申请/专利权人：华南理工大学

申请日：2018-08-31

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109421455B

主分类号：B60G3/14

分类号：B60G3/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.03.29#实质审查的生效;2019.03.05#公开

摘要：一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，包括底盘框架、独立悬挂、麦克纳姆轮轮组，独立悬挂包括前轮独立悬挂和后轮独立悬挂，底盘框架包括底板；麦克纳姆轮轮组分别通过前轮独立悬挂和后轮独立悬挂对称安装于底板的前端、后端；前轮独立悬挂包括铰链、悬挂板、避震器，铰链安装在底板下表面的前端，悬挂板上端和铰链连接，悬挂板下端通过下避震器连接件安装避震器，避震器上端通过上避震器连接件和底板连接，且悬挂板和水平面角度为25至35度。本发明具有较好吸收前轮冲击力的效果、缓冲能力好等优点。本发明属于轮式机器人技术领域。

主权项：1.一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：包括底盘框架、独立悬挂、麦克纳姆轮轮组，独立悬挂包括前轮独立悬挂和后轮独立悬挂，底盘框架包括底板；麦克纳姆轮轮组分别通过前轮独立悬挂和后轮独立悬挂对称安装于底板的前端、后端；前轮独立悬挂包括铰链、悬挂板、避震器，铰链安装在底板下表面的前端，悬挂板上端和铰链连接，悬挂板下端通过下避震器连接件安装避震器，避震器上端通过上避震器连接件和底板连接，且悬挂板和水平面角度为25至35度；后轮独立悬挂包括支撑块、方管、铰链、悬挂板、避震器，支撑块安装于底板的后端，方管横向固定在支撑块上，铰链安装在支撑块上的方管上，后轮的铰链相比前轮的铰链与底板有一定的距离，悬挂板上端和铰链连接，悬挂板下端通过下避震器连接件安装避震器，避震器上端通过上避震器连接件和底板连接；当机器人冲下台阶时，前轮已经着地，而后轮仍然在半空中，当后轮着地时，后轮受到的冲击力是垂直水平面向上的，从而悬挂板与水平面平行将会使得后轮独立悬挂的避震器吸收冲击力的效果最大化，减弱底板的震动幅度；底盘框架还包括防撞架，防撞架固定在底板上表面的四个顶角处。

