底盘独立悬架万向轮及机器人的制作方法

本发明涉及万向轮领域，具体地，涉及一种底盘独立悬架万向轮及机器人。

背景技术：

机器人底盘结构，是机器人行走关键部件，对地面的通过性以及机器人行走姿态的稳定性有决定性影响。包含底盘结构、驱动轮、随动轮等。其基本工作原理是上位机(计算机)给定移动指令，通过驱动板计算，驱动电机输出旋转，与地面摩擦力，产生驱动力，从而推动机器人在规划路径行走。

目前底盘随动轮，大都采用市场现有小车运输脚轮，偏距大、轮宽窄、减震轮弹簧为定刚度；无法满足机器人底盘封装空间、电梯轿厢与地面高度及宽度地面通过性，减震轮弹簧定刚度无法满足机器人标配底盘宽范围负载，且多个减震轮定刚度并联于底盘，不利于底盘越过垂直台阶，易造成机器人偏航。

因此有必要研发一种能够适用于复杂地形，能够通过垂直台阶的底盘独立悬架万向轮及机器人。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种底盘独立悬架万向轮及机器人，该底盘独立悬架万向轮能在复杂地形内平稳运行，且能够通过垂直台阶。适应机器人底盘小空间、地面台阶通过性好，多轮并联底盘变刚度的独立悬架万向轮，满足机器人底盘多场景、多地形平稳运动。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面提供了底盘独立悬架万向轮，包括：

安装支架；

上支架，所述上支架顶部通过滚动体连接于所述安装支架；

下支架，所述下支架通过铰接轴铰接于所述上支架，所述上支架与所述下支架之间设置有弹簧；

轮体，所述轮体铰接于所述下支架底部，所述轮体能够通过所述滚动体相对于所述安装支架转动。

优选地，还包括橡胶垫，所述橡胶垫用于设置在所述弹簧与所述上支架之间及所述弹簧与所述下支架之间。

优选地，所述弹簧相对于所述上支架的安装角度为60°-120°。

优选地，所述弹簧相对于所述上支架的安装角度为80°-100°。

优选地，所述上支架包括连接部及铰接部，所述连接部顶部设置有凹槽，所述连接部通过所述凹槽及所述滚动体连接于所述安装支架，所述连接部底部设置有第一弹簧安装凸起，所述铰接部连接于所述连接部的下端，所述上支架通过所述铰接部及所述铰接轴铰接于所述下支架。

优选地，所述上支架铰接于所述下支架的一端，所述轮体通过轮安装轴铰接于所述下支架底部，所述下支架顶部设置有第二弹簧安装凸起，所述弹簧通过所述第一弹簧安装凸起及所述第二弹簧安装凸起设置在所述上支架及所述下支架之间。

优选地，还包括限位杆，所述限位杆连接于所述上支架，位于所述上支架底部。

优选地，所述橡胶垫为多个，多个所述橡胶垫的厚度相同或不同。

优选地，所述安装支架包括安装板及滚动体固定板，所述滚动体通过所述滚动体固定板设置在所述安装支架底部，所述安装板上设置有螺纹孔，所述底盘独立悬架万向轮能够通过安装支架设置在机器人底盘底部。

根据本发明的另一方面提供了一种机器人，包括上述底盘独立悬架万向轮。

本发明的有益效果在于：垂直负载施加在安装支架上，施加在安装支架上；通过滚动体、上支架、铰链轴、下支架等，最终通过轮体施加到地面；当驱动轮工作前进时，克服万向轮与地面的摩擦阻力，底盘独立悬架万向轮跟随驱动轮转动；驱动轮转向时，底盘独立悬架万向轮偏距力矩驱使跟随驱动轮转向；当通过地形为垂直台阶阻力时，轮体克服弹簧的阻力和橡胶的阻尼力绕铰链轴滚动，从而减小垂直台阶阻力，顺利越障。

本发明具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的底盘独立悬架万向轮的主视图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的底盘独立悬架万向轮的侧视图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的底盘独立悬架万向轮的俯视图。

附图标记说明：

1、安装支架；2、滚动体；3、上支架；4、铰接轴；5、下支架；6、轮安装轴；7、轮体；8、橡胶垫；9、弹簧；10、连接部；11、铰接部；12、限位杆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施方式1

根据本发明的一方面提供了一种底盘独立悬架万向轮包括：

安装支架；

上支架，所述上支架顶部通过滚动体连接于所述安装支架；

下支架，所述下支架通过铰接轴铰接于所述上支架，所述上支架与所述下支架之间设置有弹簧；

轮体，所述轮体铰接于所述下支架底部，所述轮体能够通过所述滚动体相对于所述安装支架转动。

具体地，使用时垂直负载施加在安装支架上，施加在安装支架上；通过滚动体、上支架、铰链轴、下支架等，最终通过轮体施加到地面；当驱动轮工作前进时，克服万向轮与地面的摩擦阻力，底盘独立悬架万向轮跟随驱动轮转动；驱动轮转向时，底盘独立悬架万向轮偏距力矩驱使跟随驱动轮转向；当通过地形为垂直台阶阻力时，轮体克服弹簧的阻力绕铰链轴滚动，从而减小垂直台阶阻力，顺利越障。

作为优选方案，还包括橡胶垫，所述橡胶垫用于设置在所述弹簧与所述上支架之间及所述弹簧与所述下支架之间。

具体地，当机器人底盘的负载为范围值时，底盘独立悬架万向轮承受负载不一致，在机器人底盘前后同时布局底盘独立悬架万向轮，需要增加阻尼力，来保证机器人正常的行走姿态，如不带阻尼会导致机器人在行走过程中连续点头，影响机器人正常行驶，通过在弹簧与所述上支架之间及所述弹簧与所述下支架之间设置橡胶垫为万向轮增加阻尼力，使机器人运行更为平稳。

