一种新型移动机器人的自适应悬挂设计

1.本发明属于悬挂系统技术领域，具体涉及一种新型移动机器人的自适应悬挂设计。


背景技术：

2.移动机器人作为人类的新型生产工具，在减轻劳动强度，提高生产率，改变生产模式，把人从危险、恶劣、繁重的工作环境下解放出来等方面，显示出极大的优越性。目前在市场上，移动机器人的种类多种多样。针对移动机器人的工作场所的环境比较复杂，对移动机器人的悬挂能力就提出了更高的要求。四轮差速转向为移动机器人转向形式的一种，由于其转向的灵活性，被广泛运用。针对四轮差速转向的移动机器人，悬挂设计最好的形式为独立悬挂设计，也就是说每个轮子都有悬挂设计，起到减震的目的。目前，移动机器人的悬挂架构主要分为纵臂式与横臂式两大类。这两种类型的悬挂设计因为要保证空间上的延展性，都会占用底盘空间，使得承重空间受限。另外悬挂的软硬程度较难调节，在过路面障碍的时候往往可能因为悬挂太软或太硬而起不到好的避震的效果。


技术实现要素：

3.1.发明的目的针对上述技术问题，本发明提供了一种新型移动机器人的自适应悬挂设计，用以解决背景技术中提到的技术问题。
4.2.技术方案为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种新型移动机器人的自适应悬挂设计，该设计包括承载机构，其与底盘框架进行支撑连接，承载机构包括h型焊接管以及安装在h型焊接管前后两端的四组直线型导轨；减震系统，其在受力过程中滑动设置在所述承载机构上，减震系统包括轮胎与轮胎连接的框架，所述框架内设有避震器，所述避震器的一端连接承载机构，其另一端连接到框架内，且所述框架内设有与四组直线型导轨相适配的滑块；其中，路面凸起有颠簸时，弹簧受拉，避震器继续受力伸长，路面凹陷时，由于车轮以及整个减震系统的重力避震器就会缩短，轮胎会更好的接触到地面。
5.进一步的改进在于：所述承载机构还包括长螺钉，其设置在h型焊接管上方且贯穿h型焊接管；两组第一固定套，其包裹在长螺钉的外部，且与h型焊接管两端部限位连接；第二固定套，其包裹在长螺钉的外部且限位设置在两组第一固定套之间；其中，避震器的一端限位连接在长螺钉上。
6.进一步的改进在于：所述框架包括设置在其两侧的第一碳板和第二碳板，所述第一碳板和第二碳板的下方共同设有固定套，两者上方共同连接有避震器连接件，所述避震
器的一端连接在避震器连接件上，其另一端限位连接在长螺钉上。
7.进一步的改进在于：所述第一碳板和第二碳板上分别设有与四组所述直线型导轨相适配的滑块。
8.进一步的改进在于：所述第二碳板的一侧设有电机，所述电机穿过所示第二碳板，其输出端依次设有角接触轴承和梅花联轴器，梅花联轴器的另一端连接有短轴，所述短轴穿过第一碳板并通过轮胎轴承器与轮胎相连。
9.进一步的改进在于：所述第一碳板的孔中安装轴承，第一碳板固定轴承的两侧各连接一个轴承端盖，且所述短轴的另一端连接轮胎联轴器。
10.进一步的改进在于：所述减震系统还包括限位部，当避震器拉长，焊接管抵到固定套的上端，此为上限位位置，当避震器缩短，焊接管上端的u形槽会抵到限位螺钉，此为下限位位置。
11.3.有益效果本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明设计一种自适应性独立悬挂，将避震器竖直放置，利用滑块与导轨实现减震系统与承载机构之间的连接，使得整个悬挂系统既具有单横臂式独立悬挂良好避震效果的优点，同时也具有纵臂式独立悬挂横向距离小，不占底盘空间的优点。
12.另外，传统悬挂底盘在过路面凸起障碍时，避震器是受压的状态，过凹陷障碍时，避震器弹簧是受拉的状态，而本发明的悬挂系统在过路面凸起障碍时，避震器弹簧是受到拉力的状态，在过路面凹坑障碍时避震器是受到压力的状态，与传统悬挂相比，在凸起与凹陷地面，悬挂弹簧受力是相反的，在过凹陷障碍时轮组自重的压力可以及避震器的效果可以使整个轮组直到接触地面，所以本发明的悬挂系统有更好的路面适应性，有自适应的效果。
附图说明
13.图1为本发明承载机构与减震系统结构示意图；图2为本发明承载机构结构示意图；图3为本发明承载机构与底盘框架连接示意图；图4为本发明减震系统外观图；图5为本发明减震系统爆炸图；图6为本发明减震系统内部结构图；图7为本发明悬挂工作原理图。
14.附图标记1.承载机构 ；11.h型焊接管；12.长螺钉；13.第一固定套；14.第二固定套；15.导轨；2-减震系统；201.轮胎；202.第一碳板；203.避震器；204.避震器连接件；205.第二碳板；206.电机；207.固定套；208.滑块；209.限位螺钉；210.角接触轴承；211梅花联轴器；212.短轴；213.轴承盖；214轴承；215.轮胎联轴器。
具体实施方式
15.在本发明的描述中，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”、“页”、“底”“内”、“外”、"顺时针”、“逆时针”、“同轴"、“底部”、“一端”、“顶部”、“另一端”、“一侧”、“前部”、“两端”、“两侧”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。
16.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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
