一种机器人悬挂轮及机器人悬挂结构
阅读：445发布：2024-02-29
专利汇可以提供一种机器人悬挂轮及机器人悬挂结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种 机器人 悬挂轮及机器人悬挂结构，其中，机器人悬挂轮包括： 车轮 ，车轮组件，包括车轮和垂直于所述车轮的转动平面连接所述车轮的连接轴；直线移动机构，包括 导轨 以及沿所述导轨移动的连接 块 ；所述连接块具有固定孔，所述连接轴相对于所述连接块可转动限定在所述固定孔内，所述导轨与所述连接轴垂直设置；所述连接块还连接有 弹簧 减震装置，所述连接块沿所述导轨移动时所述弹簧减震装置具有恢复 力 。机器人悬挂结构包括上述机器人悬挂轮，主要包括两种，一种为两悬挂轮和三万向从动轮，另一种为三悬挂轮的方式。本实用新型的机器人悬挂轮及机器人悬挂结构，克服了车轮 水 平偏移或者绕平行于地面的 转轴 偏转现象，避免了出现架空现象。，下面是一种机器人悬挂轮及机器人悬挂结构专利的具体信息内容。
1.一种机器人悬挂轮，其特征在于,包括：
车轮组件，包括车轮和垂直于所述车轮的转动平面连接所述车轮的连接轴；
直线移动机构，包括导轨以及沿所述导轨移动的连接块；
所述连接块具有固定孔，所述连接轴相对于所述连接块可转动限定在所述固定孔内，所述导轨与所述连接轴垂直设置；
所述连接块还连接有弹簧减震装置，所述连接块沿所述导轨移动时所述弹簧减震装置具有恢复力。
2.根据权利要求1所述的一种机器人悬挂轮，其特征在于，所述导轨和所述连接块以所述连接轴为中心对称设置。
3.根据权利要求1所述的一种机器人悬挂轮，其特征在于，所述导轨和所述连接块以导轨和滑块配合结构、凹槽和滑块配合结构、不自锁的滚珠丝杠和滑块配合结构中的结构之一配合移动。
4.根据权利要求1所述的一种机器人悬挂轮，其特征在于，所述弹簧减震装置以所述连接轴为中心对称设置。
5.根据权利要求1所述的一种机器人悬挂轮，其特征在于，所述弹簧减震装置以其弹力作用方向平行于所述导轨设置。
6.根据权利要求1所述的一种机器人悬挂轮，其特征在于，还包括用于限定所述连接块移动的固定底板和固定顶板，所述导轨固定在所述固定底板和所述固定顶板之间。
7.根据权利要求6所述的一种机器人悬挂轮，其特征在于，所述固定底板和所述固定顶板之间设置有支撑板，所述弹簧减震装置一端连接所述连接块，所述弹簧减震装置另一端连接所述支撑板。
8.根据权利要求7所述的一种机器人悬挂轮，其特征在于，所述支撑板上设有线槽，所述固定底板上设有与所述线槽连通配合的线孔，所述线孔向外凸出。
9.一种包括有权利要求1-8任一项所述机器人悬挂轮的机器人悬挂结构，其特征在于，包括底盘，所述底盘上平衡对称设置有两个所述机器人悬挂轮，以两个所述机器人悬挂轮的对称中心为平衡设置有至少3个万向从动轮，所述万向从动轮与所述机器人悬挂轮之间具有自适应高度。
10.一种包括有权利要求1-8任一项所述机器人悬挂轮的机器人悬挂结构，其特征在于，包括底盘，所述底盘平衡对称或阵列设置有至少3个所述机器人悬挂轮。
一种机器人悬挂轮及机器人悬挂结构
技术领域
背景技术
[0003] 机器人悬挂轮或机器人悬挂结构是为了解决机器人因地面高低不平导致机器人严重颠簸而设计的，尤其是双轮差速驱动的机器人，由于地面不平会出现驱动轮被从动轮架空，导致出现无法驱动的现象。
[0004] 现有的机器人悬挂轮或机器人悬挂结构一般是通过转轴、摆臂和弹性装置来实现悬挂的，两个摆臂一端通过转轴相连，另一端连接车轮，通过弹性装置使车轮受向地面的恢复力，从而克服地面不平。这种结构，由于摆臂倾斜，车轮和地面的接触点会随着地形的变化而前移或者后移，导致机器人在运动时不能精确的转向，尤其是原地旋转时，会发生偏移。实用新型内容
