机器人及其移动底盘和选型方法技术

本发明专利技术公开了一种机器人及其移动底盘和选型方法，移动底盘包括底盘本体、驱动轮及悬挂系统，其中，悬挂系统包括拉簧、固定于底盘本体的安装座和轴承座，及与轴承座和驱动轮相铰接的悬臂。拉簧一端铰接于安装座，另一端铰接于悬臂。当驱动轮为贴合地面上下移动时，悬臂相对轴承座旋转，从而带动拉簧伸缩。本发明专利技术通过设置拉簧及能相对轴承座旋转的悬臂，使得移动底盘在移动过程中，驱动轮能根据地势上下移动，从而更好地贴合地面，适用性更广。同时，拉簧的弹性作用使得驱动轮在为贴合地面上下移动时，能更为平稳，一定程度上减少了机器人所受到的冲击。受到的冲击。受到的冲击。

【技术实现步骤摘要】
机器人及其移动底盘和选型方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，尤指一种机器人及其移动底盘和选型方法。

技术介绍

[0002]机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，在工业、医学、农业、服务业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。
[0003]随着机器人的不断发展，人们发现固定于某一位置操作的机器人并不能完全满足各方面的需要。因此，20世纪80年代后期，许多国家有计划地开展了移动机器人技术的研究。移动机器人比一般机器人有更大的机动性、灵活性，能更好地服务人类生活。
[0004]移动机器人在工作中常会遇到不同的工况，如正常平整路面、低洼处、高起处等，此时，现有的驱动轮常不能很好地适应各种工况，尤其是在遇到低洼处时，驱动轮不能时时贴合地面，在落地时会受到较大的冲击力，影响移动机器人在移动过程中的平稳性及其使用寿命。同时，在一定程度上还会使得驱动轮获得的驱动力不稳定，从而导致机器人对地面适应能力低下。
[0005]因此，如何对现有技术中存在的技术缺陷进行改进，一直是本领域普通技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种机器人及其移动底盘和选型方法，使驱动轮能适应不同工况下的地面，保证其移动的稳定性。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种移动底盘，包括：
[0009]底盘本体、驱动轮及悬挂系统；
[0010]所述悬挂系统包括拉簧、固定于所述底盘本体的安装座和轴承座、及与所述轴承座和所述驱动轮相铰接的悬臂；
[0011]所述拉簧一端铰接于所述安装座，另一端铰接于所述悬臂，当所述驱动轮为贴合地面上下移动时，所述悬臂相对所述轴承座旋转，从而带动所述拉簧伸缩。
[0012]在一些实施方式中，所述悬臂包括第一对接部及第二对接部，所述第一对接部与所述驱动轮相铰接，所述第二对接部与所述拉簧相铰接；
[0013]所述第一对接部与所述第二对接部呈夹角设置，且所述第一对接部与所述第二对接部相连接的部位与所述轴承座相铰接。
[0014]在一些实施方式中，所述移动底盘还包括：
[0015]所述罩壳对应所述悬臂区域开设有一避让孔，以在所述悬臂相对所述轴承座旋转时提供避让空间。
[0016]在一些实施方式中，所述移动底盘还包括：
[0017]至少两从动轮，且至少所述底盘本体靠近两侧的区域均设有一所述从动轮，以起到辅助支撑的作用，提高整体结构的稳定性。
[0018]本专利技术还提供一种移动底盘的选型方法，用于上述任一项所提供的移动底盘，包括：
[0019]确定自然状态下α的角度、所述悬臂转动过程中α的最大值和最小值；
[0020]确定a的取值范围；
[0021]基于生成Fn关于α，a的曲面；
[0022]选取a为不同的值，确定的Fn的差值，选取Fn的差值最小时对应的a的值；
[0023]基于上述公式确定Fn大于预设值时K的取值；
[0024]式中Fn代表驱动轮受到的地面反作用力，在移动过程中基本保持不变；
[0025]a代表轴承座中心与悬臂铰接于拉簧处之间的距离；
[0026]b代表轴承座中心与安装座之间的距离；
[0027]K代表拉簧的刚度系数；
[0028]α代表轴承座中心与悬臂铰接于拉簧处的连线和轴承座中心与安装座的连线之间所呈的夹角；
[0029]L0代表拉簧自然长度；
[0030]ω代表轴承座中心与驱动轮中心之间的距离；
[0031]G代表驱动轮重力。
[0032]在一些实施方式中，所述移动底盘的选型方法还包括如下步骤：
[0033]确定所述驱动轮的初始位置；
[0034]选取所需的轴承座并确定所述轴承座的位置；
[0035]确定所述安装座的位置；
[0036]对所述驱动轮及所述悬臂进行受力分析，得到所述驱动轮受到的地面反作用力Fn的函数，并建立数学模型，然后根据所述数学模型选取所需的悬臂。
[0037]在一些实施方式中，将所确定的K所对应的所述拉簧装配；
