一種剛度自適應的履帶式移動機器人懸掛系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于地面移動機器人技術領域，具體設及一種剛度自適應的履帶式移動機 器人懸掛系統。
【背景技術】
[0002] 履帶式機器人其履帶的剛度對機器人的運動性能會產生一定的影響，而在剛體機 身下，履帶一旦選定其剛度無法改變，即很難再利用改變剛度運一因素來改善機器人的運 動性能；另外，機身為剛體的機器人在運動時，特別是在非結構地形上運動時，重屯、軌跡會 出現明顯的波動，反映出機器人運動時會有明顯的振動，而機器人在執行任務的時候，往往 會攜帶很多設備，長期的振動會導致機器人的零部件異常，如螺絲松動、攝像頭圖像不穩定 等。
[0003] 使用懸掛系統是車輛設計中改善運動性能的常用方式，如坦克、汽車的設計等，而 現有的履帶式機器人研究中也開始使用懸掛系統。懸掛系統能影響履帶的張力，從而影響 履帶機器人在地面上的運動性能；更突出的是，懸掛系統能改善機器人機械系統的穩定性。
[0004] 懸掛系統的特性主要體現在剛度上，不同的任務地形對懸掛系統剛度的要求也不 一樣，軟地面上剛度不能過小，硬地面上剛度不能過大，適宜的懸掛系統剛度能大大的提高 機器人的運動性能。因此，需要根據執行任務的地形對懸掛系統的剛度進行調節，從而使機 器人獲得良好的運動性能。
[0005] 懸掛系統剛度的控制方法有：被動方式、半主動式和主動式。被動式即由外力驅動 的而調節剛度，成本低、有較高的可靠性；主動式即由電腦控制，對懸掛系統剛度進行調節， 具有多種傳感器并將有關數據集中到微電腦進行運算并決定控制方式。主動式匯集了力學 和電子學的技術知識，是一種比較復雜的高技術控制方式，控制迅速、精確；半主動式介于 被動式和主動式之間。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的是提出一種剛度自適應的履帶式移動機器人懸掛系統，即實現懸掛 系統剛度被動調節。
[0007] 為了達到上述目的，本發明的構思是：應用了一種由磁彈黃和機械彈黃組合而成 的變剛度組合結構。其中，磁彈黃由永磁鐵組成，可產生負剛度，機械彈黃可產生正剛度。運 種結構使機器人通過不同任務地形時，由地面對懸架的作用力而獲得不同的懸架剛度，實 現懸掛系統剛度自適應。懸架剛度計算的基本公式：
其中，^為機械彈黃的剛度系數，朵力永磁鐵忍偏離平衡位置的位移，Cw為永磁鐵 的磁性參數，βΤ嘴平衡位置時兩永磁鐵之間的間隔。
[0008] 根據上述構思，本發明采用如下技術方案： 一種剛度自適應的履帶式移動機器人懸掛系統，包括懸架、支撐輪、定位板和履帶；所 述定位板安裝在履帶的側面，若干支撐輪安裝在履帶內側的頂部，若干懸架安裝在履帶的 內側；所述懸架包括變剛度組合結構、連接裝置和負重輪；所述連接裝置下端為具有內螺 紋的圓形管，與負重輪連接，所述負重輪連接履帶內側的底部，所述連接裝置上端設有方形 管，與變剛度組合結構的一端連接，所述變剛度組合結構的另一端安裝于定位板上。
[0009] 所述變剛度組合結構包括活動永磁鐵組合、下底座、下固定永磁鐵組合、下機械彈 黃、上機械彈黃、上固定永磁鐵組合和上底座；所述下固定永磁鐵組合固定于下底座上，所 述上固定永磁鐵組合固定于上底座上，所述下底座和上底座安裝于定位板上；所述活動永 磁鐵組合一端固定在上底座上，另一端穿過下底座和下固定永磁鐵組合與連接裝置固連， 所述上機械彈黃的一端連接上固定永磁鐵組合，另一端連接活動永磁鐵組合上的活動鐵 盒；所述下機械彈黃的一端連接下固定永磁鐵組合，另一端連接活動永磁鐵組合上的活動 鐵盒的另一側。
[0010] 所述活動永磁鐵組合包括活動銅管、活動鐵盒、活動永磁鐵忍和固定銅柱；所述活 動銅管上端用金屬粘接劑與活動鐵盒粘接在一起，所述活動鐵盒中嵌有活動永磁鐵忍；所 述固定銅柱上端固定于上底座上，下端穿過活動鐵盒套入活動銅管內，對活動銅管的運動 起到導向作用。
[0011] 所述下固定永磁鐵組合包括下固定永磁鐵忍和下固定鐵蓋，所述下固定永磁鐵忍 與活動永磁鐵忍規格、大小和形狀均一致，嵌于下固定鐵蓋內，所述下固定鐵蓋固定在下底 座上；上固定永磁鐵組合與下固定永磁鐵組合結構一致。
[0012] 與現有技術相比，本發明具有如下顯著的特點： 本發明懸掛系統剛度被動適應，機器人在通過不同任務地形時，地面對懸架在豎直方 向上的作用力，使懸架產生位移，從而被動的改變懸架的剛度，實現懸掛系統剛度自適應調 整，能通過的任務地形也不再受懸掛系統剛度的限制，不需要外部控制，操作簡單方便。
【附圖說明】
[0013] 圖1是履帶式移動機器人剛度自適應的懸掛系統示意圖。
[0014] 圖2是懸架不意圖。
[0015] 圖3是變剛度組合結構示意圖。
[0016] 圖4是活動永磁鐵組合示意圖。
[0017] 圖5是固定永磁鐵組合示意圖。
[0018] 圖6是變剛度組合結構的部分參數示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面通過實施例，并結合附圖，對發明的【具體實施方式】進行進一步說明。
[0020] 如圖1和圖2所示，一種剛度自適應的履帶式移動機器人懸掛系統，包括懸架1、支 撐輪2、定位板3和履帶4;所述定位板3安裝在履帶4的側面，若干支撐輪2安裝在履帶4 內側的頂部，若干懸架1安裝在履帶4的內側；所述懸架1包括變剛度組合結構11、連接裝 置12和負重輪13;所述連接裝置12下端為具有內螺紋的圓形管，與負重輪13連接，所述 負重輪13連接履帶4內側的底部，所述連接裝置12上端設有方形管，與變剛度組合結構11 的一端連接，所述變剛度組合結構11的另一端安裝于定位板3上。
[0021] 如圖3所示，所述變剛度組合結構11包括活動永磁