一种双叉臂悬挂机构和清洁机器人

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其涉及一种双叉臂悬挂机构和清洁机器人。

背景技术

在商业超市、医院、园区、小区等半开放场合，逐步开始由移动清洁机器人来代替人工从事地面清理、洗洁工作。随着应用场景的拓展和使用环境的复杂性提高，对清洁机器人适应多变地面的需求越来越高。

如图1所示，目前市场上的清洁机器人7常采用驱动系统直接连接底盘，即驱动轮6直接安装于底盘，驱动轮6与底盘之间的高度是固定的，无法调节，其对凹凸不平、大坡度地面适应能力较差，不能实现对地面的自适应调节，同时行驶中的波动传递至车身上部，对电器元件固定、寿命也造成不影响；其次，现有的移动机器人，驱动轮抓地能力较弱，只能满足5％的爬坡要求，且通常仅适用于水泥或聚氨酯粗糙地面的爬坡，无法满足清洁机器人在光滑地砖上10％的爬坡能力要求。

因此需要一种悬挂结构，能够保证驱动力的情况下，实现移动机器人对地面的较强适应能力。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种双叉臂悬挂机构，其能够使驱动轮在较大浮动行程内，始终保持轮胎的有效接触和驱动力稳定输出，避免出现地面打滑情况，保证了清洁机器人对大波动地面、大坡度极限位置的适应能力和安全运行能力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种双叉臂悬挂机构，包括固定支架、上叉臂、下叉臂、支座和缓冲装置；所述支座用于安装驱动轮；所述上叉臂的两端分别与所述固定支架和支座铰接，所述下叉臂的两端分别与所述固定支架和支座铰接；所述缓冲装置的一端连接于所述下叉臂，另一端与所述固定支架连接；所述缓冲装置用于缓冲调节所述下叉臂的支座连接端与所述固定支架之间的高度变化。

可选地，所述上叉臂的支座连接端与所述固定支架之间的高度差小于所述下叉臂的支座连接端与所述固定支架之间的高度差，使得将双叉臂悬挂机构安装装配后，下叉臂位于上叉臂的下方位置。

可选地，所述上叉臂包括对称安装的第一上叉和第二上叉；所述下叉臂包括对称安装的第一下叉和第二下叉；使得双叉臂悬挂机构的左右两侧独立工作。

可选地，所述固定支架包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件用于与清洁机器人的底盘连接，所述第二固定件固定连接于所述第一固定件的下侧，所述上叉臂、下叉臂分别与所述第二固定件铰接；第一固定件和第二固定件可以是一体制成的整体式结构件，也可以是两个部件固定连接的分体式结构件，分体式设计可简化生产工艺，降低成本。

可选地，所述上叉臂铰接于所述第二固定件靠近所述第一固定件的位置，所述下叉臂铰接于所述第二固定件远离所述第一固定件的位置，使得下叉臂位于上叉臂的下方位置，增加上叉臂、下叉臂之间的间距，从而增加对驱动轮的调节浮动的调整范围。

可选地，所述上叉臂、下叉臂、支座和第二固定件铰接成类四边形的结构件，使得上叉臂、下叉臂之间的间距可调整，增加对驱动轮的调节浮动的调整范围。

可选地，所述缓冲装置的一端铰接于所述下叉臂的两端之间的任一位置，所述缓冲装置的另一端与所述第一固定件连接，通过改变缓冲装置与下叉臂的铰接位置，可调整双叉臂悬挂机构的缓冲能力。

可选地，所述第一固定件上设有通孔，所述缓冲装置通过限位件安装于所述通孔；使得减震弹簧套设于弹簧底座上，弹簧底座可起到导向作用，提高缓冲装置的稳定性。

可选地，所述缓冲装置包括弹簧底座和安装于所述弹簧底座上的减震弹簧，所述弹簧底座与所述下叉臂铰接，具有成本低的优点。

本发明还提供了一种清洁机器人，清洁机器人的底盘安装有如前所述的双叉臂悬挂机构，具有对大波动地面、大坡度极限位置的适应能力和安全运行能力强的优点。

本发明提供的一种双叉臂悬挂机构，能够分别左右独立工作，安装在支座的驱动轮，能够随着双叉臂自动调节浮动，始终保持对地面的紧密接触，同时缓冲装置中的弹簧的弹力通过结构传递到驱动轮与地面的接触位置，保持驱动轮对地面一定的正压力，从而保证机器人的驱动力要求。

