[发明专利]一种垂直向缓冲的一体式悬挂-转向机构

说明书

本发明公开了一种垂直向缓冲的一体式悬挂‑转向机构，属于机械设计制造领域。该悬挂‑转向联合机构包括：转向爪、横梁连接件、活塞、上弹簧、下弹簧、止动构件、套筒、螺栓和轮系底盘；其中套筒通过螺栓与轮系底盘固定，活塞在套筒内部活动，套筒内底面的下弹簧与所述止动构件用于限制活塞在套筒内的最大轴向运动，活塞和止动构件之间使用上弹簧缓冲，横梁连接件、转向爪与活塞连接。本发明的悬挂‑转向联合机构可用于爬壁机器人领域，避免爬壁机器人在姿态变换过程中轮系所受机器人主体下落带来的冲击和跌落壁面的隐患，并使得装备该悬挂‑转向机构的轮系具有独立的转向能力，使爬壁机器人在曲面壁面安全、灵活地作业。

技术领域

本发明属于机械设计制造领域，尤其涉及一种垂直向缓冲的一体式悬挂-转向机构，特别地，适用于爬壁机器人领域。

背景技术

悬挂机构是常用于汽车系统内，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，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，以保证汽车能平稳地行驶。典型的悬挂系统结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，弹性元件产生形变，这个过程中减震器吸收轮系受到的冲击能量。移动设备的转向往往借助转向机构实现，转向机构会增加整体装置的复杂程度，增加维护成本。另外现有悬挂机构多是对轮系底盘受到的压缩力进行缓冲，适用于路面产生凸起的地方，不适用于路面产生凹陷的地方。

所以针对在复杂壁面环境工作的爬壁机器人，需要可以同时针对轮系受到压缩力、拉伸力进行缓冲的悬挂机构，否则机器人在越过凹陷面时，轮系将受到机器人主体下落带来的冲击，产生跌落壁面的隐患；且需要一款结构紧凑轻便、具有较大转角的转向机构，使移动机器人在壁面尽可能减小转弯半径，提高移动灵活性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种垂直向缓冲的一体式悬挂-转向机构，该悬挂-转向联合机构可提供沿悬挂轴向压缩和拉伸两个方向的缓冲，避免爬壁机器人在姿态变换过程中轮系所受机器人主体下落带来的冲击和跌落壁面的隐患，且该悬挂-转向机构的轮系具有独立的转向能力，使爬壁机器人在曲面壁面安全、灵活地作业。

为实现上述目的，该发明的技术方案具体内容如下：一种垂直向缓冲的一体式悬挂-转向机构，包括：转向爪、横梁连接件、活塞、上弹簧、下弹簧、止动构件、套筒、螺栓和轮系底盘；所述套筒的底部通过螺栓与轮系底盘固定连接，所述下弹簧设置于套筒内底部，所述止动构件与套筒的顶部固定连接；所述活塞与套筒活动连接；所述活塞分为第一活塞段、第二活塞段和第三活塞段，第一活塞段、第二活塞段和第三活塞段依次连接，所述第一活塞段由上至下依次与转向爪、横梁连接件连接，所述上弹簧设置于第一活塞段上，位于横梁连接件的下方，且所述上弹簧设置于套筒的内部，位于止动构件的下方；所述第三活塞段为有棱角的柱形结构，柱形结构的棱边与套筒的内壁接触。

进一步地，所述止动构件与套筒通过螺纹连接。

进一步地，所述活塞与横梁连接件通过轴承连接，并通过轴承支撑固定。

进一步地，所述活塞与转向爪通过转向爪插销连接。

进一步地，所述第一活塞段与第二活塞段均为圆柱形结构，且第二活塞段的直径大于上弹簧的内径，小于上弹簧的外径。

进一步地，所述套筒的内径与上弹簧的外径相等。

进一步地，所述止动构件的内径小于上弹簧的直径。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明的悬挂-转向联合机构可提供延悬挂轴向上下两个方向的缓冲，通过活塞上部和止动构件之间的上弹簧提供一个向上的缓冲，通过活塞底部和套筒底部之间的下弹簧提供一个向下的缓冲，防止爬壁机器人在姿态变换时轮系受到冲击而跌落壁面。