[发明专利]一种全向移动机器人的舵轮悬挂结构

权利要求书

1.一种全向移动机器人的舵轮悬挂结构，其特征在于，包括：

舵轮连接环，与舵轮相连接；

底盘安装部，与机器人底盘相连接；

板簧连接梁，连接舵轮连接环和底盘安装部，作为悬挂产生纵向行程的主要部件；

舵轮悬挂结构，舵轮连接环和舵轮的形状相匹配，为圆环形，通过螺钉与舵轮紧密相连；底盘安装部通过可拆卸的固定方式将悬挂结构固定在底盘上；底盘安装部位于在板簧连接梁向外的末端，其数量与板簧连接梁对应；板簧连接梁的形状为长条形板状，从悬挂结构的中心向外径向延伸，受力时产生挠性变形为舵轮提供竖直方向上的位移；板簧连接梁数量不少于3个，以保证悬挂系统的稳定性；多个板簧连接梁对称均布于舵轮连接环上，对舵轮产生对称约束、平衡径向受力，分散舵轮悬挂所产生的集中应力形变；

板簧连接梁悬挂结构的力学设计为：

根据底盘形状，确定舵轮的安装位置，设相邻舵轮之间的中心距离为S，根据地面的平整度确定设计标准负载下的悬挂行程，设平面每米的起伏为k，设底盘悬挂行程为l，则悬挂最大行程I_max≥ks；

机器人质量为M，重力为Mg，舵轮数量为N，考虑适当安全余量，分配到每个舵轮上所受的负载力为F＝1.25Mg/N；设单个舵轮悬挂的板簧连接梁的数量为n，每个板簧连接梁的载荷P＝F/n＝1.25Mg/(Nn)；

设截面为方形的板簧连接梁有m层，长度为L，宽度为b，厚度为h，则单层梁的截面惯性矩I＝b(h/m)^3/12，单层梁的受力为p＝P/m；板簧连接梁为悬臂梁，板簧连接梁材料的弹性模量为E，则板簧连接梁整体的挠度Y＝pL^3/(3EI)＝4P(m^2)(L^3)/(Ebh^3)，使Y＝l_max＝kS，通过有限元分析软件进行仿真验证；

舵轮悬挂结构是一体化结构或分体结构，通过螺栓或粘接的方式连接；舵轮悬挂结构的材质采用碳纤维、铝合金、钢、钛合金；舵轮悬挂结构的形状采用圆形、方形、三角形、五边形、六边形，依据舵轮的形状加以确定；板簧连接梁的形状采用长条状等腰梯形、沙漏形、纺锤形、Y形；板簧连接梁的层数为单层或多层；底盘安装部与底盘连接的孔位数量是1个或多个；孔位需要沿板簧连接梁的中心线轴对称，并且每个底盘安装部的孔位要完全相同。