带转向的机器人底盘独立悬挂装置及机器人底盘的制作方法

1.本实用新型涉及一种机器人底盘独立悬挂装置，尤其涉及一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置及机器人底盘，属于机器人悬挂系统技术领域。


背景技术：

2.随着机器人的应用领域越来越广，工作场景也越来越复杂，而机器人在行走过程中，常常因路面情况复杂(如坑洼、凸起、过坎、上坡、下坡等情况)容易出现重心不稳现象，导致机器人容易打滑、倾斜，甚至倾倒等不良现象，不仅影响机器人的行走、定位等的精确度，还使得机器人上运载的货物容易坠落。因此，除了常规的行走，爬坡，越障，防水，涉水等性能之外，机器人的稳定性，特别是越障稳定性，转弯稳定性，原地自旋稳定性等也越来越受到重视。
3.为了提高机器人行走的稳定性，市面上机器人的悬挂系统主要有以下几种形式：前两轮共用一个带弹簧的减震器，后两轮共用一个弹簧的减震器；或者左侧两轮共用一个带弹簧的减震器，右侧两轮共用一个弹簧的减震器；或者四轮共用一个带弹簧的减震器。并且，市面上机器人的转向方式大体分为两种：第一种是左右两侧驱动轮系产生速度差来实现转向，第二种是前侧两驱动轮增加转向机构及电机，并通过电机驱动转向机构来改变前两轮的方向，从而实现机器人整体的转向。
4.对机器人整机来说，虽然上述悬挂形式都起到了一定的“减震”效果，但是效果都不明显，而且仅起到了一定的减震作用，并没有起到消震的作用，所以上述三种结构形的悬挂系统一般用在对避震要求不是特别高的或者运行环境较好的机器人上，比如说，配送类机器人，移动agv小车，迎宾机器人等；但对于机器人本身行进时平稳性要求较高，运行环境比较复杂的特殊类机器人，比如说，边走边拍照录像的户外巡检机器人，显然很难满足实际要求。
5.因此，怎样提高复杂环境下机器人动作的稳定性是本领域技术人员亟待解决的难题。


技术实现要素：

6.针对上述现存的技术问题，本实用新型提供一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置及机器人底盘，目的在于通过四轮独立悬挂系统和左右两侧独立转向系统，提升悬挂系统的减震效果，以及提高机器人对各种急弯等路况的适应性，从而提高机器人于复杂路况下行走的稳定性和平稳性。
7.为实现上述目的，本实用新型提供一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，包括安装在车轮上的悬挂系统；所述的悬挂系统包括安装在车轮上的轮毂电机，以及与轮毂电机相连并安装在底盘主体上的悬挂机构。
8.所述的悬挂机构包括轮毂电机夹持机构，两个悬臂连杆，两个悬挂下摆臂，支撑臂，以及避震器。
9.所述的轮毂电机夹持机构安装在轮毂电机内侧；其上部的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆的外端，两个悬臂连杆的内端分别铰接支撑臂中部的前后两侧；其下部的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆的外端，两个悬臂连杆的内端分别铰接支撑臂底部的前后两侧。
10.所述的避震器位于两个悬臂连杆之间，其顶部连接支撑臂顶部中间，其底部分别连接两个悬臂连杆的中间，使得所述机器人车轮于避震器的弹力作用下与地面接触。
11.由上述技术方案可知，当轮毂电机随着机器人车轮向上或向下运动时，能够通过轮毂电机夹持机构带动悬挂下摆臂绕着其在支撑臂上的铰支点顺时针或逆时针转动，从而带动避震器压缩或拉伸，起到减震的作用。
12.本实用新型进一步的，所述的悬挂机构还包括悬臂支撑；所述的悬臂支撑的外端连接支撑臂的顶面，其内端连接底盘主体。
