本發(fā)明為提供一種輪式運動底盤，特別適用于機器人中，可使機器人自由活動的一種運動底盤。

背景技術：

隨著科技日新月異，車輛工程的技術也隨之進步。一般車輛分為車體和輪式底盤兩大架構，常見的輪式底盤包括了多個部分，即輪胎、車架、轉向器、動力供給器、煞車器及懸吊器。其中輪胎、轉向器及懸吊器是車輛控制運動方向及避免翻覆最重要的部分，可謂車輛的核心。一般車輛在行進時，會遇到轉彎及跨越障礙物等問題，故，如何使車輛行進間能夠穩(wěn)定并且能夠順利轉彎是車輛工程中的一大課題。就轉彎而言，輪胎及轉向器是轉彎時車體的控制核心，一般習知的轉向器是使用如圖1(a)所揭露的單連桿式的轉向器，單連桿式轉向器的特點為，駕駛能單獨、直接的控制前輪的輪胎，例如四輪的汽車中，兩轉向器單獨的控制兩前輪，當駕駛欲轉彎時，即會轉動方向盤控制輪胎朝向駕駛欲朝向的方向，受轉向器控制的前輪即會轉動，兩后輪則順勢、連帶的朝行進方向轉動，此類轉向器對于一般僅有四個輪胎的小轎車而言已足夠，但若是對于輪數(shù)較多的特種車輛，如六輪的戰(zhàn)車、吉普車、大型車或是多輪具履帶式的戰(zhàn)車，單連桿式的轉向器則不適用于此。

另外，懸吊器的功能是穩(wěn)定車輛用，保持車體的穩(wěn)定、隔絕輪式底盤因為行進間遇到障礙物，所造成彈跳與震動，并且讓相對于輪式底盤彈跳與震動能夠快速停止。懸吊器主要是具有彈性的彈簧配上減震筒所構成，故可將懸吊器視為一個彈簧或是減震器。在民用汽車中，一般懸吊器是分為獨立式懸吊或是非獨立式懸吊，獨立式懸吊的特點為將輪式底盤左右半部輪胎分開控制，非獨立式懸吊系統(tǒng)的特點為將全車輪胎統(tǒng)一控制。懸吊器亦分為主動式及非主動式，兩者的差異為主動式懸吊器可以經由計算機，經用戶控制懸吊器的彈力常數(shù)與阻尼系數(shù)，以適應不同的路面環(huán)境，但非主動式彈力常數(shù)與阻尼系數(shù)是固定的，不會依照環(huán)境自動的改變，故適地性較差。

輪胎是一種圓周覆蓋金屬、木頭或是橡膠，圓周的覆蓋材料稱之為輪胎皮，中心具有一輪圈的裝置，輪圈固設電機裝置，一般將電機設在輪胎的輪轂(電機置于輪胎的中央，被輪胎皮環(huán)繞)、輪胎的周邊(泛指電機非于輪胎的中央，但鄰近輪胎)和與發(fā)動機連接的連桿上，以控制車輛行進時，輪胎的滾動速度及轉向器所發(fā)出的訊號。一般轎車使用的輪胎是普通型輪胎，即輪胎皮是橡膠，電機固設在輪胎的旁邊，習知輪胎之間的差異僅在胎紋的設計與鋼圈的形狀不同。但一般輪胎固設在轉向器時，并非如理想式的垂直于轉向器或垂直于地面，而是會有傾斜的角度，如圖1(b)所示，其中輪胎14的車輪中心線z1與水平面法矢量d1的夾角θ1稱為外傾角、轉向器12的軸向z2與水平面法矢量z1的夾角θ2稱為內傾角、右前輪的輪胎14滾動方向y1與車子的行進方向d2的夾角θ3稱為前束角等等，上述這些傾斜的角度會造成車輛行進時，轉向器承受一平行于地面方向，且指向轉向器的力，這些力并無法由懸吊器避免，因懸吊器是緩沖垂直于地面方向的力。故指向轉向器的力容易造成轉向器及輪圈磨損。

一般民用轎車的是采用多連桿式轉向器、單連桿性獨立式懸掛、以及設置在輪胎的周邊電機。一般民用轎車設計的重點在如何維持車輛在高速行進時車體的穩(wěn)定度及如何讓車體的轉彎半徑小。例如有先前技術揭露一種可調式的車輛底盤裝置，其前后輪皆采用多連桿性獨立式懸掛，設置兩個方向盤及協(xié)同控制系統(tǒng)，雖然此設計可使轉彎方便且轉彎角度小，但是需要設置多個方向盤及需要多個駕駛員，且裝置所占體積與空間極大，亦須采用多個方向駕駛員協(xié)力控制輪胎方向已達成最小轉彎角度，其利用在娛樂性車輛適合，但不適用于一般民用轎車上。