[0005] 鉴于上述状况，有必要提供一种精确转向的机器人悬挂轮及机器人悬挂结构。
[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种机器人悬挂轮，包括：车轮组件，包括车轮和垂直于所述车轮的转动平面连接所述车轮的连接轴；直线移动机构，包括导轨以及沿所述导轨移动的连接块；所述连接块具有固定孔，所述连接轴相对于所述连接块可转动限定在所述车轮固定孔内，所述导轨与所述连接轴垂直设置；所述连接块还连接有弹簧减震装置，所述连接块沿所述导轨移动时所述弹簧减震装置具有恢复力。
[0007] 进一步的，所述导轨和所述连接块以所述连接轴为中心对称设置。
[0009] 进一步的，所述弹簧减震装置以所述连接轴为中心对称设置。
[0010] 进一步的，所述弹簧减震装置以其弹力作用方向平行于所述导轨设置。
[0012] 进一步的，所述固定底板和所述固定顶板之间设置有支撑板，所述弹簧减震装置一端连接所述连接块，所述弹簧减震装置另一端连接所述支撑板。
[0013] 进一步的，所述支撑板上设有线槽，所述固定底板上设有与所述线槽连通配合的线孔，所述线孔向外凸出。
[0014] 本实用新型还提供一种机器人悬挂结构，其包括至少两个上述机器人悬挂轮，并且，包括底盘，所述底盘上平衡对称设置有两个所述机器人悬挂轮，以两个所述机器人悬挂轮的对称中心为平衡设置有至少3个万向从动轮，所述万向从动轮与所述机器人悬挂轮之间具有自适应高度。
[0015] 本实用新型还提供另一种机器人悬挂结构，其包括至少3个上述机器人悬挂轮，并且，包括底盘，所述底盘平衡对称或阵列设置有至少3个所述机器人悬挂轮。
[0016] 本实用新型的有益效果在于：当地面不平时，车轮沿导轨上下移动，由于导轨，连接轴只能沿导轨垂直于地面移动，所以移动时车轮仅上下移动不会发生水平偏移；当车轮遇到不平路面时，车轮可以上下移动，由于弹簧减震装置的恢复力的作用使得悬挂轮能紧贴地面，避免出现作为主动轮的车轮架空；本实用新型的机器人悬挂轮克服了车轮水平偏移或者发生绕平行于地面的转轴偏转现象，以及克服了作为主动轮的车轮出现架空现象，能够实现精确转向。附图说明
[0017] 图1是本实用新型实施例一的一种机器人悬挂轮的结构示意图；
[0018] 图2是本实用新型实施例一的一种机器人悬挂轮的弹簧减震装置的结构示意图；
[0019] 图3是本实用新型实施例一的一种机器人悬挂轮的支撑板的结构示意图；
[0020] 图4是本实用新型实施例一的一种机器人悬挂轮的固定孔的结构示意图；
[0021] 图5是本实用新型实施例二的一种机器人悬挂轮的结构示意图；
[0022] 图6是本实用新型实施例二的一种机器人悬挂轮的固定部的结构示意图；
[0023] 图7是本实用新型实施例二的一种机器人悬挂轮的直线移动机构的结构示意图；
[0024] 图8是本实用新型实施例的一种机器人悬挂结构的结构示意图；
[0025] 图9是本实用新型实施例的一种机器人悬挂结构的另一实施方式的结构示意图；
[0026] 标号说明：
[0027] 100、机器人悬挂轮；110、车轮；111、连接轴；120、直线移动机构；
[0028] 121、导轨；122、连接块；1221、固定孔；1222、滑块；1223、固定部；
[0029] 1224、支撑架；130、弹簧减震装置；140、固定底板；141、线孔；
[0030] 150、固定顶板；160、支撑板；161、线槽；170、驱动电机；200、底盘；
[0031] 210、万向从动轮。
具体实施方式
[0032] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型一种机器人悬挂轮及机器人悬挂结构进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0033] 实施例一
