一種剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地面移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]履帶式機(jī)器人其履帶的剛度對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能會(huì)產(chǎn)生一定的影響，而在剛體機(jī)身下，履帶一旦選定其剛度無(wú)法改變，即很難再利用改變剛度這一因素來(lái)改善機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能；另外，機(jī)身為剛體的機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)，特別是在非結(jié)構(gòu)地形上運(yùn)動(dòng)時(shí)，重心軌跡會(huì)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，反映出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)有明顯的振動(dòng)，而機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，往往會(huì)攜帶很多設(shè)備，長(zhǎng)期的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人的零部件異常，如螺絲松動(dòng)、攝像頭圖像不穩(wěn)定等。
[0003]使用懸掛系統(tǒng)是車輛設(shè)計(jì)中改善運(yùn)動(dòng)性能的常用方式，如坦克、汽車的設(shè)計(jì)等，而現(xiàn)有的履帶式機(jī)器人研究中也開始使用懸掛系統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)能影響履帶的張力，從而影響履帶機(jī)器人在地面上的運(yùn)動(dòng)性能；更突出的是，懸掛系統(tǒng)能改善機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0004]懸掛系統(tǒng)的特性主要體現(xiàn)在剛度上，不同的任務(wù)地形對(duì)懸掛系統(tǒng)剛度的要求也不一樣，軟地面上剛度不能過(guò)小，硬地面上剛度不能過(guò)大，適宜的懸掛系統(tǒng)剛度能大大的提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能。因此，需要根據(jù)執(zhí)行任務(wù)的地形對(duì)懸掛系統(tǒng)的剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使機(jī)器人獲得良好的運(yùn)動(dòng)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)，根據(jù)履帶式機(jī)器人指定要執(zhí)行任務(wù)的地形，對(duì)懸掛系統(tǒng)剛度進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，使履帶式機(jī)器人在任務(wù)地形上獲得良好的運(yùn)動(dòng)性能。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是:利用一種變剛度組合彈簧對(duì)懸掛系統(tǒng)的剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)，彈簧本體包括三段不同剛度的彈簧。通過(guò)調(diào)節(jié)支撐圈，將定位片卡在彈簧本體的不同位置，將定位片兩端的彈簧分割為兩種剛度不同的彈簧，彈簧剛度計(jì)算的基本公式:1/K=1/K1+1/K2+……+Ι/Ki，其中K為變剛度組合彈簧總體的剛度，Ki為組合彈簧中各彈簧的剛度。
[0007]根據(jù)上述構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)，包括懸架、支撐輪、定位板和履帶；所述定位板安裝在履帶的側(cè)面，若干支撐輪安裝在履帶內(nèi)側(cè)的頂部，若干懸架安裝在履帶的內(nèi)偵U。所述懸架包括變剛度組合彈簧、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和負(fù)重輪；所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為兩根直桿鉸接而成，且鉸接處固定在定位板上，一根直桿的另一端連接負(fù)重輪，所述負(fù)重輪連接履帶內(nèi)側(cè)的底部，另一根直桿的另一端與變剛度組合彈簧的一端連接，且與定位板上的滑槽滑動(dòng)連接，所述變剛度組合彈簧的另一端安裝在定位板上。
[0008]所述變剛度組合彈簧包括彈簧本體和支撐圈，所述支撐圈安裝在彈簧本體的外側(cè)；所述支撐圈為一個(gè)金屬薄片沖壓卷曲成圓筒形狀，在支撐圈的兩端同一直徑上的兩側(cè)面分別對(duì)稱開有兩個(gè)T型槽，形成第一定位片和第二定位片。
[0009]所述彈簧本體由三段不同剛度的彈簧串聯(lián)而成，即第一彈簧、第二彈簧和第三彈簧；第二彈簧的直徑小于第一彈簧和第三彈簧的直徑，三個(gè)彈簧的直徑均小于支撐圈的內(nèi)徑，第一彈簧和第三彈簧的長(zhǎng)度相同，第一彈簧或第三彈簧與第二彈簧的長(zhǎng)度之和與支撐圈的長(zhǎng)度相同。
[0010]本發(fā)明具有如下顯著的特點(diǎn):
本發(fā)明懸掛系統(tǒng)剛度可調(diào)，能根據(jù)指定要執(zhí)行任務(wù)的地形進(jìn)行手動(dòng)剛度調(diào)節(jié)，提高了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能；懸掛系統(tǒng)只要通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)變剛度組合彈簧上支撐圈位置，即可改變系統(tǒng)剛度，安裝調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，可操作性強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是懸架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是變剛度組合彈簧示意圖。
