提高底盘10对台阶、地砖、地漏等凹凸明显的复杂路面行驶的缓冲能力。

具体地，当底盘10在台阶、地砖、地漏等凹凸明显的复杂路面行驶时，如图6所示，当遇到凸起或路坎，右侧的从动轮50受到向上的作用力抬高并带动右侧的摆杆32绕第二固定支架31逆时针转动，摆杆32与从动轮50连接的一端随从动轮50运动向上摆动，与第一活动支架22和第二活动支架23连接的一端向下摆动，摆杆32带动第一活动支架22绕其与第二活动支架23的交叉点顺时针转动，同时，摆杆32带动第二活动支架23绕其与第一活动支架22的交叉点逆时针转动，且第二活动支架23与第一固定架21连接的一端在第一固定架21上向右滑动，第一活动支架22和第二活动支架23同时向下运动，第二活动支架23带动左侧的摆杆32绕左侧的固定支架31顺时针转动，摆杆32带动左侧的从动轮50向上运动。两侧的从动轮50均向上运动，活动架组件20整体向下运动带动驱动轮40向下运动，从而对驱动轮40产生平衡下压效果，以保持驱动轮40接触地面并有足够的前进动力，从动轮50在持续前进动力下顺利过坎。

进一步地，当通过有明显凹坑的路面时，右侧的从动轮50向下运动带动右侧的摆杆32绕第二固定支架31顺时针转动，摆杆32与从动轮50连接的一端随从动轮50运动向下摆动，与第一活动支架22和第二活动支架23连接的一端向上摆动，摆杆32带动第一活动支架22绕其与第二活动支架23的交叉点逆时针转动，同时，摆杆32带动第二活动支架23绕其与第一活动支架22的交叉点顺时针转动，且第二活动支架23与第一固定架21连接的一端在第一固定架21上向左滑动，第一活动支架22和第二活动支架23同时向上运动，第二活动支架23带动左侧的摆杆32绕左侧的固定支架31逆时针转动，摆杆32带动左侧的从动轮50向下运动。两侧的从动轮50均向下运动，活动架组件20整体向上运动带动驱动轮40向上运动，从动轮50可靠着地，且驱动轮40向上运动能够对从动轮50产生牵制力，能够有效避免从动轮50产生向后的运动趋势而导致底盘10前倾，确保从动轮50平稳移入凹坑内，进入凹坑内后再重复上述的通过凸起或路坎的运动过程，底盘10能够顺利从凹坑内滚出，平稳完成过坑动作。

本实施例的底盘悬挂机构通过摆杆组件30的摆动与第一活动支架22和第二活动支架23的竖直运动相互转换能够完成驱动轮40与两侧的从动轮50一上一下反向运动的三轮联动，利用摆杆32的力臂相互转换，既能够吸收摆杆组件30的冲击力，避免地面冲击直接通过从动轮50传给底盘10，提高底盘10对台阶、地砖、地漏等凹凸明显的复杂路面的缓冲能力，又能提高驱动轮40及从动轮50的着地力，确保底盘10平稳过坑过坎。

在进一步优选的实施例中，如图6所示，摆杆32上开设有长圆孔321，摆杆32通过长圆孔321与第二固定支架31滑动连接，摆杆32能够通过长圆孔321在固定支架31上滑动，实现其在第二固定支架31上滑动。

进一步地，本实施例的底盘悬挂机构与上述实施例的底盘悬挂机构的不同之处仅在于摆杆组件30的结构不同，其它结构及组成均相同，在此不予赘述。

另一方面，本发明还提供一种底盘10，包括上述的底盘悬挂机构。具体地，底盘10包括两组上述实施例一或实施例二的底盘悬挂机构，两组悬挂机构左右对称分布，底盘10单侧三轮联动，能够有效避免底盘10产生共振，有助于提高底盘10的运行平稳性。本实施例的底盘10通过应用上述的底盘悬挂机构具有地面适应能力强、运行平稳性高的有益效果。

同时，本发明还提供一种机器人，包括上述的底盘10。本实施例的机器人通过应用上述的底盘10具有地面适应能力强、运行平稳性高的有益效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种底盘悬挂机构，其特征在于，包括：

摆杆组件(30)，所述摆杆组件(30)上安装连接有从动轮(50)，所述摆杆组件(30)安装于底盘上，且所述摆杆组件(30)能够随所述从动轮(50)沿竖直方向摆动；以及，

活动架组件(20)，所述活动架组件(20)上安装连接有驱动轮(40)，所述活动架组件(20)连接于所述底盘(10)上，且所述活动架组件(20)分别与两侧的所述摆杆组件(30)枢轴连接，所述活动架组件(20)能够在一侧的所述摆杆组件(30)沿竖直方向摆动时带动所述驱动轮(40)沿竖直方向向上或向下运动，并带动另一侧的所述摆杆组件(30)沿竖直方向摆动。

2.根据权利要求1所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述活动架组件(20)包括：第一固定支架(21)、第一活动支架(22)和第二活动支架(23)，所述第一活动支架(22)和所述第二活动支架(23)相互交叉设置并于交叉处枢轴连接，所述第一固定支架(21)固定设置于所述底盘(10)上，所述第一活动支架(22)与所述第一固定支架(21)枢轴连接，所述第二活动支架(23)与所述第一固定支架(21)枢轴连接，且所述第二活动支架(23)能够在所述第一固定支架(21)上滑动。

3.根据权利要求2所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述活动架组件(20)还包括：弹性减震元件(24)，所述弹性减震元件(24)分别与所述第一活动支架(22)和所述第二活动支架(23)连接。

4.根据权利要求2所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述摆杆组件(30)分别与对应的所述第一活动支架(22)和所述第二活动支架(23)的上部枢轴连接。

5.根据权利要求4所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述摆杆组件(30)包括：第二固定支架(31)、摆杆(32)和连杆(33)，所述第二固定支架(31)安装于所述底盘(10)上，所述摆杆(32)安装连接有从动轮(50)，且所述摆杆(32)与所述第二固定支架(31)枢轴连接，所述连杆(33)的一端与所述摆杆(32)枢轴连接，所述连杆(33)的另一端与对应的第一活动支架(22)或第二活动支架(23)枢轴连接，进而，所述从动轮(50)与所述驱动轮(40)同上同下联动。

6.根据权利要求2所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述摆杆组件(30)于所述第一活动支架(22)和所述第二活动支架(23)的交叉处分别与所述第一活动支架(22)和所述第二活动支架(23)枢轴连接。

7.根据权利要求6所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述摆杆组件(30)包括：第二固定支架(31)和摆杆(32)，所述第二固定支架(31)安装于所述底盘(10)上，所述摆杆(32)的一端安装连接有从动轮(50)，所述摆杆(32)的另一端于所述第一活动支架(22)和所述第二活动支架(23)的交叉处分别与所述第一活动支架(22)和所述第二活动支架(23)枢轴连接，所述摆杆(32)的中部与所述第二固定支架(31)枢轴连接，且所述摆杆(32)能够在所述第二固定支架(31)上滑动，进而，所述从动轮(50)与所述驱动轮(40)一上一下联动。

8.根据权利要求7所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述摆杆(32)上开设有长圆孔(321)，所述摆杆(32)通过所述长圆孔(321)与所述第二固定支架(31)滑动连接。

9.根据权利要求2至8任一项所述的底盘悬挂机构，其特征在于，所述第一固定支架(21)上开设有滑槽(211)。

10.一种底盘，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的底盘悬挂机构。

11.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求10所述的底盘(10)。

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