本发明提供的一种双叉臂悬挂机构，使驱动轮在较大浮动行程内，始终保持轮胎的有效接触和驱动力稳定输出，避免出现地面打滑情况，保证了清洁机器人对大波动地面、大坡度极限位置的适应能力和安全运行能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的清洁机器人采用驱动系统直接连接底盘的结构示意图；

图2本发明实施例提供的一种双叉臂悬挂机构的结构示意图；

图3是根据图2所示的双叉臂悬挂机构的结构示意图；

图4是采用图2所示的双叉臂悬挂机构的清洁机器人的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2-4所示，本发明提供的一种双叉臂悬挂机构，一般性地，可以包括固定支架1、上叉臂2、下叉臂3、支座4和缓冲装置5。固定支架1用于安装于清洁机器人的底部。上叉臂2对称设置在固定支架1下方的两侧，两侧的上叉臂2相互独立；下叉臂3对称设置在固定支架1下方的两侧，两侧的下叉臂3相互独立。上叉臂2的两端分别与固定支架1和支座4通过销轴铰接，下叉臂3的两端分别与固定支架1和支座4通过销轴铰接。上叉臂2的支座连接端与固定支架1之间的高度差小于下叉臂3的支座连接端与固定支架1之间的高度差，即将双叉臂悬挂机构安装装配后，下叉臂3位于上叉臂2的下方位置。支座4的侧面用于安装驱动轮6，通过驱动轮6驱动清洁机器人7行进。固定支架1、上叉臂2、下叉臂3、支座4相互铰接后形成类四边形的结构件。缓冲装置5的一端连接于下叉臂3上，另一端与固定支架1连接。缓冲装置5用于缓冲调节下叉臂3的支座连接端与固定支架1之间的高度变化。本发明提供的一种双叉臂悬挂机构，特别适用于清洁机器人，其缓冲装置5中的弹簧的弹力通过结构传递到驱动轮6与地面的接触位置，保持驱动轮6对地面一定的正压力，从而保证机器人的驱动力要求。

具体地，如图3所示，上叉臂2包括第一上叉21和第二上叉22。第一上叉21和第二上叉22相互独立并对称安装。下叉臂3包括第一下叉31和第二下叉32。第一下叉31和第二下叉32对称安装。第一上叉21和第一下叉31位于固定支架1下的一侧，第二上叉22和第二下叉32位于固定支架1下的另一侧，两侧独立工作。双叉臂悬挂机构的两侧独立工作，使得驱动轮6能够随着双叉臂自动调节浮动，始终保持对地面的紧密接触。第一上叉21可以是一根单独的叉臂，也可以是两根叉臂。如图3所示的示例中，第一上叉21包括两根叉臂，并与铰接的销轴形成矩形的结构件，此结构相对于单独的叉臂具有稳定性好的优点。

在一个具体的实施方式中，如图3所示，固定支架1包括第一固定件11和第二固定件12。第一固定件11用于与清洁机器人7的底盘连接。第二固定件12固定连接于第一固定件11的下侧。上叉臂2、下叉臂3分别与第二固定件12铰接。可选地，上叉臂2铰接于第二固定件12靠近第一固定件11的位置，下叉臂3铰接于第二固定件12远离第一固定件11的位置，使得第二固定件12与上叉臂2、下叉臂3以及支座4相互铰接后形成类四边形的结构件，以便于自动调节浮动驱动轮的高度。需要理解的是，第一固定件11和第二固定件12可以是一体制成的整体式结构件，也可以是两个部件固定连接的结构件。其与上叉臂2、下叉臂3以及支座4相互铰接后形成类四边形的结构件，以使得驱动轮6在经过高低不平的底面时，上叉臂2、下叉臂3以及支座4的高度会发生相应的变化，从而通过缓冲装置5使得驱动轮6能够随着双叉臂自动调节浮动，始终保持对地面的紧密接触。

