本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤直線懸掛減震裝置。

背景技術(shù)：

目前機(jī)器人有很多種，就移動(dòng)方式而言，可分為輪式、履帶式、腿式、蛇形式、跳躍式。由于輪式移動(dòng)機(jī)器人承載能力大、行走速度快、驅(qū)動(dòng)和控制相對(duì)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。輪式移動(dòng)機(jī)器人其底盤具有噪音小、平穩(wěn)性好、行走速度快的優(yōu)點(diǎn)，尤其使用麥克納姆輪、全向輪通過控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)平移、原地旋轉(zhuǎn)、直走等全方位運(yùn)動(dòng)，但這類麥克納姆輪、全向輪、無內(nèi)胎橡膠輪都沒有充氣內(nèi)胎，輪子本身缺失彈性，在凹凸不平的路面容易產(chǎn)生離地間隙，導(dǎo)致輪子不能抓地運(yùn)轉(zhuǎn)。

針對(duì)以上問題，現(xiàn)有部分輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤安裝了擺臂懸掛裝置，可改善路面不平導(dǎo)致的輪子離地現(xiàn)象。但輪式移動(dòng)機(jī)器人電機(jī)輸出軸和輪子由法蘭緊固，電機(jī)輸出軸直接驅(qū)動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)承載了機(jī)器人的質(zhì)量，不平路面激勵(lì)會(huì)引起的輪子擺動(dòng)，產(chǎn)生夾角，并因此使電機(jī)輸出軸長(zhǎng)期處在夾角狀態(tài)工作，加速電機(jī)的疲勞損壞。

加拿大的舍布魯克大學(xué)研制的AZIMUT-3移動(dòng)平臺(tái)，通過在AZIMUT的關(guān)節(jié)安裝一個(gè)電動(dòng)垂直懸架裝置和彈性驅(qū)動(dòng)使得平臺(tái)的穩(wěn)定性和靈活性得到增強(qiáng)，放在驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的傳感器上的彈性單元可感知并控制驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的力矩，提高機(jī)器人在不平地面的運(yùn)動(dòng)性。但該電動(dòng)方式控制復(fù)雜，成本高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服上述的現(xiàn)有技術(shù)不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不需要控制模塊的輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤直線懸掛減震裝置，具體的技術(shù)方案如下。

輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤直線懸掛減震裝置，包括用于連接機(jī)器人底盤的懸掛減震組件、以及連接在懸掛減震組件底部的運(yùn)動(dòng)組件，其中：

所述懸掛減震組件包括支架、運(yùn)動(dòng)主軸和運(yùn)動(dòng)副軸，支架兩端之間具有彈性，運(yùn)動(dòng)主軸和運(yùn)動(dòng)副軸分別配置在支架兩端，運(yùn)動(dòng)主軸和運(yùn)動(dòng)副軸的頂端與機(jī)器人底盤連接，運(yùn)動(dòng)主軸和運(yùn)動(dòng)副軸的底端與支架頂面保持彈性接觸；

所述運(yùn)動(dòng)組件包括順序連接的電機(jī)、電機(jī)座和輪子，電機(jī)、電機(jī)座連接在支架的底面，電機(jī)固定在運(yùn)動(dòng)副軸下方，電機(jī)座固定在運(yùn)動(dòng)主軸下方；

運(yùn)動(dòng)主軸用于承受輪子經(jīng)路面激勵(lì)而產(chǎn)生的沖擊；

運(yùn)動(dòng)副軸用于緩沖運(yùn)動(dòng)主軸所受的沖擊。

上述技術(shù)方案用于輪式移動(dòng)機(jī)器人時(shí)，在重力作用下運(yùn)動(dòng)主軸相對(duì)于支架被彈性壓縮，迫使輪子沿相反方向抓地。當(dāng)輪式移動(dòng)機(jī)器人行走在不平的路面時(shí)，不可避免會(huì)因路面激勵(lì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)主軸產(chǎn)生夾角偏移，造成電機(jī)輸出軸受到剛性沖擊力，此時(shí)藉由支架本身的彈性和運(yùn)動(dòng)副軸的彈性伸縮分擔(dān)路面激勵(lì)傳遞給電機(jī)輸出軸的的剛性沖擊力，因而盡可能的增加了輪子的垂直荷重，使輪子的抓地性能更充分的發(fā)揮，加大了機(jī)器人的越障能力，降低了電機(jī)輸出軸的運(yùn)動(dòng)磨損，使行走時(shí)平順性趨于優(yōu)化。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果在于：

(1)采用直線懸掛減震，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低。

(2)增加了輪子的垂直荷重，使輪子的抓地性能更充分的發(fā)揮，彌補(bǔ)麥克納姆輪、全向輪、無內(nèi)胎橡膠輪缺失彈性的弊端，提高了越障能力。

(3)減小因路面激勵(lì)導(dǎo)致電機(jī)輸出軸與輪子產(chǎn)生的夾角，使電機(jī)輸出力盡可能按軸心傳給輪子，降低了電機(jī)輸出軸的運(yùn)動(dòng)磨損，降低因路面激勵(lì)產(chǎn)生的振動(dòng)，使行走時(shí)平順性趨于優(yōu)化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)分解示意圖。

圖3是采用了本發(fā)明的輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤直線懸掛減震裝置的輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤直線懸掛減震裝置，包括用于連接機(jī)器人底盤的懸掛減震組件、以及連接在懸掛減震組件底部的運(yùn)動(dòng)組件，其中：

