CN110466300A - 一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，包括悬架安装壁板，所述悬架安装壁板上穿设有悬架连接轴，所述悬架连接轴上套设有扭转弹簧，所述扭转弹簧的内侧设有扭转弹簧安装板，所述扭转弹簧的一端固定在悬架安装壁板上，另一端固定在扭转弹簧安装板上，所述悬架连接轴内侧的一端与扭转弹簧安装板相连接，外侧的一端与移动机器人行走机构连杆相连接，所述悬架安装壁板的外侧设有旋转液压阻尼器，所述悬架连接轴穿过旋转液压阻尼器。本发明具有良好的结构性能与减振性能，可有效降低移动机器人行驶过程中的振动并使残余振动迅速衰减，提升移动机器人行驶过程中的平顺性，对机器人上所搭载的精密元器件起到保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及移动机器人技术，具体涉及一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构。
背景技术
随着机电一体化技术的不断创新和发展，大量机器人应用于人类的社会生活和生产之中，以便协助或取代人类开展部分重复性或服务性工作，起初多应用在一些结构化工作环境中，例如生产业、建筑业等。随着新型产业的兴起，对于机器人的移动能力有了更高的要求，因此移动机器人在社会的生产与生活中扮演着愈发重要的角色。
移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用，移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。在机器人自主化与智能化的发展趋势下，移动机器人开始搭载各类高精度传感器与决策芯片等精密元器件，尤其像视觉传感器及智能芯片等，此类设备对于机器人移动过程中产生的振动较为敏感，实际工作性能与使用耐久度受振动影响较大，因此智能移动机器人的减振性能开始受到研究者们的重视。为移动机器人增加悬架结构可使机器人作业过程的振动有效减小并迅速衰减，从而保证其上所搭载的精密仪器可以正常工作。国内外的研究者们围绕移动机器人悬架结构已经开展了部分研究工作，集中在工作场景简单的小型或非独立驱动移动机器人上，所设计的悬架结构复杂、占用空间较大、实际减振效果较差，未能满足智能移动机器人的减振需求。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构。
本发明的技术方案如下：一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，包括悬架安装壁板，所述悬架安装壁板上穿设有悬架连接轴，所述悬架连接轴上套设有扭转弹簧，所述扭转弹簧的内侧设有扭转弹簧安装板，所述扭转弹簧的一端固定在悬架安装壁板上，另一端固定在扭转弹簧安装板上，所述悬架连接轴内侧的一端与扭转弹簧安装板相连接，所述悬架连接轴外侧的一端与移动机器人行走机构连杆相连接。
所述悬架安装壁板的外侧设有旋转液压阻尼器，所述悬架连接轴穿过旋转液压阻尼器。
所述悬架连接轴上套设有轴承，所述悬架安装壁板上设有轴承安装孔，所述轴承设在轴承安装孔内。
所述轴承安装孔为台阶孔。
所述轴承的一侧盖有轴承盖板，所述轴承的一侧紧贴悬架安装壁板，另一侧利用轴承盖板进行轴向固定，所述悬架连接轴穿过轴承盖板。
所述轴承盖板通过螺栓和螺母固定在悬架安装壁板上。
所述扭转弹簧的两端均设有外螺纹，所述扭转弹簧的两端通过外螺纹和螺母分别固定在悬架安装壁板和扭转弹簧安装板上。
所述悬架连接轴的两端均设有外螺纹，所述悬架连接轴的两端通过外螺纹和螺母分别与移动机器人行走机构连杆和扭转弹簧安装板相连接。
所述悬架连接轴为台阶轴。
所述悬架连接轴与扭转弹簧安装板之间的连接处为方形。
本发明的有益的效果为：本发明中的悬架结构简单，可靠性高，减振性能良好，可有效提升机器人行驶过程中的平顺性，保障机器人的正常工作。扭转弹簧旋转阻尼器结构紧凑，一体性强，尤其适用于搭载轮毂电机的中大型独立驱动移动机器人；装配有此悬架结构的移动机器人有效减小了悬架系统的体积与质量，显著提升了移动机器人底盘离地间隙；悬架结构易于遮盖，使移动机器人整体更加美观的同时也保障了悬架结构的使用耐久度；有效缩减了悬架系统的横向尺寸，在移动机器人整体宽度限定的情况下大大增加了车体内部有效宽度，为机器人安装各种感知、决策部分以及大功率电池提供条件。此悬架方案大大降低了悬架结构的复杂程度，同时提供了较高的悬架强度，提升了悬架结构的可靠性，增大了悬架动行程，使移动机器人拥有良好的通过性能和越障能力。同时，由于扭转弹簧作用力的存在，可以在移动机器陡坡行驶或跨越较大障碍时起到行走机构限位作用，有效防止移动机器人底盘触地发生磕碰。悬架结构中的扭转弹簧液压旋转阻尼器有效减小了机器人运行过程中的振动并使振动快速衰减，提升移动机器人行驶过程中的平顺性，保护机器人所搭载的精密元器件不受振动损伤，使所搭载的高精度传感器可以正常工作。此外，机器人行驶在起伏路面时，得益于悬架旋转式工作方式，保证了轮胎与地面的接触面积，提高机器人在复杂路面的附着力。
附图说明
图1是本发明中悬架结构的整体结构示意图。
图2是本发明中悬架结构核心零部件示意图。
