一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘及机器人论文和设计-郑辉

全文摘要

本实用新型公开了一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘及机器人，所述减震悬架移动底盘包括多个驱动机构、多个转向机构、多个阻尼弹性悬架机构以及机架。其中，驱动机构和转向机构的设置，提高了减震悬架移动底盘的运行灵活度和运动精度，适用于更多的场景；阻尼弹性悬架机构的设置，一定程度地消除因震动对减震悬架移动底盘的电气件和线路的不良影响，提高了减震悬架移动底盘的避震越障能力和运行稳定性。

主设计要求

1.一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述减震悬架移动底盘包括多个驱动机构、多个转向机构、多个阻尼弹性悬架机构以及机架；所述驱动机构连接固定在转向机构的正下方，包括轮毂电机、转向链、压块、轮架立板以及轮架横板；所述转向机构包括轴承室、轴承盖板、转向步进电机、扇形感应片以及槽型光电开关；所述扇形感应片与槽形光电开关相互配合；所述阻尼弹性悬架机构包括减震臂、桥架、绞链座、阻尼弹簧减震器以及U形架；所述阻尼弹性悬架机构一端连接固定在转向机构上，另一端连接固定在机架的下方。

设计方案

1.一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述减震悬架移动底盘包括多个驱动机构、多个转向机构、多个阻尼弹性悬架机构以及机架；

所述驱动机构连接固定在转向机构的正下方，包括轮毂电机、转向链、压块、轮架立板以及轮架横板；

所述转向机构包括轴承室、轴承盖板、转向步进电机、扇形感应片以及槽型光电开关；所述扇形感应片与槽形光电开关相互配合；

所述阻尼弹性悬架机构包括减震臂、桥架、绞链座、阻尼弹簧减震器以及U形架；所述阻尼弹性悬架机构一端连接固定在转向机构上，另一端连接固定在机架的下方。

2.根据权利要求1所述的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述减震悬架移动底盘包括两前两后设置的四个驱动机构和四个转向机构。

3.根据权利要求1所述的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述轮毂电机中设置有轮毂光电编码器。

4.根据权利要求1所述的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述转向步进电机中设置有转向步进电机光电编码器。

5.根据权利要求1所述的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述减震臂一端连接固定在所述轴承室的外周，另一端基于销轴与桥架转动连接。

6.根据权利要求1所述的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述阻尼弹簧减震器一端基于销轴与减震臂转动连接，另一端与所述绞链座连接固定。

7.根据权利要求1所述的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述U形架两侧开有条形孔。

8.根据权利要求1所述的减震悬架移动底盘，其特征在于，所述减震悬架移动底盘包括两两前后对应的四个阻尼弹性悬架机构，前后对应的两个阻尼弹性悬架机构通过共用一个桥架和U形架进行连接。

9.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述减震悬架移动底盘的机器人。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及移动机器人技术领域，具体而言，涉及一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘及机器人。

背景技术

当前，轮式移动机器人以其机构简单、控制方便、行动灵活、效率高等特点被广泛应用于仓储物流、展会餐饮等场所。常见移动机器人以四轮驱动最多，其工作过程中有两点不足：第一，两轮差速机器人通过两轮差速来实现转向，缺点是转弯半径大，受场地条件制约多；四轮差速机器人通过四轮差速来实现转向，缺点是侧滑严重，不利于精确控制场所。第二，移动机器人底盘一般都是硬连接，缺乏减震、避震功能，运动过程中的震动长期易造成电气件的损伤和线路连接不良。

实用新型内容

为了克服现有轮式移动机器人转弯半径大、受场地条件制约多以及缺乏减震、避震功能的不足，本实用新型提供了一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘及机器人，所述减震悬架移动底盘转弯半径小、运行灵活度和运动精度高，适用于多种场景；同时设置有阻尼弹性悬架机构，越障避震能力强、运行稳定性好。

相应的，本实用新型实施例提供了一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘，所述减震悬架移动底盘包括多个驱动机构、多个转向机构、多个阻尼弹性悬架机构以及机架；

