底盘悬架机构、底盘及机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种底盘悬架机构、包括该底盘悬架机构的底盘，及包括上述底盘的机器人。

背景技术：

一般地，传统移动底盘悬挂系统普遍采用弹簧独轮悬挂配合局部连杆联动其他支撑轮(即从动轮10’)刚性连接的结构，由于驱动轮20’独挂，从动轮10’刚性着地，容易造成从动轮10’过坑、过坎难。如图1、图2所示，当从动轮10’过坎时，由于是绕转动点a’转动，从动轮10’势必形成向后的运动趋势，造成难过坎；并且，从动轮10’向后的运动趋势会造成机器人上部向前倾倒。再如图3、图4所示，当从动轮10’过坑时，由于是绕转动点a’转动，从动轮10’形成向后的运动趋势，使得从动轮10’陷入坑后难以脱坑，同时还会抬升驱动轮20’，导致驱动轮20’离地而打滑，并且，从动轮10’陷入坑后，从动轮10’形成向后的运动趋势会直接导致机器人向前倾倒。

因此，传统移动底盘悬挂系统存在从动轮难过坎、易陷坑的技术问题，容易造成机器人过坑、过坎时向前倾倒，影响底盘及机器人的运行平稳性。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提出一种底盘悬架机构，以克服传统移动底盘悬挂系统存在的从动轮难过坎、易陷坑的技术问题。

本发明的另一个目的在于提出一种能够平稳过坑、过坎，运行平稳性高的底盘。

本发明的又一个目的在于提出一种能够平稳过坑、过坎，运行平稳性高的机器人。

为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：

一种底盘悬架机构，设置在底盘上，包括：

驱动轮架，用于固定驱动轮，所述驱动轮架可作动地连接于底盘上；以及，

摆杆，用于固定从动轮，所述摆杆的一端供与所述底盘转动连接，所述摆杆的另一端与所述驱动轮架转动连接；

其中，所述驱动轮架与所述底盘连接于第一转动点，所述摆杆与所述底盘连接于第二转动点，所述第一转动点高于所述第二转动点，且所述第二转动点低于所述摆杆与所述从动轮的连接处所在的平面。

在其中一个实施例中，所述底盘悬架机构还包括弹性缓冲件，所述摆杆通过所述弹性缓冲件与所述驱动轮架转动连接。

在其中一个实施例中，所述驱动轮架包括第一连杆、第二连杆、中间块和牵制件，所述第一连杆和第二连杆分别与所述底盘转动连接，且所述第一连杆和所述第二连杆间隔设置，所述第一连杆和所述第二连杆分别通过所述弹性缓冲件与对应的所述摆杆连接，所述中间块分别连接于所述第一连杆和所述第二连杆的一端，且所述中间块与所述驱动轮转动连接，所述牵制件分别与所述第一连杆和所述第二连杆的另一端连接。

在其中一个实施例中，所述牵制件为拉簧；或，所述牵制件包括牵制段和补偿段，所述牵制段的两端分别设置有所述补偿段，所述补偿段分别与对应的所述第一连杆和所述第二连杆连接。

在其中一个实施例中，所述牵制件与所述第一连杆的连接点低于所述第一连杆与对应的所述弹性缓冲件的连接点，所述牵制件与所述第二连杆的连接点低于所述第二连杆与对应的所述弹性缓冲件的连接点。

在其中一个实施例中，所述补偿段为伸缩杆或柔性块。

在其中一个实施例中，所述底盘上设置有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部设置在所述底盘的上表面上，所述第二连接部相对地设置在所述底盘的下表面上，所述第一连接部与所述驱动轮架转动连接，所述第二连接部与所述摆杆转动连接。

在其中一个实施例中，所述第二转动点的转动中心与所述从动轮的转动中心之间的最小间距为55mm～65mm。

在其中一个实施例中，所述摆杆包括弯折摆臂和安装座，所述安装座与所述从动轮连接，所述弯折摆臂安装在所述安装座上，且所述弯折摆臂分别与所述底盘和所述驱动轮架转动连接。

另一方面，本发明还提供一种底盘，包括上述任一项所述的底盘悬架机构。

又一方面，本发明还提供一种机器人，包括上述的底盘。

上述的底盘悬架机构设置在底盘上，用于固定驱动轮的驱动轮架的两端可作动地连接于底盘上；用于固定从动轮的摆杆的一端与底盘转动连接，另一端与驱动轮架转动连接；并且，驱动轮架与底盘连接的第一转动点高于摆杆与底盘连接的第二转动点。当底盘过坎或台阶时，由于摆杆绕第二转动点转动，而第二转动点相比于第一转动点其位置低且更接近从动轮，使得从动轮在受阻时能在摆杆的带动下立即向上抬升而避免形成向后的运动趋势，底盘可以平稳过坎，不会发生前倾。进一步地，当底盘过坑或沟槽时，驱动轮在右侧摆杆的带动下可能被抬起离地，此时，驱动轮架相对于底盘转动，驱动轮架相对于底盘转动能够减小驱动轮右侧上抬，使驱动轮保持与地面接触以有足够的前进动力，并且，在持续前进动力下，也由于第二转动点靠近从动轮且低于第一转动点，使从动轮能轻松从坑或沟槽内滚出，底盘过坑时也不会前倾，过坑运行平稳。

