一种零转弯半径抗震性强的底盘制造技术

本实用新型专利技术涉及一种底盘，特别涉及一种零转弯半径抗震性强的底盘，解决了现有差速底盘通过能力和抗震性差，阿克曼底盘转弯半径大及全向轮底盘轮子结构复杂、成本高、负载小的问题。该底盘的特殊在于：包括安装在车架前后的两个转向驱动桥；转向驱动桥包括对称设在车架左右两侧的两个悬挂单元；悬挂单元包括驱动模组、下控制臂、平行连杆减震器及转向拉杆；下控制臂一端与驱动模组安装壳体球铰连接，另一端与车架下端铰接；平行连杆减震器包括平行四边形机构结构的框架和上下两端分别与其机架、连杆铰接的阻尼避震器；平行四边形机构的连杆与驱动模组安装壳体固连，机架与车架上端球铰连接，机架通过转向拉杆与转向驱动单元连接。

【技术实现步骤摘要】
一种零转弯半径抗震性强的底盘
本技术涉及一种底盘，特别涉及一种零转弯半径抗震性强的底盘。
技术介绍
目前移动机器人通常采用差速底盘、阿克曼底盘或者全向轮底盘。上述三种底盘中，差速底盘的结构最为简单。差速底盘的结构形式有两种，一种是两驱动轮差速加万向轮的结构形式，即：使用两个驱动轮配合一个或几个万向轮，通过差速控制方式实现机器人的转向；另一种是四轮差速的结构形式，即：四轮都具有驱动力，轮子不能转向，通过两边轮速差实现转向。两驱动轮差速加万向轮结构形式的差速底盘，是当前服务机器人使用最广泛的一种底盘。两驱动轮差速加万向轮结构形式的差速底盘的优点是：零转弯半径(绕两驱动轮中心转动)，结构简单；缺点是：通过能力差、难以布置悬挂避震系统。造成其通过能力差、难以布置悬挂避震系统的原因在于万向轮自身结构决定了万向轮轮径一般较小，而且万向轮无动力。因此，两驱动轮差速加万向轮结构形式的差速底盘，通常轮子和底盘刚性连接，这也决定了两驱动轮差速加万向轮结构形式的差速底盘只适合室内平坦地面。四轮差速结构形式的差速底盘也具有零转弯半径的特性。但是这种四轮差速结构形式的差速底盘通常需要增加悬挂避震系统。因为如果驱动轮直接刚性连接于车架，在室外复杂地形行走时，地面的激励将会全部传导到车身及车身上配备的各种元器件上，易造成元器件的损坏，如果有摄像头，则会因为摄像头剧烈抖动，造成成像效果差，影响执行任务。增加悬挂避震系统后，直行时的抖动可以得到大大改善；但在转弯时，首先，由于该底盘采用的是直接两侧轮差速的方式(类似坦克和履带式拖拉机)，轮胎与地面之间存在剧烈的侧向摩擦并引起振动，由此产生的振动与减震器减震方向不平行，故该部分震动不能被减震器吸收，导致转向时依然会因为剧烈抖动影响执行任务；其次，为了克服转向时滑动摩檫的阻力，必须选择更大功率的电机，由此造成能量浪费和续航里程降低；再者，对轮胎也会产生非常严重的磨损。阿克曼底盘的结构类似于汽车的前轮转向结构，这种底盘成熟，适应性较好，但是在无人驾驶车辆和机器人领域使用时，其最大困难在于，该底盘转弯时，存在一个较大的转弯半径。较大的转弯半径的存在，造成该底盘不能原地转动，限制了其在狭小空间的使用，同时也导致对导航的路径规划和运动控制精度要求更高。全向轮底盘，例如麦克纳轮，其利用轮子圆周的滚子的横向或斜向滚动，使底盘可以在平面上进行矢量移动。但是这种全向轮底盘，其轮子结构复杂、成本高、负载小、滚子容易卡入异物造成行走不畅，因此，全向轮底盘只适用于室内平坦地面。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种零转弯半径抗震性强的底盘，以解决现有差速底盘通过能力差、抗震性能差，现有阿克曼底盘转弯半径较大、不能在狭小空间使用、对导航的路径规划和运动控制精度要求高，以及现有全向轮底盘轮子结构复杂、成本高、负载小、只适用于室内平坦地面的技术问题。本技术所采用的技术方案是，一种零转弯半径抗震性强的底盘，包括车架；其特殊之处在于：还包括分别安装在车架前后的两个转向驱动桥，以及转向驱动单元；每个所述转向驱动桥均包括对称设置在车架左右两侧的两个悬挂单元；每个所述悬挂单元均包括驱动模组、下控制臂、平行连杆减震器以及转向拉杆；所述驱动模组的转轴用于与行走轮连接，驱动行走轮行走；所述下控制臂一端与驱动模组的安装壳体通过第一球铰连接，另一端与车架的下端铰接；所述平行连杆减震器包括平行四边形机构结构的框架和阻尼避震器；所述平行四边形机构结构的框架中的平行四边形机构所在平面，位于与驱动模组的转轴轴线平行的竖直平面内；所述平行四边形机构的连杆与驱动模组的安装壳体固连；所述平行四边形机构的机架与车架的上端通过第二球铰连接；所述阻尼避震器上端与平行四边形机构的机架铰接，其下端与平行四边形机构的连杆铰接；所述转向拉杆一端与平行四边形机构的机架连接；所述转向驱动单元通过拉动转向拉杆另一端带动驱动模组转向。