一種剛度電動可調的履帶式移動機器人懸掛系統技術方案

本發明專利技術涉及一種剛度電動可調的履帶式移動機器人懸掛系統，包括懸架、定位板、支撐輪和履帶；所述定位板安裝在履帶的側面，若干支撐輪安裝在履帶內側的頂部，若干懸架安裝在履帶的內側。本發明專利技術懸掛系統剛度可調，能根據指定要執行任務的地形進行電動剛度調節，較手動調節精確性更高，更大的提高了機器人的運動性能；懸掛系統只要通過控制直流馬達以改變滑塊在C型肢上的位置，即可改變懸架剛度，調控起來簡單方便，可操作性更強。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于地面移動機器人
，具體涉及一種剛度電動可調的履帶式移動 機器人懸掛系統。
技術介紹
履帶式機器人其履帶的剛度對機器人的運動性能會產生一定的影響，而在剛體機 身下，履帶一旦選定其剛度無法改變，即很難再利用改變剛度這一因素來改善機器人的運 動性能；另外，機身為剛體的機器人在運動時，特別是在非結構地形上運動時，重心軌跡會 出現明顯的波動，反映出機器人運動時會有明顯的振動，而機器人在執行任務的時候，往往 會攜帶很多設備，長期的振動會導致機器人的零部件異常，如螺絲松動、攝像頭圖像不穩定 等。 使用懸掛系統是車輛設計中改善運動性能的常用方式，如坦克、汽車的設計等，而 現有的履帶式機器人研究中也開始使用懸掛系統。懸掛系統能影響履帶的張力，從而影響 履帶機器人在地面上的運動性能；更突出的是，懸掛系統能改善機器人機械系統的穩定性。 懸掛系統的特性主要體現在剛度上，不同的任務地形對懸掛系統剛度的要求也不 一樣，軟地面上剛度不能過小，硬地面上剛度不能過大，適宜的懸掛系統剛度能大大的提高 機器人的運動性能。因此，需要根據執行任務的地形對懸掛系統的剛度進行調節，從而使機 器人獲得良好的運動性能。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種剛度電動可調的履帶式移動機器人懸掛系統，根據履帶 式機器人指定要執行任務的地形，對懸掛系統剛度進行電動調節，使履帶式機器人在任務 地形上獲得良好的運動性能。 為了達到上述目的，本專利技術的構思是：利用一種可以通過馬達控制使懸架獲得不 同剛度的C型架，對懸掛系統的剛度進行電動調節。通過調節C型架上滑塊在C型肢上的 位置，即可獲得不同的C型架剛度，C型架剛度計算的基本公式：其中屋fSC型架剛度，_是滑塊位置到C型肢受力點的距離，為C型架剛度系數， 丑為楊氏模量，:?為C型架的有效慣性矩，I為C型肢上滑塊位置至受力點的弧長。 根據上述構思，本專利技術采用如下技術方案： 一種剛度電動可調的履帶式移動機器人懸掛系統，包括懸架、定位板、支撐輪和履帶； 所述定位板安裝在履帶的側面，若干支撐輪安裝在履帶內側的頂部，若干懸架安裝在履帶 的內側；所述懸架包括變剛度組合結構、連接裝置和負重輪；所述連接裝置下端為具有內 螺紋的圓形管，與負重輪連接，所述負重輪連接履帶內側的底部，所述連接裝置上端設有方 形管，與變剛度組合結構的一端連接，所述變剛度組合結構的另一端安裝于定位板上。 所述變剛度組合結構包括C型架、固定架和傳動裝置；所述C型架一端安裝于固定 架內側，另一端與連接裝置聯接；所述傳動裝置安裝于固定架的一側，所述固定架另一側固 定于定位板上。 所述C型架包括C型肢、滑塊、脊柱、柔性齒條和間隔塊；所述C型肢穿過滑塊上 的方孔，C型肢上標有若干剛度標記位；所述脊柱一端與滑塊連接，脊柱隨滑塊一起在C型 肢上移動；所述脊柱上表面固定有柔性齒條，下表面固定有間隔塊，間隔塊位于C型肢和脊 柱之間，以防兩者之間間距過小，所述C型肢與脊柱為同一種環氧聚酯材料，具有一定的韌 性，為C型架負載時C型肢與脊柱的變形預留空間。 所述傳動裝置包括直齒輪、渦輪、蝸桿、安裝架、連接機構和直流馬達；所述直齒輪 與渦輪同軸安裝，該軸置于固定架上；所述直齒輪與柔性齒條相嚙合；所述安裝架內側安 裝蝸桿，底部固定于固定架外側，所述蝸桿與渦輪相嚙合；所述直流馬達通過連接機構連接 蝸桿，由蝸桿帶動渦輪轉動，從而帶動直齒輪以及柔性齒條運動。 本專利技術具有如下顯著的特點： 本專利技術懸掛系統剛度可調，能根據指定要執行任務的地形進行電動剛度調節，較手動 調節精確性更高，更大的提高了機器人的運動性能；懸掛系統只要通過控制直流馬達以改 變滑塊在C型肢上的位置，即可改變懸架剛度，調控起來簡單方便，可操作性更強。