本實用新型涉及機器人技術領域，具體是一種輪式移動機器人底盤直線懸掛減震裝置。

背景技術：

目前機器人有很多種，就移動方式而言，可分為輪式、履帶式、腿式、蛇形式、跳躍式。由于輪式移動機器人承載能力大、行走速度快、驅動和控制相對方便等優(yōu)點，被廣泛應用于各個領域。輪式移動機器人其底盤具有噪音小、平穩(wěn)性好、行走速度快的優(yōu)點，尤其使用麥克納姆輪、全向輪通過控制驅動電機，可實現(xiàn)平移、原地旋轉、直走等全方位運動，但這類麥克納姆輪、全向輪、無內胎橡膠輪都沒有充氣內胎，輪子本身缺失彈性，在凹凸不平的路面容易產生離地間隙，導致輪子不能抓地運轉。

針對以上問題，現(xiàn)有部分輪式移動機器人底盤安裝了擺臂懸掛裝置，可改善路面不平導致的輪子離地現(xiàn)象。但輪式移動機器人電機輸出軸和輪子由法蘭緊固，電機輸出軸直接驅動輪子轉動的同時承載了機器人的質量，不平路面激勵會引起的輪子擺動，產生夾角，并因此使電機輸出軸長期處在夾角狀態(tài)工作，加速電機的疲勞損壞。

加拿大的舍布魯克大學研制的AZIMUT-3移動平臺，通過在AZIMUT的關節(jié)安裝一個電動垂直懸架裝置和彈性驅動使得平臺的穩(wěn)定性和靈活性得到增強，放在驅動關節(jié)的傳感器上的彈性單元可感知并控制驅動關節(jié)的力矩，提高機器人在不平地面的運動性。但該電動方式控制復雜，成本高昂。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型為了克服上述的現(xiàn)有技術不足之處，提供一種結構簡單、不需要控制模塊的輪式移動機器人底盤直線懸掛減震裝置，具體的技術方案如下。

輪式移動機器人底盤直線懸掛減震裝置，包括用于連接機器人底盤的懸掛減震組件、以及連接在懸掛減震組件底部的運動組件，其中：

所述懸掛減震組件包括支架、運動主軸和運動副軸，支架兩端之間具有彈性，運動主軸和運動副軸分別配置在支架兩端，運動主軸和運動副軸的頂端與機器人底盤連接，運動主軸和運動副軸的底端與支架頂面保持彈性接觸；

所述運動組件包括順序連接的電機、電機座和輪子，電機、電機座連接在支架的底面，電機固定在運動副軸下方，電機座固定在運動主軸下方；

運動主軸用于承受輪子經路面激勵而產生的沖擊；

運動副軸用于緩沖運動主軸所受的沖擊。

上述技術方案用于輪式移動機器人時，在重力作用下運動主軸相對于支架被彈性壓縮，迫使輪子沿相反方向抓地。當輪式移動機器人行走在不平的路面時，不可避免會因路面激勵導致運動主軸產生夾角偏移，造成電機輸出軸受到剛性沖擊力，此時藉由支架本身的彈性和運動副軸的彈性伸縮分擔路面激勵傳遞給電機輸出軸的的剛性沖擊力，因而盡可能的增加了輪子的垂直荷重，使輪子的抓地性能更充分的發(fā)揮，加大了機器人的越障能力，降低了電機輸出軸的運動磨損，使行走時平順性趨于優(yōu)化。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的積極效果在于：

(1)采用直線懸掛減震，結構簡單成本較低。

(2)增加了輪子的垂直荷重，使輪子的抓地性能更充分的發(fā)揮，彌補麥克納姆輪、全向輪、無內胎橡膠輪缺失彈性的弊端，提高了越障能力。

(3)減小因路面激勵導致電機輸出軸與輪子產生的夾角，使電機輸出力盡可能按軸心傳給輪子，降低了電機輸出軸的運動磨損，降低因路面激勵產生的振動，使行走時平順性趨于優(yōu)化。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是本實用新型的結構分解示意圖。

圖3是采用了本實用新型的輪式移動機器人底盤直線懸掛減震裝置的輪式移動機器人底盤的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，輪式移動機器人底盤直線懸掛減震裝置，包括用于連接機器人底盤的懸掛減震組件、以及連接在懸掛減震組件底部的運動組件，其中：