图中：1-悬架安装壁板，2-轴承盖板，3-扭转弹簧，4-扭转弹簧安装板，5-旋转液压阻尼器，6-悬架连接轴，7-行走机构连杆，8-轴承。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-2所示，一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，包括悬架安装壁板1，悬架安装壁板1上开有轴承安装孔，轴承安装孔采用台阶孔设计；悬架安装壁板1壁板外侧设计有旋转液压阻尼器5，旋转液压阻尼器5利用螺栓、螺母固定在悬架安装壁板1上，悬架连接轴6穿过旋转液压阻尼器5；轴承8套设在悬架连接轴6上，轴承8的一侧盖有轴承盖板2，轴承8固定在悬架安装壁板1上的轴承安装孔中，轴承8一端紧贴轴承安装孔的台阶面，另一端利用轴承盖板2进行轴向固定；轴承盖板2利用螺栓、螺母将其固定在悬架安装壁板1上；悬架连接轴6与轴承8相配合并穿过悬架安装壁板1与轴承盖板2，悬架连接轴6采用台阶轴设计，悬架连接轴6的两端设计有外螺纹并分别与移动机器人行走机构连杆7、扭转弹簧安装板4相配合连接；悬架连接轴6上套设有扭转弹簧3，扭转弹簧3的一侧设有扭转弹簧安装板4，扭转弹簧安装板4上开有连接轴配合孔与扭转弹簧安装孔，利用螺母安装固定在悬架连接轴6内侧一端；扭转弹簧3的两端设计有外螺纹，利用螺母分别与悬架安装壁板1和扭转弹簧安装板4固定安装，悬架连接轴6与扭转弹簧安装板4的配合处为方形，可防止悬架连接轴6转动过程中与扭转弹簧安装板4发生相对转动致使扭转弹簧3失效。本发明还对悬架安装板4和悬架连接轴6进行加厚、加粗，并使用更大尺寸的轴承8，提高了悬架的整体强度。
本发明中移动机器人悬架结构的工作原理如下：
在移动机器人的行驶过程中，当路面出现起伏或可跨越障碍时，由于车轮刚度较大，车轮会相应产生竖直方向的运动。车轮的运动会带动行走机构连杆进行转动，使扭转弹簧3发生转动从而产生压缩，可有效减小移动机器人壳体在竖直方向上的位移，从而减小机器人的振动幅度。同时，由于扭转弹簧3作用力的存在，可以在移动机器陡坡行驶或跨越较大障碍时起到行走机构限位作用，有效防止移动机器人底盘触地发生磕碰。另外由于旋转液压阻尼器5的作用，机器人的振动会迅速衰减，从而保证了机器人行驶过程中的平顺性，对移动机器人所搭载的精密元器件起到有效的保护作用，也保证了机器人的正常工作。
Claims (10)
1.一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，包括悬架安装壁板（1），其特征在于：所述悬架安装壁板（1）上穿设有悬架连接轴（6），所述悬架连接轴（6）上套设有扭转弹簧（3），所述扭转弹簧（3）的内侧设有扭转弹簧安装板（4），所述扭转弹簧（3）的一端固定在悬架安装壁板（1）上，另一端固定在扭转弹簧安装板（4）上，所述悬架连接轴（6）内侧的一端与扭转弹簧安装板（4）相连接，所述悬架连接轴（6）外侧的一端与移动机器人行走机构连杆（7）相连接。
2.如权利要求1所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述悬架安装壁板（1）的外侧设有旋转液压阻尼器（5），所述悬架连接轴（6）穿过旋转液压阻尼器（5）。
3.如权利要求1所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述悬架连接轴（6）上套设有轴承（8），所述悬架安装壁板（1）上设有轴承安装孔，所述轴承（8）设在轴承安装孔内。
4.如权利要求3所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述轴承安装孔为台阶孔。
5.如权利要求3所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述轴承（8）的一侧盖有轴承盖板（2），所述轴承（8）的一侧紧贴悬架安装壁板（1），另一侧利用轴承盖板（2）进行轴向固定，所述悬架连接轴（6）穿过轴承盖板（2）。
6.如权利要求5所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述轴承盖板（2）通过螺栓和螺母固定在悬架安装壁板（1）上。
7.如权利要求1所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述扭转弹簧（3）的两端均设有外螺纹，所述扭转弹簧（3）的两端通过外螺纹和螺母分别固定在悬架安装壁板（1）和扭转弹簧安装板（4）上。
8.如权利要求1所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述悬架连接轴（6）的两端均设有外螺纹，所述悬架连接轴（6）的两端通过外螺纹和螺母分别与移动机器人行走机构连杆（7）和扭转弹簧安装板（4）相连接。
9.如权利要求1所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述悬架连接轴（6）为台阶轴。
10.如权利要求1所述的一种移动机器人扭簧旋转阻尼器悬架结构，其特征在于：所述悬架连接轴（6）与扭转弹簧安装板（4）之间的连接处为方形。
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