一种拉簧式悬挂机器人底盘的制作方法

本发明涉及机器人底盘的技术领域，特别是涉及一种拉簧式悬挂机器人底盘。

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。

现有技术中，轮式机器人底盘的种类有很多种，有些底盘没有悬挂，有些底盘配置有悬挂。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，常用的悬挂有以下三种：

(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。

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拉簧式悬挂机器人底盘，结构简单，能够有效地减缓机器人晃动颠簸的情况。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种拉簧式悬挂机器人底盘，包括：底板，所述底板上设置有至少一个主动轮和电池仓；与所述主动轮一一对应的拉簧悬挂；所述拉簧悬挂包括：两个转轴轴承座，相对设置在所述底板的两侧；转轴，设置在所述两个转轴轴承座上；托板，固定设置在所述转轴上；电机，固定设置在所述托板上，且输出轴上设置有驱动连接轴，对应的主动轮固定在所述驱动连接轴上；至少一个拉簧，所述拉簧一端固定在所述托板上，另一端固定在所述电池仓上。

于本发明一实施例中，所述托板上设置有拉簧挂钩，所述拉簧通过所述拉簧挂钩固定在所述托板上。

于本发明一实施例中，所述电池仓上设置有拉簧挂钩，所述拉簧通过所述拉簧挂钩固定在所述电池仓上。

于本发明一实施例中，所述电机通过电机固定架固定在所述托板上。

于本发明一实施例中，还包括底盘轴承座，套设在所述驱动连接轴上。

于本发明一实施例中，还包括至少一个万向轮，设置在所述底板上。

如上所述，本发明的拉簧式悬挂机器人底盘，具有以下有益效果：

(1)采用拉簧结构，相比压簧来讲，设计简单且能够避免产生异响声音，压簧需要导柱且压簧与导柱结构之间容易摩擦碰到产生异响等；

(2)由于拉簧特殊的位置布置，转轴到拉伸弹簧的力臂比转轴到主动轮的力臂要小，这样轮子在遇到障碍物时的活动范围传递到拉簧时是成比例的缩小，从而能够有效地减缓机器人晃动颠簸的情况；

(3)可根据实际情况选择拉簧的参数和数量，灵活程度高。

附图说明

图1显示为机器人在水平地面上时本发明的拉簧式悬挂机器人底盘于一实施例中的结构示意图；

图2显示为机器人在过障碍时主动轮往上走时本发明的拉簧式悬挂机器人底盘于一实施例中的结构示意图；

图3显示为机器人在过障碍时主动轮往下走时本发明的拉簧式悬挂机器人底盘于一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

1底板

2主动轮

3电池仓

31拉簧挂钩

4转轴轴承座

5转轴

6托板

61拉簧挂钩

7电机

8拉簧

9万向轮

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。

本发明的拉簧式悬挂机器人底盘通过拉簧结构有效地减缓机器人晃动颠簸的情况，且结构简单，实用性强。

如图1-3所示，于一实施例中，本发明的拉簧式悬挂机器人底盘包括：

底板1，所述底板1上设置有至少一个主动轮2和电池仓3。具体地，所述主动轮3用于驱动机器人底盘移动，所述电池仓3用于安装为机器人底盘提供电能的电池。

与所述至少一个主动轮一一对应的拉簧悬挂，所述拉簧悬挂包括：

两个转轴轴承座4，相对设置在所述底板1的两侧。具体地，在所述底板1的一端，沿所述底板1的两侧设置有两个转轴轴承座4。优选地，所述转轴轴承座4通过螺钉固定在所述底板1上。

转轴5，设置在所述两个转轴轴承座4上。具体地，所述转轴5与所述转轴轴承座4相适配，从而设置在所述转轴轴承座4内，且能够沿着轴心旋转。

托板6，固定设置在所述转轴5上，从而能够随着所述转轴5的转动而上下摆动。

电机7，固定设置在所述托板6上，且输出轴上设置有驱动连接轴，对应的主动轮2固定在所述驱动连接轴上。具体地，所述电机7能够随所述托板6的上下移动而上下移动，进而带动输出轴上连接的主动轮2在纵向的上下移动，以实现机器人底盘相对于地面的起伏运动。

至少一个拉簧8，所述拉簧8一端固定在所述托板6上，另一端固定在所述电池仓3上。具体地，所述电池仓3和所述转轴5分别位于所述底板1的两端，所述托板6设置在所述底板1上方，所述拉簧8则沿着所述底板1的纵向设置，从而实现所述底板1与所述主动轮2之间的受力缓冲。

需要说明的是，本发明的拉簧式悬挂机器人底盘还包括至少一个万向轮9，设置在所述底板1上，以实现所述机器人底盘的灵活移动。

下面详细介绍一下本发明的拉簧式悬挂机器人底盘的工作原理。

如图1所示，当机器人底盘在平地正常工作时，电机带动主动轮运动，主动轮与万向轮处在同一平面上，此时拉簧存在一定的拉伸量。当机器遇到不平整的路面时，主动轮会绕着转轴上下活动，比如遇到一个凹坑，主动轮就会往下走，遇到一个凸点，则主动轮就会往上走。如图2所示，主动轮往上走的时候，拉簧的拉伸量会继续加大；如图3所示，主动轮往下走的时候，则拉伸弹簧的拉伸量会减小，但主动轮即使走到最低点的时候，拉簧还是处于拉伸状态。由于转轴到拉簧的力臂比转轴到主动轮的力臂要小，所以主动轮的上下活动距离传递到弹簧这是成比例的缩小。假设转轴到拉伸弹簧的力臂是a，转轴到主动轮的力臂是b，主动轮的上下变动量(相对于主动轮与万向轮在同一平面进行比较)为△x，拉伸弹簧的变化量(相对于主动轮与万向轮在同一平面时弹簧的拉伸量)△y)，则有：a/△y＝b/△x。本发明的拉簧式悬挂机器人底盘能够有效地减缓机器人晃动颠簸的情况。

于本发明一实施例中，所述托板6上设置有拉簧挂钩61，所述拉簧8通过所述拉簧挂钩61固定在所述托板6上。

于本发明一实施例中，所述电池仓3上设置有拉簧挂钩31，所述拉簧8通过所述拉簧挂钩31固定在所述电池仓3上。

于本发明一实施例中，所述电机7通过电机固定架固定在所述托板6上。

于本发明一实施例中，本发明的拉簧式悬挂机器人底盘还包括底盘轴承座，套设在所述驱动连接轴上，从而可以分担主动轮传递过来的竖直方向的力，避免电机输出轴受过大的非轴向方向的力。

综上所述，本发明的拉簧式悬挂机器人底盘采用拉簧结构，相比压簧来讲，设计简单且能够避免产生异响声音，压簧需要导柱且压簧与导柱结构之间容易摩擦碰到产生异响等；由于拉簧特殊的位置布置，转轴到拉伸弹簧的力臂比转轴到主动轮的力臂要小，这样轮子在遇到障碍物时的活动范围传递到拉簧时是成比例的缩小，从而能够有效地减缓机器人晃动颠簸的情况；可根据实际情况选择拉簧的参数和数量，灵活程度高。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。