CN108116520A - 一种新型被动式悬挂系统 - Google Patents

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陈文林
张颖
韩杰
安震
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Abstract

本发明公开一种新型被动式悬挂系统，支撑架体一侧依次连接所述第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构和所述第五支撑机构；履带导向轮设置在第一支撑轮的左上方；主动轮设置在所述第五支撑轮的右上方；履带张紧调节装置水平位于导向轮与支撑架体之间；主动轮、履带导向轮、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构和履带张紧调节装置设置在同一平面内，通过机器人行走履带传动连接；主动轮、履带导向轮、第一支撑轮、第二支撑轮、第三支撑轮、第四支撑轮、第五支撑轮、履带张紧调节装置与所述机器人行走履带对称设置在支撑架体的两侧；支撑架体中间位置设有与弹簧阻尼器组装的弹簧和弹簧调节器。

Description

一种新型被动式悬挂系统
技术领域
本发明涉及小型履带机器人悬挂系统技术领域，特别适用于一种新型被动式悬挂系统。
背景技术
车辆悬挂系统技术，发展到今天已经非常的普及。尤其是在汽车领域，悬挂系统对提高乘客的舒适度至关重要，汽车悬挂系统能够在车辆行驶过程中有效地低由于地面的凹凸产生的车体纵向的振动。目前车辆悬挂系统主要有被动式悬挂系统、半主动式悬挂系统和主动式悬挂系统三类，由于半主动式悬挂系统和主动悬挂系统结构的控制系统比较复杂，很难实现在小型移动机器人上的普及，小型移动机器人上悬挂系统绝大多数都采用被动式悬挂系统，但是现在移动机器人为了避免复杂的机构设计通常都采用简化或省略悬挂系统，使得机器人运动平稳性大大降低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种新型被动式悬挂系统，具体技术方案如下：
一种新型被动式悬挂系统，包括主动轮、履带导向轮、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构、机器人行走履带、履带张紧调节装置、支撑架体和支撑架外侧；
所述支撑架体一侧依次连接所述第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构和所述第五支撑机构；
所述履带导向轮设置在所述第一支撑轮的左上方；
所述主动轮设置在所述第五支撑轮的右上方；
所述履带张紧调节装置水平位于导向轮与支撑架体之间；
所述主动轮、履带导向轮、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构和履带张紧调节装置设置在同一平面内，通过所述机器人行走履带传动连接；
所述主动轮、履带导向轮、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构、履带张紧调节装置与所述机器人行走履带对称设置在所述支撑架体的两侧；
所述支撑架体中间位置设有与弹簧阻尼器组装的弹簧和弹簧调节器。
所述的一种新型被动式悬挂系统，其优选方案为所述弹簧阻尼器为十个。
所述的一种新型被动式悬挂系统，其优选方案为所述弹簧阻尼器在两侧分别有四个平行设置，且与机器人前进方向成钝角结构，分别有一个弹簧阻尼器与机器人前进方向成锐角结构。
所述的一种新型被动式悬挂系统，其优选方案为根据机器人的自重选择合适的弹簧刚度系数与阻尼系数。
一种新型被动式悬挂系统工作原理：根据机器人的自重选择合适的弹簧刚度系数与阻尼系数，当机器人在凹凸路面快速行驶时，当机器人前方出现凹凸障碍物时，凹凸路面首先接触到第一支撑轮的前面，在压力的作用下，第一支撑机构中的支撑轮被抬起，第一支撑机构中弹簧阻尼器吸收路面传上来的振动，最终传到车体的振动会非常小，同时阻尼器也起到一定的车身支撑作用，车体往前移动，凹凸路面依次通过第二支撑机构中第二支撑轮、第三支撑机构中的第三支撑轮、第四支撑机构中的第四支撑轮和第五支撑机构中的第五支撑轮，来自凹凸路面振动的能量大部分被弹簧阻尼器吸收，很大程度确保移动机器人车身运动过程中的平稳性，在同样的路况下，使用传统悬挂系统和没有悬挂系统的机器人车体则会出现较大幅度的振动。
本发明的有益效果：(1)为了解决移动机器人快速行驶过程中遇到凹凸障碍物出现的车身在竖直方向较大幅度摆振问题，在本发明中我们设计的被动式悬挂系统结构，在移动机器人快速行驶的过程中能有效的系统地面传上来的振动能量，使车身质心在竖直方向上保持最大程度平稳。
(2)选用弹簧阻尼器作为车体主要的支撑与系统储能减振元件，弹簧阻尼器合理的布局以及选择合理的弹簧刚度系数与阻尼系数能够最大化的吸收路面凹凸不平造成的振动能量，起到对车身减振的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是使被动式悬挂系统在移动机器人上得到较好的应用，本悬挂系统结构简单、紧凑以及不需要额外的外部控制就能达到非常理想的效果，极大的提高了移动机器人快速行驶的平稳性。
附图说明
图1为一种新型被动式悬挂系统结构示意图。
图中，1-履带导向轮、2-主动轮、3-第一支撑机构中的支撑轮、4-第一支撑机构中的摆腿、5-第一支撑机构中的中间连接、6-第一支撑机构中的弹簧阻尼器、7-第五支撑机构中的支撑轮、8-第五支撑机构中的摆腿、9-机器人行走履带、10-第五支撑机构的中间连接、11-履带张紧调节装置、12-第五支撑机构中的弹簧阻尼器、13-支撑架体、14-支撑架侧耳支撑。
具体实施方式
如图1所示一种新型被动式悬挂系统，包括履带导向轮1、主动轮2、第一支撑机构中的支撑轮3、第一支撑机构中的摆腿4、第一支撑机构中的中间连接5、第一支撑机构中的弹簧阻尼器6、第五支撑机构中的支撑轮7、第五支撑机构中的摆腿8、机器人行走履带9、第五支撑机构中的中间连接10、履带张紧调节装置11、第五支撑机构中的弹簧阻尼器12、支撑架体13和支撑架侧耳支撑14；
所述第一支撑机构由第一支撑机构中的支撑轮3、第一支撑机构中的摆腿4、第一支撑机构中的中间连接5、第一支撑机构中的弹簧阻尼器第一支撑轮6组成；
所述第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构成相同，布置相互平行；
所述第一支撑机构与支撑架体侧耳14连接。所述第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构中的弹簧阻尼器12与支撑架体13连接；
所述支撑架体13一侧依次连接所述第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构中的弹簧阻尼器12；
所述第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构中的弹簧阻尼器与所述第五支撑机构中的弹簧阻尼器12平行布置，且与车体前进方向成钝角；
所述支撑架侧耳支撑14一侧连接所述第一支撑机构中的弹簧阻尼器6，且与车体前进方向成锐角。
所述履带导向轮1设置在所述第一支撑机构中的支撑轮3的左上方；
所述主动轮2设置在所述第五支撑机构中的支撑轮7的右上方；
所述履带张紧调节装置水平位于导向轮与支撑架体之间；
所述履带导向轮1、主动轮2、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构和履带张紧调节装置11设置在同一平面内，通过所述机器人行走履带9传动连接；
所述履带导向轮、主动轮、第一支撑轮、第二支撑轮、第三支撑轮、第四支撑轮和第五支撑轮与所述机器人行走履带对称设置在所述支撑架体的两侧；
所述第五支撑机构中的摆腿8和第五支撑机构中的中间连接10中间位置设有与弹簧阻尼器组装的弹簧和弹簧调节器。
所述的弹簧阻尼器6为十个。
所述弹簧阻尼器12在两侧分别有四个平行设置，且与机器人前进方向成钝角结构，分别有一个弹簧阻尼器6与机器人前进方向成锐角结构。
一种新型被动式悬挂系统工作原理：根据机器人的自重选择合适的弹簧刚度系数与阻尼系数，当机器人在凹凸路面快速行驶时，当机器人前方出现凹凸障碍物时，凹凸路面首先接触到第一支撑轮3的前面，在压力的作用下，第一支撑轮3被抬起，弹簧阻尼器6吸收路面传上来的振动能量，最终传到车体的振动会非常小，同时阻尼器也起到一定的车身支撑作用，车体往前移动，凹凸路面依次通过第二支撑轮、第三支撑轮、第四支撑轮和第五支撑轮，来自凹凸路面振动的能量大部分被弹簧阻尼器吸收，很大程度确保移动机器人车身运动过程中的平稳性，在同等路况下，使用传统悬挂系统和没有悬挂系统的机器人车体则会出现较大幅度的振动。