[0034] 请参见图1-图4，一种机器人悬挂轮，包括：车轮组件，包括车轮110和垂直于车轮110的转动平面连接车轮110的连接轴111；直线移动机构，包括导轨 121以及沿所述导轨
121移动的连接块122；所述连接块122具有固定孔1221，所述连接轴111相对于所述连接块
122可转动限定在所述固定孔1221上，所述导轨121与所述连接轴111垂直设置；所述连接块
122还连接有弹簧减震装置 130，所述连接块122沿所述导轨121移动时所述弹簧减震装置
130具有恢复力。
121移动的连接块122；所述连接块122具有固定孔1221，所述连接轴111相对于所述连接块
122可转动限定在所述固定孔1221上，所述导轨121与所述连接轴111垂直设置；所述连接块
122还连接有弹簧减震装置 130，所述连接块122沿所述导轨121移动时所述弹簧减震装置
130具有恢复力。
[0035] 当地面不平时，车轮110沿导轨121上下移动，由于导轨121，连接轴111 只能沿导轨垂直于地面移动，所以移动时车轮110仅上下移动不会发生水平偏移；当车轮110遇到不平路面时，车轮110可以上下移动，由于弹簧减震装置 130的恢复力的作用使得悬挂轮能紧贴地面，避免出现作为主动轮的车轮110架空；本实用新型的机器人悬挂轮克服了车轮水平偏移或者发生绕平行于地面的转轴偏移，以及克服了作为主动轮的车轮110出现架空现象，能够实现精确转向。
[0036] 可以理解的，弹簧减震装置130始终具有向地面的恢复力，即弹簧减震装置130装配后即处于压缩状态，压缩量可以根据需要进行调节选配。
[0038] 优选的，导轨121采用螺接或者轴承座固定。
[0039] 请参见图4，优选的，连接轴111具有对称设置两个扁平面和设置在两个扁平面之间的弧形面，固定孔1221具有与弧形面的转动面相适配的圆孔，以及沿圆孔向外延伸与两个扁平面相对距离相适配的装配槽。安装步骤如下：先沿着轴的两个扁平面滑入装配槽，进入圆孔，然后旋转90°限位防止轴沿滑入方向滑出，最后拧上防松螺母。连接轴111可以沿着装配槽安装于圆孔内。方便连接轴的安装。可以理解的，弧形面可以延伸形成完整圆。
[0040] 优选的，所述导轨121和所述连接块122以所述连接轴111为中心对称设置。
[0041] 以转动为中心对称设置，结构平衡，受力均匀，避免或减少弹簧减震装置130疲劳以及避免或减少导轨121和连接块122之间磨损。
[0042] 简单的，当导轨121为一根时，导轨121设置在对称中心。
[0043] 优选的，所述导轨121和所述连接块122以导轨和滑块配合结构、凹槽和滑块配合结构、不自锁的滚珠丝杠和滑块配合结构中的结构之一配合移动。
[0044] 通过上述结构，均能实现连接块122沿导轨121直线移动。
[0045] 优选的，当导轨121和连接块122为导轨和滑块配合结构或凹槽和滑块配合结构时导轨121和连接块122之间具有润滑的滚珠。减少摩擦和磨损。
[0046] 可以理解的，上述方式仅为本实用新型的优选方式，并非对本实用新型作出限定。
[0048] 优选的，所述弹簧减震装置130以所述连接轴111为中心对称设置。
[0049] 弹簧减震装置130以连接轴111为中心对称设置，受力均匀平衡，使用寿命长。
[0050] 可以理解的，弹簧减震装置130为一个时，设置在对称中心。
[0051] 优选的，所述弹簧减震装置130以其弹力作用方向平行于所述导轨121设置。
[0052] 弹簧减震装置130以其弹力作用方向平行于导轨121设置，使得弹簧减震装置130作用力相对，减震效果好。
