一种轨道机器人多悬挂驱动系统发明专利

专利名称：一种轨道机器人多悬挂驱动系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111558948.5

专利申请（专利权）人：智慧起源机器人(苏州)有限公司
权利人地址：江苏省苏州市高新区科灵路78号软件园3号楼403室

专利发明（设计）人：徐无名,薛华

专利摘要：本发明适用于机器人驱动技术，提供了一种轨道机器人多悬挂驱动系统。这种轨道机器人多悬挂驱动系统包括轨道模块、联动悬挂模块、驱动控制模块、辅助转向模块、防侧倾模块以及支架。该系统将轨道模块、联动悬挂模块、驱动控制模块、辅助转向模块、防侧倾模块整合一体安装在支架上。使用多连杆悬挂技术，实现机器人稳定行走降低驱动轮的磨损和增大驱动轮与轨道的接触面积从而实现机器人高速行走。

主权利要求：
1.一种轨道机器人多悬挂驱动系统，其特征在于，包括支架、轨道模块、联动悬挂模块、驱动控制模块、辅助转向模块、防侧倾模块，所述轨道模块上设有供电滑线，所述供电滑线上设有滑线连接器，供电滑线与一吊夹安装板相接触，所述吊夹安装板位于圆形轨道上，所述供电滑线上设有三轴集电器，所述三轴集电器分别通过前中连接板和后中连接板连接安装，所述前中连接板和后中连接板的一侧与右连接板相连接，所述右连接板的一侧设置联动悬挂模块，右连接板的另一侧设置驱动控制模块，右连接板分别连接前防撞板、前中连接板、后中连接板以及后防撞板，所述前防撞板和前中连接板以及后防撞板和后中连接板设置防侧倾模块，其中，所述辅助转向模块中，支架中设有U型基座，所述U型基座通过竖轴将中转基座用螺栓固定，在U型基座和中转基座接触中间设有大铜垫圈，所述竖轴经过U型基座和大铜垫圈依次穿过固定，所述中转基座伸出横轴，横轴设有大包胶轮，该大包胶轮位于圆形轨道的上方，在中转基座与大包胶轮相对的一面设有两个弹簧，所述两个弹簧固定在U型基座和中转基座之间，其中转基座上另安装有两个小包胶轮，该小包胶轮位于圆形轨道的旁侧。
2.如权利要求1所述的轨道机器人多悬挂驱动系统，其特征在于，所述轨道模块设置供电滑线，供电滑线与三轴集电器紧贴，所述供电滑线设有滑线连接器和吊架安装板。
3.如权利要求1所述的轨道机器人多悬挂驱动系统，其特征在于，所述联动悬挂模块内具有伺服电机、直角减速机、橡胶U型驱动轮和驱动轮防松块，其所述的直角减速机上设有三角架、上基座、下基座、上连杆、下连杆和双减震机构，所述橡胶U型驱动轮位于圆形轨道的上方，并与圆形轨道实时贴合。
4.如权利要求1所述的轨道机器人多悬挂驱动系统，其特征在于，所述驱动控制模块设置伺服驱动器，所述伺服驱动器安装在右连接板上，伺服驱动器的一侧设有电源隔离器，所述电源隔离器由隔离器安装板安装在右连接板上，电源隔离器的另一侧设有运动控制板，所述运动控制板用于螺栓将其固定。
5.如权利要求1所述的轨道机器人多悬挂驱动系统，其特征在于，所述防侧倾模块设有W型基座，所述W型基座安装在前中连接板和后中连接板上，W型基座经大轴穿过小铜垫圈和一字基座依次安装，一字基座上设有小包胶轮，所述小包胶轮安装在一字基座经紧定螺丝锁紧，弹簧经小轴安装在一字基座和L型基座，L型基座安装在支架上并用螺栓将其紧固。 说明书 : 一种轨道机器人多悬挂驱动系统技术领域[0001] 本发明涉及机器人驱动技术，尤其涉及一种轨道机器人多悬挂驱动系统。背景技术[0002] 现有轨道巡检机器人、巡检无人机受自然环境影响系数大，巡检无人机存在续航不足，隧道风阻不稳定车辆流动比加大等缺点，大多数还是人工手动操作，应用较少。随着现代化科技的快速发展，机器人逐步进入各行各业中，来替代人类完成各种复杂的工作，尤其是一些危险性较高，环境较为重复性的巡查工作，机器人在其中发挥着巨大作用，不仅可减轻人工负担，还可节约成本，同时机器人的工作效率和完成效果均具有可控性。现有的巡检机器人带有转向机构，如CN201610940675.3、KR1020130127629等，这类机器人的防侧倾能力有限，有待进一步改进。发明内容[0003] 为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种轨道机器人多悬挂驱动系统。