[发明专利]轮式运动底盘

说明书

本发明提供一种轮式运动底盘，轮式运动底盘与移动装置连接，其特征在于，包括：悬挂装置，设置于移动装置的底部下方；转向器，与悬挂装置枢接；控制器，分别与悬挂装置及转向器电性连接，以及轮胎，设置在转向器下方且与转向器枢接，转向器的转向轴与轮胎的转向轴一致，借此，控制器通过悬挂装置及转向器来控制轮胎转向及悬挂装置的悬挂高度。本发明所提供的轮式运动底盘不仅构造简易，还能通过其包含的悬挂装置控制轮式运动底盘与地面的相对高度，使轮式运动底盘能在多种地形及环境下稳固的维持轮式运动底盘，其所附的轮胎更可以让轮式运动底盘正确且快速的移动到所欲移动的位置，配合移动装置为机器人或是车体可以进行不同的目的。

技术领域

本发明为提供一种轮式运动底盘，特别适用于机器人中，可使机器人自由活动的一种运动底盘。

背景技术

随着科技日新月异，车辆工程的技术也随之进步。一般车辆分为车体和轮式底盘两大架构，常见的轮式底盘包括了多个部分，即轮胎、车架、转向器、动力供给器、煞车器及悬吊器。其中轮胎、转向器及悬吊器是车辆控制运动方向及避免翻覆最重要的部分，可谓车辆的核心。一般车辆在行进时，会遇到转弯及跨越障碍物等问题，故，如何使车辆行进间能够稳定并且能够顺利转弯是车辆工程中的一大课题。就转弯而言，轮胎及转向器是转弯时车体的控制核心，一般习知的转向器是使用如图1(a)所揭露的单连杆式的转向器，单连杆式转向器的特点为，驾驶能单独、直接的控制前轮的轮胎，例如四轮的汽车中，两转向器单独的控制两前轮，当驾驶欲转弯时，即会转动方向盘控制轮胎朝向驾驶欲朝向的方向，受转向器控制的前轮即会转动，两后轮则顺势、连带的朝行进方向转动，此类转向器对于一般仅有四个轮胎的小轿车而言已足够，但若是对于轮数较多的特种车辆，如六轮的战车、吉普车、大型车或是多轮具履带式的战车，单连杆式的转向器则不适用于此。

另外，悬吊器的功能是稳定车辆用，保持车体的稳定、隔绝轮式底盘因为行进间遇到障碍物，所造成弹跳与震动，并且让相对于轮式底盘弹跳与震动能够快速停止。悬吊器主要是具有弹性的弹簧配上减震筒所构成，故可将悬吊器视为一个弹簧或是减震器。在民用汽车中，一般悬吊器是分为独立式悬吊或是非独立式悬吊，独立式悬吊的特点为将轮式底盘左右半部轮胎分开控制，非独立式悬吊系统的特点为将全车轮胎统一控制。悬吊器亦分为主动式及非主动式，两者的差异为主动式悬吊器可以经由计算机，经用户控制悬吊器的弹力常数与阻尼系数，以适应不同的路面环境，但非主动式弹力常数与阻尼系数是固定的，不会依照环境自动的改变，故适地性较差。

轮胎是一种圆周覆盖金属、木头或是橡胶，圆周的覆盖材料称之为轮胎皮，中心具有一轮圈的装置，轮圈固设电机装置，一般将电机设在轮胎的轮毂(电机置于轮胎的中央，被轮胎皮环绕)、轮胎的周边(泛指电机非于轮胎的中央，但邻近轮胎)和与发动机连接的连杆上，以控制车辆行进时，轮胎的滚动速度及转向器所发出的讯号。一般轿车使用的轮胎是普通型轮胎，即轮胎皮是橡胶，电机固设在轮胎的旁边，习知轮胎之间的差异仅在胎纹的设计与钢圈的形状不同。但一般轮胎固设在转向器时，并非如理想式的垂直于转向器或垂直于地面，而是会有倾斜的角度，如图1(b)所示，其中轮胎14 的车轮中心线Z1与水平面法矢量D1的夹角θ1称为外倾角、转向器12的轴向Z2与水平面法矢量Z1的夹角θ2称为内倾角、右前轮的轮胎14滚动方向 Y1与车子的行进方向D2的夹角θ3称为前束角等等，上述这些倾斜的角度会造成车辆行进时，转向器承受一平行于地面方向，且指向转向器的力，这些力并无法由悬吊器避免，因悬吊器是缓冲垂直于地面方向的力。故指向转向器的力容易造成转向器及轮圈磨损。

一般民用轿车的是采用多连杆式转向器、单连杆性独立式悬挂、以及设置在轮胎的周边电机。一般民用轿车设计的重点在如何维持车辆在高速行进时车体的稳定度及如何让车体的转弯半径小。例如有先前技术揭露一种可调式的车辆底盘装置，其前后轮皆采用多连杆性独立式悬挂，设置两个方向盘及协同控制系统，虽然此设计可使转弯方便且转弯角度小，但是需要设置多个方向盘及需要多个驾驶员，且装置所占体积与空间极大，亦须采用多个方向驾驶员协力控制轮胎方向已达成最小转弯角度，其利用在娱乐性车辆适合，但不适用于一般民用轿车上。