一种适用于不同工况的移动机器人悬架装置的制作方法

1.本实用新型属于先进制造工艺与装备技术领域，特别涉及一种适用于不同工况的移动机器人悬架装置。


背景技术：

2.移动式机器人是工件自动化运输的智能设备，运送过程若要实现高精度的行走轨迹，则需要避免每个轮的打滑，保证打滑的前提是每个轮与地面充分接触，需要在轮子与底盘之间安装弹簧，同时，弹簧可以对外界冲击进行缓冲。对于重载移动机器人，负载重量大于机器人本身重量，若采用刚度恒定的弹簧，则无法同时适应空载和重载的场合，难以保证重载和空载时轮子都不打滑，降低了机器人的运动精度。
3.因此设计能够实现刚度可调的悬架装置，对于提高移动式机器人的运动精度具有重要意义。


技术实现要素：

4.实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种适用于不同工况的移动机器人悬架装置，解决了现有技术中的传统的采用弹簧进行机器人缓冲时，不适用于空载和重载两种工作场合，造成轮子在不同的应用工况下，仍然存在打滑的问题，降低了机器人的运动精度。
5.技术方案：一种适用于不同工况的移动机器人悬架装置，包括主轮架、固定架、空气弹簧、支撑轴和滑块一，所述支撑轴的下端部设置在主轮架内，并且支撑轴的下端部通过转轴和主轮架连接，所述固定架设置在主轮架上，并且固定架罩设在支撑轴伸出主轮架的上端部上，所述空气弹簧和滑块一均位于固定架内，所述滑块一套设在支撑轴上，并且滑块一和支撑轴转动连接，所述滑块一和固定架滑动连接，所述空气弹簧设置在支撑轴的上端部和固定架内部的顶面之间，所述固定架、支撑轴和滑块一同轴设置。本实用新型的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，通过设计一种用于双轮式轮组的可调悬架机构，用于分别适应不同负载，保证轮组在空载和满载时都与地面保持接触，防止轮组打滑，并实现对外界冲击的缓冲作用。该悬架机构的功能主要由一个可变刚度的空气弹簧实现，通过改变气压改变空气弹簧的刚度，适应不同的负载工况。该悬架装置能够适用于工作过程负载变化较大的工况，如重载移动式机器人在空载和满载时，保证移动式机器人的每个轮都与地面充分接触，防止轮子打滑，提高运动精度，同时具有抵抗外部瞬时冲击的能力。
6.进一步的，上述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，所述空气弹簧上连接有气管。当机器人处于不同的负载工况时，外部气源通过气管改变空气弹簧的气压，改变空气弹簧的刚度，适应不同的负载状态。
7.进一步的，上述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，所述支撑轴的外壁上套设有圆锥滚子轴承一和圆锥滚子轴承二，所述圆锥滚子轴承一和圆锥滚子轴承二和滑块一的内壁连接，所述滑块一和支撑轴之间通过圆锥滚子轴承一和圆锥滚子轴承二连接。
8.进一步的，上述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，所述滑块一的截面为圆环形，并且滑块一的外壁上沿轴线方向设有一组滑块凸部，所述一组滑块凸部以滑块一的中心为圆形按照环形阵列的方式设置，所述固定架为圆筒形结构，并且固定架的内壁上沿轴线方向设有一组导向槽，所述一组滑块凸部和一组导向槽一一对应设置，并且滑块凸部设置在导向槽内，所述滑块凸部和导向槽滑动连接。
9.进一步的，上述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，所述主轮架的两侧设有机器人驱动轮组件一和机器人驱动轮组件二，所述机器人驱动轮组件一和机器人驱动轮组件二的结构相同，并且机器人驱动轮组件一和机器人驱动轮组件二对称交错设置。
10.进一步的，上述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，所述机器人驱动轮组件一和机器人驱动轮组件二均包括机器人移动轮、电机、减速器、联轴器、同步带轮一、同步带、同步带轮二、轮轴和驱动轴，所述电机、减速器、轮轴和驱动轴均设置在主轮架上，所述电机和减速器连接，所述驱动轴通过联轴器和减速器连接，所述同步带轮一套设在驱动轴上，并且同步带轮一通过同步带和同步带轮二连接，所述机器人移动轮和同步带轮二均套设在轮轴上。
