CN100567066C - 复合式越障行走系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合式越障行走系统，属于越障行走机构。其特征在于：由摇臂悬架(3)、差速平衡机构(2)、后轮(4)、前履带轮(13)组成，其中前履带轮(13)与摇臂悬架(3)铰接并在二者之间安装阻尼弹簧(5)，前履带轮(13)由履带(6)、内部支架(9)、驱动电机(8，20)、位于内部支架上方的两个驱动轮(7，19)、以及通过平行四边形机构(14)与内部支架(9)连接的位于下方的两个承重轮(12，16)组成，所述的平行四边形机构(14)两侧侧杆与内部支架(9)之间分别安装弹性挡块(10，18)。该复合式越障行走机构具有良好的越障性能、较强的地面适应性、易于控制、重量较轻，可用于多种特种探测车。

Description

复合式越障行走系统

技术领域

本发明涉及一种复合式越障行走系统，属于越障行走机构。

背景技术

探测车移动系统主要有：轮式、腿式、履带式及复合式，腿式步行探测机器人具有很强的地面适应性，机动性好，但是该型式行走机构运动速度慢，控制复杂。履带式移动系统具有良好的越障性能、较强的适应性，适合在崎岖的月面行驶，其适应范围广，运动效率高，但整体履带行走机构较笨重、复杂。单独一种结构形式的行走机构不能完成复杂探测环境的探测任务。近年来提出的复合式行走机构包括腿轮复合式(李金良，吕恬生，孙友霞.腿轮式机器人的运动原理及参数优化.机械设计，2003(8)：27-29)；轮-履-腿复合式(赵海峰，李小凡，姚辰，等.新型轮-腿-履带复合移动机构及稳定性分析.机器人，2006(6)：576-581)；及轮履复合式(段星光，黄强，李科杰.小型轮履复合式机器人设计及运动特性分析.机械工程学报，2005(8)：108-114)等。这些形式的复合结构均需要根据地形变化控制行走机构中各组成部件的位置及姿态，自主适应地形能力有待于提高。综合各行走机构的优点，设计一种集中轮式与履带式行走机构优点、可自主适应复杂环境、易于控制的复合式行走机构是经济发展和军事建设的共同需求。

发明内容

本发明的目的就是在综合各行走机构优点，克服其缺点的基础上，设计一种具有良好的越障性能、较强的地面适应性、易于控制、重量较轻的复合式越障行走机构。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种复合式越障行走系统，其特征在于：由摇臂悬架、差速平衡机构、后轮、前履带轮组成，其中前履带轮与摇臂悬架铰接并在二者之间安装阻尼弹簧，前履带轮由履带、内部支架、驱动电机、位于内部支架上方的两个驱动轮、以及通过平行四边形机构与内部支架连接的位于下方的两个承重轮组成，所述的平行四边形机构两侧侧杆与内部支架之间分别安装弹性挡块。平行四边形结构使两承重轮在叉形杆与侧杆的带动下较好适应地形，越障过程中可自主调整载荷在两承重轮上的分布，使同一履带轮两个承重轮上承担载荷比较接近，提高了履带轮结构主动适应地面的能力；弹性挡块可控制叉形杆和侧杆的旋转角度范围，确保承重轮以合适的姿态承重并使履带保持张紧状态。上述的差动平衡机构包括两个相对设置的锥齿轮及与它们配合的两个行星齿轮、两个一端分别与对应的锥齿轮固联另一端与对应的摇臂固联的差速齿轮轴、一个与两个行星轮均固连且与车体固联的行星轮轴，所述的差速齿轮轴利用轴承支撑于车体上。左右摇臂随地形起伏发生转动，车体重量在前后轮上的分布得到调整，同时左右摇臂通过左右差速齿轮轴带动差速器锥齿轮及行星轮运动，通过行星轮轴与车体相联调整越障过程中车体俯仰角。

上述的平行四边形机构构成为：以内部支架为基体；叉形摇杆的拐点与内部支架铰接，其一端连接所述的一个承重轮，另一端与横杆的一端铰接；侧杆的一端与内部支架铰接另一端连接所述的另一承重轮，侧杆的中部与横杆的另一端铰接。

与现有技术相比，本发明提供的新型复合式行走机构以履带轮结构作为越障前轮使探测车越障爬坡能力增强，并且可爬越近似于阶梯状的障碍物；摇臂悬架结构使探测车地形适应能力提高；差速平衡机构减少车体因地形变化所受扰动；履带轮悬架结构设计使承重轮具有较好的地面适应能力并保证行进中履带轮处于张紧状态。摇臂悬架结构及前履带轮的特殊结构设计使探测车能够根据地形变化自主调整行走姿态，自主适应各种复杂地形，降低了控制系统的设计难度。因此，安装该越障系统的特种探测车将融合轮式及履带式越障机构的优点，越障及爬坡能力高、地形适应能力强、整体重量较轻、易于控制。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1所示的实施例部分剖视的俯视图。