另外，用于車輛的輪式底盤系統(tǒng)亦可適用在機器人中。由于一般機器人多使用在野外，或是地面崎嶇的環(huán)境，故用于機器人輪式底盤系統(tǒng)較用于車輛的輪式底盤系統(tǒng)需有更佳適地性及機動性，故將目前用于車輛的輪式底盤系統(tǒng)運用在機器人上，技術有很大的改進空間。另一先前技術揭示一種具有活結懸吊的車輛及活結懸吊的使用方法，其所揭露的底盤裝置是適用于軍用車輛即適用在地形崎嶇的環(huán)境，具有好的適地性、越障能力及活動性佳的輪胎，但是本發(fā)明所揭露的底盤裝置并不能帶領機器人爬梯、轉向或是具有任意的行走方向，且其所連接到的移動裝置并未揭露是機器人移動裝置或是僅有車體，即未連帶考慮到移動裝置的改變對于的盤操作的影響。

綜上所述，現(xiàn)有技術的缺點為缺乏一種能穩(wěn)定承載機器人機身的輪式運動底盤，且缺乏轉彎半徑小、能爬梯且活動性佳的輪式運動底盤。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)背景技術的缺點，本發(fā)明提供一種改良前述缺點的輪式運動底盤及使用輪式運動底盤運轉的的機器人。

本發(fā)明提供一種輪式運動底盤，輪式運動底盤與移動裝置連接，其特征在于，包括：懸掛裝置，設置于移動裝置的底部下方；轉向器，與懸掛裝置樞接；控制器，分別與懸掛裝置及轉向器電性連接，以及輪胎，與轉向器樞接且設置在轉向器之下，轉向器的轉向軸軸向與輪胎的轉向軸軸向重合，藉此，控制器透過懸掛裝置及轉向器來控制輪胎轉向及懸掛裝置的懸掛高度。

優(yōu)選地，懸掛裝置是選自主動式獨立懸掛裝置、被動式獨立懸掛裝置或是機械腿獨立懸掛裝置。

優(yōu)選地，懸掛裝置用以調節(jié)輪式運動底盤相對于地面的高度。

優(yōu)選地，其中轉向器更包含了減震裝置，減震裝置連接輪胎的中心。

優(yōu)選地，轉向器可改變輪胎的外傾角、內傾角、前述角及后傾角。

優(yōu)選地，控制器分別與懸掛裝置及轉向器電性連接的方式可以是無線的方式。

優(yōu)選地，輪胎為球型輪胎或是鼓型輪胎。

優(yōu)選地，輪式運動底盤運動時的操作模式為越障模式、爬坡模式、上下樓梯模式及轉彎模式。

優(yōu)選地，輪式運動底盤進行旋轉模式時，具有360度直行態(tài)樣和旋轉態(tài)樣。

優(yōu)選地，移動裝置具有本體部、底部及輪式運動底盤，本體部及底部藉由樞接軸彼此樞接，輪式運動底盤與底部樞接。

本發(fā)明所提供的輪式運動底盤不僅構造簡易，還能藉由其包含的懸掛裝置控制輪式運動底盤與地面的相對高度，使輪式運動底盤能在多種地形及環(huán)境下穩(wěn)固的維持輪式運動底盤，其所附的輪胎更可以讓輪式運動底盤正確且快速的移動到所欲移動的位置，配合移動裝置為機器人或是車體可以進行不同的目的。

本發(fā)明所提供的輪式運動底盤能行駛越障模式、爬坡模式、上下樓梯模式及轉彎模式，可進行在不同地形條件上的行進，適地性佳，故本可以廣泛運用在機器人及車子的底盤裝置上。

附圖說明

圖1(a)是現(xiàn)有技術中所揭露的單連桿式轉向器示意圖：4001轉向減震器、4002機械轉向器、4003轉向橫拉桿、4004轉向節(jié)臂、4005轉向節(jié)、4006轉向輪、4007安全轉向軸、4008轉向盤；

