一种机器人底盘悬挂系统及机器人的制作方法

本发明涉及机器人的技术领域，特别是涉及一种机器人底盘悬挂系统及机器人。

背景技术：

轮式机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

对于轮式机器人而言，底盘是整个系统的重要支承部件，用于支承安装轮及悬挂、电机、电池、控制系统、定位、音频等各部件、总成，以及承受电机动力，保证轮式机器人的正常行驶。机器人底盘悬挂系统是机器人底盘与主动轮之间的一切传力连接装置的总称，悬架的主要作用是传递作用在主动轮和底盘之间的一切力和力矩，比如支撑力、制动力和驱动力等，并且缓和由不平路面传给底盘的冲击载荷、衰减由此引起的振动、减小货物和底盘本身的动载荷。

目前，对于轮式机器人来说，常用的底盘悬挂系统有以下三种：

(1)导柱式

其中，悬挂系统是直上直下的。这种方式过坎能力较弱，遇到障碍物时会产生一个非竖直方向上的力，这个力对悬挂系统直上直下的运动会产生一定的阻碍作用。

(2)拖曳架式

其中，悬挂系统绕一个转轴进行转动。这种方式过坎能力强，结构简单，但是前后过坎能力不一致，转轴在前，则前进过坎能力强，转轴在后，则后退过坎能力强。

(3)多边形式

该方式结构相对比较复杂，过坎能力强。

现有技术中，多数机器人底盘悬挂系统在保证较大承重能力的同时忽略了对地面通过性的保证。在通过高低不平地面，尤其是电梯屏蔽门沟壑与台阶时，会出现无法通过、对机体冲击过大影响机体寿命、直接导致失稳等情况。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种机器人底盘悬挂系统及机器人，在保证底盘悬挂系统的承重能力的前提下，提高其地面适应性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种机器人底盘悬挂系统，包括：至少一个主动轮；与所述主动轮一一对应的从动轮；所述从动轮的安装板包括固定端和活动端，所述固定端固定设置在机器人底盘上，所述活动端可沿所述机器人底盘上下移动；与所述主动轮一一对应的连杆组件，所述连杆组件包括：弹性组件，固定在所述从动轮的安装板的活动端上；连杆机构支架，设置在所述机器人底盘上；主动轮连杆机构，可上下转动地设置在所述连杆机构支架上，且一端与所述主动轮相连，另一端与所述弹性组件相连。

于本发明一实施例中，所述弹性组件包括弹簧支架和弹簧，所述弹簧纵向设置在所述弹簧支架上，所述主动连杆机构的另一端与所述弹簧的下端相连。

于本发明一实施例中，所述弹簧采用柔性弹簧。

于本发明一实施例中，所述固定端通过转动铰链固定在所述机器人底盘上。

于本发明一实施例中，所述主动轮连杆机构通过转动铰链设置在所述连杆机构支架上。

于本发明一实施例中，所述从动轮采用万向轮。

于本发明一实施例中，还包括至少一个万向轮，设置在所述机器人底盘上。

于本发明一实施例中，还包括电机，与所述主动轮相连，用于驱动所述主动轮。

同时，本发明提供一种机器人，其特征在于：包括上述的机器人底盘悬挂系统。

如上所述，本发明的机器人底盘悬挂系统及机器人，具有以下有益效果：

(1)在保证底盘悬挂系统的承重能力的前提下，提高其地面适应性；

(2)在通过障碍物时仍可维持一个较为水平的姿态，同时又降低了过障碍物时对机体的冲击，保证了机体寿命以及所承载货物的安全；

(3)过障以及隔振性能得到了仿真分析以及模型验证的验证；

(4)提高了机器人的过障能力，降低了对电机或轮毂电机性能的技术要求，降低了对轮型选择的设计要求，使电机选型以及主动被动轮选型更为宽泛，降低了设计成本。

附图说明

图1显示为本发明的机器人底盘悬挂系统于一实施例中的整体结构示意图；

图2显示为本发明的机器人底盘悬挂系统于一实施例中的侧视图；

图3显示本发明的机器人底盘悬挂系统过障碍物时的第一状态示意图；

图4显示本发明的机器人底盘悬挂系统过障碍物时的第二状态示意图。

元件标号说明

1主动轮

2底盘

3从动轮

31固定端

32活动端

33转动铰链

4连杆组件

41弹性组件

411弹簧支架

412弹簧

42连杆机构支架

43主动轮连杆机构

44转动铰链

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明的机器人底盘悬挂系统及机器人在保证底盘悬挂系统的承重能力的前提下，极大地提高其地面适应性，具有极佳的过障能力。