[0053] 可以理解的，弹簧减震装置130也可以相对于导轨121斜向设置，此时弹簧减震装置130受力受倾斜角度影响。一般的，弹簧减震装置130都具有导向杆和沿导向杆设置的弹簧，弹簧减震装置130以其弹力作用方向平行于导轨121 设置，即导向杆与直线移动机构的导轨121平行设置。
[0054] 请参见图1-图3，弹簧减震装置130包括导向杆、沿导杆设置的弹簧、限定弹簧上端位置的挡板、随弹簧下端移动的推板可以理解的，弹簧减震装置130 还可以根据需要采用气压式甚至液压式的弹簧减震器。
[0055] 请参见图1-图3，还包括用于限定所述连接块122移动的固定底板140和 150，所述导轨121固定在所述固定底板140和所述150之间。
[0056] 通过固定底板140和150限定连接块122的移动，方便导轨121和其他部件的固定。
[0057] 请参见图1-图3，所述固定底板140和所述150之间设置有支撑板160，所述弹簧减震装置130一端连接所述连接块122，所述弹簧减震装置130另一端连接所述支撑板160。
[0058] 设置支撑板160，方便固定弹簧减震装置130；支撑固定底板140和150；方便将整个机器人悬挂轮100模块化，便于安装。
[0059] 可以理解的，弹簧减震装置130也可以一端连接连接块122，另一端连接到机器人的底盘200上，使得弹簧减震装置130可以作用即可。
[0060] 请参见图1-图3，所述支撑板160上设有线槽161，所述固定底板140上设有与所述线槽161连通配合的线孔141，所述线孔141向外凸出。
[0061] 优选的，所述支撑板160以所述连接轴111为中心对称设置。
[0062] 实施例二
[0063] 请参照图5-图7，本实用新型的实施例二是在实施例一的基础上做出的进一步拓展：
[0064] 连接块122具有平行车轮110的固定部1223和与固定部1223垂直的支撑架1224，固定部1223上具有同轴的供连接轴111穿过的固定孔1221，连接块 122沿导轨121上下移动，支撑架1224上固定有驱动电机170，驱动电机170 带动连接轴111转动。
[0065] 由驱动电机170驱动带动电机轴转动，从而通过传功机构带动连接轴170 和车轮110转动，
[0066] 驱动电机170和车轮组件整体沿导轨121上下移动，从而实现当地面不平时，车轮110沿导轨121上下移动，由于导轨121，连接轴111只能沿导轨121 垂直于地面移动，所以移动时车轮110仅上下移动不会发生水平偏移；当车轮 110遇到不平路面时，车轮110可以上下移动，由于弹簧减震装置130的恢复力的作用使得悬挂轮能紧贴地面，避免出现作为主动轮的车轮110架空；本实用新型的机器人悬挂轮克服了车轮110水平偏移或者发生绕平行于地面的转轴偏转现象，以及克服了作为主动轮的车轮110出现架空现象，能够实现精确转向。
[0067] 一般的，驱动电机170通过同步带同步轮等传动结构带动连接轴111转动。
[0068] 请参见图7，支撑架1224与滑块1222相连沿导轨121上下移动。
[0069] 优选的，固定部1223和连接架1224螺接固定或一体成型。
[0070] 请参见图7，固定部1223沿连接轴111设置有两个。
[0071] 使得连接轴111转动时能够保持转轴中心不发生移动。
[0073] 方便安装和固定，可以快速安装拆卸，且固定稳定。
[0074] 弹簧减震装置130一端固定在支撑架1224上，另一端固定住固定顶板150 上。
[0075] 以下，结合附图对本实用新型提供的一种机器人悬挂机构作进一步说明。
[0076] 请参见图8，本实用新型还提供一种机器人悬挂结构，其包括至少两个上述机器人悬挂轮100，并且，包括底盘200，所述底盘200上平衡对称设置有两个所述机器人悬挂轮100，以两个所述机器人悬挂轮100的对称中心为平衡设置有至少3个万向从动轮210，所述万向从动轮210与所述机器人悬挂轮100之间具有自适应高度。