圖1(b)是現(xiàn)有技術中輪胎行進時，因非理想狀態(tài)造成的傾斜角度示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤的架構圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤的放大架構圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤中轉向器附有的減震裝置架構圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤由z方向觀之的透視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示運動底盤各組件的連接關系架構圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤進行越障模式時動作的示意圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤進行爬坡模式時動作的示意圖；

圖9是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤進行上下樓梯模式時的示意圖；

圖10是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤進行轉動模式時輪式運動底盤運動的上視圖；以及

圖11是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤進行轉動模式之旋轉態(tài)樣，整體輪式運動底盤運動的示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術特征及優(yōu)點，能更為相關技術領域人員所了解，并得以實施本發(fā)明，在此配合所附的圖式、具體闡明本發(fā)明的技術特征與實施方式，并列舉較佳實施例進步說明。以下文中所對照的圖式，為表達與本發(fā)明特征有關的示意，并未亦不需要依據(jù)實際情形完整繪制。而關于本案實施方式的說明中涉及本領域技術人員所熟知的技術內容，亦不再加以陳述。

首先請看圖2，圖2揭露輪式運動底盤1的架構圖。在本發(fā)明中的具體實施方式中，說明書附圖及說明書皆采用卡氏坐標系統(tǒng)，是采用習知的車輛坐標系。如圖2中所揭露，x方向與z方向所構成的平面為紙面，+y方向為進入紙面的方向，后續(xù)說明書附圖的指向根據(jù)描述加以變動。圖2揭示輪式運動底盤1設置于移動裝置2下方。輪式運動底盤1的體積大小可以根據(jù)移動裝置2的種類不同而變化。在本發(fā)明的實施例中，移動裝置2可以是可移動裝置例如機器人或是車子，因此，本發(fā)明所揭露的輪式運動底盤1可適用于移動裝置2的種類可分為機器人的頭部、胸部、腹部或是車子的車殼，輪式運動底盤1可以是被包覆于移動裝置2中，移動裝置2以罩蓋的方式設置于輪式運動底盤1上是一實施方式。輪式運動底盤1包括控制器(圖2中未示)、懸掛裝置11、轉向器12、傳感器13及輪胎14，控制器分別電性連接懸掛裝置11、轉向器12、傳感器13及輪胎14，功能為主控輪式運動底盤1的所有部件，包括接收訊號、處理及發(fā)出指令，控制器可以任何在方式固設在輪式運動底盤1的任何地方，例如可以芯片形式或是接收器形式當成輪式運動底盤1的主控端，為方便起見，圖2中并未揭示控制器的位置。懸掛裝置11與轉向器12相互連接，輪胎14分別與傳感器13及轉向器12相互連接。本發(fā)明的具體實施方式中，懸掛裝置11是由多根連接桿、彈簧及阻尼器所組成的，懸掛裝置11利用材料或結構的不同而具有不同的等效彈性系數(shù)，當輪胎14行進間遇到路面不平整時，輪胎14會因震動而對懸掛裝置11施加一外力，根據(jù)虎克定律，懸掛裝置11會因為此施加的外力產生相對于地面的位移。此時懸掛裝置11為避免此位移傳到移動裝置2上，進而影響移動裝置2穩(wěn)定，故懸掛裝置11會調整本身的彈性系數(shù)及阻尼系數(shù)，使此位移快速的減緩至消失，連帶讓位移傳至機身時能減少或消失，有效隔絕機器人控制系統(tǒng)在行走時，路面不平整移動裝置所遇到震動。懸掛裝置11與控制器連接，經由控制器的運算，輸出訊號以實時調整懸掛裝置11中彈簧的剛性和系統(tǒng)的阻尼系數(shù)(相當于虎克定律中的彈性系數(shù)(k))，藉此以減低機身震動，及調整輪式運動底盤1與地面的相對高度(即懸掛高度)，以適當?shù)恼{節(jié)移動裝置2的質心，便于移動裝置2的穩(wěn)定和行進。

