基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统，属于机器人底盘技术领域，包括完全非独立连杆悬挂、底盘框架以及四个麦克纳姆轮组；完全非独立连杆悬挂安装在底盘框架上；完全非独立连杆悬挂上设置有连杆型弹簧减震装置；其中，两个麦克纳姆轮组对称安装在底盘框架的一侧且分别通过连杆型弹簧减震装置与完全非独立连杆悬挂连接，另外两个麦克纳姆轮组对称安装在底盘框架的另一侧且分别通过连杆型弹簧减震装置与完全非独立连杆悬挂连接；本发明专利技术采用连杆型弹簧减震装置使系统能够适应多种特殊地形，有效解决了变速和转弯时因相邻轮子向同一方向运动导致的晃动和倾斜现象，系统抗冲击能力强，连接稳固，实用性强。

Adaptive suspension chassis system based on mechanical linkage

【技术实现步骤摘要】
基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统
本专利技术涉及机器人底盘
，具体地，涉及一种基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统。
技术介绍
现有的机器人底盘悬挂系统通常遵循传统悬挂的设计需求，即只注重悬挂的缓冲和减震作用。例如，专利文献CN108995742A公开了一种基于麦克纳姆轮的连杆非独立悬挂底盘，其通过抬高底盘和加长悬挂行程来加大底盘系统的缓冲能力，该设计在非独立的机构上外加避震器的方案以及其它使用避震器的独立底盘方案存在着缺陷，由于悬挂所适配的底盘采用麦克纳姆轮四轮驱动方案，其每个轮子必须与地面产生足够的压力才能确保底盘全向移动的正确执行，然而安装类似的长避震器后，在遇到大地面突起或凹陷、较大幅度坡等路况时，部分轮子会因为悬挂拉伸过长而打滑或者供力不足，从而破坏了移动指令的正确执行。另外，该种底盘以及其它使用避震器的独立底盘在加减速和转弯时，会因为一侧(加速时为后侧，减速时为前侧)轮子压缩，一侧轮子拉伸而产生车身向一侧偏移进而晃动的现象，起步和刹车时尤为严重。这会影响机器人传感器接受到的数据，同时也会降低机器人的作业效率。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统。根据本专利技术提供的一种基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统，包括完全非独立连杆悬挂、底盘框架以及麦克纳姆轮组9；所述完全非独立连杆悬挂安装在底盘框架上且完全非独立连杆悬挂上设置有连杆型弹簧减震装置；所述麦克纳姆轮组9的数量为4个；其中，2个麦克纳姆轮组9对称安装在底盘框架的一侧且分别通过连杆型弹簧减震装置与完全非独立连杆悬挂连接；另外2个麦克纳姆轮组9对称安装在底盘框架的另一侧且分别通过连杆型弹簧减震装置与完全非独立连杆悬挂连接。优选地，所述底盘框架包括第一大横梁1、第一组安装管2、第一前后大梁5、第一转轴上板7、第二大横梁23、第二组安装管24、第二前后大梁25以及第二转轴上板26；所述第一大横梁1、第二大横梁23平行布置且之间设置有第一安装间隙；所述第一大横梁1、第二大横梁23的上面依次安装有相平行的第一转轴上板7、第二转轴上板26；所述第一大横梁1、第二大横梁23的下面依次布置有第一组安装管2、第一前后大梁5、第二前后大梁25、第二组安装管24。优选地，所述完全非独立连杆悬挂包括第一联动转轴3、第一三角支撑体4、双侧联动板6、第二联动转轴27以及第二三角支撑体28；所述连杆型弹簧减震装置包括第一连杆型弹簧减震器10、第二连杆型弹簧减震器29、第三连杆型弹簧减震器30以及第四连杆型弹簧减震器31；所述第一联动转轴3穿过第一三角支撑体4且两端分别安装在第二前后大梁25、第二转轴上板26上；所述第二联动转轴27穿过第二三角支撑体28且两端分别安装在第一前后大梁5、第一转轴上板7上；所述双侧联动板6的两端分别与第一三角支撑体4的一侧、第二三角支撑体28的一侧连接；所述第一三角支撑体4的另一侧与分别与第三连杆型弹簧减震器30、第四连杆型弹簧减震器31连接；所述第二三角支撑体28的另一侧分别与第一连杆型弹簧减震器10、第二连杆型弹簧减震器29连接。优选地，所述第一三角支撑体4和第二三角支撑体28都包括垫圈、两块悬挂三角板以及两个法兰轴承；所述两块悬挂三角板之间设置有垫圈并通过两个法兰轴承压合紧固；所述第一联动转轴3、第二联动转轴27分别安装在相对应的两块悬挂三角板上的两个法兰轴承上。