13.本实用新型进一步的，所述的悬挂机构还包括下支撑臂和下支撑臂固定座；所述的下支撑臂的外端连接轮毂电机夹持机构的底面，其内端铰接下支撑臂固定座的外端，下支撑臂固定座的内端连接底盘主体。
14.由上述技术方案可知，当轮毂电机随着机器人车轮向上或向下运动时，能够通过轮毂电机夹持机构带动下支撑臂绕着其在下支撑臂固定座上的铰支点顺时针或逆时针转动。
15.本实用新型进一步的，所述的轮毂电机夹持机构包括轮毂电机上夹持和轮毂电机下夹持；所述的轮毂电机上夹持，轮毂电机下夹持分别夹持轮毂电机中心轴的上下部分，并固定在轮毂电机中心轴上；且轮毂电机上夹持的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆的外端，轮毂电机下夹持的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆的外端。
16.本实用新型具体的，所述的悬挂系统设有四个，四个所述的轮毂电机分别安装在机器人的四个车轮上，四个所述的悬挂机构分别安装在四个轮毂电机的内侧，并固定在底盘主体上。
17.由上述技术方案可知，机器人四个轮子上分别安装有独立的悬挂系统，形成了左前侧悬挂系统、左后侧悬挂系统、右前侧悬挂系统、右后侧悬挂系统。四个悬挂系统相对独立，一方面从四个方位共同对底盘主体进行支撑，另一方面分别对每个车轮进行减震作用，使得支撑和减震都非常及时且稳定。
18.本实用新型进一步的，还包括分别安装在底盘主体左右两侧的两个转向系统，每个所述的转向系统连接同侧的两个悬挂系统。
19.所述的转向系统包括连接底盘主体的电机固定板，安装在电机固定板内侧的转向电机，安装在电机固定板外侧的转向法兰，以及分别位于电机固定板前后侧的两个导轨组件。
20.所述的转向法兰的内侧连接转向电机，其外侧通过对称的上下两端分别连接前后侧的两个导轨组件。
21.每个所述的导轨组件包括连接底盘主体的直线导轨，分别安装直线导轨两端的两个限位块，活动安装在直线导轨上的滑块，以及安装在滑块外侧面的滑块连接座；两个所述的导轨组件中前后侧的两个滑块连接座的外端通过第一轴承组件分别对应连接同侧的悬挂机构，其内端通过第二轴承组件分别对应连接转向法兰的上下两端。
22.由上述技术方案可知，由于两个转向系统分别安装在底盘主体左右两侧，则形成
了左侧转向系统和右侧转向系统；由于每个转向系统包括两个导轨组件，两个导轨组件分别位于电机固定板前后侧，则左侧转向系统形成了左前侧导轨组件和左后侧导轨组件，右侧转向系统形成了右前侧导轨组件和右后侧导轨组件。并且，左侧转向系统分别连接左前侧悬挂系统和左后侧悬挂系统，即左前侧导轨组件中的滑块连接座的外端连接左前侧悬挂机构，内端连接转向法兰的上端，左后侧导轨组件中的滑块连接座的外端连接左后侧悬挂机构，内端连接转向法兰的下端；同时，右侧转向系统分别连接右前侧悬挂系统和右后侧悬挂系统，即右前侧导轨组件中的滑块连接座的外端连接右前侧悬挂机构，内端连接转向法兰的上端，右后侧导轨组件中的滑块连接座的外端连接右后侧悬挂机构，内端连接转向法兰的下端。
23.并且，当转向电机逆时针或者顺时针转动时，通过转向法兰两端带动其前后两侧直线导轨上的滑块相对或者相背滑动，从而带动同侧的两个悬挂机构逆时针或者顺时针转动。
24.本实用新型更进一步的，所述的第一轴承组件包括关节轴承二和关节轴承一；所述的滑块连接座的外端连接关节轴承二的轴承端，关节轴承二的杆端连接关节轴承一的杆端，关节轴承一连接对应悬挂机构中的支撑臂的顶面。
25.本实用新型更进一步的，所述的第二轴承组件包括关节轴承三、双头螺杆和关节轴承四；所述的滑块连接座的内端连接关节轴承三的轴承端，关节轴承三的杆端连接双头螺杆的外端，双头螺杆的内端连接关节轴承四的杆端，关节轴承四的轴承端连接转向法兰的对应端。