[0038]若在所述驱动轮上下移动的过程中，所述拉簧、所述悬臂及所述驱动轮与其他结构件互不干涉，则调整完成
[0039]若在所述驱动轮上下移动的过程中，所述拉簧、所述悬臂及所述驱动轮与其他结构件发生干涉，则重新确定a的值。
[0040]在一些实施方式中，对所述驱动轮及所述悬臂进行受力分析，得到所述驱动轮受到的地面反作用力Fn的函数，包括：
[0041]确定所述驱动轮及所述悬臂受到拉簧拉力Fs、驱动轮重力G、地面反作用力Fn、轴承座中心至拉簧的垂直距离h以及轴承座中心至驱动轮中心的水平距离c之间的对应关系Fs*h+G*c＝Fn*c；
[0042]确定拉簧拉力Fs、拉簧拉伸后的长度d以及拉簧的初始长度L0之间的对应关系Fs＝(d
‑
L0)*K；
[0043]确定轴承座中心至拉簧的垂直距离h、a、b以及α之间的对应关系
[0044]确定轴承座中心至驱动轮中心的水平距离c、轴承座中心与驱动轮中心的连线和经过轴承座中心的垂线之间所呈的夹角β之间的对应关系c＝ω*sinβ；
[0045]确定地面反作用力Fn的函数
[0046]在一些实施方式中，基于上述公式确定Fn大于预设值时K的取值，包括：
[0047]确定驱动力F
驱
、地面反作用力Fn以及摩擦系数μ之间的对应关系F
驱
＝μ*Fn；
[0048]基于驱动力F
驱
的范围和摩擦系数μ确定对应的地面反作用力Fn的预设值；
[0049]基于地面反作用力Fn的预设值确定对应的K值。
[0050]本专利技术还提供一种机器人，包括：
[0051]外壳：
[0052]权利要求1
‑
4任一项所述的移动底盘，所述移动底盘装设于所述外壳。
[0053]本专利技术的技术效果在于：
[0054]1、本专利中，通过设置拉簧及能相对轴承座旋转的悬臂，使得移动底盘在移动过程中，驱动轮能根据地势上下移动，从而更好地贴合地面，适用性更广。同时，拉簧的弹性作用使得驱动轮在为贴合地面上下移动时，能更为平稳，一定程度上减少了机器人所受到的冲击。
[0055]2、本专利中，选取地面反作用力Fn的差值最小时对应的a的值，使得地面反作用力Fn趋于一致，从而能进一步减少驱动轮在移动过程中所受到的冲击力，同时使驱动轮获得较为稳定的驱动力，使其运行更为平稳。
[0056]3、本专利中，通过对驱动轮及悬臂进行受力分析，从而得到驱动轮受到的地面反作用力Fn的函数，并建立数学模型，更有利于设计者根据需求对移动底盘内的悬挂系统进行选型。
附图说明
[0057]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动底盘，其特征在于，包括：底盘本体、驱动轮及悬挂系统；所述悬挂系统包括拉簧、固定于所述底盘本体的安装座和轴承座、及与所述轴承座和所述驱动轮相铰接的悬臂；所述拉簧一端铰接于所述安装座，另一端铰接于所述悬臂，当所述驱动轮为贴合地面上下移动时，所述悬臂相对所述轴承座旋转，从而带动所述拉簧伸缩。2.根据权利要求1所述的移动底盘，其特征在于,所述悬臂包括第一对接部及第二对接部，所述第一对接部与所述驱动轮相铰接，所述第二对接部与所述拉簧相铰接；所述第一对接部与所述第二对接部呈夹角设置，且所述第一对接部与所述第二对接部相连接的部位与所述轴承座相铰接。3.根据权利要求1或2所述的移动底盘，其特征在于,还包括：罩壳，固定于所述底盘本体，并罩住所述悬挂系统；所述罩壳对应所述悬臂区域开设有一避让孔，以在所述悬臂相对所述轴承座旋转时提供避让空间。4.根据权利要求1或2所述的移动底盘，其特征在于,还包括：至少两从动轮，且至少所述底盘本体靠近两侧的区域均设有一所述从动轮，以起到辅助支撑的作用，提高整体结构的稳定性。5.一种移动底盘的选型方法，用于权利要求1
‑
4中任一项所述的移动底盘，其特征在于，包括：确定自然状态下α的角度、所述悬臂转动过程中α的最大值和最小值；确定a的取值范围；基于生成Fn关于α，a的曲面；选取a为不同的值，确定的Fn的差值，选取Fn的差值最小时对应的a的值；基于上述公式确定Fn大于预设值时K的取值；式中Fn代表驱动轮受到的地面反作用力，在移动过程中基本保持不变；a代表轴承座中心与悬臂铰接于拉簧处之间的距离；b代表轴承座中心与安装座之间的距离；K代表拉簧的刚度系数；α代表轴承座中心与悬臂铰接于拉簧处的连线和轴承座中心与安装座的连线之间所呈的夹角；L0代表拉簧自然长度；ω代表轴承座中心与驱动轮中心之间的距离；G代表驱动轮重力。6.根据权利要求5所述的移动底盘的选型方法，其特征在于，还包括如下步骤：确定所述驱动轮的初始位置；选取所...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁伟，王珏，
申请(专利权)人：上海云绅智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：