优选地，所述连杆型弹簧减震装置包括外螺纹关节轴承11、减震器弹簧12、壁面管13、顶针14、小孔固定套环15以及内螺纹关节轴16；所述壁面管13的一端设置有内螺纹孔，所述外螺纹关节轴承11带外螺纹的一端匹配安装在壁面管13的内螺纹孔里；所述壁面管13的内部上设置有第一容纳空间，所述壁面管13的另一端安装有设置有小孔固定套环15，所述小孔固定套环15上设置有与第一容纳空间相连通的通孔，所述顶针14的一端安装在第一容纳空间中，所述顶针14的另一端通过小孔固定套环15上的通孔并延伸到壁面管13的外部与内螺纹关节轴16连接；所述减震器弹簧12安装在第一容纳空间中，所述减震器弹簧12的一端抵在壁面管13的内壁上，所述减震器弹簧12的另一端抵在顶针14上。优选地，当所述连杆型弹簧减震装置行程达到最大时，所述减震器弹簧12仍然处于压缩状态；在外力的驱使下，所述顶针14能够相对于壁面管13运动，当顶针14靠近外螺纹关节轴承11运动时，所述减震器弹簧12受到顶针14的挤压变短；当顶针14远离外螺纹关节轴承11运动时，小孔固定套环15能够对顶针14的运动进行限位。优选地，所述小孔固定套环15的周向设置有外螺纹，所述壁面管13安装小孔固定套环15的一端设置有内螺纹，所述小孔固定套环15通过外螺纹匹配安装在定套环15的内螺纹中；所述顶针14设置在壁面管13外部的一端设置有外螺纹并与内螺纹关节轴16设置有内螺纹孔的一端螺接。优选地，所述麦克纳姆轮组9包括悬架17、电机安装板18、电机尾端板19、电机20、连轴器21以及麦克纳姆轮22；所述电机安装板18、电机尾端板19平行布置且分别安装在悬架17的两侧，且电机安装板18、悬架17、电机尾端板19之间形成第二容纳空间，所述电机20安装在第二容纳空间中；所述电机20的一端安装在电机安装板18的一侧并延伸到电机安装板18的另一侧通过连轴器21与麦克纳姆轮22驱动连接，所述电机20的另一端安装在电机尾端板19上。优选地，所述麦克纳姆轮组9还包括第一转轴以及第二转轴；所述电机安装板18上设置有第一转轴孔32以及第二转轴孔33；所述电机尾端板19上设置有第三转轴孔34以及第四转轴孔35；所述第一转轴的两端分别安装在第一转轴孔32、第三转轴孔34上；所述第二转轴分别安装在第二转轴孔33、第四转轴孔35上；所述麦克纳姆轮组9通过第二转轴安装在底盘框架上，所述麦克纳姆轮组9通过第一转轴与连杆型弹簧减震装置连接，其中，在外力的驱使下所述麦克纳姆轮组9能够绕第二转轴转动，此时连杆型弹簧减震装置受到麦克纳姆轮组9的挤压或拉伸。优选地，所述底盘框架上设置有转点件8以及两个轴承；所述两个轴承分别设置在转点件8的两侧，所述第二转轴穿过转点件8及两侧的轴承且两端安装在第二转轴孔33、第四转轴孔35上。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、通过采用连杆和类连杆结构将四个轮组连接起来，同时采用连杆型弹簧减震装置，从而使得在系统能够适应多种特殊地形，任何一个轮组因为特殊地形而被压缩行程a时，其相邻的轮子将会被瞬间拉伸至一个近似等于a的行程，有效解决了变速和转弯时因相邻轮子向同一方向运动导致的晃动和倾斜现象。2、通过采用底盘四轮相对运动而成的双对称三角形结构，从而可以及时而有效地贴合地面，轮组对地面的压力在这过程中近似不变，避免了因某本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统，其特征在于，包括完全非独立连杆悬挂、底盘框架以及麦克纳姆轮组(9)；/n所述完全非独立连杆悬挂安装在底盘框架上且完全非独立连杆悬挂上设置有连杆型弹簧减震装置；/n所述麦克纳姆轮组(9)的数量为4个；/n其中，2个麦克纳姆轮组(9)对称安装在底盘框架的一侧且分别通过连杆型弹簧减震装置与完全非独立连杆悬挂连接；另外2个麦克纳姆轮组(9)对称安装在底盘框架的另一侧且分别通过连杆型弹簧减震装置与完全非独立连杆悬挂连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统，其特征在于，包括完全非独立连杆悬挂、底盘框架以及麦克纳姆轮组(9)；
所述完全非独立连杆悬挂安装在底盘框架上且完全非独立连杆悬挂上设置有连杆型弹簧减震装置；
所述麦克纳姆轮组(9)的数量为4个；
其中，2个麦克纳姆轮组(9)对称安装在底盘框架的一侧且分别通过连杆型弹簧减震装置与完全非独立连杆悬挂连接；另外2个麦克纳姆轮组(9)对称安装在底盘框架的另一侧且分别通过连杆型弹簧减震装置与完全非独立连杆悬挂连接。