11.进一步的，上述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，所述轮轴上套设有圆锥滚子轴承三和圆锥滚子轴承四，所述轮轴通过圆锥滚子轴承三和圆锥滚子轴承四与主轮架连接，所述主轮架上设有轴承座，所述驱动轴通过轴承设置在轴承座上。
12.进一步的，上述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，所述主轮架上设有轴承盖，所述轴承盖套设在轮轴上，并且轴承盖可将圆锥滚子轴承三和圆锥滚子轴承四限定在轮轴上。
13.进一步的，上述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，所述固定架的上端部设有圆形通孔，所述气管穿过圆形通孔和空气弹簧连接。
14.本实用新型一种适用于不同工况的移动机器人悬架装置的工作方法，包括以下步骤：
15.s1、当机器人驱动轮组件一和机器人驱动轮组件二的机器人移动轮与地面悬空时；
16.s2、空气弹簧推动支撑轴向下移动；
17.s3、由于支撑轴和滑块一沿竖直方向固定，因此支撑轴带动滑块一沿着固定架的内壁向下滑动，进行滑动导向；
18.s4、支撑轴的向下移动，推动主轮架向下移动，从而将机器人驱动轮组件一和机器人驱动轮组件二的机器人移动轮压紧在地面上。
19.上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型所述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，其结构设计合理，筒状的固定架安装在底盘上，是轮组的安装架，轮组及轮架通过支撑轴与固定架相连，支撑轴通过移动
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转动复合关节与固定架活动连接，可相对于固定架回转和上下移动，在固定架内腔顶部安装空气弹簧并与支撑轴连接，在外界负载作用下支撑轴在固定架内上下移动，空气弹簧发生伸缩，实现对外界冲击的缓冲；此悬架装置适应不同负载工况下的移动机器人悬架装置，保证轮子与地面充分接触，防止在运动过程中出现打滑现象，同时起到对外界冲击的缓冲作用，该悬架装置主要由一个可调刚度的空气弹簧实现，空气弹簧通过气管与气源连接，通过改变空气弹簧内腔的
气压，调整空气弹簧的刚度，使机器人适应不同负载工况。
附图说明
20.图1为本实用新型所述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置的结构示意图；
21.图2为本实用新型所述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置的俯视图；
22.图3为本实用新型所述的固定架的结构示意图；
23.图4为本实用新型所述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置的局部结构示意图；
24.图5为本实用新型所述的适用于不同工况的移动机器人悬架装置的剖面图；
25.图6为本实用新型所述的机器人驱动轮组件一或机器人驱动轮组件二的结构示意图。
26.图中：主轮架1、固定架2、导向槽21、圆形通孔22、空气弹簧3、气管31、支撑轴4、圆锥滚子轴承一41、圆锥滚子轴承二42、滑块一5、滑块凸部51、机器人驱动轮组件一6、机器人驱动轮组件二7、机器人移动轮61、电机62、减速器63、联轴器64、同步带轮一65、同步带66、同步带轮二67、轮轴68、驱动轴69、圆锥滚子轴承三610、圆锥滚子轴承四611。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特
征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.实施例一
33.如图1、2所示的适用于不同工况的移动机器人悬架装置，包括主轮架1、固定架2、空气弹簧3、支撑轴4和滑块一5，所述支撑轴4的下端部设置在主轮架1内，并且支撑轴4的下端部通过转轴和主轮架1连接，所述固定架2设置在主轮架1上，并且固定架2罩设在支撑轴4伸出主轮架1的上端部上，所述空气弹簧3和滑块一5均位于固定架2内，所述滑块一5套设在支撑轴4上，并且滑块一5和支撑轴4转动连接，所述滑块一5和固定架2滑动连接，所述空气弹簧3设置在支撑轴4的上端部和固定架2内部的顶面之间，所述固定架2、支撑轴4和滑块一5同轴设置。并且，所述空气弹簧3上连接有气管31。此外，所述固定架2的上端部设有圆形通孔22，所述气管31穿过圆形通孔22和空气弹簧3连接。