[0077] 两个上述机器人悬挂轮100方便移动和转向，设置至少3个万向从动轮210，保持平衡，防止倾倒，并起到承重支撑的作用。
[0078] 自适应高度即为万向从动轮210所在的平面相对于机器人悬挂轮100远离底盘200的最远距离具有一定距离。当无压力时，机器人悬挂轮100圆周上远离底盘200的最远点与底盘200的距离大于万向从动轮圆周上远离底盘200的最远点与底盘200的距离。当施加压力，弹簧减震装置130内缩，向地面的恢复力变大。当位于平整路面时，此时由于机器人自身的压力使得机器人悬挂轮 100会内缩一固定压缩量使得机器人悬挂轮100与万向从动轮210与地面接触点高度一致，弹簧减震装置130承担固定压缩量的载荷，其余载荷由万向从动轮 210分担。当机器人悬挂轮100遇到凸出障碍的路面时，弹簧减震装置130进一步压缩，弹簧减震装置130承担的载荷变大。当机器人悬挂轮100遇到坑洼路面时，由于弹簧减震装置130具有向地面的恢复力，弹簧减震装置130伸长，机器人悬挂轮与地面接触，避免悬空。
[0079] 可以理解的，当万向从动轮210为3个时，其中一个万向从动轮210置于两个上述机器人悬挂轮100的中垂线上，另外两个设置在该万向从动轮210相对于两个上述机器人悬挂轮100连线的另一侧并以该中垂线为中心对称设置。当万向从动轮210为4个时以两个上述机器人悬挂轮100的中心为中心阵列设置即可。
[0080] 以下，结合附图对本实用新型提供的另一种机器人悬挂机构作进一步说明。
[0081] 请参见图9，本实用新型还提供另一种机器人悬挂结构，其包括至少三个上述机器人悬挂轮100，并且，包括底盘200，所述底盘200平衡对称设置有至少 3个所述机器人悬挂轮100。
[0082] 设置至少3个平衡对称设置的上述机器人悬挂轮100，方便保持平衡，以及方便转向。优选的，当机器人悬挂轮为3个时，车轮110采用全向轮，全向轮包括轮毂和辊子，全向轮的轮毂轴与辊子转轴相互垂直，该轮毂的外圆周处均匀开设有3个或3个以上的轮毂齿，每两个轮毂齿之间装设有一辊子，该辊子的径向方向与轮毂外圆周的切线方向垂直。当机器人悬挂轮为3个以上时，车轮采用普通轮子或麦克纳姆轮(mecanum wheels，也称瑞典轮，在它的轮缘上斜向分布着许多小辊子，辊子转轴与轮毂轴呈45°。故轮子可以横向滑移。小辊子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小辊子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动)。
[0083] 综上所述，本实用新型的一种机器人悬挂轮，当地面不平时，车轮沿导轨上下移动，由于导轨，连接轴只能沿导轨垂直于地面移动，所以移动时车轮仅上下移动不会发生水平偏移；当车轮遇到不平路面时，车轮可以上下移动，由于弹簧减震装置的恢复力的作用使得悬挂轮能紧贴地面，避免出现作为主动轮的车轮架空；本实用新型的机器人悬挂轮克服了车轮水平偏移或者发生绕平行于地面的转轴偏转现象，以及克服了作为主动轮的车轮出现架空现象，能够实现精确转向。优化了机器人悬挂轮的结构，提高了平衡性能和减震效果，提高了使用寿命。设置了固定底板、固定顶板和支撑板，使的机器人悬挂轮能模块化安装到机器人的底盘上，方便安装。本实用新型还提供了两种具有上述机器人悬挂轮的机器人悬挂结构，其设置平衡、合理、科学，方便控制，使得机器人能够克服地面颠簸，精确转向，并且具有优秀的缓冲性能。
[0084] 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
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