轉向器12是連接于懸掛裝置11上，一般采用樞接方式，亦可采用螺合方式，轉向器12習知的是由齒輪或多根連桿樞接的構造所構成，若移動裝置2為車輛時，一般包含了齒輪和多根連桿構造；當移動裝置2為機器人時，為減少體積，多半使用齒輪構造。在本實施方式中轉向器12為多根連桿所構成。轉向器12的作用是協(xié)助輪胎14進行轉動軸為z軸方向的轉動，以使機身朝向設定的坐標移動。傳感器13與控制器電性的連接，功能為偵測輪胎14所在位置用，并將位置訊號或是環(huán)境狀況傳給控制器以運算移動裝置2轉向位置用。傳感器13一般可為感光耦合組件、或是光二極管等影像裝置或是位移傳感器所構成。為減少體積，傳感器13在本實施方式中是采用無線方式與控制器電性連接。輪胎14是固設在轉向器12上，轉向器12可用一般習知的作法，與輪的連接部連接在在輪胎14的輪轂旁。但另一個具體的實施方式可將轉向器12固設在輪胎14的圓心，意即轉向器12當成輪胎14的鋼圈使用，此種固設方式，轉向器12稱之為輪轂電機，使用輪轂電機可大幅節(jié)省整個機械的體積，使輪胎14更貼近輪式運動底盤1，輪胎14行進時的側偏角或外傾角的影響可以大幅降低。在本發(fā)明的實施例中，輪轂電機是采用類似馬達的構造，即有轉子和定子，轉子連接輪胎14的輪胎皮，定子固定在輪胎14中心。與習知的馬達原理相同，轉子的轉動是利用切割定子磁場的方式運轉，且轉向器12控制定子的的磁場方向即可控制輪胎14的行進方向，故減少輪胎14中心與轉向器12的耗損。另外，可因不同地形而使用不同胎紋的輪胎14，輪胎14的厚薄及半徑亦不限定。輪胎14數(shù)量不在本發(fā)明限制內，僅要能支撐機身，使機身能穩(wěn)定運動即可。優(yōu)選的，輪胎14的數(shù)量6個，相較于已知技術的四個，更具有穩(wěn)定性及越障能力。轉向器12與控制器是電性連接，連接的方式可以是無線的，以方便控制器控制轉向器12。

本發(fā)明中，轉向器12與傳感器13與輪胎14是一對一的控制。但是輪胎14的數(shù)量可以多于轉向器12與傳感器13的數(shù)量。為達到最佳的控制性能，轉向器12、傳感器13與輪胎14的數(shù)量相同，亦即轉向器12的數(shù)量等同于傳感器13或是輪胎14。例如本發(fā)明所數(shù)的實施方式中，輪胎14為6個，轉向器12的數(shù)量為6個，傳感器13的數(shù)量亦為6個。在本發(fā)明的另一具體實施例中，輪胎14為6個，但轉向器12的數(shù)量為4個，傳感器13的數(shù)量亦為4個，亦即有兩個輪胎14并未附上轉向器與傳感器。此具體實施方式被稱之為4輪轉向，兩個未附有轉向器12與傳感器12的輪胎14稱之為被動輪。被動輪僅具有分散移動裝置2與懸掛裝置11的重量和支撐此兩部件的功能。兩個被動輪的位置不在本發(fā)明的限制中。本發(fā)明所使用的輪胎14配合特殊構造可進行360度內的轉動(轉動軸為z軸)，適地性佳，且旋轉軸心接近輪轂中心，故旋轉半徑小，旋轉時不占空間，且因懸掛裝置11是利用一對一的方式控制輪胎14，所以每個輪胎14的轉向角度可以不同，亦可能部分輪胎14相同。在此要說明的是，輪轂是指車輪中間鋼圈、輻射狀鋼條及輪軸總成，其為車輛工程的現(xiàn)有技術，為本領域技術人員可以輕易得知的技術，故不在此多加陳述。輪胎14是依據(jù)移動裝置2的類型而有不同的設置，例如輪胎14的胎體可以是麥克納姆輪、全向輪或是一般的橡膠皮制成的輪胎14，也可以使用鼓型輪胎14、球型輪胎14或是一般車用的橡膠制輪胎14。輪式運動底盤1所配置的所有輪胎14種類并不需要都相同，可以依照使用者需求，選自上述所呈現(xiàn)的輪胎14的種類作搭配。例如為當作機器人使用時，為了節(jié)省成本，可以將4輪設計的底盤，前面兩輪使用麥克納姆輪，后面兩輪使用一般橡膠制的輪胎14。

圖3表示輪式運動底盤1的架構圖，為圖2的放大圖，圖中亦未揭示控制器。圖中僅呈現(xiàn)一個輪胎14。由+y方向觀之，傳感器13制藉由長桿螺合在輪胎14圓心中的電機141。傳感器13除了監(jiān)控輪胎14的坐標位置及速度外，亦需要監(jiān)控轉向器12及懸掛裝置11的坐標位置，故需要將傳感器13移動裝置2露出于輪胎14外，且傳感器13不能隨著輪胎14轉動及相對于懸掛裝置11外傾與內斜，以確保定位時的準確。轉向器12亦藉由長桿螺設在輪胎14圓心中的電機141。在另一實施方式中，轉向器12亦可不包含長桿，長桿僅有與輪式運動底盤1電連接的功能，此時轉向器12直接固設在電機141中，此實施例的電機141亦稱為輪轂電機。