全文数据：一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘技术领域本发明属于轮式机器人技术领域，尤其涉及一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘。背景技术随着机器人技术的发展和推广，机器人被应用到各种各样的环境和地形，尤其是一些恶劣坎坷的地形。为了保护机器人上的精密零部件以及贵重仪器，拥有较好的吸收冲击能力的底盘显得尤为重要。而现在大部分基于麦克纳姆轮的机器人底盘都直接套用普通的悬挂系统，这样结构的底盘在面对一些较为恶劣的地形比如陡坡或阶梯时，吸收冲击的能力都不算特别好，因此在运行的过程中一般都会对麦克纳姆轮有一定伤害。发明内容针对上述问题，本发明提供一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，它具有较好吸收前轮冲击力的效果、缓冲能力好等优点。一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，包括底盘框架、独立悬挂、麦克纳姆轮轮组，独立悬挂包括前轮独立悬挂和后轮独立悬挂，底盘框架包括底板；麦克纳姆轮轮组分别通过前轮独立悬挂和后轮独立悬挂对称安装于底板的前端、后端；前轮独立悬挂包括铰链、悬挂板、避震器，铰链安装在底板下表面的前端，悬挂板上端和铰链连接，悬挂板下端通过下避震器连接件安装避震器，避震器上端通过上避震器连接件和底板连接，且悬挂板和水平面角度为25至35度。优选的，后轮独立悬挂包括支撑块、方管、铰链、悬挂板、避震器，支撑块安装于底板的后端，方管横向固定在支撑块上，铰链安装在支撑块上的方管上，悬挂板上端和铰链连接，悬挂板下端通过下避震器连接件安装避震器，避震器上端通过上避震器连接件和底板连接。优选的，避震器为两根，两根避震器平行安装于上避震器连接件和下避震器连接器之间。优选的，支撑块和方管均采用铝材质制成。优选的，底盘框架还包括防撞架，防撞架固定在底板上表面的四个顶角处。优选的，还包括方管，两根方管竖向对称固定于底板上表面；一根方管横向固定于底板下表面上。优选的，防撞架包括两根竖杆、一根横杆，两根竖杆一端平行固定于横杆上，两根竖杆另一端固定于底板上，横杆位于底板之外；防撞架采用不锈钢材质制成。优选的，麦克纳姆轮轮组包括麦克纳姆轮、法兰、电机，电机安装于悬挂板上，麦克纳姆轮通过法兰安装于悬挂板外侧，法兰的轴和电机输出轴通过联轴器连接。优选的，还包括电机座，电机座包括底板、内端板和外端板，内端板和外端板对称设于底板的两侧；电机座通过底板固定在悬挂板上，电机固定于内端板上，法兰盘的轴通过轴承安装于外端板上。优选的，底板为环氧树脂板。本发明的有益效果：本发明中将两根避震器平行安装在悬挂板和底板之间，并使得悬挂板与水平面的夹角为30°左右，从而当机器人上陡坡或冲下台阶时，机器人底盘前后两轮轴线所构成的平面与机器人底盘前轮将要到达的平面成30°角左右，这样使得前轮所受的冲击力方向尽可能的与悬挂板垂直，从而将避震器吸收冲击力的效果最大化，减弱底板的震动幅度；后轮独立悬挂中采用支撑块支撑起来，铰链安装于支撑块的方管上，避震器平行安装在悬挂板和底板之间，因此可以使得悬挂的悬挂板与水平面尽量平行，当机器人冲下台阶时，前轮已经着地，而后轮仍然在半空中，当后轮着地时，后轮收到的冲击力是垂直水平面向上的，从而悬挂板与水平面平行将会使得后轮独立悬挂的避震器吸收冲击力的效果最大化，减弱底板的震动幅度，进一步起到缓震的作用；电机输出轴和法兰的轴之间通过联轴器连接，因此可减小电机输出轴受到的冲击力，避免电机的损坏；在悬挂板上设置电机座，便于通过电机座和悬挂板、法兰、电机连接，且将电机安装于平台内侧，因此能更好地保护电机。附图说明图1是本发明实施例整体结构示意图。图2是本发明实施例整体结构的侧面剖视示意图。图3是本发明实施例底面结构示意图。图4是本发明实施例前轮独立悬挂的结构示意图。图5是本发明实施例后轮独立悬挂的结构示意图。图6是本发明实施例麦克纳姆轮轮组的结构示意图。其中，1-环氧树脂板，2-上避震器连接件，3-避震器，4-下避震器连接件，5-悬挂板，6-铰链，7-方管，8-支撑块，9-挡板，10-麦克纳姆轮，11-法兰，12-联轴器，13-电机座，14-电机，15-防撞架。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，包括底盘框架、独立悬挂、麦克纳姆轮轮组。底盘框架包括底板、方管、防撞架、支撑块，底板为环氧树脂板。纵向固定在环氧树脂板上表面的两根方管采用铝合金材质制成，固定在环氧树脂板上表面四周的四个防撞架采用不锈钢材质制成；固定在环氧树脂板下表面的四个支撑块，支撑块为梯形，采用铝材质制成；在环氧树脂板下表面横向固定一根方管，在支撑块上横向固定有一根方管。环氧树脂板上表面的两根纵向固定的方管和环氧树脂板下表面横向固定并方管起着加强筋的作用，以加强环氧树脂板的刚度。四个支撑块起着垫高的作用，使后轮悬挂的铰链远离环氧树脂板，更贴近于水平面，从而改变悬挂板与水平面的角度。前轮独立悬挂包括铰链、悬挂板、避震器，铰链直接安装在环氧树脂板下表面的前端，铰链另一端与悬挂板用M5螺钉连接。