26.并且，本实用新型还提供一种机器人底盘，包括底盘主体，以及所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置。
27.综上，本实用新型是一种全新的带转向的独立悬挂底盘，使得机器人四个轮各自具有独立的悬挂系统，同时左右两侧有两个独立的转向系统。并且，四个独立悬挂系统配有可以调节的避震器，可以保证在任何路况下机器人自身的平稳性，最大限度的减小复杂路况对机器人稳定性，特别是有拍照要求的稳定性的影响。同时，左右两侧的独立转向系统可以保证机器人可以原地自旋的同时减小其转弯半径，从而提高其对各种急弯等路况的适应性。
28.相较传统的悬挂系统，本实用新型具有如下技术优势：
29.1、本实用新型中的四轮独立悬挂系统相互独立，灵活性更高，能适应更加复杂的室外环境；同时四个独立悬挂系统中的四个避震器，使机器人具备了越野车的平稳性，使得适用场景更宽广，并增强了机器人顺应复杂地势的灵活性，提升了机器人于复杂路况下行走的稳定性和平稳性，避免了机器人于复杂路况下行走出现打滑、晃动、倾倒、行走定位不精准、载物坠落等不良现象。
30.2、本实用新型中的左右两侧独立转向系统，可以实现零偏移原地自旋，零转弯半径，转向适应能力更强，特别是针对转弯半径较小或需要急转弯的场景效果更好。
附图说明
31.图1为本实用新型提供的一种带转向的独立悬挂机器人底盘的结构示意图；
32.图2为本实用新型提供的一种带转向的独立悬挂机器人底盘中悬挂系统的结构示
意图；
33.图3为本实用新型提供的一种带转向的独立悬挂机器人底盘中悬挂机构的结构示意图一；
34.图4为本实用新型提供的一种带转向的独立悬挂机器人底盘中悬挂机构的结构示意图二；
35.图5为本实用新型提供的一种带转向的独立悬挂机器人底盘中转向系统的结构示意图；
36.图6为本实用新型提供的一种带转向的独立悬挂机器人底盘的原地自转原理示意图；
37.图中：1、底盘主体，2、转向系统，2-1、转向电机，2-2、电机固定板，2-3、转向法兰，2-4、限位块，2-5、直线导轨，2-6、滑块连接座，2-7、关节轴承一，2-8、关节轴承二，2-9、塞打螺钉一，2-10、塞打螺钉二，2-11、双头螺杆，2-12、塞打螺钉三，2-13、组合螺钉，2-14、锁紧螺母，2-15、关节轴承三，2-16、关节轴承四，3、悬挂系统，3-1、轮毂电机，3-2、弹垫，3-3、螺母，3-4悬挂机构，3-4-1、悬臂支撑，3-4-2、支撑臂，3-4-3、悬臂连杆，3-4-4、下支撑臂固定座，3-4-5、塞打螺钉四，3-4-6、下支撑臂，3-4-7、单杆螺纹关节杆头，3-4-8、避震器，3-4-9、轮毂电机上夹持，3-4-10、轮毂电机下夹持，3-4-11、对锁子母螺钉，3-4-12、铰链销，3-4-13、铜衬套，3-4-14、悬挂下摆臂，3-4-15、塞打螺钉五，3-4-16、球轴承，3-4-17、组合轴承。
具体实施方式
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，可以是铰接，可以是活动连接，可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.为了便于说明和理解，顶、底、上、下、左、右、前和后等指示的方位或位置关系为基于机器人参考的顶、底、上、下、左、右、前、后，其中，以机器人的高度方向为顶底方向或上下方向，以机器人的左右方向为左右方向，沿机器人行走方向为前后方向。并且，内、外等指示的方位或位置关系为基于机器人中心或者所在系统中心为参考的内外，其中，靠近机器人中心或者所在系统中心的为内，远离机器人中心或者所在系统中心的为外。这些仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