[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：[0005] 一种轨道机器人多悬挂驱动系统，其特征在于，包括支架、轨道模块、联动悬挂模块、驱动控制模块、辅助转向模块、防侧倾模块，所述轨道模块上设有供电滑线，所述供电滑线上设有滑线连接器，供电滑线与一吊夹安装板相接触，所述吊夹安装板位于圆形轨道上，所述供电滑线上设有三轴集电器，所述三轴集电器分别通过前中连接板和后中连接板连接安装，所述前中连接板和后中连接板的一侧与右连接板相连接，所述右连接板的一侧设置联动悬挂模块，右连接板的另一侧设置驱动控制模块，右连接板分别连接前防撞板、前中连接板、后中连接板以及后防撞板，所述前防撞板和前中连接板以及后防撞板和后中连接板设置防侧倾模块。[0006] 在本发明中，所述轨道模块设置供电滑线，供电滑线与三轴集电器紧贴，所述供电滑线设有滑线连接器和吊架安装板。[0007] 在本发明中，所述联动悬挂模块内具有伺服电机、直角减速机、橡胶U型驱动轮和驱动轮防松块，其所述的直角减速机上设有三角架、上基座、下基座、上连杆、下连杆和双减震机构，所述橡胶U型驱动轮位于圆形轨道的上方，并与圆形轨道实时贴合。[0008] 在本发明中，所述驱动控制模块设置伺服驱动器，所述伺服驱动器安装在右连接板上，伺服驱动器的一侧设有电源隔离器，所述电源隔离器由隔离器安装板安装在右连接板上，电源隔离器的另一侧设有运动控制板，所述运动控制板用于螺栓将其固定。[0009] 在本发明中，所述辅助转向模块中，支架中设有U型基座，所述U型基座通过竖轴将中转基座用螺栓固定，在U型基座和中转基座接触中间设有大铜垫圈，所述竖轴经过U型基座和大铜垫圈依次穿过固定，所述中转基座伸出横轴，横轴设有大包胶轮，该大包胶轮位于圆形轨道的上方，在中转基座与大包胶轮相对的一面设有两个弹簧，所述两个弹簧固定在U型基座和中转基座之间，其中转基座上另安装有两个小包胶轮，该小包胶轮位于圆形轨道的旁侧。[0010] 在本发明中，所述防侧倾模块设有W型基座，所述W型基座安装在前中连接板和后中连接板上，W型基座经大轴穿过小铜垫圈和一字基座依次安装，一字基座上设有小包胶轮，所述小包胶轮安装在一字基座经紧定螺丝锁紧，弹簧经小轴安装在一字基座和L型基座，L型基座安装在支架上并用螺栓将其紧固。[0011] 实施本发明的这种轨道机器人多悬挂驱动系统，具有以下有益效果：该轨道机器人多悬挂驱动系统主要用于机器人上的驱动和转向的工作，结合弹簧的挤压一起做联动浮动根据圆形轨道的不同弯度进行实时调节，当驱动轮遇到轨道安装不水平时，驱动轮可以上下移动，由于弹簧减震装置的恢复力的作用使得悬挂轮能紧贴轨道面，避免出现作为驱动轮的车轮架空；本发明的机器人悬挂轮克服了车轮水平偏移或者发生绕平行于轨道的转轴偏转现象，以及克服了作为驱动轮的车轮出现架空现象，能够实现精确驱动。当机器人运行至弯道处，随动辅助转向模块的下方的小包胶轮紧贴着圆形轨道实时带动大包胶轮转向，使大包胶轮始终与轨道水平相切从而极大较少机器人因高速入弯造成的磨损或损毁。防侧倾模块的浮动减震机构可支撑机器人高速行驶时保证不侧翻，同时其小包胶轮实时贴合圆形轨道背面用来提供挤压力增大驱动轮的跳动后的压力贴合，从而提高抗震性。附图说明[0012] 图1为本发明的结构示意图；[0013] 图2为图1的俯视图；[0014] 图3为图2的俯视图；[0015] 图4为轨道机器人等轴侧视图；[0016] 图5为轨道模块结构示意图；[0017] 图6为弹性防侧倾结构示意图；[0018] 图7为联动驱动悬挂结构示意图。[0019] 在图中：供电滑线1、滑线连接器2、吊夹安装板3、集电器安装板4、三轴集电器5、圆形轨道6、吊杆7、伺服电机8、直角减速机9、橡胶U型驱动轮10、驱动轮防松块11、三角架12、上基座13、下基座14、上连杆15、下连杆16、双减震模块17、伺服驱动器18、运动控制板19、电源隔离器20、泄放电阻21、U型基座22、竖轴23、横轴24、弹簧26、中转基座27、大包胶轮28、小包胶轮29、W型基座30、一字基座32、大轴33、小轴34、紧定螺丝35、L型基座36、前防撞板37、前中连接板38、后中连接板39、后防撞板40、左连接板41、右连接板42。