悬挂板的下端安装下避震器连接件，下避震器连接件两侧各安装一根避震器，两根避震器另一端通过一个上避震器连接件和环氧树脂板连接，上避震器连接件通过螺钉固定在环氧树脂板的下表面。安装时，使得悬挂板与水平面的夹角为30°左右，从而当机器人上陡坡或冲下台阶时，机器人底盘前后两轮轴线所构成的平面与机器人底盘前轮将要到达的平面成30°角左右，这样使得前轮所受的冲击力方向尽可能的与悬挂板垂直，从而将避震器吸收冲击力的效果最大化。麦克纳姆轮轮组安装在悬挂板的上表面，使用螺钉固定，左、右前轮组对称分布于环氧树脂板的前端。后轮独立悬挂包括支撑块、方管、铰链、悬挂板、避震器，铰链固定在支撑块上的方管上，后轮的铰链相比前轮的铰链与环氧树脂板有一定的距离，铰链与悬挂板的一端用M5螺钉连接，悬挂板的另一端安装下避震器连接件，一个下避震器连接件两侧各安装一根避震器，两根避震器另一端固定在一个上避震器连接件上，上避震器连接件通过螺钉固定在环氧树脂板下表面的后端。因此，使得悬挂的悬挂板与水平面尽量平行，当机器人冲下台阶时，前轮已经着地，而后轮仍然在半空中，当后轮着地时，后轮收到的冲击力是垂直水平面向上的，从而悬挂板与水平面平行将会使得避震器吸收冲击力的效果最大化。麦克纳姆轮轮组安装在悬挂板的上表面，使用螺钉固定，左、右后轮轮组对称分布于环氧树脂板的后端。挡板设于麦克纳姆轮的外侧，法兰设于麦克纳姆轮的内侧，三颗螺钉沿着麦克纳姆轮圆周均布，三颗螺钉依次穿过挡板、麦克纳姆轮、法兰，从而将这三个构件连接在一起。法兰的轴穿过电机座外端的轴孔，电机座固定在悬挂版上，电机安装于电机座内端，电机输出轴和法兰的轴通过联轴器连接。这样的结构设计较为紧凑，易于维护。上电后，电机驱动联轴器带动麦克纳姆轮转动，底盘开始运动。运动过程中，当遇到路面突起或陡坡时，麦克纳姆轮轮组受到向上的冲击力，悬挂板在避震器与麦克纳姆轮轮组的作用下开始逆时针转动，避震器被压缩变短，避震器的弹簧的力与被压缩的长度成线性关系，当避震器被压缩至一定程度时，就会停止压缩，减弱环氧树脂板的震动幅度，以此起到缓震的作用。当底盘冲下阶梯时，由于有一定的速度，底盘将会以具有一定的角度的姿态与水平面接触，此时底盘承受冲击力的方式与遇到路面突起或陡坡时相似。上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：包括底盘框架、独立悬挂、麦克纳姆轮轮组，独立悬挂包括前轮独立悬挂和后轮独立悬挂，底盘框架包括底板；麦克纳姆轮轮组分别通过前轮独立悬挂和后轮独立悬挂对称安装于底板的前端、后端；前轮独立悬挂包括铰链、悬挂板、避震器，铰链安装在底板下表面的前端，悬挂板上端和铰链连接，悬挂板下端通过下避震器连接件安装避震器，避震器上端通过上避震器连接件和底板连接，且悬挂板和水平面角度为25至35度。2.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：后轮独立悬挂包括支撑块、方管、铰链、悬挂板、避震器，支撑块安装于底板的后端，方管横向固定在支撑块上，铰链安装在支撑块上的方管上，悬挂板上端和铰链连接，悬挂板下端通过下避震器连接件安装避震器，避震器上端通过上避震器连接件和底板连接。3.根据权利要求1或2所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：避震器为两根，两根避震器平行安装于上避震器连接件和下避震器连接器之间。4.根据权利要求2所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：支撑块和方管均采用铝材质制成。5.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：底盘框架还包括防撞架，防撞架固定在底板上表面的四个顶角处。6.根据权利要求5所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：还包括方管，两根方管竖向对称固定于底板上表面；一根方管横向固定于底板下表面上。7.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：防撞架包括两根竖杆、一根横杆，两根竖杆一端平行固定于横杆上，两根竖杆另一端固定于底板上，横杆位于底板之外；防撞架采用不锈钢材质制成。8.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：麦克纳姆轮轮组包括麦克纳姆轮、法兰、电机，电机安装于悬挂板上，麦克纳姆轮通过法兰安装于悬挂板外侧，法兰的轴和电机输出轴通过联轴器连接。9.根据权利要求8所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：还包括电机座，电机座包括底板、内端板和外端板，内端板和外端板对称设于底板的两侧；电机座通过底板固定在悬挂板上，电机固定于内端板上，法兰的轴通过轴承安装于外端板上。10.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘，其特征在于：底板为环氧树脂板。

百度查询： 华南理工大学 一种基于麦克纳姆轮的倒置前悬挂板缓震底盘

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