进一步地，为了使平行四边形机构结构的框架结构简单，所述平行四边形机构结构的框架包括两个并排间隔设置的平行四边形机构，且两个平行四边形机构的机架、连杆分别固连，围成一个四棱柱状结构；所述阻尼避震器设置在所述四棱柱状结构的内部。进一步地，所述第一球铰和第二球铰中心点的连线，从下至上由驱动模组向车架方向倾斜。这样，由于内倾角的存在，转向过程中会产生一个自动回正的力矩，因此底盘直线行走稳定性更好。进一步地，所述下控制臂与车架相连的一端为U型结构；所述U型结构的两个端点分别与车架的下端铰接，且铰接点采用橡胶衬套结构。这样，下控制臂与车架通过两个铰链点相连，通过将两个铰链点尽量拉开距离，将能更好地承受行走过程中产生的侧向力，保证运动的确定性；同时，铰接点采用橡胶衬套结构，消隙的同时起到一定缓冲作用。进一步地，每个所述转向驱动桥还包括防倾杆；所述防倾杆为水平设置的弹性扭杆，其中部与车架铰接，其两端分别与转向驱动桥的两个下控制臂中部球铰连接。这样，由于防倾杆的存在，能保证在不平路面行走时及高速转弯时，底盘以上部分不容易跟随晃动，具有更好的平稳性。进一步地，每个所述悬挂单元还包括转向阻尼器；所述转向阻尼器一端通过球铰与下控制臂的U型结构连接，另一端通过球铰与平行四边形机构的机架连接；转向驱动桥的防倾杆与转向阻尼器位于所述U型结构的中心线两侧。这样，由于转向阻尼器的存在，保证行走过程中行走轮受冲击时，转向阻尼器能够吸收掉大部分冲击能量，起到保护底盘的作用。进一步地，为了结构简单，所述驱动模组为轮毂电机。进一步地，所述转向驱动单元包括四个转向舵机；四个所述转向舵机分别通过拉动四个转向拉杆的另一端带动四个驱动模组转向。这样，每个行走轮使用独立的转向舵机来驱动其转向，可实现四种转向状态。进一步地，为了减少使用转向舵机的数量，降低成本，所述转向驱动单元包括两组转向驱动组件；所述两组转向驱动组件分别位于车架的左右两侧；每组所述转向驱动组件均包括转向舵机和转盘；所述转向舵机安装在车架上；所述转盘与转向舵机的转轴连接；位于车架同侧的两个所述转向拉杆的另一端分别与转盘球铰连接，且二者与转盘的铰接点相对于转盘的转轴对称；或者，每组所述转向驱动组件均包括转向舵机和两个转向连杆；所述转向舵机安装在车架上；所述两个转向连杆的一端均与转向舵机的转轴连接；所述两个转向连杆的另一端分别与位于车架同侧的两个所述转向拉杆的另一端球铰连接。进一步地，为了使行走轮可以有更大的转角，同时为了使位于同侧的两个行走轮转角同步精度更高，所述转向驱动单元包括两组转向驱动组件；所述两组转向驱动组件分别位于车架的左右两侧；每组所述转向驱动组件均包括转向舵机、主动齿轮、从动齿轮、两个转向舵杆，以及角度检测装置；所述转向舵机安装在车架上；所述主动齿轮与转向舵机的转轴连接；所述从动齿轮与主动齿轮相啮合，且二者相对于两个转向驱动桥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种零转弯半径抗震性强的底盘，包括车架(1)；其特征在于：/n还包括分别安装在车架(1)前后的两个转向驱动桥(2)，以及转向驱动单元(3)；/n每个所述转向驱动桥(2)均包括对称设置在车架(1)左右两侧的两个悬挂单元(21)；/n每个所述悬挂单元(21)均包括驱动模组(211)、下控制臂(212)、平行连杆减震器(213)以及转向拉杆(214)；/n所述驱动模组(211)的转轴用于与行走轮(01)连接，驱动行走轮(01)行走；/n所述下控制臂(212)一端与驱动模组(211)的安装壳体通过第一球铰(215)连接，另一端与车架(1)的下端铰接；/n所述平行连杆减震器(213)包括平行四边形机构结构的框架(2131)和阻尼避震器(2132)；/n所述平行四边形机构结构的框架(2131)中的平行四边形机构所在平面，位于与驱动模组(211)的转轴轴线平行的竖直平面内；所述平行四边形机构的连杆与驱动模组(211)的安装壳体固连；所述平行四边形机构的机架与车架(1)的上端通过第二球铰(216)连接；/n所述阻尼避震器(2132)上端与平行四边形机构的机架铰接，其下端与平行四边形机构的连杆铰接；/n所述转向拉杆(214)一端与平行四边形机构的机架连接；/n所述转向驱动单元(3)通过拉动转向拉杆(214)另一端带动驱动模组(211)转向。/n...

