一种万向轮、减震结构及智能仓储机器人的制作方法

本实用新型涉及智能机器人技术领域，尤其是一种万向轮、减震结构及智能仓储机器人。

背景技术：

在智能仓储系统中，具有大量搬运智能仓储机器人代替人工实现对货物、货架、货柜等物体的搬运。智能仓储机器人，此处是泛指可应用于仓储、物流、运输中搬运货物、货架、货柜等物体的移动搬运单元，也常被称为物流机器人、AGV、智能搬运车等。

万向轮，广泛应用于载货运输工具中，它的结构能够支持水平360度旋转，因而能够自由改变运输工具的行进方向，而在大型物流仓储中使用的万向轮，往往不仅要求其具有良好的转动功能，还要求万向轮能够具有良好的受力性能和行驶稳定性。

传统的万向轮不具备很好的受力减震性能，因而在行进过程中，常常会因为承载重量过重而导致轮子变形、以及在地面不平时导致行进过程出现晃动。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种万向轮、减震结构及智能仓储机器人。

根据本实用新型的一方面，提出一种万向轮，所述万向轮包括：固定组件、转向组件、支撑组件、行驶组件和减震组件，其中：

所述固定组件用于将万向轮固定在其所应用的运载物上；

所述转向组件与所述固定组件连接，用于实现所述万向轮的360度旋转；

所述支撑组件与所述转向组件和行驶组件连接，用于将所述转向组件和行驶组件连接起来，同时为减震组件提供机械支撑。

所述行驶组件与所述支撑组件连接，用于实现所述万向轮的行驶；

所述减震组件与所述支撑组件和行驶组件连接，用于实现所述万向轮的减震。

可选地，所述转向组件包括轴承机构。

可选地，所述转向组件还包括转动轴，所述转动轴穿过所述轴承机构，并将所述轴承机构与所述固定组件连接在一起。

可选地，所述支撑组件包括左右相对放置的支撑板和连接支撑板的横梁，所述支撑板与所述转向组件的轴承机构和行驶组件的轮架连接，所述横梁与所述减震组件连接，用于为所述减震组件提供机械支撑作用。

可选地，所述行驶组件包括行驶轮。

可选地，所述行驶组件包括轮架、行驶轮和轮轴，其中，所述轮轴穿过行驶轮与轮架连接，所述轮架位于所述行驶轮的两侧，并与位于所述支撑组件两侧的支撑板连接，所述轮架还与所述减震组件中的固定轴连接。

可选地，所述减震组件包括强减震组件和弱减震组件。

可选地，在空载或轻负载状态下，所述弱减震组件保持响应状态；所述强减震组件，仅当负载超过一定水平时，才触发进入响应状态。

可选地，所述强减震组件和弱减震组件均包括弹性部件，在空载或轻负载状态下，所述强减震组件的弹性部件保持松弛状体，仅当负载超过一定水平时，所述强减震组件的弹性部件才触发形变。

可选地，所述强减震组件和弱减震组件均包括弹性部件。

可选地，所述强减震组件的弹性部件的弹性系数大于所述弱减震组件的弹性部件的弹性系数。

可选地，所述强减震组件的弹性部件的弹性长度小于所述弱减震组件的弹性部件的弹性长度。

可选地，所述强减震组件包括一个或多个弹性部件，所述弱减震组件包括一个或多个弹性部件。

可选地，所述减震组件包括固定轴、支撑轴、弹性部件和限位件，其中：

所述固定轴与放置于两侧的轮架连接，所述固定轴上套有固定环；

所述支撑轴穿过横梁与固定环连接，并通过固定环与固定轴连接；

所述弹性部件套装在所述支撑轴上；

所述限位件套置于支撑轴远离所述固定轴的一端，用于限定弹性部件形变行程的边界。

可选地，所述弹性部件为多个弹性部件，所述多个弹性部件中至少有两个弹性部件的弹性系数不同。

可选地，所述多个弹性部件分层套装在所述支撑轴上，或平行套装在多个支撑轴上。

可选地，所述弹性部件包括第一弹性部件和第二弹性部件，所述第一弹性部件和第二弹性部件以内外双层的形式套装在所述支撑轴上，形成弹性套装结构。

可选地，所述第一弹性部件的弹性系数小于所述第二弹性部件的弹性系数，所述第一弹性部件的弹性长度大于所述第二弹性部件的弹性长度，所述第一弹性部件作为弱减震组件，所述第二弹性部件作为强减震组件，所述第一弹性部件位于所述第二弹性部件的内侧或外侧。