圖4揭示是根據(jù)本發(fā)明所揭露的技術，表示輪式運動底盤1中轉向器12附有的減震裝置121的架構圖，圖中亦未揭示控制器。減震裝置121連接輪胎14的中心。減震裝置121的功用為防止輪胎14在行進間，因為輪胎14固有或可調式的外傾角造成輪胎14對于轉向器12的y方向的力(如圖4中的箭頭揭示)，即有緩沖的功能。

圖5揭示輪式運動底盤由z方向觀之的透視圖，圖5顯示其為靜止狀態(tài)時的俯視圖。由z方向觀之，移動裝置2會遮住輪式運動底盤1。因輪式運動底盤1一般都附屬在移動裝置2朝地面的平面上，故皆會被輪式運動底盤1皆會被移動裝置2遮住。被遮蔽住的輪式運動底盤1的零件以虛線標示。由圖5中可以看出，懸掛裝置11包含了中柱111與多根連接柱112。構造類似于節(jié)肢動物的脊柱和足部，中柱111及多根連接柱112分別與不同的輪胎14連接，控制器10亦附在中柱111上，控制器10可獨立的發(fā)出及獨立的接收多個輪胎14的控制訊號或是感測訊號。中柱111與多個連接柱112都是連接桿所構成，連接桿一般是鐵制或是塑料制的管狀物體。輪胎14在輪式運動底盤1靜止時是緊貼于移動裝置2的，亦即當移動裝置2的開關被關閉時，輪胎144會自動收合于移動裝置2旁。輪胎144的上方附有轉向器12與傳感器13。

圖6揭示輪式運動底盤2各組件的連接關系架構圖。移動裝置2會發(fā)出的一控制信號，例如由移動裝置2是車體時，車體中的駕駛操控方向盤、踩煞車或是轉文件，移動裝置2是機器人時，機器人的頭部發(fā)出的控制電波皆屬之。控制信號的內容可包括轉彎、減速、升降或是爬坡，信號的呈現(xiàn)方式不在本發(fā)明所保護的范圍內?？刂破?0接收控制信號后，會發(fā)出第一裝置控制訊號給懸掛裝置11，發(fā)出第二裝置控制訊號給轉向器12。第一裝置控制訊號例如是包含坐標值的命令，命令懸掛裝置11下一時間的位置，第二裝置控制訊號例如是包含角度矢量值或是速度矢量值的命令。第一裝置控制訊號與第二裝置控制訊號分別經過懸掛裝置11及轉向器12處理后，分別輸出第一輸出命令與第二輸出命令給輪胎14。第一輸出命令例如是調整輪胎14的外傾角，第二輸出命令例如是調整輪胎14的側偏角或是輪胎14的滾動速度，以符合控制訊號所需。另外，傳感器13亦隨時偵測輪胎14的狀況，包括了輪胎14的外傾角、側偏角，輪胎14與移動裝置2的相對位置、輪胎14的行進方向、行進速度或是輪胎14的滾動方向等傳給控制器10，藉控制器10發(fā)出的第一裝置控制訊號與第二裝置控制訊號，以隨時的自適應輪胎14的狀況，穩(wěn)定車身。

本輪式運動底盤1運動時可采取的模式為越障模式、爬坡模式、上下樓梯模式及轉彎模式等四種模式。移動裝置2會依照當時的環(huán)境狀況，發(fā)出包含模式選擇訊息的控制訊號以喚醒控制器啟動該模式的運算。以下實施方式敘述了各個模式的作動。