所述懸掛減震組件包括支架10、運動主軸20和運動副軸30，支架兩端之間具有彈性，運動主軸20和運動副軸30分別配置在支架10兩端，運動主軸10和運動副軸20的頂端與機器人底盤(圖中未示出)連接，運動主軸10和運動副軸20的底端與支架10頂面保持彈性接觸；

所述運動組件包括順序連接的電機40、電機座50和輪子60，電機40、電機座50連接在支架10的底面，電機40固定在運動副軸30下方，電機座50固定在運動主軸20下方；

運動主軸20用于承受輪子60經路面激勵而產生的沖擊；

運動副軸30用于緩沖運動主軸10所受的沖擊。

如圖2所示，在較佳的實施方式中，所述運動主軸20包括直線軸承21、光軸導軌22、主彈簧23，直線軸承21固定在支架10上，光軸導軌22頂部與機器人底盤(圖中未示出)連接，光軸導軌22向下穿過主彈簧23與直線軸承21滑動配合，并在其末端安裝防脫螺帽24，即光軸導軌22被限制在直線軸承21內滑動且不會脫出。

如圖2所示，在較佳的實施方式中，所述運動副軸30包括直線導軌32、副彈簧33，直線導軌32頂部與機器人底盤(圖中未示出)連接，直線導軌32向下穿過支架10，并在其末端安裝防脫螺帽34。具體來說，可在支架10設一容直線導軌32穿過的通孔31，即光軸導軌22被限制在通孔31內活動且不會脫出。

如圖3所示，是采用了本實用新型列舉的輪式移動機器人底盤直線懸掛減震裝置的輪式移動機器人底盤，包括底盤托板1，底盤托板1上設有控制電路2，底盤托板1下方設有電池支架3，在底盤托板1下方采取四輪交叉對稱布置了四個本實用新型列舉的輪式移動機器人底盤直線懸掛減震裝置4。

采用上述底盤裝在機器人上，底盤運動組件中的輪子采用全向輪，四輪獨立驅動，中心距離420mm，在不同工況路面進行移動測試，數(shù)據表現(xiàn)為：

工況1：理想平地(平面度≤1mm),路徑4m

機器人直線移動、原地轉彎、45°斜向移動、90°側向移時運行穩(wěn)定，噪音低于45dB，無明顯振感。原地360°轉彎無明顯位移(≤1mm)。

工況2：粗糙平地(粗糙度≤2mm),路徑4m

機器人直線移動、原地轉彎、45°斜向移動、90°側向移時運行穩(wěn)定，噪音低于55dB，無明顯振感。原地360°轉彎無明顯位移(≤2mm)。

工況3：5°平整坡面，坡長4m

機器人通過直向、45度斜向、90度側向爬坡，運行平穩(wěn)，噪音低于55dB，無明顯振感。原地360°轉彎有位移(≤30mm)。

工況4：5°粗糙坡面，坡長4m

機器人通過直向、45度斜向、90度側向爬坡，運行平穩(wěn)，噪音低于60dB，無明顯振感。原地360°轉彎有位移(≤30mm)，有輕微振感。

工況5：10°平整坡面，坡長4m

機器人通過直向、45度斜向、90度側向爬坡，耗時均超出限定范圍，噪音低于60dB，輕微振感。原地360°轉彎有位移(≧60mm)。

工況6：10°粗糙坡面，坡長4m

機器人通過直向、45度斜向、90度側向爬坡，耗時均超出限定范圍，噪音范圍60dB-70dB，輕微振感。原地360°轉彎有位移(≧60mm)。

工況7：6mm越障

機器人通過直向、斜向、側向越障，4輪接觸臺階時無明顯堵轉現(xiàn)象，輪子無碰撞跳躍離地，噪音范圍60dB-70dB，前輪上臺階時身體傾斜，在彈簧的作用下振動不明顯。

工況8：12mm越障

機器可人通過直向、斜向、側向越障，4輪接觸臺階時有堵轉現(xiàn)象，輪子出現(xiàn)碰撞跳躍離地，噪音范圍70dB，振動明顯。

而未采用上述底盤的機器人，在以上工況測試時，6mm高度已不能完成越障。相比安裝擺臂懸掛方式的相同機器人，原地360°轉彎時離心距離相對大，振動明顯，12mm越障時需反復尋找著力點，通過越障時間較長。

對于本領域的技術人員來說，可根據本實用新型所揭示的結構和原理獲得其它各種相應的改變以及變形，而所有的這些改變以及變形都屬于本實用新型的保護范疇。