專利名稱：復(fù)合式越障行走系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合式越障行走系統(tǒng)，屬于越障行走機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
探測車移動(dòng)系統(tǒng)主要有輪式、腿式、履帶式及復(fù)合式，腿式步行探測機(jī)器 人具有很強(qiáng)的地面適應(yīng)性，機(jī)動(dòng)性好，但是該型式行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度慢，控制復(fù) 雜。履帶式移動(dòng)系統(tǒng)具有良好的越障性能、較強(qiáng)的適應(yīng)性，適合在崎嶇的月面行 駛，其適應(yīng)范圍廣，運(yùn)動(dòng)效率高，但整體履帶行走機(jī)構(gòu)較笨重、復(fù)雜。單獨(dú)一種 結(jié)構(gòu)形式的行走機(jī)構(gòu)不能完成復(fù)雜探測環(huán)境的探測任務(wù)。近年來提出的復(fù)合式行 走機(jī)構(gòu)包括腿輪復(fù)合式(李金良，呂恬生，孫友霞.腿輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理及 參數(shù)優(yōu)化.機(jī)械設(shè)計(jì)，2003 ( 8 ): 27-29 );輪-履-腿復(fù)合式(趙海峰，李小凡， 姚辰，等.新型輪一腿一履帶復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)及穩(wěn)定性分析.機(jī)器人，2006 ( 6 ): 576-581 );及輪履復(fù)合式(段星光，黃強(qiáng)，李科杰.小型輪履復(fù)合式機(jī)器人設(shè)計(jì) 及運(yùn)動(dòng)特性分析.機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2005 ( 8 ): 108-114)等。這些形式的復(fù)合結(jié) 構(gòu)均需要根據(jù)地形變化控制行走機(jī)構(gòu)中各組成部件的位置及姿態(tài)，自主適應(yīng)地形 能力有待于提高。綜合各行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種集中輪式與履帶式行走機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)、可自主適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境、易于控制的復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和軍事建設(shè) 的共同需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在綜合各行走機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種 具有良好的越障性能、較強(qiáng)的地面適應(yīng)性、易于控制、重量較輕的復(fù)合式越障行 走機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種復(fù)合式越障行走系統(tǒng)，其特征在于由搖臂懸架、差速平衡機(jī)構(gòu)、后輪、 前履帶輪組成，其中前履帶輪與搖臂懸架鉸接并在二者之間安裝阻尼彈簧，前履 帶輪由履帶、內(nèi)部支架、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、位于內(nèi)部支架上方的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、以及通過 平行四邊形機(jī)構(gòu)與內(nèi)部支架連接的位于下方的兩個(gè)承重輪組成，所述的平行四邊 形機(jī)構(gòu)兩側(cè)側(cè)桿與內(nèi)部支架之間分別安裝彈性擋塊。平行四邊形結(jié)構(gòu)使兩承重輪 在叉形桿與側(cè)桿的帶動(dòng)下較好適應(yīng)地形，越障過程中可自主調(diào)整載荷在兩承重輪 上的分布，使同一履帶輪兩個(gè)承重輪上承擔(dān)載荷比較接近，提高了履帶輪結(jié)構(gòu)主 動(dòng)適應(yīng)地面的能力；彈性擋塊可控制叉形桿和側(cè)桿的旋轉(zhuǎn)角度范圍，確保承重輪 以合適的姿態(tài)承重并使履帶保持張緊狀態(tài)。
上述的平行四邊形機(jī)構(gòu)構(gòu)成為以內(nèi)部支架為基體；叉形搖桿的拐點(diǎn)與內(nèi)部 支架鉸接，其一端連接所述的一個(gè)承重輪，另一端與橫桿的一端鉸接；側(cè)桿的一 端與內(nèi)部支架鉸接另 一端連接所述的另 一承重輪，側(cè)桿的中部與橫桿的另 一端鉸 接。