2.根据权利要求1所述的基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统，其特征在于，所述底盘框架包括第一大横梁(1)、第一组安装管(2)、第一前后大梁(5)、第一转轴上板(7)、第二大横梁(23)、第二组安装管(24)、第二前后大梁(25)以及第二转轴上板(26)；
所述第一大横梁(1)、第二大横梁(23)平行布置且之间设置有第一安装间隙；
所述第一大横梁(1)、第二大横梁(23)的上面依次安装有相平行的第一转轴上板(7)、第二转轴上板(26)；
所述第一大横梁(1)、第二大横梁(23)的下面依次布置有第一组安装管(2)、第一前后大梁(5)、第二前后大梁(25)、第二组安装管(24)。


3.根据权利要求2所述的基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统，其特征在于，所述完全非独立连杆悬挂包括第一联动转轴(3)、第一三角支撑体(4)、双侧联动板(6)、第二联动转轴(27)以及第二三角支撑体(28)；
所述连杆型弹簧减震装置包括第一连杆型弹簧减震器(10)、第二连杆型弹簧减震器(29)、第三连杆型弹簧减震器(30)以及第四连杆型弹簧减震器(31)；
所述第一联动转轴(3)穿过第一三角支撑体(4)且两端分别安装在第二前后大梁(25)、第二转轴上板(26)上；
所述第二联动转轴(27)穿过第二三角支撑体(28)且两端分别安装在第一前后大梁(5)、第一转轴上板(7)上；
所述双侧联动板(6)的两端分别与第一三角支撑体(4)的一侧、第二三角支撑体(28)的一侧连接；
所述第一三角支撑体(4)的另一侧与分别与第三连杆型弹簧减震器(30)、第四连杆型弹簧减震器(31)连接；
所述第二三角支撑体(28)的另一侧分别与第一连杆型弹簧减震器(10)、第二连杆型弹簧减震器(29)连接。


4.根据权利要求1所述的基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统，其特征在于，所述第一三角支撑体(4)和第二三角支撑体(28)都包括垫圈、两块悬挂三角板以及两个法兰轴承；
所述两块悬挂三角板之间设置有垫圈并通过两个法兰轴承压合紧固；
所述第一联动转轴(3)、第二联动转轴(27)分别安装在相对应的两块悬挂三角板上的两个法兰轴承上。


5.根据权利要求1所述的基于机械连杆机构的自适应悬挂底盘系统，其特征在于，所述连杆型弹簧减震装置包括外螺纹关节轴承(11)、减震器弹簧(12)、壁面管(13)、顶针(14)、小孔固定套环(15)以及内螺纹关节轴(16)；
所述壁面管(13)的一端设置有内螺纹孔，所述外螺纹关节轴承(11)带外螺纹的一端匹配安装在壁面管(13)的内螺纹孔里；
所述壁面管(13)的内部上设置有第一容纳空间，所述壁面管(13)的另一端安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷春涛，覃一飞，沈颖涛，武书昆，郝丽，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31