41.如图2所示，本实施例提供一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，包括安装在车轮上的悬挂系统3；所述的悬挂系统3包括安装在机器人车轮上的轮毂电机3-1，以及与轮毂电机3-1相连并安装在底盘主体1上的悬挂机构3-4。
42.如图3、图4所示，所述的悬挂机构3-4包括轮毂电机夹持机构，两个悬臂连杆3-4-3，两个悬挂下摆臂3-4-14，支撑臂3-4-2，以及避震器3-4-8。
43.具体来说，所述的轮毂电机夹持机构安装在轮毂电机3-1内侧(即靠近机器人中心的一侧)；其上部的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆3-4-3的外端(即远离机器人中心的一端)，两个悬臂连杆3-4-3的内端(即靠近机器人中心的一端)通过组合轴承3-4-17及铰链销3-4-12分别铰接支撑臂3-4-2中部的前后两侧；其下部的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆3-4-3的外端，两个悬臂连杆3-4-3的内端通过组合轴承3-4-17和铰链销3-4-12分别铰接支撑臂3-4-2底部的前后两侧。
44.如图4所示，所述的避震器3-4-8位于两个悬臂连杆3-4-3之间，其顶部通过对锁子母螺钉3-4-11连接支撑臂3-4-2顶部中间，其底部通过对锁子母螺钉3-4-11分别连接两个悬臂连杆3-4-3的中间，使得所述机器人车轮于避震器3-4-8的弹力作用下与地面接触。
45.在本实用新型的其他实施例中，如图3所示，所述的悬挂机构3-4还包括悬臂支撑3-4-1；所述的悬臂支撑3-4-1的外端通过单杆螺纹关节杆头3-4-7安装在支撑臂3-4-2的顶面，其内端连接底盘主体1。
46.在本实用新型的其他实施例中，如图3所示，所述的悬挂机构3-4还包括下支撑臂3-4-6和下支撑臂固定座3-4-4；所述的下支撑臂3-4-6的外端通过单杆螺纹关节杆头3-4-7连接轮毂电机夹持机构的底面，其内端通过塞打螺钉四3-4-5及铜衬套3-4-13铰接下支撑臂固定座3-4-4的外端，下支撑臂固定座3-4-4的内端通过螺钉固定在底盘主体1对应侧。
47.在本实用新型的其他实施例中，如图2-图4所示，所述的轮毂电机夹持机构包括轮毂电机上夹持3-4-9和轮毂电机下夹持3-4-10；所述的轮毂电机上夹持3-4-9，轮毂电机下夹持3-4-10上下对接，分别夹持轮毂电机3-1中心轴的上下部分，并通过弹垫3-2和螺母3-3固定在轮毂电机3-1中心轴上；且轮毂电机上夹持3-4-9的前后两侧通过组合轴承3-4-17、球轴承3-4-16及铰链销3-4-12分别铰接两个悬臂连杆3-4-3的外端，轮毂电机下夹持3-4-10的前后两侧通过球轴承3-4-16及塞打螺钉五3-4-15分别铰接两个悬臂连杆3-4-3的外端。
48.本实用新型具体实施时，如图1所示，所述的悬挂系统3设有四个，四个所述的轮毂电机3-1分别安装在机器人的四轮上，四个所述的悬挂机构3-4分别安装在四个轮毂电机3-1的内侧并固定在底盘主体1上，形成了左前侧悬挂系统3、左后侧悬挂系统3、右前侧悬挂系统3，以及右后侧悬挂系统3，使得机器人的四个车轮分别使用独立的悬挂系统2，这样灵活性更高，更能适应复杂的室外环境。