如图1和图2所示，本发明的机器人底盘悬挂系统包括：

至少一个主动轮1，用于驱动机器人底盘2移动。在图1和图2所示的实施例中，在机器人底盘2的两侧，分别设置有一个主动轮1，从而保证机器人底盘2的平稳性。

与所述主动轮1一一对应的从动轮3，用于在所述主动轮1的带动下驱动所述机器人底盘2移动；所述从动轮3的安装板包括固定端31和活动端32，所述固定端31固定设置在机器人底盘2上，所述活动端可沿所述机器人底盘2上下移动。

具体地，在所述底盘2上设置一块面积大于所述从动轮3的安装板的镂空。所述从动轮3的安装板置于所述镂空位置处，所述固定端31固定在所述底盘2上，所述活动端32不与所述底盘2相接触，故可沿所述机器人底盘2上下移动。于本发明一实施例中，所述固定端31通过转动铰链33固定在所述机器人底盘2上，从而能够为活动端32的移动提供支点。

在图1和图2所示的实施例中，在机器人底盘2的两侧，分别设置有一个从动轮3，从而进一步保证机器人底盘的平稳性。

与所述主动轮1一一对应的连杆组件4，所述连杆组件4包括弹性组件41、连杆机构支架42和主动轮连杆机构43。

具体地，所述弹性组件41固定在所述从动轮3的安装板的活动端32上；所述连杆机构支架42设置在所述机器人底盘2上；所述主动轮连杆机构43可上下转动地设置在所述连杆机构支架43上，且一端与所述主动轮1相连，另一端与所述弹性组件41相连。因此，通过上述结构的连杆组件4，当所述主动轮连杆机构43发生上下转动时，可通过所述弹性组件41带动所述活动端32沿所述机器人底盘2上下移动，从而调节机器人底盘2过障时的稳定性。

于本发明一实施例中，所述弹性组件41包括弹簧支架411和弹簧412，所述弹簧412纵向设置在所述弹簧支架411上，所述主动连杆机构43的另一端与所述弹簧412的下端相连。因此，随着所述所述主动轮连杆机构43的上下移动，所述弹簧412被压缩或拉升，从而实现机器人底盘过障时的缓冲，保护了机器人的整体寿命以及所运物品的安全。

于本发明一实施例中，所述弹簧412采用柔性弹簧。

于本发明一实施例中，所述主动轮连杆机构43通过转动铰链44设置在所述连杆机构支架42上，从而能够沿所述连杆机构支架42上下转动。

下面介绍一下本发明的机器人底盘悬挂系统的工作原理。

如图3所示，当所述机器人底盘悬挂系统需要过障碍物时，所述从动轮首先向上走，所述主动轮连杆机构向上拉升所述弹簧，所述弹簧产生向上的作用力施加在所述主动轮上，以保证所述机器人底盘的平稳。接着，如图4所示，所述主动轮向上走，随着所述主动轮位置的升高，所述主动轮连杆机构向下拉升所述弹簧，所述弹簧产生向下的作用力施加在所述从动轮上，以保证所述机器人底盘的平稳。因此，正是由于所述弹簧对机器人底盘上下运动的缓冲，保护了机体的整体寿命以所运送物品的安全性。

于本发明一实施例中，本发明的机器人底盘悬挂系统还包括至少一个万向轮，设置在所述机器人底盘上，从而为所述机器人底盘提供足够的支撑力，以保证机器人底盘的承载能力。优选地，在机器人底盘上对称设置两个万向轮。

于本发明一实施例中，本发明的机器人底盘悬挂系统还包括电机，与所述主动轮相连，用于驱动所述主动轮。

最后，本发明的机器人包括上述的机器人底盘悬挂系统，从而在保证高承重能力的情况下为机器人底盘提供了较高的过障能力。其中，所述机器人底盘悬挂系统设置在机器人底盘上。

综上所述，本发明的机器人底盘悬挂系统及机器人在保证底盘悬挂系统的承重能力的前提下，提高其地面适应性；在通过障碍物时仍可维持一个较为水平的姿态，同时又降低了过障碍物时对机体的冲击，保证了机体寿命以及所承载货物的安全；过障以及隔振性能得到了仿真分析以及模型验证的验证；提高了机器人的过障能力，降低了对电机或轮毂电机性能的技术要求，降低了对轮型选择的设计要求，使电机选型以及主动被动轮选型更为宽泛，降低了设计成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。