一种机器人底盘转向及减震装置的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，特别是一种机器人底盘转向及减震装置。


背景技术：

2.现有的机器人底盘通过设置轮毂电机来驱动车轮，通过设置转向电机来负责车轮转向，通过设置减震器来吸收地面障碍撞击带来的冲击。
3.例如cn 110789331a公开了一种机器人伺服舵轮，它包括驱动轮模块和转向模块；驱动轮模块包括轮体、驱动电机和减震支架，驱动电机通过减震支架与驱动轮相连；转向模块包括转向电机、减速机构和转轴，转向电机的输出轴与减速机构的输入端相连，减速机构的输出端与转轴相连，转轴的另一端与减震支架相连；驱动电机驱动轮体转动；转向电机输出动力经减速机构减速后传递至转轴带动减震支架转向。然而该转向及减震装置的结构不紧凑，一方面，一个车轮需要设置两个减震支架和对应的两个减震器，不仅增加了减震器的数量，还提高了成本；另一方面，减震器和减速机是分开设置的，导致结构不紧凑，而且各种零散的支架设置数量增加。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种机器人底盘转向及减震装置。
5.本实用新型的技术方案是：一种机器人底盘转向及减震装置，包括减震组件和转向组件；所述减震组件包括摆臂支座、摆臂和减震器；所述转向组件包括转向电机、减速机和转向轴；所述摆臂经摆臂支座连接机器人的机身，摆臂能够绕摆臂支座转动；所述摆臂的水平面上设有所述减速机和减震器，所述减速机连接转向电机的输出端，所述转向轴安装于减速机的输出孔中，转向轴的下端连接轮毂电机支架，轮毂电机固定于轮毂电机支架上。
6.进一步，所述摆臂包括倾斜板、水平板和延伸板，水平板的一端与倾斜板之间呈钝角设置，另一端连接延伸板。
7.进一步，所述倾斜板在远离水平板的那一端通过摆臂销与摆臂支座连接。
8.进一步，所述水平板通过螺纹组件与所述轮毂电机支架固定连接
9.进一步，所述水平板为槽结构，水平板的至少两个侧边向远离轮毂电机支架的方向折弯；槽体内安装所述减速机，减速机的上方一侧连接转向电机，另一侧连接转向轴。
10.进一步，所述减震器倾斜安装于延伸板上。
11.进一步，所述减震器的两端分别与摆臂以及减震器支架用销连接，减震器支架与机器人的机身固定连接。
12.进一步，所述转向电机能够带动轮胎360度旋转，机器人底盘的每个轮胎分别由各转向电机独立控制。
13.进一步，所述转向轴通过转向轴螺母安装在减速机的输出孔中。
14.本实用新型的有益效果：本实用新型的转向及减震装置主要应用于轮式机器人底
盘，具有结构紧凑，机动灵活的特点。通过对摆臂结构的设计，能够在摆臂上同时减速机、转向电机、转向轴以及减震器，不仅整体结构紧凑，安装方便，易于加工制造，而且简化了结构，减少零部件；通过在减速机上连接转向电机，并使转向轴安装在减速机的输出孔中，能够使转向电机通过减速机将扭力传递给转向轴，不仅提高了控制精度和扭矩，而且提高了整车的灵活性；通过设置摆臂绕摆臂销转动，并在摆臂上设置减震器，能够有效减小机器人行驶过程中的冲击，吸收了振动能量，从而提高机器人行驶的稳定性。可以说本实用新型结构简单紧凑、控制模式多样，精度高，机动灵活，能够符合多变的使用场景和路面条件。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例的结构示意图以及剖视图；
16.图2是本实用新型实施例的机器人不同运动模式的状态图。
17.附图标识说明：
18.1. 摆臂支座；2.摆臂；3.减震器；4.转向电机；5.减速机；6.转向轴；7.轮毂电机支架；8.轮毂电机；21.倾斜板；22.水平板；23.延伸板；24.摆臂销；31. 减震器支架；61. 转向轴螺母。
具体实施方式
19.以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
20.如图1所示：一种机器人底盘转向及减震装置，包括减震组件和转向组件；所述减震组件包括摆臂支座1、摆臂2和减震器3；所述转向组件包括转向电机4、减速机5和转向轴6；所述摆臂2经摆臂支座1连接机器人的机身，摆臂2能够绕摆臂支座1转动；所述摆臂2的水平面上设有所述减速机5和减震器3，所述减速机5连接转向电机4的输出端，所述转向轴6安装于减速机5的输出孔中，转向轴6的下端连接轮毂电机支架7，轮毂电机8固定于轮毂电机支架7上。
21.本实施例中，摆臂2包括依次连接倾斜板21、水平板22和延伸板23，倾斜板21和水平板22之间的夹角呈钝角。倾斜板、水平板和延伸板之间可以一体成型，也可以是至少两个板体之间拆分连接。其中，倾斜板21在远离水平板22的那一端通过摆臂销24与摆臂支座1连接，且倾斜板21朝向轮胎的方向倾斜，并与轮胎之间保持间隙；摆臂支座1固定在机器人机身的骨架上。水平板22为槽结构，水平板22的三面向远离轮毂电机支架7的方向折弯，即向上折弯，形成槽体，槽体内安装有减速机5，减速机5的上方一侧设有转向电机4，另一侧设有转向轴6。水平板22在远离倾斜板21的那一侧设有延伸板23，延伸板23可以与水平板水平设置，也可倾斜设置。延伸板23上设有减震器3。
22.本实施例中，减速机5括行星齿轮、蜗轮蜗杆、直齿轮减速机构中的一种或两种，由于减速机与转向电机的连接已是现有技术，此处不再具体赘述。转向轴6通过转向轴螺母61安装在减速机5的输出孔中，且转向轴6的下端沿减速机5的输出孔延伸出，使轮毂电机支架7固定在转向轴6上，轮毂电机8固定于轮毂电机支架7上，轮毂电机8驱动轮胎转动。转向电机4工作时，通过减速机5将扭力传递给转向轴6，转向轴6进而带动轮胎绕转向轴旋转，实现机器人转向动作。
23.本实施例中，转向电机4可带动轮胎360度旋转，例如本实施例的机器人设有四个
轮胎，四个轮胎，每个轮胎上均设有本技术的转向及减震装置，四个轮胎分别由四个转向电机独立控制，通过不同的转向角度控制，可实现机器人直线行走、原地旋转、左右转弯（阿克曼转向）、横向行走等不同运动模式，如图2所示。
24.本实施例中，减震器3的两端分别与摆臂的延伸板23以及减震器支架31用销连接，减震器支架31与机器人机身的骨架固定连接。减震器3倾斜设置，当轮胎上下跳动时，带动摆臂2绕摆臂销24转动，使减震器3产生压缩或拉伸变形，从而对机器人产生减震效果。
25.本实施例的工作原理为：轮胎通过各自的轮毂电机驱动其移动；当轮胎需要转向时，各轮胎的转向电机独立控制，通过底盘控制器及电机控制器根据整个底盘的转向角度对四个轮胎分别进行转向控制，可带动轮胎360度转动，且转向电机工作时，通过减速机将扭力传递给转向轴，再由转向轴带动轮胎绕转向轴旋转，实现机器人转向动作；当轮胎遇到崎岖不平的路而上下跳动时，经轮毂电机支架带动摆臂绕摆臂销转动，使减震器产生压缩或拉伸变形，起到减震作用。
26.综上所述，本实用新型的转向及减震装置主要应用于轮式机器人底盘，具有结构紧凑，机动灵活的特点。通过对摆臂结构的设计，能够在摆臂上同时减速机、转向电机、转向轴以及减震器，不仅整体结构紧凑，安装方便，易于加工制造，而且简化了结构，减少零部件；通过在减速机上连接转向电机，并使转向轴安装在减速机的输出孔中，能够使转向电机通过减速机将扭力传递给转向轴，不仅提高了控制精度和扭矩，而且提高了整车的灵活性；通过设置摆臂绕摆臂销转动，并在摆臂上设置减震器，能够有效减小机器人行驶过程中的冲击，吸收了振动能量，从而提高机器人行驶的稳定性。可以说本实用新型结构简单紧凑、控制模式多样，精度高，能够符合多变的使用场景和路面条件。