49.如图2-图4所示，上述悬挂机构3-4的拼装顺序如下：首先，将悬臂支撑3-4-1通过螺钉与底盘主体1固定，并将支撑臂3-4-2通过单杆螺纹关节杆头3-4-7与悬臂支撑3-4-1底部连接。其次，将避震器3-4-8顶部通过对锁子母螺钉3-4-11与支撑臂3-4-2顶部中间相连，同时，将避震器3-4-8底部通过对锁子母螺钉3-4-11与前后两个悬挂下摆臂3-4-14的中间相连。接着，将两个悬挂下摆臂3-4-14内端通过组合轴承3-4-17和铰链销3-4-12分别与支撑臂3-4-2的底部前后两侧连接，并将两个悬挂下摆臂3-4-14外端通过球轴承3-4-16和塞打螺钉五3-4-15分别与轮毂电机下夹持3-4-10前后两侧连接。随后，通过轮毂电机上夹持3-4-9及轮毂电机下夹持3-4-10夹住对应的轮毂电机3-1中心轴的上下两部分并用螺钉固定，随后通过弹垫3-2和螺母3-3将轮毂电机上夹持3-4-9及轮毂电机下夹持3-4-10固定到轮毂电机3-1的内侧。再者，将轮毂电机上夹持3-4-9前后两侧通过组合轴承3-4-17、球轴承3-4-16及铰链销3-4-12分别与两个悬臂连杆3-4-3外端连接，并将两个组合轴承3-4-17内
端通过球轴承3-4-16及铰链销3-4-12，而两个悬臂连杆3-4-3内端通过组合轴承3-4-17及铰链销3-4-12分别与支撑臂3-4-2中部前后两侧连接。最后，将轮毂电机下夹持3-4-10底面通过单杆螺纹关节杆头3-4-7与下支撑臂3-4-6连接，将下支撑臂3-4-6内侧通过塞打螺钉4 3-4-5及铜衬套3-4-13与下支撑臂固定座3-4-4连接，并将下支撑臂固定座3-4-4与底盘主体1对应侧通过螺钉固定，至此悬挂机构组装完成。
50.此外，如图5所示，本实用新型还包括分别安装在底盘主体1左右两侧的两个转向系统2，形成了左侧转向系统2和右侧转向系统2；每个所述的转向系统2连接同侧的两个悬挂系统3，即左侧转向系统2分别连接左前侧悬挂系统3和左后侧悬挂系统3，右侧转向系统2分别连接右前侧悬挂系统3和右后侧悬挂系统3。
51.并且，所述的转向系统2包括连接底盘主体1的电机固定板2-2，安装在电机固定板2-2内侧的转向电机2-1，安装在电机固定板2-2外侧的转向法兰2-3，以及分别位于电机固定板2-2前后两侧的两个导轨组件。
52.其中，所述的转向法兰2-3的内侧连接转向电机2-1，其外侧通过对称的上下两端分别连接前后侧的两个导轨组件，即上端连接前侧导轨组件，下端连接后侧导轨组件。
53.每个所述的导轨组件包括连接底盘主体1的直线导轨2-5，分别安装直线导轨2-5两端的两个限位块2-4，通过组合螺钉2-13活动安装在直线导轨2-5上的滑块，以及安装在滑块外侧面的滑块连接座2-6。所述的直线导轨2-5内端(即靠近转向系统2中心的一端)的限位块2-4安装在底盘主体1对应侧。前后侧两个所述的滑块连接座2-6外端(即远离转向系统2中心的一端)通过第一轴承组件分别连接同侧的悬挂机构3-4，其内端(即靠近转向系统2中心的一端)通过第二轴承组件分别连接转向法兰2-3的上下两端。
54.如图1所示，具体实施时，两个转向系统2分别安装在底盘主体1左右两侧，形成了左侧转向系统2和右侧转向系统2；每个转向系统2包括两个导轨组件，两个导轨组件分别位于电机固定板2-2的前后两侧，形成了左前侧导轨组件、左后侧导轨组件、右前侧导轨组件和右后侧导轨组件。并且，左前侧滑块连接座2-6的外端连接左前侧悬挂机构3-4，内端连接转向法兰2-3的上端，左后侧滑块连接座2-6的外端连接左后侧悬挂机构3-4，内端连接转向法兰2-3下端；同时，右前侧滑块连接座2-6的外端连接右前侧悬挂机构3-4，内端连接转向法兰2-3的上端，右后侧滑块连接座2-6的外端连接右后侧悬挂机构3-4，内端连接转向法兰2-3的下端。