根据本实用新型的一方面，提出一种减震结构，所述减震结构包括第一减震结构和第二减震结构，所述第一减震结构的弹性系数大于所述第二减震结构的弹性系数，所述第一减震结构的弹性长度小于所述第二减震结构的弹性长度。

根据本实用新型的一方面，提出一种减震结构，所述减震结构包括强减震组件和弱减震组件，在空载或轻负载状态下，所述弱减震组件保持响应状态；所述强减震组件，仅当负载超过一定水平时，才触发进入响应状态。

可选地，所述强减震组件和弱减震组件均包括弹性部件，在空载或轻负载状态下，所述强减震组件的弹性部件保持松弛状体，仅当负载超过一定水平时，所述强减震组件的弹性部件才触发形变。

根据本实用新型的一方面，提出一种减震结构，所述减震结构包括：固定件、支撑轴、弹性部件和限位件，其中：

所述固定件与外界物体连接；

所述支撑轴与所述固定件连接；

所述弹性部件套装在所述支撑轴上；

所述限位件套置于支撑轴远离所述固定件的一端，用于限定弹性部件形变行程的边界。

可选地，所述弹性部件包括至少一个第一弹性部件和至少一个第二弹性部件。

可选地，在空载或轻负载状态下，所述第一弹性部件保持响应形变的状态；所述第二弹性部件，仅当负载超过一定水平时，才触发进入响应形变状态。

可选地，在空载或轻负载状态下，所述第二弹性部件保持松弛状体，仅当负载超过一定水平时，所述第二弹性部件才触发形变。

可选地，所述第二弹性部件的弹性系数大于所述第一弹性部件的弹性系数。

可选地，所述第二弹性部件的弹性长度小于所述第一弹性部件的弹性长度。

可选地，所述至少一个第一弹性部件和所述至少一个第二弹性部件分层套装在所述支撑轴上，或平行套装在多个支撑轴上。

可选地，在一个或多个支撑轴的每一个支撑轴上都分层套装着第一弹性部件和第二弹性部件。

可选地，所述弹性部件包括第一弹性部件和第二弹性部件，所述第一弹性部件和第二弹性部件以内外双层的形式套装在所述支撑轴上，形成弹性套装结构。

可选地，所述第一弹性部件的弹性系数小于所述第二弹性部件的弹性系数，所述第一弹性部件的弹性长度大于所述第二弹性部件的弹性长度，所述第一弹性部件作为弱减震组件，所述第二弹性部件作为强减震组件，所述第一弹性部件位于所述第二弹性部件的内侧或外侧。

可选地，所述弹性部件为弹簧或弹性树脂。

根据本实用新型的一方面，提出一种智能仓储机器人，所述智能仓储机器人包括如上所述的万向轮或减震结构，所述万向轮或减震结构通过固定装置固定在智能仓储机器人的底部。

本实用新型技术方案包括由二级减震结构构成的减震结构，分别为强减震结构和弱减震结构，其中，强减震结构由弹性系数大的弹性部件构成，弱减震结构由弹性系数小的弹性部件构成，该二级减震结构既能够保证安装有所述万向轮的载货运输工具在空载或轻负载情况下运行的平稳性和柔和性，又能够避免所述载货运输工具在高负载情况下对轮子的受力损伤。

附图说明

通过参照附图详细描述各示例性实施例，以上及其他特征和优点对于本领域普通技术人员而言将变得更为明显，在附图中:

图1为根据本实用新型一实施方式的万向轮的结构示意图；

图2(a)为根据本实用新型一实施例的两个弹性系数不同的弹性部件均采用非两端固定式套在弹簧轴上的原理示意图；

图2(b)为根据本实用新型一实施例的弹性系数较大的弹性部件以一端固定的方式套在弹簧轴上的原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