技术特征：
1.一种机器人底盘转向及减震装置，包括减震组件和转向组件；所述减震组件包括摆臂支座、摆臂和减震器；所述转向组件包括转向电机、减速机和转向轴；其特征在于，所述摆臂经摆臂支座连接机器人的机身，摆臂能够绕摆臂支座转动；所述摆臂的水平面上设有所述减速机和减震器，所述减速机连接转向电机的输出端，所述转向轴安装于减速机的输出孔中，转向轴的下端连接轮毂电机支架，轮毂电机固定于轮毂电机支架上。2.根据权利要求1所述的机器人底盘转向及减震装置，其特征在于，所述摆臂包括倾斜板、水平板和延伸板，水平板的一端与倾斜板之间呈钝角设置，另一端连接延伸板。3.根据权利要求2所述的机器人底盘转向及减震装置，其特征在于，所述倾斜板在远离水平板的那一端通过摆臂销与摆臂支座连接。4.根据权利要求2所述的机器人底盘转向及减震装置，其特征在于，所述水平板通过螺纹组件与所述轮毂电机支架固定连接。5.根据权利要求2所述的机器人底盘转向及减震装置，其特征在于，所述水平板为槽结构，水平板的至少两个侧边向远离轮毂电机支架的方向折弯；槽体内安装所述减速机，减速机的上方一侧连接转向电机，另一侧连接转向轴。6.根据权利要求2所述的机器人底盘转向及减震装置，其特征在于，所述减震器倾斜安装于延伸板上。7.根据权利要求1所述的机器人底盘转向及减震装置，其特征在于，所述减震器的两端分别与摆臂以及减震器支架用销连接，减震器支架与机器人的机身固定连接。8.根据权利要求1所述的机器人底盘转向及减震装置，其特征在于，所述转向电机能够带动轮胎360度旋转，机器人底盘的每个轮胎分别由各转向电机独立控制。9.根据权利要求1所述的机器人底盘转向及减震装置，其特征在于，所述转向轴通过转向轴螺母安装在减速机的输出孔中。

技术总结
一种机器人底盘转向及减震装置，包括减震组件和转向组件；所述减震组件包括摆臂支座、摆臂和减震器；所述转向组件包括转向电机、减速机和转向轴；所述摆臂经摆臂支座连接机器人的机身，摆臂能够绕摆臂支座转动；所述摆臂的水平面上设有所述减速机和减震器，所述减速机连接转向电机的输出端，所述转向轴安装于减速机的输出孔中，转向轴的下端连接轮毂电机支架，轮毂电机固定于轮毂电机支架上。本实用新型能够在摆臂上同时减速机、转向电机、转向轴以及减震器，不仅整体结构紧凑，安装方便，易于加工制造，而且简化了结构，减少零部件。减少零部件。减少零部件。


技术研发人员：李金波 周剑
受保护的技术使用者：长沙万为机器人有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/13