17.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设有”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发明中的具体含义。
18.实施例1参照图1-6，一种新型移动机器人的自适应悬挂设计，该设计包括承载机构1，其与底盘框架进行支撑连接，承载机构1包括h型焊接管11以及安装在h型焊接管11前后两端的四组直线型导轨15；减震系统2，其在受力过程中滑动设置在所述承载机构1上，减震系统2包括轮胎201与轮胎201连接的框架，所述框架内设有避震器203，所述避震器203的一端连接承载机构1，其另一端连接到框架内，且所述框架内设有与四组直线型导轨15相适配的滑块208；通过滑块208对应滑动设置在直线型导轨15上，从而使得减震系统2在受力过程中与承载机构1进行上下移动。
19.其中，路面凸起有颠簸时，弹簧受拉，避震器203继续受力伸长，路面凹陷时，由于车轮以及整个减震系统2的重力避震器203就会缩短，轮胎201会更好的接触到地面。
20.其中，所述承载机构1还包括长螺钉12，其设置在h型焊接管11上方且贯穿h型焊接管11；两组第一固定套13，其包裹在长螺钉12的外部，且与h型焊接管11两端部限位连接；第二固定套14，其包裹在长螺钉12的外部且限位设置在两组第一固定套13之间；其中，避震器203的一端限位连接在长螺钉12上。
21.长螺钉12有两个第一固定套13与一个第二固定套14连接。起的主要作用是给避震器203限位，具体如图2和图5所示。
22.其中，所述框架包括设置在其两侧的第一碳板202和第二碳板205，所述第一碳板202和第二碳板205的下方共同设有固定套207，两者上方共同连接有避震器连接件204，所述避震器203的一端连接在避震器连接件203上，其另一端限位连接在长螺钉12上，如图2、4、5、6所示，第一碳板202的位置靠近对应的轮胎201，第二碳板205的位置远离对应的轮胎201。
23.其中，所述第一碳板202和第二碳板205上分别设有与四组所述直线型导轨15相适配的滑块208，如图2和图5-6所示，承载机构1设置在框架内部，具体设置在第一碳板202和第二碳板205之间，承载机构1底部与固定套207相连接。
24.更具体的，本实施例提供的悬挂系统由两大部分构成，即减震系统2与承载机构1，
减震系统2为整个悬挂系统的运动部分，起减震效果；承载机构1为整个悬挂系统相当于底盘框架静止的那一部，本发明的承载机构1，与减震系统2（如图1所示）本发明的具体实施方案按照如上述所示的两个部分进行叙述。
25.首先，对于承载机构1，（如图2所示）承载机构1由一个“h”形状的焊接管11为主体，焊接管11的前后安装有四个直线型导轨15.焊接管11的上方有一个长螺钉12穿过固定，长螺钉12有两个第一固定套13与一个第二固定套14连接，起的主要作用是给避震器203限位，避震器203的一端需要连接在长螺钉12上。
26.其中，承载机构1与底盘框架的连接方式为焊接管11连接在底盘的一个长焊接管上构成一个整体（如图3所示）。
27.对于减震系统2，减震系统2的外观图（如图4所示），内部结构及零件的连接方式(如图5、图6所示)，电机206的出轴连接一个角接触轴承210，起减小电机轴向力的作用，电机206连接在第二碳板205上，电机206的输出轴连接一个梅花联轴器211，梅花联轴器211的另一端连接一短轴212，短轴212穿过第一碳板202.其中第一碳板202的孔中安装一轴承214，第一碳板202固定轴承214的两侧各连接一个轴承端盖213.短轴212的另一端连接轮胎联轴器215，轮胎201连接在轮胎联轴器215上。
28.其中，第一碳板202与第二碳板205之间的下方连接一个固定套20，上方连接避震器连接件204，避震器203的一端连接在避震器连接件204上，第一碳板202与第二碳板205上各固定一个滑块208.作用原理：如图6所示，承载机构1上的导轨15与减震系统2上的滑块208结合在一起，使得两个部分可以上下运动，避震器203的一端连接承载机构1上的长螺钉12，一端连接在减震系统2上的避震器连接件204；当所有零件安装完毕，机器人在平稳路面行驶的时候避震器203的弹簧是受拉的情况，当路面凸起有颠簸的时候，弹簧受拉，避震器203继续受力伸长，当路面凹陷的时候，由于车轮以及整个减震系统2的重力避震器就会缩短，轮胎201会更好的接触到地面（如图7所示）。
29.其中，避震器203不是无限伸长和缩短的，为了保证避震器203的避震效果，本发明有两个限位，当避震器203拉长，焊接管11抵到固定套207的上端，此为一个上极限位置，当避震器203缩短，焊接管11上端的u形槽会抵到限位螺钉209，此为一个下极限位置，本发明限位结构简单合理，实用性强。
30.本发明的悬挂系统结构简单，由于避震器203是竖直放置的所以很节省底盘的空间，本发明通过滑块208与导轨15将承载机构1与减震系统2结构在一起，并将避震器203竖直放置，与传统悬挂相比，在路面不平时，本发明避震器203受力情况是不一样的，在凹凸不平的地面行走时，悬挂有更好的补偿以及自适应的效果，使得移动机器人行驶更加的平稳。
31.以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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。