本文中称“固定”，应理解为相对静止的安装在一个元件上或通过另一个元件安装在该元件上。“连接”，应理解为包括了直接连接和间接连接。本文中称“响应形变状态”，应理解为减震组件或其弹性部件处于随时受力变形的状态，而非已经发生形变；当所施加的外力没有作用于减震组件或其弹性部件时，则不会发生形变。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，而非限制。本文中，各实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

根据本实用新型的一方面，提出一种带有减震结构的万向轮，其应用场景包括但不限于物流领域的各种搬运机器人、AGV小车，以及其他运载工具中，例如应小车、叉车或者拖车、移动式柜体等等，以实现行进过程中的万向行驶。

本实用新型提出的万向轮包括有减震结构，所述减震结构由二级减震结构构成，分别为强减震结构和弱减震结构，其中，强减震结构由弹性系数大的弹性部件构成，弱减震结构由弹性系数小的弹性部件构成，两者一同固定在万向轮的支撑组件上。当万向轮在空载或者轻负载情况下，弱减震结构保持应力状态，由弱减震结构来提供减震功能，而当万向轮在高负载情况下，受力增加到达到一定条件时，则触发强减震结构来发挥强减震功能，强减震结构和弱减震结构同时应力，呈现并联受力的状态，由此形成二级减震效应。上述二级减震结构既能够保证安装有所述万向轮的载货运输工具在空载或轻负载情况下运行的平稳性和柔和性，又能够避免所述载货运输工具在高负载情况下对轮子的受力损伤。

图1为根据本实用新型一实施方式的万向轮的结构示意图，所述万向轮从功能上划分为如下结构，此处应注意，上述功能划分的方式，仅仅是为了清晰的描述本实施例中万向轮的构成方式及实现功能的原理，而非对万向轮的结构上的限定。

如图1所示，所述万向轮包括：固定组件1、转向组件、支撑组件、行驶组件和减震组件，其中：

所述固定组件1用于将万向轮固定在其所应用的承载物上，例如搬运机器人底架、车架等等；

所述转向组件与所述固定组件连接，用于实现所述万向轮的大范围旋转，比如360 度全向旋转；

所述支撑组件与所述转向组件和行驶组件连接，用于将所述转向组件和行驶组件连接起来，同时为减震组件提供机械支撑。

所述行驶组件与所述支撑组件连接，用于实现所述万向轮的多向行驶；

所述减震组件与所述支撑组件和行驶组件连接，用于实现所述万向轮的减震。

在本实用新型一实施方式中，所述固定组件可以为固定板或其他固定组件，所述固定组件通过若干个连接件固定在所述承载物上，其中，所述连接件包括但不限于铆钉、螺钉、螺栓等连接件。

在本实用新型一实施方式中，所述转向组件包括轴承机构21。

在本实用新型一实施方式中，所述转向组件还包括转动轴22，其中，所述转动轴 22穿过所述轴承机构21，并将所述轴承机构21与所述固定组件1固定或者可拆卸式地连接在一起，由此形成转向组件，使得所述轴承机构21可以相对所述固定组件1发生360度转动。

其中，所述支撑组件既可以由单独的机械结构构成，也可以由行驶组件和/或转向组件的组成部分的延伸和变形来一体化构成。

在本实用新型一实施方式中，所述支撑组件包括相对放置的两个支撑板31和连接两个支撑板31的横梁32，其中，所述支撑板31与横梁32既可以是一体化结构也可以是机械连接结构。所述支撑板31分别与转向组件中的轴承机构21和行驶组件中的轮架41连接；所述横梁32与所述减震组件连接，用于为所述减震组件提供机械支撑作用。

在本实用新型一实施方式中，所述行驶组件包括行驶轮，用于带动承载物行动。

在本实用新型一实施方式中，所述行驶组件包括：一对轮架41、行驶轮42和轮轴(图中未示出)，其中，所述轮轴穿过行驶轮42与轮架41连接，所述一对轮架41 位于所述行驶轮42的两侧，并与位于所述支撑组件两侧的支撑板31连接，所述轮架 41还与所述减震组件中的固定轴51连接。

