悬架避震器、机器人底盘和机器人的制作方法

本申请涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种悬架避震器，还涉及安装有该悬架避震器的机器人底盘以及机器人。

背景技术：

随着机器人技术的迅速发展，机器人应用越来越广泛，例如，迎宾机器人、送餐机器人以及教育机器人、仿生机器人等等。机器人是自动执行工作的机器装置，它可以接受人类指挥，也可以运行预先编排的程序，还可以依据人工智能技术制定的原则行动。随着国家宏观战略的重视，我国移动机器人的研究已经进入空前热门的时期。各种各样的移动机器人底盘逐渐地映入人们视线，在现有技术中，具有悬架的移动机器人底盘多种多样，已基本满足功能，但仍存在一些不足。

服务机器人在重负载的情况下，由于现有的机器人的驱动轮悬架结构只有弹簧，在机器人运行加减速模式，机器人俯仰姿态偏大，且反复震荡；此外对于特殊应用场景，例如餐厅运行经常会发生流体溢出，会导致机器人运行不稳定情况较多。

针对相关技术中驱动轮悬架结构抗振荡能力差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种可以用于机器人驱动轮系统中的悬架类避震结构，以解决相关技术中驱动轮悬架结构抗振荡能力差的技术问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，本申请提供了一种悬架避震器。

该悬架避震器包括依次连接的上连接部、油压阻尼器和下连接部，所述油压阻尼器外套设有变刚度螺旋弹簧，所述变刚度螺旋弹簧的一端与所述上连接部连接，另一端与所述下连接部连接。

进一步的，所述变刚度螺旋弹簧通过连续变化的螺旋圈的中径产生变刚度。

进一步的，所述变刚度螺旋弹簧由中间向两端螺旋圈的中径逐渐减小。

进一步的，所述变刚度螺旋弹簧的两端对称设置。

进一步的，所述上连接部包括上连接头和上挡板，所述下连接部包括下连接头和下挡板，所述变刚度螺旋弹簧设置在所述上挡板与下挡板之间。

进一步的，所述上连接头和下连接头均为橡胶接头。

进一步的，所述油压阻尼器包括与所述下连接部连接的外筒、与所述上连接部连接的活塞杆柱、设置在所述活塞杆柱端部的活塞阀片，所述活塞阀片与所述外筒内壁滑动连接，所述活塞阀片将所述外筒内部分为上工作腔和下工作腔，所述活塞阀片上形成有若干连通所述上工作腔和所述下工作腔的阻尼孔。

进一步的，所述上工作腔和下工作腔内的工作介质为液压油。

为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，本申请还提供了一种机器人底盘。

该机器人底盘包括本申请提供的上述悬架避震器，所述悬架避震器设在机器人底盘的主体与驱动轮之间。

为了实现上述目的，根据本申请的再一个方面，本申请还提供了一种机器人。

该机器人包括本申请提供的上述机器人底盘。

在本申请实施例提供的悬架避震器结构中采用了变刚度螺旋弹簧配合油压阻尼器的结构实现减震效果，避免由于机器人运行加减速模式，产生反复震荡，从而保证机器人运动的平稳性。通过变刚度螺旋弹簧自身结构的特定设计可以产生变刚度，能够满足负载在一定范围可调，其应用于底盘结构后，可以避免底盘定负载现象，可以满足一种规格底盘，适用于多种负载或多种场景；还可以满足初始预压力可调，可以满足同一底盘，在不同负载或不同场景下的初始预压力可调，保证底盘的平稳性。进而解决了相关技术中驱动轮悬架结构抗振荡能力差的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的一种悬架避震器的结构示意图；

图中：

1、上连接部；101、上连接头；102、上挡板；2、油压阻尼器；201、外筒；202、活塞杆柱；203、活塞阀片；204、上工作腔；205、下工作腔；206、阻尼孔；3、下连接部；301、下连接头；302、下挡板；4、变刚度螺旋弹簧。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

如图1所示，给出了本申请提供的悬架避震器。悬架避震器包括依次连接的上连接部1、油压阻尼器2和下连接部3，油压阻尼器3外套设有变刚度螺旋弹簧4，变刚度螺旋弹簧4的一端与上连接部1连接，另一端与下连接部3连接。本实施例悬架避震器结构中采用了变刚度螺旋弹簧配合油压阻尼器的结构实现减震效果，避免由于机器人运行加减速模式，产生反复震荡，从而保证机器人运动的平稳性。