所述驱动机构连接固定在转向机构的正下方，包括轮毂电机、转向链、压块、轮架立板以及轮架横板；

所述转向机构包括轴承室、轴承盖板、转向步进电机、扇形感应片以及槽型光电开关；所述扇形感应片与槽形光电开关相互配合；

所述阻尼弹性悬架机构包括减震臂、桥架、绞链座、阻尼弹簧减震器以及U形架；其一端连接固定在转向机构上，另一端连接固定在机架的下方。

可选的实施方式，所述减震悬架移动底盘包括两前两后设置的四个驱动机构和四个转向机构。

可选的实施方式，所述轮毂电机中设置有轮毂光电编码器。

可选的实施方式，所述转向步进电机中设置有转向步进电机光电编码器。

可选的实施方式，所述减震臂一端连接固定在所述轴承室的外周，另一端基于销轴与桥架转动连接。

可选的实施方式，所述阻尼弹簧减震器一端基于销轴与减震臂转动连接，另一端与所述绞链座连接固定。

可选的实施方式，所述U形架两侧开有条形孔。

可选的实施方式，所述减震悬架移动底盘包括两两前后对应的四个阻尼弹性悬架机构，前后对应的两个阻尼弹性悬架机构通过共用一个桥架和U 形架进行连接。

另外，本实用新型还提供一种机器人，包括上述任意一项所述减震悬架移动底盘的机器人。

本实用新型实施例提供了一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘及机器人，所述驱动机构上相互独立的四个轮毂电机使减震悬架移动底盘可以轻松实现全时四驱，配以转向机构上设置的转向步进电机，使减震悬架移动底盘的转弯半径大大缩短；所述轮毂电机和转向步进电机还设置有光电编码器，配合搭载的控制系统，可实现对减震悬架移动底盘的闭环控制，提高了运动的精度；同时，阻尼弹性悬架机构的设置，使减震悬架移动底盘可以一定程度地消除因震动造成的电气件损伤和线路连接不良，提高了减震悬架移动底盘的越障避震能力和运行稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型实施例中四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘的三维结构视图；

图2是本实用新型实施例中四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘的左视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例中四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘的三维结构视图，图2是本实用新型实施例中四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘的左视图。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘，所述减震悬架移动底盘包括四个驱动机构1、四个转向机构2、四个阻尼弹性悬架机构3以及机架4。所述驱动机构1连接在转向机构2的正下方；所述阻尼弹性悬架机构3一端连接固定在转向机构2上，另一端连接在机架4上。

所述驱动机构1包括轮毂电机11、转向链12、压块13、轮架立板14 以及轮架横板15。具体的，所述轮毂电机11的轮轴与转向链12的下端相连接，并通过压块13压紧，所述压块13通过螺钉连接固定在轮架立板14 的下方位置；所述转向链12的上端设置在轮架立板14中部的凹槽内，并通过固定板141固定，所述固定板141通过螺钉连接固定在轮架立板14上；所述轮架横板15通过螺钉连接固定在轮架立板14的上方位置。

需要说明的是，所述轮毂电机11为模块化设计，将动力装置、传动装置和制动装置都整合到轮毂内，有安装快速方便、体积小和结构紧凑美观的优点；另外，轮毂电机11具备单轮独立驱动的特性，可以轻松实现全时四驱，且轮毂电机11内还配置有轮毂光电编码器，所述轮毂光电编码器可以精确控制轮毂电机11的转速，使移动平台左右驱动轮有不同转速，通过其左右车轮的不同转速实现类似履带式车辆的差动转向，可以大大减小了转弯半径。