【技术特征摘要】
1.一种零转弯半径抗震性强的底盘，包括车架(1)；其特征在于：
还包括分别安装在车架(1)前后的两个转向驱动桥(2)，以及转向驱动单元(3)；
每个所述转向驱动桥(2)均包括对称设置在车架(1)左右两侧的两个悬挂单元(21)；
每个所述悬挂单元(21)均包括驱动模组(211)、下控制臂(212)、平行连杆减震器(213)以及转向拉杆(214)；
所述驱动模组(211)的转轴用于与行走轮(01)连接，驱动行走轮(01)行走；
所述下控制臂(212)一端与驱动模组(211)的安装壳体通过第一球铰(215)连接，另一端与车架(1)的下端铰接；
所述平行连杆减震器(213)包括平行四边形机构结构的框架(2131)和阻尼避震器(2132)；
所述平行四边形机构结构的框架(2131)中的平行四边形机构所在平面，位于与驱动模组(211)的转轴轴线平行的竖直平面内；所述平行四边形机构的连杆与驱动模组(211)的安装壳体固连；所述平行四边形机构的机架与车架(1)的上端通过第二球铰(216)连接；
所述阻尼避震器(2132)上端与平行四边形机构的机架铰接，其下端与平行四边形机构的连杆铰接；
所述转向拉杆(214)一端与平行四边形机构的机架连接；
所述转向驱动单元(3)通过拉动转向拉杆(214)另一端带动驱动模组(211)转向。


2.根据权利要求1所述的零转弯半径抗震性强的底盘，其特征在于：
所述平行四边形机构结构的框架(2131)包括两个并排间隔设置的平行四边形机构，且两个平行四边形机构的机架、连杆分别固连，围成一个四棱柱状结构；
所述阻尼避震器(2132)设置在所述四棱柱状结构的内部。


3.根据权利要求2所述的零转弯半径抗震性强的底盘，其特征在于：所述第一球铰(215)和第二球铰(216)中心点的连线，从下至上由驱动模组(211)向车架(1)方向倾斜。


4.根据权利要求3所述的零转弯半径抗震性强的底盘，其特征在于：
所述下控制臂(212)与车架(1)相连的一端为U型结构；
所述U型结构的两个端点分别与车架(1)的下端铰接，且铰接点采用橡胶衬套结构。


5.根据权利要求4所述的零转弯半径抗震性强的底盘，其特征在于：
每个所述转向驱动桥(2)还包括防倾杆(22)；
所述防倾杆(22)为水平设置的弹性扭杆，其中部与车架(1)铰接，其两端分别与转向驱动桥(2)的两个下控制臂(212)中部球铰连接。


6.根据权利要求5所述的零转弯半径抗震性强的底盘，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李汉舟，
申请(专利权)人：李汉舟，
类型：新型
国别省市：陕西;61