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                  理論原理

                  移動機器人技術漫談(三):懸架系統

                  懸架(或稱懸掛)是移動機器人本體的重要組成之一,主要由彈性元件、減振器、導向裝置、緩沖塊等部件構成,它把車身與車輪彈性地連接起來,起到緩和、衰減路面傳遞至車身的沖擊載荷以及其引起的振動的作用,為移動機器人平順地行駛提供保證。

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                  發布于 5個月前 閱讀:626

                         懸架(或稱懸掛)是移動機器人本體的重要組成之一,主要由彈性元件、減振器、導向裝置、緩沖塊等部件構成,它把車身與車輪彈性地連接起來,起到緩和、衰減路面傳遞至車身的沖擊載荷以及其引起的振動的作用,為移動機器人平順地行駛提供保證。

                         根據導向機構的不同,懸架可以分為獨立懸架和非獨立懸架。非獨立的懸架的左、右車輪連接在同一根傳動軸上,傳動軸再通過懸架與車身連接,左、右車輪的運動是相互耦合的。獨立懸架結構的左、右車輪通過各自的懸架與車身直接連接,左、右車輪的運動是相互獨立的。

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                  (a)非獨立懸架                                               (b)獨立懸架

                  圖1  移動機器人懸架的種類

                  輪式移動機器人的懸架

                         非獨立懸架的常見型式包括:鋼板彈簧式、螺旋彈簧式、橫向推力式、扭轉梁式等。非獨立懸架的特點是:構造簡易、低成本、抗壓強度高、維護保養非常容易,但平順性及可靠性都較弱。

                         獨立懸架的常見型式包括:麥弗遜式、支柱式、雙叉臂式、多連桿式等。與非獨立懸架相比,獨立懸架具有很多優點,主要包括:

                  •  增加附著力:左、右車輪各自獨立運動互不影響,車身的傾斜和振動問題大大減少,且在起伏的路面能獲得良好的地面附著力;

                  •  改善平順性:彈性元件只承受垂直力,所有可以用剛度小的彈簧,使車身振動頻率降低,行駛的平順性能得到較好的改善;

                  •  提高穩定性:由于采用斷開式車軸,整車的質心高度下降,行駛穩定性能得到改善。

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                  圖2  輪式移動機器人常見懸架類型

                  履帶式移動機器人的懸架

                         履帶式移動機器人底盤的左、右兩側對稱配置一套履帶行走系統,每套履帶移動機構由輪系、懸架系統和履帶組成。其中,懸架系統是機器人車體與負重輪之間的一切傳力連接裝置的總稱,是履帶行走系統的重要組成部分。

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                  圖3  履帶式底盤的結構組成

                         履帶式移動機器人的懸架系統主要分為三類:克里斯蒂懸架系統、平衡式懸架系統、扭桿式懸架系統。

                         克里斯蒂懸架是一種具有支點、擺臂、彈簧結構的懸架。當負重輪被障礙物推起時,安裝它的擺臂被向上推,繞著與車身相連的支點旋轉,從而使彈簧壓縮吸振??死锼沟賾壹芫哂泻芎玫娜彳浶院涂煽啃?,缺點是彈簧占用車體空間較多。

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                  圖2  克里斯蒂懸架及其原理

                         平衡式懸架以多組輪子和一個共用的支撐架以及彈性部件為特點,根據不同的設計,有使用雙輪組(謝爾曼式),三輪組(瓦倫丁式),四輪組(維克斯式,瑪蒂爾達式)等。

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                  圖3  平衡式懸架

                         扭桿式懸架是以扭桿為彈性元件的懸架裝置,主要由扭桿彈簧、減振器及平衡肘等組成。扭桿式懸架利用扭桿的扭轉變形緩沖地面起伏帶來的振動和沖擊,其的特點是結構簡單、占用空間小、行程大、可靠性好。

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                  圖4  扭桿式懸架

                         以上介紹的各種懸架,由于型式上的差異,結構特點和許多基本特性都存在較大的區別,需要根據移動機器人實際運行工況合理選用。目前,針對懸架的研究其主要對象是汽車,因此,汽車懸架的相關理論對移動機器人懸架研宄具有重要的借鑒作用。


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                  他很懶,什么都沒有留下~