综上所述，上述底盘悬架机构的从动轮能够平稳过坑、过坎，能够有效提高底盘及机器人的运行平稳性。

上述的底盘通过应用上述的底盘悬架机构能够平稳过坑、过坎，具有运行平稳性高的有益效果。

上述的机器人通过应用上述的底盘能够平稳过坑、过坎，具有运行平稳性高的有益效果。

附图说明

图1是传统移动底盘悬挂系统的过坎运动趋势示意图；

图2是现有机器人过坎运动示意图；

图3是传统移动底盘悬挂系统的过坑运动趋势示意图；

图4是现有机器人过坑运动示意图；

图5是一个实施例中底盘的结构示意图；

图6是一个实施例中底盘悬架机构的结构示意图；

图7是一个实施例中底盘悬架机构的局部结构示意图；

图8是一个实施例中底盘悬架机构过坎示意图；

图9是一个实施例中底盘悬架机构过坑示意图。

附图标记说明：

10’-从动轮，20’-驱动轮，a’-转动点；

10-从动轮，20-驱动轮，30-底盘，40-驱动轮架，50-摆杆，60-弹性缓冲件；

31-第一连接部，32-第二连接部，41-第一连杆，42-第二连杆，43-中间块，44-牵制件，51-弯折摆臂，52-安装座；

a1-第一转动点，a2-第二转动点。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请同时参阅图5至图9，一实施例的底盘悬架机构设置在底盘20上，底盘悬架机构包括驱动轮架40和摆杆50。驱动轮架40用于固定驱动轮20，驱动轮架40可作动地连接于底盘30上，摆杆50用于固定从动轮10，摆杆50的一端供与底盘30转动连接，摆杆50的另一端与驱动轮架40转动连接；其中，驱动轮架40与底盘30连接于第一转动点a1，摆杆50与底盘30连接于第二转动点a2，第一转动点a1高于第二转动点a2，且第二转动点a2低于摆杆50与从动轮10的连接处所在的平面。

具体地，从动轮10为万向轮，从动轮10位于底盘30下方，第二转动点a2低于第一转动点a1，因此，第二转动点a2相比于第一转动点a1更接近从动轮10。

在一个实施例中，底盘30上设置有第一连接部31和第二连接部32，第一连接部31设置在底盘30的上表面上，第二连接部32相对地设置在底盘30的下表面上，第一连接部31与驱动轮架40转动连接，第二连接部32与摆杆50转动连接。

进一步地，为确保能够顺利过坑过坎，第二转动点a2与从动轮10之间的距离越小越好，但实际应用中需要保证摆杆50不能碰到从动轮10，以免对从动轮10造成运动干涉。随从动轮10自身转动，第二转动点a2与从动轮10的之间的间距会发生变化，为确保过坑过坎效果，又同时保证摆杆50不会对从动轮10造成运动干涉，优选地，第二转动点a2的转动中心与从动轮10的转动中心之间的最小间距d为55mm～65mm。

在一个实施例中，驱动轮架40的两端分别转动地设置在底盘30上以使驱动轮架20能够相对于底盘30作动。

上述的底盘悬架机构设置在底盘30上，用于固定驱动轮20的驱动轮架40的两端转动地设置在底盘30上，驱动轮架40能够相对于底盘30作动；用于固定从动轮10的摆杆50的一端与底盘30转动连接，另一端与驱动轮架40转动连接。并且，驱动轮架40与底盘10连接的第一转动点a1高于摆杆50与底盘30连接的第二转动点a2。如图8所示，当底盘30过坎或台阶时，由于摆杆50绕第二转动点a2转动，而第二转动点a2相比于第一转动点a1其位置低且更接近从动轮10，使得从动轮10在受阻时能在摆杆50的带动下立即向上抬升而避免形成向后的运动趋势，底盘30可以平稳过坎，不会发生前倾。进一步地，如图9所示，当底盘30过坑或沟槽时，驱动轮20在右侧摆杆50的带动下可能被抬起离地，此时，驱动轮架40相对于底盘30转动，驱动轮架40相对于底盘30转动能够减小驱动轮20右侧上抬，使驱动轮保持与地面接触以有足够的前进动力，并且，在持续前进动力下，也由于第二转动点a2靠近从动轮10且低于第一转动点a1，使从动轮10能轻松从坑或沟槽内滚出，底盘30过坑时也不会前倾，过坑运行平稳。

在一个实施例中，底盘悬架机构还包括弹性缓冲件60，摆杆50通过弹性缓冲件60与驱动轮架40转动连接。具体地，弹性缓冲件60可以但不局限为阻尼减震器，弹性缓冲件60的两端分别与驱动轮架40和摆杆50转动连接，设置弹性缓冲件60能够提高底盘悬架机构的减震性能，有助于进一步提高底盘的运行平稳性。

