基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于机器人技术领域，公开了基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置

【技术实现步骤摘要】
基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置、方法及两栖机器人


[0001]本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置
、
方法及两栖机器人
。

技术介绍

[0002]近年来电子信息技术和控制理论技术的不断发展和进步使机器人能够完成更多繁冗的工作，机器人也变得越来越智能化，功能方面也能够代替人完成越来越复杂的工作
。
[0003]常规的移动机器人包括轮式机器人和履带式机器人，与之相比，足式机器人具有更强的地形适应能力以及更好的机动性能
。
足式机器人具有丰富的步态和冗余的肢体结构，运动灵活，可以在离散的地面上移动
、
跨越障碍等
。
但在平坦的地面环境下，与轮式
、
履带式移动机器人相比，足式机器人则存在移动速度慢
、
效率低的缺点
。
综合以上问题，出现了轮腿混合式机器人的设计思想，即结合了轮式和腿式机器人的优点，设计出轮腿融合一体的结构，可以根据不同的地面环境切换不同的运行模式
。
[0004]一般较重的大型地面移动机器人在结构上都装备悬挂结构，具备缓冲
、
减震的功能，使得机器人不仅有优良的行驶性，同时具备较好的避障越野性能
。
[0005]但大型足式机器人并没有该项功能，在面对障碍物，台阶，凸起时没有优秀的缓冲减震功能，容易对机器人机体造成损伤，断裂
。
[0006]再者，常规的悬挂根据导向机构不同可分为独立悬挂和非独立悬挂两大类
。
[0007]对于独立悬挂，现有技术提供一种可同时减小路面对车体的垂向力和轴向力的独立悬挂装置，但采用该装置的机器人在越障行驶时，轮子安装支座绕悬挂装置与本体的连接轴旋转导致轮距变化和轮子侧倾
。
[0008]现有技术还提供一种双横臂式平行四边形独立悬挂装置可保证车轮与车体始终垂直，但机器人越障行驶时的轮距会发生变化
。
由此可见，传统悬挂系统形变产生的轮距变化和轮毂中心面侧倾会导致轮子着地性差
、
辊子表面磨损严重
、
运动控制难度增加等问题，极大地限制了移动机器人的进一步发展
。
[0009]对于非独立悬挂，通常左右车轮用一根刚性车轴连接，通过悬挂与车架相连
。
这种结构的优点是结构简单，制造成本低，维修方便；缺点是非簧载质量较大，不利于提高行驶平顺性用于前悬挂时易发生摆阵现象
。