在本实用新型一实施方式中，所述减震组件包括强减震组件和弱减震组件，在空载或轻负载状态下，所述弱减震组件保持响应状态；所述强减震组件，仅当负载超过一定水平时，才触发进入响应状态。

在本实用新型一实施方式中，所述强减震组件和弱减震组件均包括弹性部件，进一步地，在空载或轻负载状态下，所述强减震组件的弹性部件保持松弛状体，仅当负载超过一定水平时，所述强减震组件的弹性部件才触发形变，其中，所述强减震组件的弹性部件的弹性系数大于所述弱减震组件的弹性部件的弹性系数，所述强减震组件的弹性部件的弹性长度小于所述弱减震组件的弹性部件的弹性长度。

在本实用新型一实施方式中，所述强减震组件包括一个或多个弹性部件，所述弱减震组件包括一个或多个弹性部件。

在本实用新型一实施方式中，所述减震组件包括：固定轴51、支撑轴52、弹性部件53、限位件54，其中：

所述固定轴51与放置于两侧的轮架41连接，所述固定轴51上套有固定环；

所述支撑轴52穿过横梁32与固定环连接，并通过固定环与固定轴51连接；

所述弹性部件53套装在所述支撑轴52上；

所述限位件54套置于支撑轴52远离所述固定轴51的一端，用于限定弹性部件 53形变行程的边界，在一实施方式中，所述限位件54包括依次固定在所述支撑轴54 一端的弹簧压片和螺母，当万向轮受力导致弹性部件53受到挤压而发生形变时，弹性部件53的一端将会顶在限位件处，即被限制在弹簧压片和螺母的位置处。

其中，所述弹性部件53可以是一个或多个，当所述弹性部件53为多个时，至少有两个弹性部件的弹性系数不同。所述多个弹性部件，尤其是弹性系数不同的弹性部件可分层套装在所述支撑轴52上，也可平行套装在多个支撑轴52上，当然也可以使用其他符合上述受力原理的结构。对于弹性系数不同的弹性部件，通过设置不同的弹性长度以及不同的安装位置可获得不同的受力触发条件，从而实现强减震和弱减震之间的自由切换。

当所述多个弹性部件分层套装在所述支撑轴52上时，不同层弹性部件的线径不同，匝数不同，弹性部件的材质可以相同也可以不同。比如，可设置为内层弹性部件的线径小于外层弹性部件的线径，内层弹性部件的匝数多于外层弹性部件的匝数，内层弹性部件的阻尼小，易发生形变，空载状态下，对于万向轮驶过的路面容易适应地面的坑洼而发生形变，通过性好；外层弹性部件的阻尼大，不易发生形变，适于负载较重时提供缓冲；内层弹性部件的匝数多于外层弹性部件的匝数，使得外层弹性部件的大阻尼仅在负载较重时发挥作用，而不影响空载状态。

另外，当所述多个弹性部件分层套装在所述支撑轴52上时，可设置多个支撑轴 52，所述多个弹性部件分组分层套装在支撑轴52上，形成多组弹性部件。

在本实用新型一实施方式中，所述弹性部件53包括第一弹性部件和第二弹性部件，所述第一弹性部件和第二弹性部件以内外双层的形式套装在所述支撑轴52上，形成弹性套装结构，其中，所述弹性部件53包括但不限于弹簧、弹性树脂等弹性部件。

在本实用新型一实施方式中，所述第一弹性部件的弹性系数小于所述第二弹性部件的弹性系数，所述第一弹性部件的弹性长度大于所述第二弹性部件的弹性长度。在该实施方式中，所述第一弹性部件提供弱减震，所述第二弹性部件提供强减震，所述第一弹性部件位于所述第二弹性部件的内侧或外侧。利用该弹性套装结构，当万向轮处于空载或轻负载状态时，由第一弹性部件提供避震功能，由于其弹性系数较小，因此可以使得万向轮在地面不平时，能够很好地贴合地面平稳运行；当万向轮处于重负载状态时，由第二弹性部件提供避震功能，由于其弹性系数较大，因而能够承载更多的重量而不会使万向轮受损。