在一个实施例中，驱动轮架40包括第一连杆41、第二连杆42、中间块43和牵制件44，第一连杆41和第二连杆42分别与底盘30转动连接，且第一连杆41和第二连杆42间隔设置，第一连杆41和第二连杆42分别通过弹性缓冲件60与对应的摆杆50连接，中间块43分别连接于第一连杆41和第二连杆42的一端，且中间块43与驱动轮20转动连接，牵制件44分别与第一连杆41和第二连杆42的另一端连接。

具体地，牵制件44用于在底盘过坑或沟槽时产生牵制力，牵制件44产生的牵制力能够对驱动轮20产生平衡下压效果，显著减小驱动轮20的右侧上抬的距离，从而可以避免驱动轮22在右侧的摆杆50及第二连杆42的带动下被抬起离地而出现打滑，能够使驱动轮20保持与地面接触以有足够的前进动力。优选地，在一个实施例中，牵制件44为拉簧。进一步地，在另一个实施例中，牵制件44包括牵制段和补偿段，牵制段的两端分别设置有补偿段，补偿段分别与对应的第一连杆41和第二连杆42连接，具体地，补偿段为伸缩杆或柔性块。其中，伸缩杆优选为液压伸缩管，柔性块可以但不局限为橡胶块。

进一步地，在一个实施例中，为进一步提高牵制件44的牵制下压效果，牵制件44与第一连杆41的连接点低于第一连杆41与对应的弹性缓冲件60的连接点，牵制件44与第二连杆42的连接点低于第二连杆42与对应的弹性缓冲件60的连接点。

在一个实施例中，摆杆50包括弯折摆臂51和安装座52，安装座52与从动轮10连接，弯折摆臂51安装在安装座52上，且弯折摆臂51分别与底盘30和驱动轮架40转动连接。具体地，安装座52分别通过紧固件(如螺钉)与弯折摆臂51和从动轮10紧固连接，弯折摆臂51通过安装座52与从动轮10连接有助于提高弯折摆臂51与从动轮10连接的可靠性，确保弯折摆臂51安装稳定可靠。

以上对底盘悬架机构的结构组成进行了详细说明，以下具体介绍上述底盘悬架机构的工作过程，为方便说明，本实施例以牵制件44采用拉簧为例对上述底盘悬架机构的工作过程进行说明。具体地，上述底盘悬架机构的工作过程如下：

如图8所示，当底盘30过坎或台阶时，右侧的从动轮10接触路坎或台阶运动受阻时，弯折摆臂51绕第二转动点a2逆时针转动带动从动轮10向上抬升，从动轮10向上抬升能够避免形成向后的运动趋势，不会发生前倾，同时，弯折摆臂51通过弹性缓冲件60带动第二连杆42绕第一转动点a1逆时针转动，第二连杆42转动时一端带动中间块43逆时针转动，另一端顶压拉簧，中间块43逆时针转动带动第一连杆41绕其对应的第一转动点a1顺时针转动，第一连杆41顺时针转动顶压拉簧，拉簧在第一连杆41和第二连杆42的共同挤压下收缩，且第一连杆41通过弹性缓冲件60带动与其连接的弯折摆臂51小角度顺时针转动，弯折摆臂51带动左侧的从动轮10略向上抬升，驱动轮架40通过转动形变传递和拉簧收缩吸收从动轮10的抬升力，以使驱动轮20不受抬升力影响接触地面稳定运行，平稳完成过坎动作。

如图9所示，当底盘30过坑或沟槽时，右侧的从动轮10进入坑或沟槽时，弯折摆臂51顺时针转动带动从动轮10向下运动以顺利进入坑或沟槽内，同时，弯折摆臂51通过弹性缓冲件60带动第二摆杆42顺时针转动，第二摆杆42转动时一端带动中间块43顺时针转动，另一端拉伸拉簧，中间块43顺时针转动带动第一连杆41绕其对应的第一转动点a1逆时针转动，第一连杆41逆时针转动拉伸拉簧，拉簧在第一连杆41和第二连杆42的共同拉伸下伸展，且第一连杆41通过弹性缓冲件60带动左侧的弯折摆臂51小角度顺时针转动，弯折摆臂51带动左侧的从动轮10略向下运动，拉簧被拉伸产生牵制力，能够显著减小驱动轮20的右侧上抬的距离，对驱动轮20产生平衡下压效果，以保持驱动轮20接触地面并有足够的前进动力。在持续前进动力下，重复上述的过坎运动过程，从动轮10能够顺利从坑或凹槽内滚出，平稳完成过坑动作。

上述底盘悬架机构的从动轮能够平稳过坑、过坎，能够有效提高底盘及机器人的运行平稳性。

另一方面，本发明还提供一种底盘30，底盘30包括上述的底盘悬架机构。具体地，本实施例的底盘30通过应用上述的底盘悬架机构能够平稳过坑、过坎，具有运行平稳性高的有益效果。

又一方面，本发明还提供一种机器人，包括上述的底盘30。本实施例的机器人通过应用上述的底盘30能够平稳过坑、过坎，具有运行平稳性高的有益效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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