[發明專利]一種輪式移動機器人的地面應力分布測量系統及方法

有效

• 申請號: 201811480096.0
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109583106B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 馮李航;潘志強;陳偉;朱文俊;趙勇焜
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 宿遷市永泰睿博知識產權代理事務所(普通合伙) 32264
• 代理人: 丁雪

1.一種輪式移動機器人的地面應力分布測量方法，其特征在于，主要包括以下步驟：

步驟一、測量系統連接安裝：設置P#為此時測量接觸部件的安裝位置，其中P≤10，將P#位置下的三維力傳感器、連接法蘭、接觸部件及夾具螺栓連接；

步驟二、應力分布測量：采用所述測量系統對待測車輪進行應力分布測量，具體包括以下步驟：

（1）機器人在行駛一段大于車輪周長的距離后，測量車輪圓周方向上的應力分布；

（2）?測量三次并取平均值，其結果為位置P#的一維正應力分布數值；

（3）更換接觸部件的安裝位置，此時的接觸部件的編號P=P+1；

（4）當P＜10的接觸部件，重復步驟(2)-步驟(3)；

（5）當P=10時，進入步驟(6)；

（6）疊加從1#~10#編號測得的10個測量位置的一維正應力分布數據，整理，獲得車輪的二維正應力分布數據；

步驟三、二維正應力分布建模：利用步驟二獲得的二維數據，采用高階多項式回歸擬合得到車輪-地面接觸區域的二維應力分布模型，表示為

其中，n為多項式的階數，為防止過擬合而設定，、、和d均為多項式的系數，。

2.一種如權利要求1所述的輪式移動機器人的地面應力分布測量方法的系統，其特征在于，所述輪式移動機器人的車輪結構包括輪圈和輪輞，所述系統包含三維力傳感器、連接法蘭、接觸部件及配套夾具；所述三維力傳感器連接于一對上、下連接法蘭，所述上連接法蘭連接于輪輞上，所述下連接法蘭連接于接觸部件及其配套夾具，接觸部件與輪圈緊密接觸。

3.根據權利要求2所述的一種輪式移動機器人的地面應力分布測量方法的系統，其特征在于，所述三維力傳感器通過螺栓連接于一對上、下連接法蘭。

4.根據權利要求2所述的一種輪式移動機器人的地面應力分布測量方法的系統，其特征在于，所述上連接法蘭焊接于輪輞上。

5.根據權利要求2所述的一種輪式移動機器人的地面應力分布測量方法的系統，其特征在于，所述下連接法蘭螺栓連接于接觸部件及其配套夾具。

6.根據權利要求2?所述的一種輪式移動機器人的地面應力分布測量方法的系統，其特征在于，所述三維力傳感器選用德國ME公司的K3D60三維力傳感器。

7.據權利要求2所述的一種輪式移動機器人的地面應力分布測量方法的系統，其特征在于，所述接觸部件上開有一對供安裝的螺紋孔一，所述配套夾具包括一對對稱夾具，所述對稱夾具上各開有10個相應的螺紋孔二，螺紋孔二將車輪寬度等分為10份，使得接觸部件能夠沿車輪寬度方向進行位置調整，實現沿輪寬方向其他位置的一維正應力分布測量。

8.根據權利要求7所述的一種輪式移動機器人的地面應力分布測量方法的系統，其特征在于，所述接觸部件的凸起處與車輪輪圈的實際接觸區域為2.5mm×10.5mm，接觸部件的凸起位置與車輪中心之間的距離分別為0-10mm、10-20mm、20-30mm、30-40mm和40-50mm。

9.根據權利要求7或8所述的一種輪式移動機器人的地面應力分布測量方法的系統，其特征在于，所述接觸部件由薄鋁板制成。