【附圖說明】 圖1是剛度電動可調的履帶式移動機器人懸掛系統結構示意圖。 圖2是懸架結構示意圖。 圖3是變剛度組合結構示意圖。 圖4是變剛度組合結構上C型架示意圖。 圖5是變剛度組合結構上傳動裝置示意圖。【具體實施方式】 下面通過實施例，并結合附圖，對專利技術的【具體實施方式】進行進一步說明。 如圖1和圖2所示，一種剛度電動可調的履帶式移動機器人懸掛系統，包括懸架1、 定位板2、支撐輪3和履帶4 ;所述定位板2安裝在履帶4的側面，若干支撐輪3安裝在履帶 4內側的頂部，若干懸架1安裝在履帶4的內側；所述懸架1包括變剛度組合結構11、連接 裝置12和負重輪13 ;所述連接裝置12下端為具有內螺紋的圓形管，與負重輪13連接，所 述負重輪13連接履帶4內側的底部，所述連接裝置12上端設有方形管，與變剛度組合結構 11的一端連接，所述變剛度組合結構11的另一端安裝于定位板2上。 如圖3所示，所述變剛度組合結構11包括C型架111、固定架112和傳動裝置113 ; 所述C型架111 一端安裝于固定架112內側，另一端與連接裝置12聯接；所述傳動裝置113 安裝于固定架112的一側，所述固定架112另一側固定于定位板2上。 如圖4所示，所述C型架111包括C型肢1111、滑塊1112、脊柱1113、柔性齒條1114 和間隔塊1115 ;所述C型肢1111穿過滑塊1112上的方孔，C型肢1111上標有若干剛度標 記位；所述脊柱1113 -端與滑塊1112連接，脊柱1113隨滑塊1112 -起在C型肢1111上 移動；所述脊柱1113上表面固定有柔性齒條1114,下表面固定有間隔塊1115,間隔塊1115 位于C型肢1111和脊柱1113之間，以防兩者之間間距過小，所述C型肢1111與脊柱1113 為同一種環氧聚酯材料，具有一定的韌性，為C型架111負載時C型肢1111與脊柱1113的 變形預留空間。 如圖5所示，所述傳動裝置113包括直齒輪1131、渦輪1132、蝸桿1133、安裝架 1134、連接機構1135和直流馬達1136 ;所述直齒輪1131與渦輪1132同軸安裝，該軸置于 固定架112上；所述直齒輪1131與柔性齒條1114相嚙合；所述安裝架1134內側安裝蝸桿 1133,底部固定于固定架112外側，所述蝸桿1133與渦輪1132相嚙合；所述直流馬達1136 通過連接機構1135連接蝸桿1133,由蝸桿1133帶動渦輪1132轉動，從而帶動直齒輪1131 以及柔性齒條1114運動。 本專利技術的使用過程如下： 如圖4和圖5所示，當履帶式機器人在執行通過指定的任務地形之前，開啟直流馬達 1136,控制蝸桿1133的轉動，通過直齒輪1131與柔性齒條1114之間的嚙合，從而控制脊柱 1113在C型肢1111上的位置，以使C型架111獲得通過對應任務地形的合適剛度，當脊柱 1113到達C型肢1111的某一剛度標記位，即Illla或Illlb或Illlc或Illld或Illle位 置，關閉直流馬達1136,因為蝸輪蝸桿傳動具有自鎖的功能，滑塊1112和脊柱1113將會保 持固定位置不發生變化，從而保證負載時懸掛系統剛度不發生變化。【主權項】1. 一種剛度電動可調的履帶式移動機器人懸掛系統，其特征在于：包括懸架（1)、定位 板（2)、支撐輪（3)和履帶（4);所述定位板（2)安裝在履帶（4)的側面，若干支撐輪（3)安 裝在履帶（4)內側的頂部，若干懸架（1)安裝在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種剛度電動可調的履帶式移動機器人懸掛系統，其特征在于：包括懸架（1）、定位板（2）、支撐輪（3）和履帶（4）；所述定位板（2）安裝在履帶（4）的側面，若干支撐輪（3）安裝在履帶（4）內側的頂部，若干懸架（1）安裝在履帶（4）的內側；所述懸架（1）包括變剛度組合結構（11）、連接裝置（12）和負重輪（13）；所述連接裝置（12）下端為具有內螺紋的圓形管，與負重輪（13）連接，所述負重輪（13）連接履帶（4）內側的底部，所述連接裝置（12）上端設有方形管，與變剛度組合結構（11）的一端連接，所述變剛度組合結構（11）的另一端安裝于定位板（2）上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蒲華燕，吳斌，羅均，馬捷，李秋明，
申請(專利權)人：上海大學，
類型：發明
國別省市：上海;31