圖7表示輪式運動底盤1進行越障模式時動作的示意圖，圖7中未揭示控制器。于本實施方式中，移動裝置2采用的是機器人。此時，傳感器13可個別置放于懸掛裝置11上方?；蚴怯谄渌麑嵤┓绞绞褂幂嗇炿姍C時，傳感器13可裝置在輪轂電機中。就數(shù)量上而言，傳感器13的數(shù)量與輪胎14的數(shù)量相同，因本實施方式中有6個輪胎14，故傳感器13有6個，但本發(fā)明的實施例采用可采4輪轉向或是6輪轉向。請先參照圖7的第一象限及第二象限部分的圖，此兩圖示意輪式運動底盤1行進時，可任意調整輪式運動底盤1的高度，或是動態(tài)的調整每一個輪胎14的動態(tài)的前束角，以讓車輪間的相對位置改變。此兩圖的車輪控制是將左側的輪胎14、左側的傳感器及左側的轉向器統(tǒng)一控制，右側的這三個部件亦統(tǒng)一控制。另外，懸掛裝置11及轉向器可動態(tài)的調整輪胎14的內傾角，多個轉向器12亦可以自我調整其質心的坐標位置，以使機器人行進時適地性更加。后續(xù)請參照圖7的第三象限及第四象限部分的圖，此兩圖示意當機器人控制系統(tǒng)運作時，若是路上遇到障礙物或是地面不平坦時，輪胎14和懸掛裝置11會根據(jù)傳感器13接收到的資料，自動的采取調整手段以適應環(huán)境，并不會繞過障礙物。例如遇到突起物時，輪胎14會在某個特定時間產生相對于懸掛裝置11的位移，傳感器13感測到此位移改變量后，將訊號回傳給控制器?？刂破鲿俅胃鶕?jù)不同時間產生的感測訊號運算出位置，并發(fā)出第一裝置控制訊號與第二裝置控制訊號予懸掛裝置11及轉向器12，以調整兩者位置。此過程會重復回授，直至機器人控制系統(tǒng)順利通過障礙物為止。此外，控制器一方面輸出第一裝置控制訊號和第二裝置控制訊號調控輪胎14與懸掛裝置11的位置外，移動裝置2亦會隨時發(fā)出一個控制訊號給控制器，藉由控制器將控制訊號與感測訊號混合運算以調整懸掛裝置11及轉向器12。另外，由于本實施方式中，單個轉向器12僅能控制本身直接接觸的單個輪胎14，單個轉向器12不能控制經由懸掛裝置11間接連接、間接連接的輪胎14，故不同的輪胎14行經不同的障礙物時，每一個輪胎14可各別的調整其所對應于懸掛裝置11的相對位置或是速度。不同時間下，六個輪胎14可能經歷過不同的狀況，但是控制器10具有記憶的功能，可以將不同時間下、不同輪胎14的第二物理量集合而運算出第一裝置控制訊號和第二裝置控制訊號，使控制裝置31能進行移動裝置2與輪式運動底盤1的質心調控，或是根據(jù)前一個輪胎14遇到障礙物時，所收集的速度時間記錄處理，以避免下一個時間或是下一個輪胎14遇到障礙物。為避免產生視線死角，另外，懸掛裝置11的殼體中增加傳感器13是用以增強障礙物偵測，補強移動裝置2偵測障礙物的不足。

圖8表示輪式運動底盤1進行爬坡模式時動作的示意圖，本實施方式使用的移動裝置21為機器人，圖中亦未揭示控制器。當輪式運動底盤1爬坡時，為保持移動裝置2的穩(wěn)定，移動裝置2往前傾，一般移動裝置2的傾斜角度α定義為移動裝置2目前中心軸與斜坡會相等于斜坡法矢量的夾角，此移動裝置2的傾斜角度會等于斜坡的傾斜角β，在爬坡時，輪式運動底盤1中的懸掛裝置11亦會根據(jù)坡度的不同自動調整輪胎14與懸掛裝置11的相對距離后并維持此距離。在爬穩(wěn)定的坡時，行進間輪胎14之間會維持固定的相對距離，每一個輪胎14的包容角(內傾角與外傾角的和)在爬坡時會維持在一個特定的角度，以維持輪式運動底盤1的穩(wěn)定。但在爬坡時遇到障礙物，輪式運動底盤1會進行如圖7所揭露的步驟，但僅多出將移動裝置2傾斜一角度的手續(xù)。