55.在本实用新型的其他实施例中，所述的第一轴承组件包括关节轴承二2-8和关节轴承一2-7；所述的滑块连接座2-6的外端(即远离转向系统2中心的一端)通过塞打螺钉一2-9和锁紧螺母2-14连接关节轴承二2-8的轴承端，关节轴承二2-8的杆端连接关节轴承一2-7的杆端，关节轴承一2-7连接对应悬挂机构3-4中的支撑臂3-4-2的顶面。
56.在本实用新型的其他实施例中，所述的第二轴承组件包括关节轴承三2-15、双头螺杆2-11和关节轴承四2-16；所述的滑块连接座2-6的内端(即靠近转向系统2中心的一端)，通过塞打螺钉二2-10连接关节轴承三2-15的轴承端，关节轴承三2-15的杆端连接双头螺杆2-11的外端(即远离转向系统2中心的一端)，双头螺杆2-11的内端(即靠近转向系统2中心的一端)连接关节轴承四2-16的杆端，关节轴承四2-16的轴承端通过塞打螺钉三2-12连接转向法兰2-3的对应端。
57.如图1、图5所示，上述转向系统2拼装顺序如下：首先，将转向电机2-1与电机固定
板2-2固定，并将两者整体与底盘主体1用螺钉固定。其次，在转向电机2-1的前后两侧，将两个直线导轨2-5与底盘主体1用螺钉固定，并将两个直线导轨2-5内端的限位块2-4分别与底盘主体1用螺钉固定，再将转向法兰2-3与转向电机2-1通过螺钉固定。接着，转向法兰2-3的两端分别与一个关节轴承二2-8通过塞打螺钉三2-12连接，并将滑块连接座2-6与直线导轨2-5上的滑块通过螺钉固定，再将滑块连接座2-6外端与又一个关节轴承二2-8通过塞打螺钉一2-9连接，将滑块连接座2-6的内端与再一个关节轴承二2-8通过塞打螺钉二2-10连接，并且安装在滑块连接座2-6内端和转向法兰2-3上的两个关节轴承2-8之间用双头螺杆2-11固定。最后，每个安装在滑块连接座2-6外端的关节轴承二2-8连接一个关节轴承一2-7，每个关节轴承一2-7分别通过塞打螺钉二2-10与对应悬挂机构3-4中的支撑臂3-4-2的顶面安装轴连接。并且，每个转向系统2前后两侧的关节轴承一2-7分别连接两个同侧悬挂系统3中的支撑臂3-4-2的顶面安装轴。
58.此外，本实用新型还提供一种机器人底盘的实施例，所述的机器人底盘包括底盘主体1，以及所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置。如图1所示，具体实施时，本实用新型机器人底盘主要由三大部分组成，包括底盘主体1，分别安装在机器人四个车轮上四个悬挂系统3，即左前悬挂系统、左后悬挂系统、右前悬挂系统和右后悬挂系统，以及分别安装在底盘主体1左右两侧的两个转向系统2，即左侧转向系统和右侧转向系统，并且每个转向系统2分别连接同侧的两个悬挂系统3，即左侧转向系统分别连接左前悬挂系统和左后悬挂系统，右侧转向系统分别连接右前悬挂系统和右后悬挂系统。
59.当机器人正常行走时，本实用新型的工作原理和过程如下：
60.当本实用新型机器人底盘越障过坎时，坎会挤压轮毂电机3-1向上运动，这会带动与之关联的轮毂电机上夹持3-4-9，轮毂电机下夹持3-4-10，以及悬挂下摆臂3-4-14绕着其在支撑臂3-4-2上的铰支点顺时转动，同时会带动下支撑臂3-4-6绕着其在下支撑臂固定座3-4-4上的铰支点顺时针随动，从而使得避震器3-4-8压缩，并起到避震作用，保证了本实用新型机器人底盘运行的平稳性。
61.当本实用新型机器人底盘越障过沟时，为了使机器人轮胎贴紧地面，避震器3.4.8会释放其压缩量，这会带动轮毂电机上夹持3-4-9，轮毂电机下夹持3-4-10，以及悬挂下摆臂3-4-14绕着其在支撑臂3-4-2上的铰支点逆时转动，同时会带动下支撑臂3-4-6绕着其在下支撑臂固定座3-4-4上的铰支点逆时针随动，从而起到避震作用，实现轮胎尽可能的始终紧贴地面，保证了本实用新型机器人底盘运行的平稳性。