上述的差動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)相對設(shè)置的錐齒輪及與它們配合的兩個(gè)行星齒 輪、兩個(gè)一端分別與對應(yīng)的錐齒輪固聯(lián)另一端與對應(yīng)的搖臂固聯(lián)的差速齒輪軸、 一個(gè)與兩個(gè)行星輪均固連且與車體固聯(lián)的行星輪軸，所述的差速齒輪軸利用軸承 支撐于車體上。左右搖臂隨地形起伏發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，車體重量在前后輪上的分布得到 調(diào)整，同時(shí)左右搖臂通過左右差速齒輪軸帶動(dòng)差速器錐齒輪及行星輪運(yùn)動(dòng)，通過 行星輪軸與車體相聯(lián)調(diào)整越障過程中車體俯仰角。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的新型復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)以履帶輪結(jié)構(gòu)作為越障 前輪使探測車越障爬坡能力增強(qiáng)，并且可爬越近似于階梯狀的障礙物；搖臂懸架 結(jié)構(gòu)使探測車地形適應(yīng)能力提高；差速平衡機(jī)構(gòu)減少車體因地形變化所受擾動(dòng)； 履帶輪懸架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使承重輪具有較好的地面適應(yīng)能力并保證行進(jìn)中履帶輪處于 張緊狀態(tài)。搖臂懸架結(jié)構(gòu)及前履帶輪的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使探測車能夠根據(jù)地形變化 自主調(diào)整行走姿態(tài)，自主適應(yīng)各種復(fù)雜地形，降低了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。因此,
安裝該越障系統(tǒng)的特種探測車將融合輪式及履帶式越障機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，越障及爬坡 能力高、地形適應(yīng)能力強(qiáng)、整體重量較輕、易于控制。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1所示的實(shí)施例部分剖視的俯視圖。 圖3是圖l所示的實(shí)施例后輪結(jié)構(gòu)示意圖。 圖l是發(fā)明的說明書摘要附圖。
圖中標(biāo)號名稱1.車體，2.差速平衡機(jī)構(gòu)，3.搖臂懸架，4.后輪，5.搖臂 懸架阻尼彈簧，6.履帶，7、 19.履帶輪驅(qū)動(dòng)輪，8、 20.前輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，9.內(nèi)部 支架，10、 18.彈性擋塊，ll.叉形搖臂，12、 16.承重輪，13.前履帶輪，平 行四邊形機(jī)構(gòu)，15.橫桿，17.側(cè)桿，21.錐齒輪，22.行星輪，U行星輪軸，M. 軸承，25.差速錐齒輪軸，26.帶凸緣的套環(huán)，27.小齒輪，28.后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，29. 后輪輪架，30.大齒輪，31.后輪輪軸。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合圖1和圖2所示，本發(fā)明復(fù)合式越障行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理如下 搖臂懸架3結(jié)抅后端與支承后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的后輪輪架29聯(lián)接，差速平衡機(jī)構(gòu) 2的兩個(gè)差速齒輪軸25分別與左右搖臂懸架3中部相聯(lián)接，在前后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)8、 20、 28作用下探測車將行駛于不平路面上，左右搖臂懸架3隨地形起伏發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)， 車體重量在前后輪上的分布得到調(diào)整，同時(shí)左右搖臂懸架3通過左右差速齒輪軸 25帶動(dòng)差速器錐齒輪21及行星輪22運(yùn)動(dòng)，通過行星輪軸23與車體相聯(lián)調(diào)整越障 過程中車體1俯仰角。左右搖臂懸架3與前履帶輪13之間通過彈簧阻尼5實(shí)現(xiàn)彈 性聯(lián)結(jié)，緩沖來自地面的振動(dòng)沖擊并調(diào)整前履帶輪13以更好姿態(tài)適應(yīng)復(fù)雜地形。 叉形搖臂11與側(cè)桿17及橫桿15形成以內(nèi)部支架9為基體的平行四邊形結(jié)構(gòu)14, 該結(jié)構(gòu)使兩承重輪12, 16在叉形搖臂11與側(cè)桿17的帶動(dòng)下較好適應(yīng)地形，越障