技术实现思路

[0010]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置
、
方法及两栖机器人
。
[0011]所述技术方案如下：一种基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，包括：第一腿部支撑架
、
第二腿部支撑架，所述第一腿部支撑架
、
第二腿部支撑架组合为两栖机器人腿部机构，所述第二腿部支撑架后端通过铰轴连接有悬挂弹簧；所述第一腿部支撑架与第二腿部支撑架之间的前端通过舵机法兰固定有舵机；
所述悬挂弹簧的另一端铰接有肘部悬架；所述肘部悬架通过悬架旋转部件根据所受冲击力，旋转形成用于缓冲冲击力的之字形悬挂结构
。
[0012]进一步的，所述第二腿部支撑架为第一腿部支撑架辅助支撑，用来对第一腿部支撑架进行扭矩分担与结构加固
。
[0013]进一步的，所述舵机用于为两栖机器人进行两栖形态转换提供运动动力
。
[0014]进一步的，所述舵机法兰为两栖机器人两栖形态转换的扭力承担元件，使所述舵机的扭力传递到所述第一腿部支撑架
、
第二腿部支撑架上，使两栖机器人腿部结构整体进行倾转，进行两栖机器人的不同运动形态转换
。
[0015]进一步的，所述第二腿部支撑架外部前端还固定有与所述舵机连接的腿部固定架
。
用于承担该旋转轴处得轴向力，保护舵机
。
[0016]进一步的，所述悬挂弹簧用于对沿腿部平行平面的冲击力进行吸收，在陆上吸收来自行驶过程中障碍物带来的冲击与震动
。
[0017]进一步的，所述肘部悬架通过同步带传动模组与旋转轮胎连接
。
[0018]进一步的，所述悬架旋转部件由减速电机
、
悬架旋转轴固定螺丝
、
推力轴承
、
旋转轴承
、
肘部旋转轴组成，在所述减速电机
、
悬架旋转轴固定螺丝
、
推力轴承
、
旋转轴承
、
肘部旋转轴的作用下，肘部悬架以所述肘部旋转轴为支点进行旋转，形成之字形悬挂结构，利用仿生猫科动物原理，旋转缓冲行程中的冲击力
。
[0019]本专利技术的另一目的在于提供一种基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置的控制方法，应用于所述基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，该方法包括：
S1
，通过舵机的扭力传递到所述第一腿部支撑架
、
第二腿部支撑架上，使两栖机器人腿部结构整体进行倾转，进行两栖机器人的不同运动形态转换；
S2
，在运动中，根据接收的受冲击力信号，通过肘部悬架利用悬架旋转部件旋转形成用于缓冲冲击力的之字形悬挂结构；利用仿生猫科动物原理，旋转缓冲行程中的冲击力
。
[0020]本专利技术的另一目的在于提供一种水路两栖机器人，搭载所述基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置
。
[0021]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术可应用于轮腿结构和水下四旋翼的缓冲减震悬挂结构；本专利技术的悬挂对于冲击力的吸收，悬挂对机器人主体的冲击减小，使轮腿式机器人在路上行进使具备较好的环境适应性的同时，保障了系统结构的紧凑型和整体的轻量化
。
使水下矢量推进类机器人环境适应性及抗碰撞能力得到有效提高，增加了水下矢量推进机器人的安全能力，以及抗风险能力
。
[0022]本专利技术的悬挂系统采用模块化设计，各部分分别为独立模块，彼此之间无相互影响，便于对悬挂装置的维护和更换，使机器人本体寿命更高
。
弹性元件悬挂弹簧承受两个方向的力，可以保证在系统稳定的同时，吸收来自机器人运动方向上的力，有效降低移动平台的震动，缓冲机器人平台的震动与冲击，提高机器人的稳定性与适应能力
。
附图说明
[0023]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理；
图1是本专利技术实施例提供的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬装置挂图；图2是本专利技术实施例提供的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置向前运行一状态图；图3是本专利技术实施例提供的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬装置挂形成之字形悬挂结构状态图；图4是本专利技术实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，其特征在于，该装置包括：第一腿部支撑架（1）
、
第二腿部支撑架（2），所述第一腿部支撑架（1）
、
第二腿部支撑架（2）组合为两栖机器人腿部机构，所述第二腿部支撑架（2）后端通过铰轴连接有悬挂弹簧（5）；所述第一腿部支撑架（1）与第二腿部支撑架（2）之间的前端通过舵机法兰（4）固定有舵机（8）；所述悬挂弹簧（5）的另一端铰接有肘部悬架（6）；所述肘部悬架（6）通过悬架旋转部件根据所受冲击力，旋转形成用于缓冲冲击力的之字形悬挂结构
。2.
根据权利要求1所述的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，其特征在于，所述第二腿部支撑架（2）为第一腿部支撑架（1）辅助支撑，用来对第一腿部支撑架（1）进行扭矩分担与结构加固
。3.
根据权利要求1所述的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，其特征在于，所述舵机（8）用于为两栖机器人进行两栖形态转换提供运动动力
。4.
根据权利要求1所述的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，其特征在于，所述舵机法兰（4）为两栖机器人两栖形态转换的扭力承担元件，使所述舵机（8）的扭力传递到所述第一腿部支撑架（1）
、
第二腿部支撑架（2）上，使两栖机器人腿部结构整体进行倾转，进行两栖机器人的不同运动形态转换
。5.
根据权利要求1所述的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，其特征在于，所述第二腿部支撑架（2）外部前端还固定有与所述舵机（8）连接的腿部固定架（3），用于承担该旋转轴处得轴向力，保护舵机
。6.
根据权利要求1所述的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，其特征在于，所述悬挂弹簧（5）用于对沿腿部平行平面的冲击力进行吸收，在陆上吸收来自行驶过程中障碍物带来的冲击与震动
。7.
根据权利要求1所述的基于轮桨腿结构的缓冲减震悬挂装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，关明京，李华军，焦腾飞，张中远，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：