作为优选方案，所述弹簧相对于所述上支架的安装角度为60°-120°。

作为优选方案，所述弹簧相对于所述上支架的安装角度为80°-100°。

作为优选方案，所述上支架包括连接部及铰接部，所述连接部顶部设置有凹槽，所述连接部通过所述凹槽及所述滚动体连接于所述安装支架，所述连接部底部设置有第一弹簧安装凸起，所述铰接部连接于所述连接部的下端，所述上支架通过所述铰接部及所述铰接轴铰接于所述下支架。

作为优选方案，所述上支架铰接于所述下支架的一端，所述轮体通过轮安装轴铰接于所述下支架底部，所述下支架顶部设置有第二弹簧安装凸起，所述弹簧通过所述第一弹簧安装凸起及所述第二弹簧安装凸起设置在所述上支架及所述下支架之间。

更优选地，所述轮体为橡胶轮。

作为优选方案，还包括限位杆，所述限位杆连接于所述上支架，位于所述上支架底部。

具体地，当冲击负载过大或弹簧失效时，可以通过限位杆与下支架接触硬限位，从而保证机器人防摔倒等运行安全。

作为优选方案，所述橡胶垫为多个，多个所述橡胶垫的厚度相同或不同。

具体地，通过更换橡胶垫，改变橡胶垫厚度，来满足不同需求的阻尼，实现弹簧变刚度特性，满足机器人平稳行走。

作为优选方案，所述安装支架包括安装板及滚动体固定板，所述滚动体通过所述滚动体固定板设置在所述安装支架底部，所述安装板上设置有螺纹孔，所述底盘独立悬架万向轮能够通过安装支架设置在机器人底盘底部。

实施方式2

根据本发明的另一方面提供了一种机器人，包括上述底盘独立悬架万向轮。通过底盘独立悬架万向轮的设置使机器人运行更为平稳，大大提高机器人的越障能力。

实施例：

图1示出了根据本发明的一个实施例的底盘独立悬架万向轮的主视图。图2示出了根据本发明的一个实施例的底盘独立悬架万向轮的侧视图。图3示出了根据本发明的一个实施例的底盘独立悬架万向轮的俯视图。

如图1-图3所示，其中竖直方向的箭头代表负载施加方向，水平箭头为行进方向，该底盘独立悬架万向轮包括：

安装支架1；

上支架3，所述上支架3顶部通过滚动体2连接于所述安装支架1；

下支架5，所述下支架5通过铰接轴4铰接于所述上支架3，所述上支架3与所述下支架5之间设置有弹簧9；

轮体7，所述轮体7铰接于所述下支架5底部，所述轮7体能够通过所述滚动体2相对于所述安装支架1转动。

其中，还包括橡胶垫8，所述橡胶垫8用于设置在所述弹簧9与所述上支架3之间及所述弹簧9与所述下支架5之间。

其中，所述弹簧9相对于所述上支架3的安装角度为60°-120°。

其中，所述弹簧9相对于所述上支架3的安装角度为80°-100°。

其中，所述上支架包括连接部10及铰接部11，所述连接部10顶部设置有凹槽(未示出)，所述连接部10通过所述凹槽及所述滚动体2连接于所述安装支架1，所述连接部10底部设置有第一弹簧安装凸起，所述铰接部11连接于所述连接部10的下端，所述上支架3通过所述铰接部11及所述铰接轴4铰接于所述下支架5。

其中，所述上支架3铰接于所述下支架4的一端，所述轮体7通过轮安装轴6铰接于所述下支架5底部，所述下支架5顶部设置有第二弹簧安装凸起，所述弹簧9通过所述第一弹簧安装凸起及所述第二弹簧安装凸起设置在所述上支架3及所述下支架5之间。

其中，所述轮体为橡胶轮。

其中，还包括限位杆12，所述限位杆12连接于所述上支架3，位于所述上支架3底部。

其中，所述橡胶垫9为多个，多个所述橡胶垫9的厚度相同或不同。

其中，所述安装支架1包括安装板及滚动体固定板，所述滚动体2通过所述滚动体固定板设置在所述安装支架1底部，所述安装板上设置有螺纹孔，所述底盘独立悬架万向轮能够通过安装支架1设置在机器人底盘底部。

使用时，使用时垂直负载施加在安装支架上，施加在安装支架上；通过滚动体、上支架、铰链轴、下支架等，最终通过轮体施加到地面；当驱动轮工作前进时，克服万向轮与地面的摩擦阻力，底盘独立悬架万向轮跟随驱动轮转动；驱动轮转向时，底盘独立悬架万向轮偏距力矩驱使跟随驱动轮转向；当通过地形为垂直台阶阻力时，轮体克服弹簧的阻力绕铰链轴滚动，从而减小垂直台阶阻力，顺利越障。当机器人底盘的负载为范围值时，底盘独立悬架万向轮承受负载不一致，在机器人底盘前后同时布局底盘独立悬架万向轮，需要增加阻尼力，来保证机器人正常的行走姿态，如不带阻尼会导致机器人在行走过程中连续点头，影响机器人正常行驶，通过在弹簧与所述上支架之间及所述弹簧与所述下支架之间设置橡胶垫为万向轮增加阻尼力，使机器人运行更为平稳。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。