所述转向机构2包括轴承室21、轴承盖板22、转向步进电机23、扇形感应片24以及槽型光电开关25。具体的，所述转向步进电机23通过螺钉连接固定在轴承盖板22上，所述转向步进电机23的输出轴与驱动机构1 的轮架横板15的上端相连接；所述轴承室21内一上一下设置有两个角接触球轴承，所述角接触球轴承内圈与所述轮架横板15连接，外圈与所述轴承室21连接，并通过轴承室21上方的轴承盖板22固定；阻尼弹性悬架机构3的减震臂31与轴承室21的外圈相连接，所述减震臂31、轴承21与轴承盖板22通过螺栓结构连接为一体；具体的，所述扇形感应片24设置在轮架横板15上，所述槽型光电开关25通过螺钉连接固定在减震臂31的下方。

需要说明的是，所述转向步进电机23同样配置有转向步进电机光电编码器；所述轮毂光电编码器和转向步进电机光电编码器不仅可将轮毂电机 11和转向步进电机23的信息及时反馈到控制系统中，还可根据控制系统的信息精确驱动轮毂电机11和转向步进电机23，对减震悬架移动底盘的运动实现闭环控制。

需要说明的是，槽型光电开关25是对射式光电开关的一种，是一款红外线感应的光电产品，由红外线发射管和红外线接收管组合而成。在本实用新型实施例中，槽型光电开关25与扇形感应片24共同作用，用以限制转向机构2的转向范围。具体的，当扇形感应片24处在槽型光电开关25 的感应区域时，槽型光电开关25处于“开”的状态，转向步进电机23允许继续按当前方向转动；当转向步进电机23转过一定的角度后，扇形感应片24离开槽型光电开关25的感应区域，槽型光电开关25处于“关”的状态，此时转向步进电机23无法按当前转向继续转动，只能选择停止转动或反向转动。

所述阻尼弹性悬架机构3包括减震臂31、桥架32、绞链座33、阻尼弹簧减震器34以及U形架35。具体的，所述减震臂31一端与所述轴承室21 连接固定，另一端基于销轴与桥架32转动连接，所述桥架32通过螺栓连接固定在机架4的下方且对机架4起支撑作用；所述U形架35通过螺栓结构连接固定在机架4上，所述绞链座33通过螺栓结构连接固定在U形架 35两侧的条形孔351中；所述阻尼弹簧减震器34的一端基于销轴转动连接在减震臂31的中部位置，另一端通过螺栓结构连接固定在绞链座33上；特别的，U形架两侧条形孔351的设置方便了铰链座33上下位置的调整，绞链座33位置的调整可改变阻尼弹簧减震器34的受力情况，根据实际需要调整阻尼弹簧减震器34的受力情况，可延长阻尼弹簧减震器34的使用寿命。

特别的，所述前后两个阻尼弹性悬架机构3通过共用一个桥架32和U 形架35进行连接，前后两阻尼弹性悬架机构的连接使减震悬架移动底盘的整体结构更加平衡稳定；另外，前后两阻尼弹性悬架机构3受到的力通过共用一个桥架32和U型架35可抵消到一部分，改善了阻尼弹性悬架机构 3的受力情况和减震效果，延长了减震悬架移动底盘的使用寿命。

另外，本实用新型实施例还提供了一种机器人，该机器人包含上述实用新型实施例中减震悬架移动底盘的任意一项，该机器人的其他组件不作限定。

本实用新型实施例提供了一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘及机器人，所述驱动机构1上相互独立的四个轮毂电机11使减震悬架移动底盘可以轻松实现全时四驱，配以转向机构2上设置的转向步进电机 23，使减震悬架移动底盘的转弯半径大大缩短；所述轮毂电机11和转向步进电机23还设置有光电编码器，配合搭载的控制系统，可实现对减震悬架移动底盘的闭环控制，提高了运动的精度；同时，阻尼弹性悬架机构3的设置，使减震悬架移动底盘可以一定程度地消除因震动造成的电气件损伤和线路连接不良，提高了减震悬架移动底盘的越障避震能力和运行稳定性。

另外，以上对本实用新型实施例所提供的一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘及机器人进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

设计图

一种四轮驱动四轴独立转向的减震悬架移动底盘及机器人论文和设计

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