所述懸掛減震組件包括支架10、運(yùn)動(dòng)主軸20和運(yùn)動(dòng)副軸30，支架兩端之間具有彈性，運(yùn)動(dòng)主軸20和運(yùn)動(dòng)副軸30分別配置在支架10兩端，運(yùn)動(dòng)主軸10和運(yùn)動(dòng)副軸20的頂端與機(jī)器人底盤(圖中未示出)連接，運(yùn)動(dòng)主軸10和運(yùn)動(dòng)副軸20的底端與支架10頂面保持彈性接觸；

所述運(yùn)動(dòng)組件包括順序連接的電機(jī)40、電機(jī)座50和輪子60，電機(jī)40、電機(jī)座50連接在支架10的底面，電機(jī)40固定在運(yùn)動(dòng)副軸30下方，電機(jī)座50固定在運(yùn)動(dòng)主軸20下方；

運(yùn)動(dòng)主軸20用于承受輪子60經(jīng)路面激勵(lì)而產(chǎn)生的沖擊；

運(yùn)動(dòng)副軸30用于緩沖運(yùn)動(dòng)主軸10所受的沖擊。

如圖2所示，在較佳的實(shí)施方式中，所述運(yùn)動(dòng)主軸20包括直線軸承21、光軸導(dǎo)軌22、主彈簧23，直線軸承21固定在支架10上，光軸導(dǎo)軌22頂部與機(jī)器人底盤(圖中未示出)連接，光軸導(dǎo)軌22向下穿過主彈簧23與直線軸承21滑動(dòng)配合，并在其末端安裝防脫螺帽24，即光軸導(dǎo)軌22被限制在直線軸承21內(nèi)滑動(dòng)且不會(huì)脫出。

如圖2所示，在較佳的實(shí)施方式中，所述運(yùn)動(dòng)副軸30包括直線導(dǎo)軌32、副彈簧33，直線導(dǎo)軌32頂部與機(jī)器人底盤(圖中未示出)連接，直線導(dǎo)軌32向下穿過支架10，并在其末端安裝防脫螺帽34。具體來說，可在支架10設(shè)一容直線導(dǎo)軌32穿過的通孔31，即光軸導(dǎo)軌22被限制在通孔31內(nèi)活動(dòng)且不會(huì)脫出。

如圖3所示，是采用了本發(fā)明列舉的輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤直線懸掛減震裝置的輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤，包括底盤托板1，底盤托板1上設(shè)有控制電路2，底盤托板1下方設(shè)有電池支架3，在底盤托板1下方采取四輪交叉對(duì)稱布置了四個(gè)本發(fā)明列舉的輪式移動(dòng)機(jī)器人底盤直線懸掛減震裝置4。

采用上述底盤裝在機(jī)器人上，底盤運(yùn)動(dòng)組件中的輪子采用全向輪，四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，中心距離420mm，在不同工況路面進(jìn)行移動(dòng)測(cè)試，數(shù)據(jù)表現(xiàn)為：

工況1：理想平地(平面度≤1mm),路徑4m

機(jī)器人直線移動(dòng)、原地轉(zhuǎn)彎、45°斜向移動(dòng)、90°側(cè)向移時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，噪音低于45dB，無明顯振感。原地360°轉(zhuǎn)彎無明顯位移(≤1mm)。

工況2：粗糙平地(粗糙度≤2mm),路徑4m

機(jī)器人直線移動(dòng)、原地轉(zhuǎn)彎、45°斜向移動(dòng)、90°側(cè)向移時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，噪音低于55dB，無明顯振感。原地360°轉(zhuǎn)彎無明顯位移(≤2mm)。

工況3：5°平整坡面，坡長(zhǎng)4m

機(jī)器人通過直向、45度斜向、90度側(cè)向爬坡，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低于55dB，無明顯振感。原地360°轉(zhuǎn)彎有位移(≤30mm)。

工況4：5°粗糙坡面，坡長(zhǎng)4m

機(jī)器人通過直向、45度斜向、90度側(cè)向爬坡，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低于60dB，無明顯振感。原地360°轉(zhuǎn)彎有位移(≤30mm)，有輕微振感。

工況5：10°平整坡面，坡長(zhǎng)4m

機(jī)器人通過直向、45度斜向、90度側(cè)向爬坡，耗時(shí)均超出限定范圍，噪音低于60dB，輕微振感。原地360°轉(zhuǎn)彎有位移(≧60mm)。

工況6：10°粗糙坡面，坡長(zhǎng)4m

機(jī)器人通過直向、45度斜向、90度側(cè)向爬坡，耗時(shí)均超出限定范圍，噪音范圍60dB-70dB，輕微振感。原地360°轉(zhuǎn)彎有位移(≧60mm)。

工況7：6mm越障

機(jī)器人通過直向、斜向、側(cè)向越障，4輪接觸臺(tái)階時(shí)無明顯堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，輪子無碰撞跳躍離地，噪音范圍60dB-70dB，前輪上臺(tái)階時(shí)身體傾斜，在彈簧的作用下振動(dòng)不明顯。

工況8：12mm越障

機(jī)器可人通過直向、斜向、側(cè)向越障，4輪接觸臺(tái)階時(shí)有堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，輪子出現(xiàn)碰撞跳躍離地，噪音范圍70dB，振動(dòng)明顯。

而未采用上述底盤的機(jī)器人，在以上工況測(cè)試時(shí)，6mm高度已不能完成越障。相比安裝擺臂懸掛方式的相同機(jī)器人，原地360°轉(zhuǎn)彎時(shí)離心距離相對(duì)大，振動(dòng)明顯，12mm越障時(shí)需反復(fù)尋找著力點(diǎn)，通過越障時(shí)間較長(zhǎng)。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)本發(fā)明所揭示的結(jié)構(gòu)和原理獲得其它各種相應(yīng)的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。