【分享帖】气缸自适应悬架的思路分享
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2021-03-20
气缸自适应悬架的思路分享
--华南理工大学广州学院野狼队
写在前面：
此贴只是思路分享，并未做出实物，如有文笔、逻辑、分析错误欢迎指正。
文中模型、照片均来自开源或自创，开源部分均有出处，如有冒犯或侵权请联系我道歉删除。
核心思路：整体悬架自由度为1
（开源文章【随笔】浅谈自适应底盘的原理（非独立悬挂））
自适应悬架结构需求分析
（大连理工大学凌 BUG 战队步兵开源模型及技术说明）
设计需求：
1、 减小机器人迅速启动或停止时的晃动
2、 轮子着地点落差较大时，避免某一轮子悬空或减小各个轮子摩擦力差异导致的底盘运动模型变化
3、 减小轮子着地点存在落差自旋运动时，云台类似球运动副的晃动（云台安装平面转动小）
4、 减小下坎、飞坡时，剧烈冲击对整车机构的损伤
连杆自适应悬架结构简明分析
（大连理工大学凌 BUG 战队步兵开源模型及技术说明）
思路：
1、 通过连杆机构将整车左右悬架连接，形成联动
2、 悬架上安装避震器以减震
特点：
1、 通过悬架连杆机构的联动特性，解决全独立悬架系统快速启动或停止时机器人的摆动问题
2、 通过悬架连杆机构的联动特性，减小各个轮子存在高度差时的摩擦力差异
3、 连杆结构在飞坡下坎时，结构类似与全独立悬架，调整避震器参数可减小剧烈冲击对悬架的影响
4、 连杆机构要占用很大的空间，可能导致其他部件安装困难
双头气缸自适应悬架机构
思路：
1、 通过双头气缸的特性，如图对角连接气缸，使其形成和连杆机构类似的联动模型
2、 通过对气缸内预加气压调整气缸的阻力大小（21年规则没有明确禁止非气动气缸预加低气压，答疑区也未见）
3、 合理设计悬架，避免气缸杆受弯矩（双头气缸不能是全约束，至少存在一个转动自由度）
特点：
1、 精简了联动模型的结构，仅需要气管即可实现类似的联动模型
2、 仍然存在对气缸或机构造成刚性冲击的工况
3、 气缸加压后存在一定阻尼、阻力系数（这里假设的阻力系数为常数，气室气体体积与气室内压强的相关系数C = PV）
双气缸自适应悬架机构
思路：
1、 如图连接气缸，形成四个不同的气室
2、 对四个气室加压
3、 采用MA、MAL气缸，避免气缸受弯矩
特点：
1、 相比双头气缸，机构较复杂
2、 仍采用气管代替连杆形成联动模型
3、 气缸加压后存在一定阻尼、阻力系数
4、 拥有四个气室（可通过改变气室的压强和气室的体积，进而改变气缸的实际行程、阻力系数和阻尼）
气缸自适应悬架的进阶思路
1、 二级悬架
（或许可以减小麦克纳姆轮转动时由自身特性引起的震动）
思路1：
1、 悬架采用拉簧机构，拉簧与悬架安装部分存在一定间隙
2、 1、2气室压强较小而体积较大，压缩时没有达到拉簧拉伸的位置
存在问题：
1、 气室压强不够或弹簧劲度系数不够，导致气缸受冲击
2、 拉簧劲度系数过大，导致拉簧拉伸瞬间悬架机构受冲击较大
思路2：
1、 悬架采用压簧结构（很软）
2、 气缸与悬架存在一定间隙（能够保证能够限制气缸的旋转角度）
3、 气室加入合适的气压，并采用合适气体体积
存在问题：
1、 气缸压缩瞬间受到冲击较大
2、 压簧难调，实际效果不佳
2、弹射起飞
思路：
1、 车上加小的高压气缸
2、 高压气推动长行程气缸使底盘起飞
理论模型测试视频：
（实验室没找到四根一样而且能用的气缸了）
吐槽：
3分钟准备，步兵悬架加压组（像F1进站加油）
气路漏气，直接全独立悬架
如果由老哥真的做出来了而且效果好，再顺手夺冠了，报个喜
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