[发明专利]一种用于四轮移动机器人底盘的悬架

说明书

【技术领域】

本发明涉及移动机器人底盘悬架技术，特别是适用于各种轮式移动机器人可减轻底盘机架扭转负荷、能改善车轮与地面的附着性和行驶平顺性的悬架。

【背景技术】

随着物联网及机器人相关技术的发展，对轮式移动机器人的相关研究与应用已经越来越普及。由于三轮车底盘在力学原理上具有简洁牢固的三角形结构，在室内轮式移动机器人中应用较为广泛。同时，其三角形布局使得相当多一部分的质量边框落在了三角形的外面，是造成行驶稳定性差的主要原因。将传统的车悬架技术移植于室外移动机器人，取代简易的三轮车结构，成为四轮移动机器人底盘结构应用的主流。悬架是车架与车桥或车轮之间传力和力扭连接装置的总称，其作用是用来传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，能改善路面的不平带来四个车轮支撑力的波动，使车轮与路面具有良好的附着力，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。

目前，非独立悬架结构特点是两侧车轮由一根整体式车桥、一根横向稳定杆相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。非独立悬架具有结构简单、成本低、强度高、保养容易、行车中前轮定位变化小的优点。同时，当汽车在不平的扭曲路面上行驶时，左右两侧车轮在弹跳时产生的互相牵制，会传导到车身，使车身产生扭转负荷，并导致车轮与地面的附着性和行驶平顺性变差。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题而提供一种适用于各种轮式移动机器人可减轻底盘机架扭转负荷、能改善车轮与地面的附着性和行驶平顺性的悬架。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于四轮移动机器人底盘的悬架，该用于四轮移动机器人底盘的悬架包括：至少一对弹性支撑装置及连接该弹性支撑装置的连接组件，所述弹性支撑装置包括上连杆、下连杆、第一行程限位结构及压缩弹簧，所述上连杆的上端与车架活动铰接，所述上连杆的下端与所述下连杆的内端活动铰接，所述下连杆的外端与车桥活动铰接，所述第一行程限位结构的两端分别与所述上连杆的上端及所述下连杆的外端活动铰接，所述压缩弹簧的两端分别与所述上连杆的上端及所述下连杆的外端连接，所述连接组件包括第二行程限位结构和至少一个拉伸弹簧，所述第二行程限位结构的两端分别与其中一个弹性支撑装置的下连杆的内端及另一个弹性支撑装置的下连杆的内端活动铰接，所述拉伸弹簧的两端分别与其中一个弹性支撑装置中下连杆的内端及另一个弹性支撑装置中下连杆的内端连接。

所述第一行程限位结构包括导杆及与该导杆相对应的导筒，所述导杆包括圆柱体及与该圆柱体连接的上块状体，该上块状体中部设有上圆孔，所述导筒包括圆筒体及与该圆筒体连接的下块状体，该下块状体中部设有下圆孔。

所述第一行程限位结构包括左、中、右三组导杆及与该左、中、右三组导杆相对应的左、中、右三组导筒。

所述第一行程限位结构中间一组导杆及导筒外表面套设压缩弹簧。

所述连接组件包括一对拉伸弹簧，该一对拉伸弹簧分别位于所述第二行程限位结构的两侧。

所述第二行程限位结构包括导杆、与所述导杆相对应的导筒。

所述上连杆上端与顶座活动铰接，所述顶座固定连接车架。

所述下连杆外端与底座活动铰接，所述底座固定连接车桥。

所述弹性支撑装置还包括销轴组，所述销轴组包括上销轴、下销轴及侧销轴，所述上连杆上端及第一行程限位结构上端通过所述上销轴呈活动铰接，所述下连杆外端及第一行程限位结构下端通过所述下销轴呈活动铰接，所述上连杆下端及下连杆内端通过所述侧销轴呈活动铰接，所述第二行程限位结构的两端分别与其中一个弹性支撑装置的下连杆的内端及另一个弹性支撑装置的下连杆的内端通过所述侧销轴呈活动铰接。

所述悬架安装在四轮移动机器人底盘的前轮车桥上或同时安装在前轮及后轮车桥上。

本发明一种用于四轮移动机器人底盘的悬架具有如下特点：

安装性好，悬架采用三自由度弹性并联机构，并联机构中的各个构件是通过销轴连接起来，安装方便。悬架上端及下端分别铰接顶座和底座，在顶座和底座的连接板上设有圆孔，螺栓穿过圆孔，即可将悬架固定在四轮移动机器人的车架和车桥之间。

适用性强，当四轮移动机器人行驶在不平扭曲的路面时，由于悬架具有三个运动自由度，在所设计的限位行程内，车轮能完全适应任何不平扭曲路面，对车架达到随动的目的。减轻在不平扭曲路面上行驶时的车身侧倾，分散了车轮在颠簸、震动状态时对车架的冲击力的集中，并减轻车身的扭转负荷，改善四个车轮的负荷分布，提高车轮与地面的附着性和行驶平顺性。