Claims (4)

1.一种新型被动式悬挂系统，其特征在于：包括主动轮、履带导向轮、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构、机器人行走履带、履带张紧调节装置和支撑架体；其中支撑机构由支撑轮、摆腿、中间连接和弹簧阻尼器组成。
所述支撑架体一侧依次连接所述第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构和所述第五支撑机构；
所述履带导向轮设置在所述第一支撑轮的左上方；
所述主动轮设置在所述第五支撑轮的右上方；
所述履带张紧调节装置水平位于导向轮与支撑架体之间；
所述主动轮、履带导向轮、第一支撑机构、第二支撑机构、第三支撑机构、第四支撑机构、第五支撑机构和履带张紧调节装置设置在同一平面内，通过所述机器人行走履带传动连接；
所述主动轮、履带导向轮、第一支撑轮、第二支撑轮、第三支撑轮、第四支撑轮、第五支撑轮、履带张紧调节装置与所述机器人行走履带对称设置在所述支撑架体的两侧；
所述支撑架体中间位置设有与弹簧阻尼器组装的弹簧和弹簧调节器。
2.如权利要求1所述的一种新型被动式悬挂系统，其特征在于：所述弹簧阻尼器为十个。
3.如权利要求1所述的一种新型被动式悬挂系统，其特征在于：所述弹簧阻尼器在两侧分别有四个平行设置，且与机器人前进方向成钝角结构，分别有一个弹簧阻尼器与机器人前进方向成锐角结构。
4.如权利要求1所述的一种新型被动式悬挂系统，其特征在于：根据机器人的自重选择合适的弹簧刚度系数与阻尼系数。
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