需要说明的是，上述实施方式中，所述连接既可以是一体化式、焊接、铆接等方式的固定连接，也可以是螺钉、螺栓固定等可拆卸式连接，具体连接方式可根据实际应用的需要来确定。

图2是根据本实用新型一实施例的两个弹性系数不同的弹性部件平行放置的原理示意图，其中，图2(a)中，长度较短、实现强减震效果的、弹性系数较大的弹性部件S2和长度较长、实现弱减震效果的、弹性系数较小的弹性部件S1均采用非两端固定式的套在弹簧轴上，当施加的外力由零逐渐增加时，弱减震弹性部件S1始终受力，而强减震弹性部件S2只有在达到自己的弹性长度时才受力发挥减震作用。图2(b) 中，长度较短、实现强减震效果的、弹性系数较大的弹性部件S2以一端固定的方式套装在弹簧轴上，当施加的外力由零逐渐增加时，弱减震弹性部件S1始终受力，而强减震弹性部件S2只有当受力件达到强减震弹性部件S2的非固定端时才会受力发挥减震作用。

根据本实用新型的另一方面，提出一种减震结构，所述减震结构包括第一减震结构和第二减震结构，所述第一减震结构的弹性系数大于所述第二减震结构的弹性系数，所述第一减震结构的弹性长度小于所述第二减震结构的弹性长度。

在本实用新型一实施方式中，所述第一减震结构和第二减震结构套装放置或者平行放置。

根据本实用新型的另一方面，提出一种减震结构，所述减震结构包括强减震组件和弱减震组件，在空载或轻负载状态下，所述弱减震组件保持响应状态；所述强减震组件，仅当负载超过一定水平时，才触发进入响应状态。

在本实用新型一实施方式中，所述强减震组件和弱减震组件均包括弹性部件，在空载或轻负载状态下，所述强减震组件的弹性部件保持松弛状体，仅当负载超过一定水平时，所述强减震组件的弹性部件才触发形变。

根据本实用新型的另一方面，提出一种减震结构，所述减震结构包括：固定件、支撑轴、弹性部件和限位件，其中：

所述固定件与外界物体连接；

所述支撑轴与所述固定件连接；

所述弹性部件套装在所述支撑轴上；

所述限位件套置于支撑轴远离所述固定件的一端，用于限定弹性部件形变行程的边界。

在本实用新型一实施方式中，所述弹性部件包括至少一个第一弹性部件和至少一个第二弹性部件。

在本实用新型一实施方式中，在空载或轻负载状态下，所述第一弹性部件保持响应形变的状态；所述第二弹性部件，仅当负载超过一定水平时，才触发进入响应形变状态。

在本实用新型一实施方式中，在空载或轻负载状态下，所述第二弹性部件保持松弛状体，仅当负载超过一定水平时，所述第二弹性部件才触发形变。

在本实用新型一实施方式中，所述第二弹性部件的弹性系数大于所述第一弹性部件的弹性系数。

在本实用新型一实施方式中，所述第二弹性部件的弹性长度小于所述第一弹性部件的弹性长度。

在本实用新型一实施方式中，所述至少一个第一弹性部件和所述至少一个第二弹性部件分层套装在所述支撑轴上，或平行套装在多个支撑轴上。

在本实用新型一实施方式中，在一个或多个支撑轴的每一个支撑轴上都分层套装着第一弹性部件和第二弹性部件。

在本实用新型一实施方式中，所述弹性部件包括第一弹性部件和第二弹性部件，所述第一弹性部件和第二弹性部件以内外双层的形式套装在所述支撑轴上，形成弹性套装结构。

在本实用新型一实施方式中，所述第一弹性部件的弹性系数小于所述第二弹性部件的弹性系数，所述第一弹性部件的弹性长度大于所述第二弹性部件的弹性长度，所述第一弹性部件作为弱减震组件，所述第二弹性部件作为强减震组件，所述第一弹性部件位于所述第二弹性部件的内侧或外侧。

在本实用新型一实施方式中，所述弹性部件为弹簧或弹性树脂。

根据本实用新型的再一方面，提出一种智能仓储机器人，所述智能仓储机器人包括上述万向轮或减震结构，所述万向轮或减震结构通过固定装置固定在智能仓储机器人的底部。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。