缓冲装置5的一端铰接于下叉臂3的两端之间的任一位置，缓冲装置5的另一端与第一固定件11连接。缓冲装置5包括弹簧底座51和减震弹簧52。减震弹簧52安装于弹簧底座51上，以用于提供弹力。当支座4随驱动轮6上下运动时，减震弹簧52伸缩产生的力通过弹簧底座51、下叉臂3、支座4传递到驱动轮6上，增强移动机器人对不同高度地面的自适应能力。可选地，减震弹簧52可以采用圈形弹簧或空气弹簧。圈形弹簧具有应用广泛、成本低廉的优点。空气弹簧成本较高、便于调节缓冲行程。弹簧底座51与下叉臂3铰接。优选地，由于减震弹簧52约在下叉臂3的中部，通过比例放大作用，可以将驱动轮6的自动调节浮动的调整范围扩大一倍，增强凹凸不平地面的行驶能力；同时减震弹簧52的弹力通过结构传递到驱动轮6与地面的接触位置，保持驱动轮6对地面一定的正压力，从而保证机器人的驱动力要求，使其能够在具有一定坡度(10％)的光滑地砖上正常行进。

缓冲装置5的设置，其目的在于：驱动轮6在经过高低不平的底面时，上叉臂2、下叉臂3以及支座4的高度会随着地面的高低发生相应的变化；当一侧的驱动轮6经过凸处时，上叉臂2、下叉臂3以及支座4相对上移，缓冲装置5的弹簧被压缩，并起到相对地缩小作用，使得固定支架1的上移程度远小于上叉臂2、下叉臂3以及支座4的上移程度，从而保持清洁机器人的稳定；当一侧的驱动轮6经过凹处时，上叉臂2、下叉臂3以及支座4相对下移，缓冲装置5的弹簧被拉伸，并起到相对地放大作用，使得固定支架1的下移程度远小于上叉臂2、下叉臂3以及支座4的下移程度，从而保持清洁机器人的稳定。可选地，缓冲装置5铰接于下叉臂3的位置可以是下叉臂3的中点或靠近中点的位置，通过缓冲装置5和类四边形的双叉臂结构可以使驱动轮6在较大浮动行程内，始终保持轮胎的有效接触和驱动力稳定输出，避免出现地面打滑情况，保证了清洁机器人7对大波动地面、大坡度极限位置的适应能力和安全运行能力。

在一个具体的实施方式中，如图3所示，第一固定件11上设有通孔13。缓冲装置5通过限位件8安装于通孔13。当驱动轮6经过凸处时，上叉臂2、下叉臂3以及支座4相对上移，缓冲装置5的弹簧被压缩，弹簧底座51的部分结构(中心轴)可经由通孔13向上移动，此设计，优点在于减震弹簧52套设于弹簧底座51的中心轴上，中心轴可起到导向作用，提高缓冲装置5的稳定性。可选地，通孔13为长条形孔，以便于提供弹簧底座51上移的缓冲空间。当然地，缓冲装置5也可以通过本领域技术人员常用的结构进行设置，如在第一固定件11设一弹簧固定部，将减震弹簧52的一端与弹簧固定部连接，另一端与弹簧底座51连接。

本发明提供的一种双叉臂悬挂机构，能够保证驱动力的情况下，实现移动机器人对地面的较强适应能力，使得移动机器人能够适用于凹凸不平、大坡度地面以及光滑地砖上10％的爬坡能力要求。

如图4所示，即为采用本发明的双叉臂悬挂机构的清洁机器人的示意图。清洁机器人7的底盘上安装有前述的双叉臂悬挂机构，驱动轮6安装于双叉臂悬挂机构的支座4的侧面。关于双叉臂悬挂机构的具体结构和连接关系参见前述内容，在此不再一一赘述。

本发明提供的清洁机器人，双叉臂悬挂机构能够分别左右独立工作，并自动调节驱动轮6与底盘之间的浮动行程(即驱动轮6与底盘之间的距离)，从而使得驱动轮6始终保持对地面的紧密接触，实现在大波动地面的平稳行进；同时，双叉臂悬挂机构的缓冲装置5中的弹簧的弹力通过结构传递到驱动轮6与地面的接触位置，保持驱动轮6对地面一定的正压力，提高驱动轮6轮胎的抓地能力，从而保证机器人的驱动力要求，避免出现地面打滑情况，实现对大坡度极限位置的适应能力和安全运行能力，能够满足对光滑地面(比如光滑的地砖)10％的爬坡能力要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。