62.可见，不论机器人的哪个轮子遇沟过坎，每个悬挂系统3都可单独地顺应地势而发生抬起或下降，提高了机器人行走至复杂路况时车轮所处路况不同的适应性、平稳性和稳定性；保证了机器人行走的稳定性、平稳性、行走和定位的精准性，满足特别是满足对机器人行走误差容忍度小的使用场景；拓展了机器人的适用场景，如携带专门设备进行拍照、一对一精准服务(配送或给药)、医疗(手术)、实验室(代替人体操作)等高精准使用领域；当然，也可应用于误差容忍度较大的使用场景。
63.当本实用新型机器人底盘转向时，如图2所示，所述的转向系统2中的转向电机2-1顺时针转动，同时带动转向法兰2-3顺时转动，从而带动转向法兰2-3前后两侧的直线导轨2-5上的滑块分别相背滑动，进而通过两个关节轴承一2-7带动同侧的两个悬挂机构3-4顺时针转动，从而实现转向系统2与同侧的两个悬挂系统3的协同作用，即能够有效减少转弯
的半径，又能够保持机器人在转弯时的平稳性。并且，机器人左右两侧的转向系统2根据需要转动，并不要求同时转动。
64.当本实用新型机器人底盘原地自旋时，如图2所示，所述的转向系统2中的转向电机2-1逆时针转动，同时带动转向法兰2-3逆时转动，从而带动转向法兰2-3前后两侧的直线导轨2-5上的滑块分别相对滑动，进而通过两个关节轴承一2-7带动同侧的两个悬挂机构3-4逆时针转动，使得机器人的前后轮呈如图5所示的“正八字”和“倒八字”形态。并且，机器人底盘原地自旋的条件为：机器人四个车轮中，同侧(即同在前侧，或同在后侧)车轮的速度大小相等，且方向相同(即同时顺时针，或者同时逆时针)，对角车轮的速度大小相同，且方向相反(即一个顺时针，一个逆时针)。
65.可见，机器人左右两侧的独立转向系统2保证了机器人可以原地自旋，同时减小了机器人的转弯半径，提高了机器人对各种急弯等路况的适应性。并且，可以实现零偏移原地自旋，零转弯半径，转向适应能力更强，特别是针对转弯半径较小或需要急转弯的场景效果更好。
66.当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，其特征在于，包括安装在车轮上的悬挂系统；所述的悬挂系统包括安装在车轮上的轮毂电机，以及与轮毂电机相连并安装在底盘主体上的悬挂机构；所述的悬挂机构包括轮毂电机夹持机构，两个悬臂连杆，两个悬挂下摆臂，支撑臂，以及避震器；所述的轮毂电机夹持机构安装在轮毂电机内侧；其上部的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆的外端，两个悬臂连杆的内端分别铰接支撑臂中部的前后两侧；其下部的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆的外端，两个悬臂连杆的内端分别铰接支撑臂底部的前后两侧；所述的避震器位于两个悬臂连杆之间，其顶部连接支撑臂顶部中间，其底部分别连接两个悬臂连杆的中间，使得所述机器人车轮于避震器的弹力作用下与地面接触。2.根据权利要求1所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，其特征在于，所述的悬挂机构还包括悬臂支撑；所述的悬臂支撑的外端连接支撑臂的顶面，其内端连接底盘主体。3.根据权利要求1所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，其特征在于，所述的悬挂机构还包括下支撑臂和下支撑臂固定座；所述的下支撑臂的外端连接轮毂电机夹持机构的底面，其内端铰接下支撑臂固定座的外端，下支撑臂固定座的内端连接底盘主体。4.