具体实施方式[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。[0021] 如图1至7所示，本发明的这种轨道机器人多悬挂驱动系统，包括轨道模块、联动悬挂模块、驱动控制模块、辅助转向模块、防侧倾模块和支架，支架包括左连接板41、右连接板42、前防撞板37、后防撞板40以及后中连接板39。轨道模块上设有供电滑线1，该C型三合一共电滑线用于滑线连接器2相连接，供电滑线1通过与吊夹安装板3安装在圆形轨道6上。[0022] 供电滑线1的背部设有三轴集电器5，三轴集电器5贴紧供电滑线1，该三轴集电器5安装在集电器安装板4上，集电器安装板4通过前中连接板38和后中连接板39固定，通过设置的三轴集电器5以及供电滑线1的作用，轨道机器人在圆形轨道6上形成供电系统，同时，通过在供电滑线1上的滑线连接器2的连接将对轨道机器人持续供电续航，一方面供给伺服电机8另一方面供给驱动控制模块并伴随载波信号交互。[0023] 圆形轨道6上设有吊杆7，吊杆7用于将圆形轨道6吊装整体，从而形成搭建机器人行走的载体。集电器安装板4由前中连接板38和后中连接板39连接安装固定，前中连接板38和后中连接板39的一侧连接右连接板42。右连接板42的两侧分别是联动驱动模块和驱动控制模块，驱动控制模块设有伺服驱动器18，伺服驱动器18安装在右连接板42上，该伺服驱动器18用于控制伺服电机8以及实时反馈伺服电机8的速度和转矩并将其控制。[0024] 伺服驱动器18的一侧设有电源隔离器20，该电源隔离器20由隔离安装板安装固定在右连接板42上，电源隔离器20主要用于连接在三轴集电器5的供电线和伺服电机8之间作用于隔离伺服电机8大电流的反噬和对载波信号的干扰。在三轴集电器5的集电器安装板4上装设有泄放电阻21，泄放电阻21连接在伺服驱动器18上其作用于吸收和消耗伺服电机8骤停和翻转带来的反冲电流，延长伺服电机8和伺服驱动器18的使用寿命。伺服驱动器18位于电源隔离器20的一侧，而电源隔离器20的另一侧设有运动控制板19，运动控制板19采用CAN通讯快速连接伺服驱动器18再加以控制和读取反馈。[0025] 右安装板的另一侧设有联动悬挂模块，联动悬挂模块包括伺服电机8、直角减速机、橡胶U型驱动轮10和驱动轮防松块11。伺服电机8的一侧与直角减速器9连接，该直角减速器9可起到保护伺服电机8，降低机器维修成本。直角减速器9的另一侧装设有橡胶U型驱动轮10，在橡胶U型驱动轮10上设有驱动轮防松块11，橡胶U型驱动轮10用螺栓将其固定安装，该橡胶U型驱动轮10可使轨道机器人在圆形轨道6的不同变形程度使橡胶U型驱动轮10实时贴合，保持摩檫力运行更平稳。[0026] 直角减速器9上安装有三角架12，该三角架12位于直角减速器9的两侧，三角架12的下端形成圆孔，下连杆16将其两侧三角架12串联连接，在下连杆16的上端设有下基座14，该下基座14安装在第一安装板上，将安装在下基座14的三角架12固定。下连杆16上设有双减震机构17，该双减震机构17的另一端连接上连杆15，上连杆15穿过上基座13形成的圆孔将上连杆15固定在上基座13上，上基座13安装在后中连接板39上并用螺栓固定。在轨道机器人运行时难免会出现对机构产生强烈的震动冲击而对机构造成零件损坏，因而设置了双减震机构17，尽可能的将这种震动冲击对机构零件的损失降低，从而起到保护零件的作用。其在直角减速机上安装的三角架12、上基座13、下基座14、上连杆15、下连杆16和双减震机构17使用紧固件锁紧而形成联动悬挂装置。[0027] 右连接板42和左连接板41中间通过前防撞板37、前中连接板38、后防撞板40以及后中连接板39连接。前防撞板37和前中连接板38以及后防撞板40和后中连接板39中间分别设有两个对称U型基座22，U型基座22两端分别由螺栓固定在前防撞板37和前中连接板38以及后防撞板40和后中连接板39上。