34.如图5所示的支撑轴4的外壁上套设有圆锥滚子轴承一41和圆锥滚子轴承二42，所述圆锥滚子轴承一41和圆锥滚子轴承二42和滑块一5的内壁连接，所述滑块一5和支撑轴4之间通过圆锥滚子轴承一41和圆锥滚子轴承二42连接。
35.如图3、4所示的滑块一5的截面为圆环形，并且滑块一5的外壁上沿轴线方向设有一组滑块凸部51，所述一组滑块凸部51以滑块一5的中心为圆形按照环形阵列的方式设置，所述固定架2为圆筒形结构，并且固定架2的内壁上沿轴线方向设有一组导向槽21，所述一组滑块凸部51和一组导向槽21一一对应设置，并且滑块凸部51设置在导向槽21内，所述滑块凸部51和导向槽21滑动连接。
36.上述结构中，与机器人底盘固定连接的圆筒状固定架2，固定架2内部安装空气弹簧3，空气弹簧3通过气管31与气源相连，通过移动
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转动复合装置将机器人的轮组推至与地面充分接触的状态。可通过改变空气弹簧3内部的气压改变空气弹簧的刚度。机器人轮组和固定架2之间具有移动和回转两个相对运动，这种运动通过移动
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转动复合关节装置实现，复合关节装置由滑块5沿固定架2上导向槽21上下移动、支撑轴4通过轴承连接相对于滑块5的转动组成。支撑轴4通过转轴及支撑轴底端圆柱面与主轮架1连接，其中支撑轴4底端圆柱面与转轴同轴，主轮架1可绕转轴相对于支撑轴4摆动，平衡机器人的左右轮。
37.实施例二
38.如图6所示的主轮架1的两侧设有机器人驱动轮组件一6和机器人驱动轮组件二7，所述机器人驱动轮组件一6和机器人驱动轮组件二7的结构相同，并且机器人驱动轮组件一6和机器人驱动轮组件二7对称交错设置。机器人驱动轮组件一6和机器人驱动轮组件二7均包括机器人移动轮61、电机62、减速器63、联轴器64、同步带轮一65、同步带66、同步带轮二67、轮轴68和驱动轴69，所述电机62、减速器63、轮轴68和驱动轴69均设置在主轮架1上，所述电机62和减速器63连接，所述驱动轴69通过联轴器64和减速器63连接，所述同步带轮一65套设在驱动轴69上，并且同步带轮一65通过同步带66和同步带轮二67连接，所述机器人移动轮61和同步带轮二67均套设在轮轴68上。所述轮轴68上套设有圆锥滚子轴承三610和圆锥滚子轴承四611，所述轮轴68通过圆锥滚子轴承三610和圆锥滚子轴承四611与主轮架1连接，所述主轮架1上设有轴承座612，所述驱动轴69通过轴承设置在轴承座612上。所述主轮架1上设有轴承盖11，所述轴承盖11套设在轮轴68上，并且轴承盖11可将圆锥滚子轴承三610和圆锥滚子轴承四611限定在轮轴68上。
39.基于上述结构的基础上，一种适用于不同工况的移动机器人悬架装置的工作方法，包括以下步骤：
40.s1、当机器人驱动轮组件一6和机器人驱动轮组件二7的机器人移动轮61与地面悬空时；
41.s2、空气弹簧3推动支撑轴4向下移动；
42.s3、由于支撑轴4和滑块一5沿竖直方向固定，因此支撑轴4带动滑块一5沿着固定架2的内壁向下滑动，进行滑动导向；
43.s4、支撑轴4的向下移动，推动主轮架1向下移动，从而将机器人驱动轮组件一6和机器人驱动轮组件二7的机器人移动轮61压紧在地面上。
44.为提高移动式机器人的运动灵活度，车轮一般采用可转向轮，因此支撑轴要具备相对于固定架转动的能力，同时具备上下移动进行缓冲的能力，本实用新型为实现这两种复合运动，设计了移动
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转动复合关节，支撑轴通过一对圆锥滚子轴承与滑块内腔转动连接，滑块通过固定架内腔上的导向槽与固定架移动连接，这两组连接可实现支撑轴相对于固定架的移动和转动运动。支撑轴通过转轴及支撑轴底端的圆柱面与主轮架连接，连接方式可承受较大的作用力传递，同时转轴的转动可实现左右轮高度的被动自适应调试，适应地面起伏。
45.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。