根据权利要求1所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，其特征在于，所述的轮毂电机夹持机构包括轮毂电机上夹持和轮毂电机下夹持；所述的轮毂电机上夹持，轮毂电机下夹持分别夹持轮毂电机中心轴的上下部分，并固定在轮毂电机中心轴上；且轮毂电机上夹持的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆的外端，轮毂电机下夹持的前后两侧分别铰接两个悬臂连杆的外端。5.根据权利要求1-4任一项所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，其特征在于，所述的悬挂系统设有四个，四个所述的轮毂电机分别安装在机器人的四个车轮上，四个所述的悬挂机构分别安装在四个轮毂电机的内侧，并固定在底盘主体上。6.根据权利要求5所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，其特征在于，还包括分别安装在底盘主体左右两侧的两个转向系统，每个所述的转向系统连接同侧的两个悬挂系统；所述的转向系统包括连接底盘主体的电机固定板，安装在电机固定板内侧的转向电机，安装在电机固定板外侧的转向法兰，以及分别位于电机固定板前后侧的两个导轨组件；所述的转向法兰的内侧连接转向电机，其外侧通过对称的上下两端分别连接前后侧的两个导轨组件；每个所述的导轨组件包括连接底盘主体的直线导轨，分别安装直线导轨两端的两个限位块，活动安装在直线导轨上的滑块，以及安装在滑块外侧面的滑块连接座；两个所述的导轨组件中前后侧的两个滑块连接座的外端通过第一轴承组件分别对应连接同侧的悬挂机构，其内端通过第二轴承组件分别对应连接转向法兰的上下两端。7.根据权利要求6所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，其特征在于，所述的第一轴承组件包括关节轴承二和关节轴承一；所述的滑块连接座的外端连接关节轴承二的轴承端，关节轴承二的杆端连接关节轴承一的杆端，关节轴承一连接对应悬挂机构中的支撑臂的顶面。
8.根据权利要求6或7所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置，其特征在于，所述的第二轴承组件包括关节轴承三、双头螺杆和关节轴承四；所述的滑块连接座的内端连接关节轴承三的轴承端，关节轴承三的杆端连接双头螺杆的外端，双头螺杆的内端连接关节轴承四的杆端，关节轴承四的轴承端连接转向法兰的对应端。9.一种机器人底盘，其特征在于，包括底盘主体，以及如权利要求1-8任一项所述的一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置。

技术总结
本实用新型公开了一种带转向的机器人底盘独立悬挂装置及机器人底盘，该独立悬挂装置包括安装在车轮上的悬挂系统，悬挂系统包括轮毂电机和悬挂机构；悬挂机构包括轮毂电机夹持机构，悬臂连杆，悬挂下摆臂，支撑臂及避震器；轮毂电机夹持机构上部前后两侧铰接两个悬臂连杆外端，两个悬臂连杆内端铰接支撑臂中部前后两侧；其下部前后两侧铰接两个悬臂连杆外端，两个悬臂连杆内端铰接支撑臂底部前后两侧；避震器位于两个悬臂连杆之间，顶部连接支撑臂顶部中间，底部连接两个悬臂连杆中间；还包括安装在底盘主体左右两侧的两个转向系统。通过四轮独立悬挂系统和两侧独立转向系统，提升悬挂系统的减震效果以及机器人底盘对各种急弯等路况的适应性。急弯等路况的适应性。急弯等路况的适应性。


技术研发人员：粟玉雄 陈宇
受保护的技术使用者：千巡科技（深圳）有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/7/23