過程中隨地形起伏同側(cè)兩承重輪12, 16可自主調(diào)整載荷在兩輪上的分布，使同側(cè) 承重輪上承擔(dān)載荷比較接近，帶彈性擋塊IO， 18和聯(lián)接承重輪的平行四邊形結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)使履帶6保持恒定的張緊力。每個(gè)前履帶輪中的前后兩驅(qū)動(dòng)輪7， 19分別由 兩電機(jī)8， 20驅(qū)動(dòng)，兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)由同一控制器控制，確保兩驅(qū)動(dòng)輪同步，并提供 足夠大的越障動(dòng)力。前履帶輪結(jié)構(gòu)有效輪徑較大，且履帶與地面附著力大，越障 能力強(qiáng)，前輪跨越障礙物后整車重心前移，從而帶動(dòng)后輪跨越障礙物，當(dāng)探測車 需要進(jìn)行轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過控制左右驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)左右輪差速，從而完成車 體轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。
結(jié)合圖3所示，后輪結(jié)構(gòu)如下
后輪由安裝于車輪輪架的行走電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)28輸出軸與小齒輪27相聯(lián)， 小齒輪27與大齒輪30嚙合，大齒輪30固聯(lián)在后輪輪軸31上，后輪輪軸與車架 之間通過軸承相聯(lián)，后輪車架29與搖臂3固定聯(lián)結(jié)。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合式越障行走系統(tǒng)，其特征在于由搖臂懸架(3)、差速平衡機(jī)構(gòu)(2)、后輪(4)、前履帶輪(13)組成，其中前履帶輪(13)與搖臂懸架(3)鉸接并在二者之間安裝阻尼彈簧(5)，前履帶輪(13)由履帶(6)、內(nèi)部支架(9)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8，20)、位于內(nèi)部支架上方的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(7，19)、以及通過平行四邊形機(jī)構(gòu)(14)與內(nèi)部支架(9)連接的位于下方的兩個(gè)承重輪(12，16)組成，所述的平行四邊形機(jī)構(gòu)(14)兩側(cè)側(cè)桿與內(nèi)部支架(9)之間分別安裝彈性擋塊(10，18)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的復(fù)合式越障行走系統(tǒng)，其特征在于所述的平行四邊 形機(jī)構(gòu)構(gòu)成為以內(nèi)部支架(9)為基體；叉形搖桿(11)的拐點(diǎn)與內(nèi)部支架(9) 鉸接，其一端連接所述的一個(gè)承重輪(12),另一端與橫桿(15)的一端鉸接；側(cè) 桿(l7)的一端與內(nèi)部支架(9)鉸接另一端連接所述的另一承重輪(15)，側(cè)桿(17)的中部與橫桿(15)的另一端鉸接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的復(fù)合式越障行走系統(tǒng)，其特征在于所述的差動(dòng)平衡 機(jī)構(gòu)(2)包括兩個(gè)相對設(shè)置的錐齒輪(21)及與它們配合的兩個(gè)行星齒輪(22)、 兩個(gè)一端分別與對應(yīng)的錐齒輪(21)固聯(lián)另一端與對應(yīng)的搖臂(3)固聯(lián)的差速齒 輪軸(25)、 一個(gè)與兩個(gè)行星輪(22)均固連且與車體固聯(lián)的行星輪軸(23),所 述的差速齒輪軸(25)利用軸承(24)支承于車體(1)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合式越障行走系統(tǒng)，屬于越障行走機(jī)構(gòu)。其特征在于由搖臂懸架(3)、差速平衡機(jī)構(gòu)(2)、后輪(4)、前履帶輪(13)組成，其中前履帶輪(13)與搖臂懸架(3)鉸接并在二者之間安裝阻尼彈簧(5)，前履帶輪(13)由履帶(6)、內(nèi)部支架(9)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8，20)、位于內(nèi)部支架上方的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(7，19)、以及通過平行四邊形機(jī)構(gòu)(14)與內(nèi)部支架(9)連接的位于下方的兩個(gè)承重輪(12，16)組成，所述的平行四邊形機(jī)構(gòu)(14)兩側(cè)側(cè)桿與內(nèi)部支架(9)之間分別安裝彈性擋塊(10，18)。該復(fù)合式越障行走機(jī)構(gòu)具有良好的越障性能、較強(qiáng)的地面適應(yīng)性、易于控制、重量較輕，可用于多種特種探測車。
文檔編號B62D55/00GK101181911SQ20071019163
公開日2008年5月21日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者尚偉燕, 李舜酩 申請人:南京航空航天大學(xué)