其中，变刚度螺旋弹簧4中变刚度的实现方式可以具有多种，例如可以沿着螺旋方向自一端到另一端的节距逐渐增大来实现刚度的变化；还可以通过改变不通位置弹簧丝的粗细来实现刚度的变化。优选的，在本申请实施例中通过连续变化的螺旋圈的中径产生变刚度。如此设置可以实现弹簧的刚度随形变量改变而发生线性改变，可以满足负载在一定范围可调，避免定负载现象

优选的，如图1所示，在本实施例中变刚度螺旋弹簧4由中间向两端螺旋圈的中径逐渐减小。更为优选的，变刚度螺旋弹簧4的两端对称设置。上述结构可以实现变刚度螺旋弹簧为锥形布局，从而保证变刚度螺旋弹簧的稳定性。

如图1所示，上连接部1包括上连接头101和上挡板102，下连接部3包括下连接头301和下挡板302，变刚度螺旋弹簧4设置在上挡板102与下挡板302之间。其中上连接头101用于承接荷载，下连接头301用于连接驱动轮或其他部件，上挡板102和下挡板302用于固定变刚度螺旋弹簧4。

为了进一步增强抗震性能，本实施例中的上连接头101和下连接头301均采用橡胶接头。

如图1所示，油压阻尼器2包括与下连接部3连接的外筒201、与上连接部1连接的活塞杆柱202、设置在活塞杆柱202端部的活塞阀片203，活塞阀片203与外筒201内壁滑动连接，活塞阀片203将外筒201内部分为上工作腔204和下工作腔205，活塞阀片203上形成有若干连通上工作腔204和下工作腔205的阻尼孔206。其中，上工作腔204和下工作腔205内的工作介质为液压油。

在具体工作过程中，上连接头上承载的荷载发生震动时，上连接部会靠近下连接部，变刚度螺旋弹簧4压缩，由于变刚度螺旋弹簧4的刚度随形变量改变而发生线性改变，使其本身具有阻尼作用，会减小变刚度螺旋弹簧4的形变量，形变位移进一步传递到油压阻尼器2，活塞杆柱202下降，带动活塞阀片203在外筒201内向下运动，压缩下工作腔205，使得下工作腔205内的液压油沿活塞阀片203上的阻尼孔206回到上工作腔204内，液压油通过阻尼孔的过程中产生摩擦阻尼，从而使得变刚度螺旋弹簧4极快的停止震荡，保持设备运动过程中的平稳姿态。

实施例二

本申请实施例提供了一种机器人底盘，其包括实施例一提供的悬架避震器。

具体的，机器人底盘至少包括底板主体和驱动轮，悬架避震器设在机器人底盘的主体与驱动轮之间。悬架避震器包括依次连接的上连接部1、油压阻尼器2和下连接部3，油压阻尼器3外套设有变刚度螺旋弹簧4，变刚度螺旋弹簧4的一端与上连接部1连接，另一端与下连接部3连接。变刚度螺旋弹簧4由中间向两端螺旋圈的中径逐渐减小且两端对称设置。上连接部1包括上连接头101和上挡板102，下连接部3包括下连接头301和下挡板302，变刚度螺旋弹簧4设置在上挡板102与下挡板302之间。上连接头101和下连接头301均采用橡胶接头。油压阻尼器2包括与下连接部3连接的外筒201、与上连接部1连接的活塞杆柱202、设置在活塞杆柱202端部的活塞阀片203，活塞阀片203与外筒201内壁滑动连接，活塞阀片203将外筒201内部分为上工作腔204和下工作腔205，活塞阀片203上形成有若干连通上工作腔204和下工作腔205的阻尼孔206。其中，上工作腔204和下工作腔205内的工作介质为液压油。

上述的机器人底盘通过变刚度螺旋弹簧自身结构的特定设计可以产生变刚度，能够满足负载在一定范围可调，其应用于底盘结构后，可以避免底盘定负载现象，可以满足一种规格底盘，适用于多种负载或多种场景；还可以满足初始预压力可调，可以满足同一底盘，在不同负载或不同场景下的初始预压力可调，保证底盘的平稳性。

实施例三

本申请实施例提供了一种机器人，包括实施例二所述的机器人底盘。

本实施例提供的机器人在重负载情况下，运行加减速模式或机器人俯仰姿态偏大时，通过其上设置的悬架避震器可以消除反复震荡，使得机器人运行稳定。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。