图3是图1所示的实施例后轮结构示意图。

图1是发明的说明书摘要附图。

图中标号名称：1.车体，2.差速平衡机构，3.摇臂悬架，4.后轮，5.摇臂悬架阻尼弹簧，6.履带，7、19.履带轮驱动轮，8、20.前轮驱动电机，9.内部支架，10、18.弹性挡块，11.叉形摇臂，12、16.承重轮，13.前履带轮，14.平行四边形机构，15.横杆，17.侧杆，21.锥齿轮，22.行星轮，23行星轮轴，24.轴承，25.差速锥齿轮轴，26.带凸缘的套环，27.小齿轮，28.后轮驱动电机，29.后轮轮架，30.大齿轮，31.后轮轮轴。

具体实施方式

结合图1和图2所示，本发明复合式越障行走系统结构及工作原理如下：

摇臂悬架3结构后端与支承后轮驱动电机的后轮轮架29联接，差速平衡机构2的两个差速齿轮轴25分别与左右摇臂悬架3中部相联接，在前后轮驱动电机8、20、28作用下探测车将行驶于不平路面上，左右摇臂悬架3随地形起伏发生转动，车体重量在前后轮上的分布得到调整，同时左右摇臂悬架3通过左右差速齿轮轴25带动差速器锥齿轮21及行星轮22运动，通过行星轮轴23与车体相联调整越障过程中车体1俯仰角。左右摇臂悬架3与前履带轮13之间通过弹簧阻尼5实现弹性联结，缓冲来自地面的振动冲击并调整前履带轮13以更好姿态适应复杂地形。叉形摇臂11与侧杆17及横杆15形成以内部支架9为基体的平行四边形结构14，该结构使两承重轮12，16在叉形摇臂11与侧杆17的带动下较好适应地形，越障过程中随地形起伏同侧两承重轮12，16可自主调整载荷在两轮上的分布，使同侧承重轮上承担载荷比较接近，带弹性挡块10，18和联接承重轮的平行四边形结构设计使履带6保持恒定的张紧力。每个前履带轮中的前后两驱动轮7，19分别由两电机8，20驱动，两驱动电机由同一控制器控制，确保两驱动轮同步，并提供足够大的越障动力。前履带轮结构有效轮径较大，且履带与地面附着力大，越障能力强，前轮跨越障碍物后整车重心前移，从而带动后轮跨越障碍物，当探测车需要进行转向运动时，通过控制左右驱动电机转速实现左右轮差速，从而完成车体转向运动。

结合图3所示，后轮结构如下：

后轮由安装于车轮轮架的行走电机驱动。电机28输出轴与小齿轮27相联，小齿轮27与大齿轮30啮合，大齿轮30固联在后轮轮轴31上，后轮轮轴与车架之间通过轴承相联，后轮车架29与摇臂3固定联结。

Claims (2)

1、一种复合式越障行走系统，其特征在于：由摇臂悬架(3)、差速平衡机构(2)、后轮(4)、前履带轮(13)组成，其中前履带轮(13)与摇臂悬架(3)铰接并在二者之间安装阻尼弹簧(5)，前履带轮(13)由履带(6)、内部支架(9)、驱动电机(8，20)、位于内部支架上方的两个驱动轮(7，19)、以及通过平行四边形机构(14)与内部支架(9)连接的位于下方的两个承重轮(12，16)组成，所述的平行四边形机构(14)两侧侧杆与内部支架(9)之间分别安装弹性挡块(10，18)；所述的差动平衡机构(2)包括两个相对设置的锥齿轮(21)及与它们配合的两个行星齿轮(22)、两个一端分别与对应的锥齿轮(21)固联另一端与对应的摇臂(3)固联的差速齿轮轴(25)、一个与两个行星轮(22)均固连且与车体固联的行星轮轴(23)，所述的差速齿轮轴(25)利用轴承(24)支承于车体(1)上。

2、根据权利要求1所述的复合式越障行走系统，其特征在于所述的平行四边形机构构成为：以内部支架(9)为基体；叉形摇杆(11)的拐点与内部支架(9)铰接，其一端连接所述的一个承重轮(12)，另一端与横杆(15)的一端铰接；侧杆(17)的一端与内部支架(9)铰接另一端连接所述的另一承重轮(15)，侧杆(17)的中部与横杆(15)的另一端铰接。

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