圖9表示輪式運動底盤1進行上下樓梯模式時的示意圖，圖中亦未揭示控制器。上下樓梯與爬坡時的最大差異為，上下樓梯時，樓梯整體上有雖然固定的坡度，但細部來看每一個小區(qū)間坡度是隨著位置呈現(xiàn)周期性改變。為了應付此項地形限制，輪式運動底盤1在爬樓梯時除了要考慮到樓梯的坡度外，輪式運動底盤1的質心隨著時間改變亦須要考慮。上下樓梯時，控制器(圖9中未示)會配合各區(qū)段的坡度不同會輸出包含角度的第一裝置控制訊號與第二裝置控制訊號，使懸掛裝置11運作時本身亦會有擺蕩角度，各輪胎14會隨著懸掛裝置11的擺蕩而交替向前，亦即行進時，各個輪胎14的后傾角會隨著時間及位置不同，此可以動態(tài)的讓輪式運動底盤1穩(wěn)定，是不同于爬坡模式的地方。而同于爬坡模式地方為，為保持移動裝置2的穩(wěn)定，移動裝置2往前傾，當輪式運動底盤1上下樓梯時，為保持移動裝置2的穩(wěn)定，移動裝置2往前傾，前傾的角度定義如同圖8及圖8的具體實施方式。

在進行爬坡模式與上下樓梯模式時，輪胎14亦可變更成習知的、用于機器人的仿生足與機械腿的型式。當輪胎14以仿生足與機械腿實現(xiàn)時，輪式運動裝置1的架構不變，運動方式亦如上，僅是機械構造上的差異。仿生足與機械腿在上下樓梯模式可模仿人類或是動物爬行樓梯時的動作，更能穩(wěn)定且快速地完成動作。仿生足可設置成帶關節(jié)并可前后擺動的機械腿，仿生足帶動輪式運動底盤1行進，使輪式運動底盤1行進時類似昆蟲爬行。機械腿則是設置成與人類足部相同的構造，其腳掌部分由平板替換成輪胎14亦可。若是輪胎14以機械腿結構構成時，因懸掛裝置11可單獨的操控左右腳或是多個機械腳，懸掛裝置11即為機械腿獨立懸掛。

圖10顯示輪式運動底盤1進行轉動模式時，輪式運動底盤1運動的上視圖，圖中亦未揭示控制器。在圖10中揭露了至少六種實施變動模式時的態(tài)樣，至少包括：前后移動、左右平移、交替爬行、原地旋轉、斜方向運動和小半徑轉向六種，這些運動狀態(tài)類似昆蟲爬行時的動作態(tài)樣，此六種運行模式可給予輪式運動底盤1活動時最大的靈活性。發(fā)明人將上述六種運動狀態(tài)歸類為360度直行態(tài)樣。

在360度直行態(tài)樣下，控制器(圖10中未示)接收的第一致動訊號包括運動方向和運動速度。運動方向用以控制輪胎14滾動方向(以輪轂為中心，順時針或逆時針)以及輪胎14的行進方向(以輪轂為中心，順時針或逆時針移動裝置2為軸心)，及采用一般習知的輪胎14坐標系，運動速度用以控制輪胎14滾動速度。當輪胎14接收到轉向器12發(fā)出的包含運動方向和運動速度第一輸出命令后，輪胎14行進方向會相對于y方向轉向±90°，同時配上輪胎14的正反轉，即可實現(xiàn)移動裝置2在各個方位上的直線運動，以下詳述控制器如何運算并驅動輪胎14旋轉。假設機身行進正前方向為0°，機身所欲轉的角度設定為θ。輪胎14目前的角度設定為α，假設機身行進正前方向為0°(0度角定義同機身)，兩角度順時針方向皆為正方向，r為「輪子旋轉方向」變數(shù)，為+1或是-1兩個值。當前進方向為0至90度時或者270至360度之間時，r取1，輪子正轉。當前進方向為90-270度時，r取-1輪子倒轉。則機身行進方向和輪胎14前進方向的關系如式3：

θ＝α+(90r+90)(式3)。

即機身所欲轉的角度是根據(jù)輪胎14當前的前進方向調整。故進行360度直行態(tài)樣時，輪式運動底盤1是采用了六輪轉彎法，此相較于一般習知的四輪轉彎法，多了兩個輪子的控制增加了控制器控制的復雜度。360度直行態(tài)樣可以直接調整俯視時六個輪子相對于+z軸的夾角，此適用于不用動到機身2以改變輪式運動底盤1的行進方向的轉動需求。

