[發(fā)明專利]一種含有懸架結(jié)構(gòu)的移動機器人底盤

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011401696.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112440647A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜楠;孫濤;馬宗青;任常興;楊志岳;呂東;伍晗
• 申請（專利權(quán)）人: 應(yīng)急管理部天津消防研究所;天津大學(xué)
• 主分類號: B60G21/04
• 分類號: B60G21/04
• 代理公司: 天津企興智財知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12226
• 代理人: 張會雪

本發(fā)明提供了一種含有懸架結(jié)構(gòu)的移動機器人底盤，包括機身、轉(zhuǎn)動連接桿、搖臂和雙輪移動結(jié)構(gòu)，搖臂分別設(shè)于機身的兩側(cè)，搖臂通過連桿機構(gòu)連接于轉(zhuǎn)動連接桿，每個搖臂上設(shè)有兩個雙輪移動結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提升了地面移動機器人的地形適應(yīng)能力和移動穩(wěn)定性，防止因部分行走機構(gòu)未與地面接觸造成的傾覆；差動懸架機構(gòu)設(shè)置于機身上方，使機構(gòu)具有更大范圍的調(diào)整空間，從而能夠適應(yīng)更復(fù)雜的地形環(huán)境，同時該設(shè)計也使得差動機構(gòu)對地面移動機器人行走機構(gòu)的布置和安裝產(chǎn)生的影響更小，使行走機構(gòu)具有更多的設(shè)計選擇和安裝空間；通過雙輪移動結(jié)構(gòu)與搖臂兩端的局部自調(diào)整和搖臂懸架機構(gòu)的被動調(diào)整實現(xiàn)更好的地形適應(yīng)和重量分配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動機器人領(lǐng)域，具體是一種含有懸架結(jié)構(gòu)的移動機器人底盤。

背景技術(shù)

地面移動機器人由于其良好的機動性和越障能力在安防救援、空間探測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。提高地面移動機器人的地形適應(yīng)性和越障能力對其應(yīng)用范圍的拓展和使用空間的延伸具有重要意義。

地面移動機器人在野外環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)時，時常需要面對復(fù)雜未知的非結(jié)構(gòu)化地形，因此對機器人底盤適應(yīng)能力的要求很高，而常見的輪式和履帶式底盤通常由于其車輪或履帶與機身直接以轉(zhuǎn)動副形式連接，該方式下機器人運動時行走機構(gòu)中心處于同一平面，故其只適用于平坦地形，當(dāng)?shù)匦尾▌訒r，其存在部分車輪無法與地面接觸的問題，而對其地形適應(yīng)性和運動穩(wěn)定性造成很大影響，如申請?zhí)枮镃N202010530039.X的發(fā)明專利涉及的輪式移動機器人和CN201710845085.7涉及的履帶式移動機器人，其行走機構(gòu)構(gòu)成的平面與機身構(gòu)成的平面平行，無法相對地面實現(xiàn)運動調(diào)整，故地形適應(yīng)能力較弱。

為提高地面移動機器人的地形適應(yīng)能力，采用的方法主要是使用懸架系統(tǒng)，目前采用較多的懸架主要有彈簧阻尼式懸架和搖臂式差動懸架，彈簧阻尼式懸架主要借鑒汽車的懸掛系統(tǒng)，將行走機構(gòu)與機身之間通過彈簧阻尼系統(tǒng)間接連接，可以實現(xiàn)一定范圍的運動調(diào)整，但由于彈簧的調(diào)整范圍有限，因此其地形適應(yīng)能力受到限制，調(diào)整空間相對較小，如申請?zhí)枮镃N202010377691.2涉及的懸架系統(tǒng)，其車輪與機身之間的調(diào)整空間受到彈簧減震器的限制。搖臂式差動懸架通過在機身和行走機構(gòu)之間引入差動懸架機構(gòu)實現(xiàn)地形適應(yīng)，其機身和搖臂之間通常允許相對轉(zhuǎn)動，具有較大的調(diào)整范圍。如申請?zhí)枮镃N201320870873.9的發(fā)明專利涉及的搖桿式履帶機器人，其采用連桿式差動懸架，可以實現(xiàn)較大范圍的調(diào)整，具有較好的地形適應(yīng)能力。但該結(jié)構(gòu)連桿部分安裝于機身前半部分，質(zhì)量分配不易均衡，前端連桿的承載壓力較大，且機身兩側(cè)位置的連桿對機器人行走機構(gòu)的布置和安裝會產(chǎn)生一定影響。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種含有懸架結(jié)構(gòu)的移動機器人底盤，能夠解決上述問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種含有懸架結(jié)構(gòu)的移動機器人底盤，包括機身、轉(zhuǎn)動連接桿、搖臂和雙輪移動結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動連接桿連接于機身中心位置，搖臂設(shè)有兩個，分別設(shè)于機身的兩側(cè)，搖臂通過連桿機構(gòu)連接于轉(zhuǎn)動連接桿，每個搖臂上設(shè)有兩個雙輪移動結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，每個雙輪移動結(jié)構(gòu)包括車輪連接架、減速電機和兩個車輪，兩個車輪分別通過輪軸連接于車輪連接架的前后兩端，每個車輪的輪軸都連接一個減速電機，減速電機安裝在車輪連接架上，減速電機連接并驅(qū)動車輪的轉(zhuǎn)動。

進(jìn)一步，所述連桿機構(gòu)包括相互連接的第一連桿和第二連桿，以及相互連接的第三連桿和第四連桿，第一連桿的下端鉸接于其中一個搖臂上端，第二連桿的一端鉸接于轉(zhuǎn)動連接桿上端，第二連桿的另一端鉸接于第一連桿的上端；第四連桿的下端鉸接于另一個搖臂上端，第三連桿的一端鉸接于轉(zhuǎn)動連接桿上端，第三連桿的另一端鉸接于第四連桿的上端。

進(jìn)一步，所述車輪連接架通過銷軸連接于搖臂。

進(jìn)一步，所述雙輪移動結(jié)構(gòu)位于搖臂的前后兩端。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的含有懸架結(jié)構(gòu)的移動機器人底盤具有以下優(yōu)勢：