[發明專利]用于四輪全方位移動機器人的地面自適應懸架及使用方法

有效

• 申請號: 202010697162.0
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111846020B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 葉長龍;李延灼;陳南;于蘇洋;陶廣宏
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: B62D63/02
• 分類號: B62D63/02;B62D63/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

用于四輪全方位移動機器人的地面自適應懸架及使用方法，包括機器人底盤、復合鉸鏈鉸支座及兩個對稱布置的空間正交單開鏈懸架，所述機器人底盤下表面中心處通過螺栓連接有復合鉸鏈鉸支座，復合鉸鏈鉸支座底端通過其上對稱設置的連接軸及軸承與空間正交單開鏈懸架一端連接，空間正交單開鏈懸架另一端與全方位輪連接。本發明自適應懸架，適用于基于任何類型的輪全方位輪所搭建的四輪全方位移動機器人，通用性強。可保證自適應越障過程不引入新的激振力，越障過程較傳統的“彈簧?阻尼”式懸掛平穩性更加顯著。空間正交單開鏈懸架與機器人底盤之間通過四個鉸支座及一個復合鉸鏈鉸支座連接，具備良好的承載力和穩定性。

技術領域

本發明屬于自適應懸架技術領域，具體涉及用于四輪全方位移動機器人的地面自適應懸架及使用方法，尤其是應用于X型布置輪軸的四輪全方位移動機器人。

背景技術

現有全方位移動機器人大多不具備地面自適應能力，在跨越障礙物時存在全方位輪懸空或與地面接觸不夠緊密進而造成驅動力不足的情況。少數具備地面自適應能力的全方位移動機器人所采用的懸架多為“彈簧-阻尼”式的。這種懸架的構型類似于汽車懸掛，在跨越障礙物時雖然能適應地面但是因為“彈簧-阻尼”這種構型又引入了激振力使得全方位移動機器人運動的平穩性降低。

發明內容

本發明提出了用于四輪全方位移動機器人的地面自適應懸架及使用方法，克服現有全方位移動機器人地面環境適應性差、運動平穩性差等問題，實現X型布置輪軸的四輪全方位移動機器人地面自適應和重載。

用于四輪全方位移動機器人的地面自適應懸架，包括機器人底盤、復合鉸鏈鉸支座及兩個對稱布置的空間正交單開鏈懸架，所述機器人底盤下表面中心處通過螺栓連接有復合鉸鏈鉸支座，復合鉸鏈鉸支座底端通過其上設置的連接軸及軸承與空間正交單開鏈懸架一端連接，空間正交單開鏈懸架另一端與全方位輪連接。

所述空間正交單開鏈懸架包括第六連桿，第六連桿中部設置有連接孔，連接架通過第六連桿上的連接孔與復合鉸鏈鉸支座底端的連接軸連接，第六連桿兩端分別通過銷軸與兩個第五連桿首端鉸接，兩個第五連桿末端分別通過銷軸與兩個第四連桿首部鉸接，兩個第四連桿末端分別通過銷軸與兩個第三連接首部鉸接，兩個第三連桿末端分別通過銷軸與兩組第二連桿首端鉸接，每組第二連桿設置為兩個，兩個第二連桿以第三連桿為對稱中心對稱設置，兩組第二連桿末端分別通過銷軸與兩個第一連桿首端連接，第一連桿中部通過銷軸與具有轉動副的鉸支座一端連接，鉸支座另一端通過螺栓螺接在機器人底盤下表面處，鉸支座的作用為支撐及連接懸架和全方位移動機器人底盤，第一連桿末端設置有連接座，其通過連接座與全方位輪通過螺紋連接裝配在一起，第一連桿的作用為提供支撐力、連接全方位輪，并且其末端是空間正交單開鏈的執行端，兩個第五連桿之間的夾角為90度。

所述第二連桿、第三連桿、第四連桿及第五連桿為二力桿，且兩端均為轉動副；第二連桿的作用為拉動或推動第一連桿傳遞運動；所述第三連桿首部轉動副與末端轉動副回轉軸線正交，第三連桿的作用為拉動或推動第二連桿傳遞運動，改變運動傳遞方向；第四連桿的作用為拉動或推動第三連桿傳遞運動；所述第五連桿首部轉動副與末端轉動副回轉軸線正交，第五連桿的主要作用為拉動或推動第四連桿傳遞運動，改變運動傳遞方向。

一種用于四輪全方位移動機器人的地面自適應懸架的使用方法，包括以下步驟：

當全方位移動機器人的全方位輪A運動至障礙物高度逐漸爬高時，因空間正交單開鏈懸架具有空間中的一個自由度，因而全方位輪D隨著全方位輪A的升高而隨動下降，而且因懸架具有對稱性，全方位輪A和全方位輪D側空間正交單開鏈懸架的鉸支座對應升起和下降的高度一致；通過復合鉸鏈鉸支座的引入使得兩條對稱布置的兩個空間正交單開鏈懸架可以差分運動，所以另一條空間正交單開鏈懸架不受越障側空間正交單開鏈懸架的運動影響，全方位輪B和全方位輪C仍然有效地與水平地面接觸，完成越障過程。

本發明的有益效果是：