[0014]圖4是彈簧本體示意圖。
[0015]圖5是支撐圈示意圖。
[0016]圖6是變剛度組合彈簧的一種工作狀態(tài)示意圖。
[0017]圖7是變剛度組合彈簧的另一種工作狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，一種剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)，包括懸架1、支撐輪2、定位板3和履帶4 ;所述定位板3安裝在履帶4的側(cè)面，若干支撐輪2安裝在履帶4內(nèi)側(cè)的頂部，若干懸架I安裝在履帶4的內(nèi)側(cè)。如圖2所示，所述懸架I包括變剛度組合彈簧11、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12和負(fù)重輪13 ;所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)12為兩根直桿鉸接而成，且鉸接處固定在定位板3上，一根直桿的另一端連接負(fù)重輪13，所述負(fù)重輪13連接履帶4內(nèi)側(cè)的底部，另一根直桿的另一端與變剛度組合彈簧11的一端連接，且與定位板3上的滑槽滑動(dòng)連接，所述變剛度組合彈簧11的另一端安裝在定位板3上。
[0020]如圖3和圖5所示，所述變剛度組合彈簧11包括彈簧本體111和支撐圈112，所述支撐圈112安裝在彈簧本體111的外側(cè)；所述支撐圈112為一個(gè)金屬薄片沖壓卷曲成圓筒形狀，在支撐圈112的兩端同一直徑上的兩側(cè)面分別對(duì)稱開有兩個(gè)T型槽，形成第一定位片112a和第二定位片112b。
[0021]如圖4所示，所述彈簧本體111由三段不同剛度的彈簧串聯(lián)而成，即第一彈簧111a、第二彈簧Illb和第三彈簧Illc ;第二彈簧Illb的直徑小于第一彈簧Illa和第三彈簧Illc的直徑，三個(gè)彈簧的直徑均小于支撐圈112的內(nèi)徑，第一彈簧11 Ia和第三彈簧Illc的長(zhǎng)度相同，第一彈簧11 Ia或第三彈簧Illc與第二彈簧Illb的長(zhǎng)度之和與支撐圈112的長(zhǎng)度相同。
[0022]本發(fā)明的使用過(guò)程如下: 如圖6和圖7所示，當(dāng)支撐圈112的一個(gè)端面與第一彈簧Illa的端面重合時(shí)，第二定位片112b端面正好抵在第三彈簧Illc的端面，當(dāng)支撐圈112的另一端面與第三彈簧Illc的端面重合時(shí)，第一定位片112a的端面正好抵在第一彈簧Illa的端面。兩個(gè)定位片可自由的向支撐圈112中心壓入，定位片卡在彈簧本體的不同位置，進(jìn)行支撐圈112的定位，將定位片兩端的彈簧分割為兩種剛度不同的彈簧，以改變變剛度組合彈簧11的剛度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)，其特征在于:包括懸架(1)、支撐輪(2)、定位板(3)和履帶(4);所述定位板(3)安裝在履帶(4)的側(cè)面，若干支撐輪(2)安裝在履帶(4)內(nèi)側(cè)的頂部，若干懸架(I)安裝在履帶(4)的內(nèi)側(cè)；所述懸架(I)包括變剛度組合彈簧(11)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)和負(fù)重輪(13);所述導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(12)為兩根直桿鉸接而成，且鉸接處固定在定位板(3)上，一根直桿的另一端連接負(fù)重輪(13)，所述負(fù)重輪(13)連接履帶(4)內(nèi)側(cè)的底部，另一根直桿的另一端與變剛度組合彈簧(11)的一端連接，且與定位板(3)上的滑槽滑動(dòng)連接，所述變剛度組合彈簧(11)的另一端安裝在定位板(3)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)，其特征在于:所述變剛度組合彈簧(11)包括彈簧本體(111)和支撐圈(112)，所述支撐圈(112)安裝在彈簧本體(111)的外側(cè)；所述支撐圈(112)為一個(gè)金屬薄片沖壓卷曲成圓筒形狀，在支撐圈(112)的兩端同一直徑上的兩側(cè)面分別對(duì)稱開有兩個(gè)T型槽，形成第一定位片(112a)和第二定位片(112b)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)，其特征在于:所述彈簧本體(111)由三段不同剛度的彈簧串聯(lián)而成，即第一彈簧(111a)、第二彈簧(Illb)和第三彈簧(11 Ic );第二彈簧(Illb)的直徑小于第一彈簧(11 Ia)和第三彈簧(Illc)的直徑，三個(gè)彈簧的直徑均小于支撐圈(112)的內(nèi)徑，第一彈簧(Illa)和第三彈簧(Illc)的長(zhǎng)度相同，第一彈簧(Illa)或第三彈簧(Illc)與第二彈簧(Illb)的長(zhǎng)度之和與支撐圈(112)的長(zhǎng)度相同。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種剛度可調(diào)的履帶式移動(dòng)機(jī)器人懸掛系統(tǒng)，包括懸架、支撐輪、定位板和履帶；所述定位板安裝在履帶的側(cè)面，若干支撐輪安裝在履帶內(nèi)側(cè)的頂部，若干懸架安裝在履帶的內(nèi)側(cè)。本發(fā)明懸掛系統(tǒng)剛度可調(diào)，能根據(jù)不同的地面進(jìn)行剛度調(diào)節(jié)，提高了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能；懸掛系統(tǒng)只要通過(guò)調(diào)節(jié)每個(gè)變剛度組合彈簧上支撐圈位置，即可改變系統(tǒng)剛度，安裝調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單方便，可操作性強(qiáng)。
【IPC分類】B62D55/108
【公開號(hào)】CN105216893
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510637015
【發(fā)明人】吳斌, 羅均, 蒲華燕, 馬捷, 鄒俊
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月3日