[0028] U型基座22的上下两端设有两个通孔，竖轴23穿过该通孔，竖轴23上设有中转基座27，中转基座27位于U型基座22两通孔之间，在U型基座22与中转基座27相接触之间设有大铜垫圈。中转基座27中设有横轴24，横轴24从中转基座27中伸出，该横轴24位于中转基座27当中，而中转基座27通过竖轴23连接在U型基座22上。中转基座27与横轴24相接触的接触面设有一通孔，当竖轴23穿过U型基座22，再通过U型基座22与中转基座27接触，中转基座27中设有的横轴24，竖轴23通过横轴24将其固定。也就是说横轴24设置在中转基座27当中，而横轴24上形成的通孔与中转基座27形成的通孔相对应，竖轴23则穿过该通孔将其固定安装。[0029] 中转基座27伸出端设有大包胶轮28，大包胶轮28位于圆形轨道6的上方，也可将其称为从动轮，使轨道机器人与圆形轨道6接触面扩大，轨道机器人在运行时更加稳定。中转基座27向下伸出两臂，两臂的底部设有圆孔，与该圆孔相垂直的位置设有一个固定螺栓通孔，中转基座27两臂的圆孔与一轴相连接，该轴上设有小包胶轮29。小包胶轮29通过轴连接中转基座27的两臂用于螺栓穿过中转基座27两臂的通孔将小包胶轮29固定安装，小包胶轮29位于圆形轨道6的旁侧。中转基座27的背面设有两个弹簧26，弹簧26固定的位于中转基座27与U型基座22之间。中转基座27上设置的大包胶轮28、小包胶轮29以及弹簧26形成一个联动机构，在其中转基座27上安装的两个小包胶轮29作用于跟随圆形轨道6不同弯度进行实时调节大包胶轮28的转向的功能。[0030] 圆形轨道6的下方，也就是在前防撞板37和前中连接板38以及后防撞板40和后中连接板39的中间设有对称防侧倾模块。在这举例说明其中一个防侧倾模块，后防撞板40上设有L型基座36，L型基座36用螺栓固定在后防撞板40上，L型的一侧设有条形槽。[0031] 小轴34设置在L型基座36上，小轴34通过L型基座36上的条型槽与一字基座32连接，小轴34的另一端通过一字基座32上的通孔用螺丝固定。小轴34上设有弹簧26，该弹簧26套在小轴34上，并且位于L型基座36上的条形槽与一字基座32之间，当一字基座32受到挤压，弹簧26起到缓冲作用，并具有弹簧26力使一字基座32具有相向的回复力，使得一字基座32保持平衡。[0032] 一字基座32的一端与小轴34相连接，另一端与W型基座30相接触，通过大轴33将一字基座32与W型基座30连接，一字基座32与W型基座30相连接位置设有小铜垫圈，防止零件挤压损坏。W型基座30安装在后中连接板39上，用于螺栓固定，一字基座32的中间部位设有一通孔，通孔设有紧固螺丝，是将其从一字基座32伸出的小包胶轮29固定在该一字基座32上，小包胶轮29通过紧固螺丝的安装伸出，小包胶轮29位于圆形轨道6的下端。[0033] 防侧倾模块设有的W型基座30经大轴33穿过小铜垫圈和一字基座32依次安装形成摆臂结构，小包胶轮29安装在一字基座32经紧定螺丝35锁紧，弹簧26经小轴34安装在一字基座32和L型基座36之间形成单悬臂式按压悬挂，L型基座36安装在支架上形成整个模块可以根据圆形轨道6不同弯度，实时调节压力，使橡胶U型驱动轮10与圆形轨道6的摩擦力保持一定范围的压力，同时也可以防止机器人高速行驶时发生侧倾时提供反侧倾的力，使机器人稳定、高效运行。[0034] 在机器人内增设轨道模块、联动悬挂模块、驱动控制模块、随动辅助转向模块、防侧倾模块整合一体安装在支架上。使用多连杆悬挂技术，实现机器人稳定行走降低驱动轮的磨损和增大驱动轮与轨道的接触面积从而实现机器人高速行走。应用复合连杆集电器技术实现能够有效确保电刷工作面与滑触线工作面之间始终稳定接触，使得接触面积均衡，在电力和信号稳定传输的同时，电刷不会偏离滑触线，整个设备运行安全、稳定；应用实时控制技术，实现控制器对驱动电机的精准控制，同时实时得到电机的位置反馈和异常信息监控。[0035] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：江苏

专利申请日期：2021-12-20

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN114229690B