轉動模式時另一態(tài)樣為旋轉態(tài)樣，相對于360度直行態(tài)樣是運用在不用動到機身2，旋轉態(tài)樣是適用于需動到機身2以改變輪式運動底盤1的行進方向的需求。請參考圖11，圖11亦未揭示控制器。在旋轉態(tài)樣下，控制器會計算出調整輪胎14方向和每個輪胎14的轉速，以實現(xiàn)機身圍繞一特定的中心進行轉彎，以下詳述控制器如何運算并驅動車輪旋轉。圖11為輪式運動底盤1進行轉動模式之旋轉態(tài)樣，整體輪式運動底盤1運動的示意圖。由圖11可得，目前設定的旋轉中心c在機器人控制系統(tǒng)兩中心輪胎14(及輪胎142及輪胎145)輪軸軸心所連成之直線的延伸在線，所以在轉彎過程中，機器人控制系統(tǒng)兩中心輪胎14的相對于機身方向不會改變，會一直與機身保持平行狀態(tài)，此時由俯視看來，整體機器人控制系統(tǒng)轉彎過程可視為一寬度為d1的長方形(機身)繞著旋轉中心旋轉。由于在轉彎過程中各個輪子的轉動中心相同(將機器人控制系統(tǒng)視為一個質點)，因而每個輪胎14的轉彎角速度ω相同。假設輪胎142與輪胎144的輪軸軸心相距為d1(即機身寬度)，轉彎過程中，輪胎142行走速度為v1，輪胎145的行走速度為v2，則轉彎角速度可由式4求得：

此時輪胎142的行走速度可由式4推得，表示于式5：

輪胎145的行走速度可由式4推得，表示于式6：

根據(jù)此旋轉半徑，可得到輪胎142及輪胎145相對于旋轉中心c旋轉時之旋轉半徑。因為左側輪胎141、142、143前后的軸距與右側輪胎144、145、146前后的軸距是相同的，所以左側輪胎141、2、3的旋轉半徑是相同的，其為r外端，右側輪胎144、5、6的旋轉半徑是相同的，其為r內端。設定輪胎141與輪胎142的前后軸距為d2，根據(jù)勾股定理，可推得輪胎142的轉彎半徑，揭示于式7：

同樣的，輪胎145的轉彎半徑揭示于式8：

由于角速度相同，對應的輪胎142的行走速度可經由式5及式7推得，顯示于式9：

同樣的，輪胎145的行走速度可經由式6及式8推得，顯示于式10：

根據(jù)此時可獲得輪胎142的轉彎角度為輪胎145的轉彎角度為故進行旋轉態(tài)樣時，輪式運動底盤1是采用了六輪轉彎法。

請一并參考圖2及圖11，實際進行轉彎模式的旋轉態(tài)樣時，控制器(圖2及圖11皆未顯示)首先會輸出一個360度直行態(tài)樣和旋轉態(tài)樣訊號給六個車輪。假設輪胎14收到360度直行態(tài)樣訊號時，六個車輪會都偏轉相同的角度，并輸出包括旋轉角度及運動速度給控制器，控制器再根據(jù)當前的狀況，使用(式3)推算出機身所欲轉的角度θ，并包含在第二操作指令中以傳遞給移動裝置2，以達到操作者的目標角度。且不同時間亦有不同的機身所欲轉的角度。另外，當輪胎14收到旋轉態(tài)樣訊號時，輪胎141、143、144及146會先偏轉一特定角度，輪胎142及145不改變當前位置，并回傳包括輪胎142及145的行走速度、各輪胎14之間的距離及機器人控制系統(tǒng)轉彎角速度的第二物理量給控制器，控制器再依照(式4)至(式10)估算出輪胎142及145的轉彎角度、行走速度及一轉彎中心c后，回傳第二物理量(圖未示)，以旋轉機器人控制系統(tǒng)的機身，達到操縱者所需，且不同時間亦有不同的所需旋轉角度。

綜上所述，本發(fā)明提供一種輪式運動底盤1，不僅構造簡易，能藉由其包含的懸掛裝置11控制輪式運動底盤與地面的相對高度，使輪式運動底盤1能在多種地形及環(huán)境下穩(wěn)固的維持輪式運動底盤，其所附的輪胎14更可以讓輪式運動底盤正確且快速的移動到所欲移動的位置，配合移動裝置2為機器人或是車體可以進行不同的目的。另外，本發(fā)明所接露的輪式運動底盤1可行駛越障模式、爬坡模式、上下樓梯模式及轉彎模式，可進行在不同地形條件上的行進，適地性佳，故本可以廣泛運用在機器人及車子的底盤裝置上。

以上僅為本發(fā)明之較佳實施例，并非用以限定本發(fā)明之權利范圍；同時以上的描述，對于相關技術領域之專門人士應可明了及實施，因此其他未脫離本發(fā)明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利范圍中。