CN104828122B - 步轮行走机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步轮行走机构，包括车架、设置于所述车架底部的驱动轮以及用于平衡所述车架的足轮；所述足轮可锁死或转动至轮端面与竖直方向垂直，本发明的步轮行走机构，能够适应非结构地形的具有运输、钻探、推拉等功能，以克服现有步轮存在行驶平顺性差的缺点，以提高车轮在非结构地形上的通过性和良好的平顺性。

Description

步轮行走机构

技术领域

本发明涉及行走机构领域，具体是一种步轮行走机构。

背景技术

传统车轮在沙地等松软的非结构地形上行走时，会因为下陷打滑而导致通过性差甚至无法行走，为了解决车辆在这种非结构地形上作业的问题，国内外学者提出并研制了多种步行轮机构，而现有的步行轮机构实际上是一个可以滚动的多边形，当一个多边形在地面上滚动时会产生多边形效应，即步行轮在滚动时，其轮心会上下波动，速度也不均匀，例如当腿数为4条时，车轮顺势速度最大值与最小值可差一倍，而在某些情况下，例如转向时，左右车轮的速度不同，会导致左右车轮滚动的不同步，在左右轮非同步跨步时，会使车体产生倾斜和扭摆，对人机带来很大的震动，导致车辆失去传动车轮连续滚动的平顺性。

因此，为解决以上问题，需要针对非结构地形对移动系统高动态特性和强环境适应性的需求，提出一种适应非结构地形的具有运输、钻探、推拉等功能的步轮行走机构，以克服现有步轮存在行驶平顺性差的缺点，以提高车轮在非结构地形上的通过性和良好的平顺性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供能够一种适应非结构地形的具有运输、钻探、推拉等功能的步轮行走机构，以克服现有步轮存在行驶平顺性差的缺点，以提高车轮在非结构地形上的通过性和良好的平顺性。

本发明的步轮行走机构，包括车架、设置于车架底部的驱动轮以及用于平衡车架的足轮；足轮可锁死或转动至轮端面与竖直方向垂直；

进一步，所述足轮与车架之间连接有支撑腿；支撑腿能够向下伸出将车架撑起并沿车架前进方向摆动；

进一步，所述支撑腿与车架之间以可转动的方式连接有摇臂且支撑腿与车架之间还连接有用于驱动支撑腿向下伸出或缩回的第一推拉液压缸；

进一步，所述支撑腿与车架之间连接有用于驱动支撑腿绕摇臂外端摆动的第二推拉液压缸；

进一步，所述第一推拉液压缸活塞杆与摇臂同轴铰接于支撑腿中部，第二推拉液压缸活塞杆铰接于支撑腿上端；

进一步，所述第一推拉液压缸与第二推拉液压缸的缸体端同轴铰接于车架；

进一步，所述足轮轮轴与支撑腿之间设有连杆和曲柄，所述连杆下端铰接于所述足轮轮轴，连杆上端铰接于所述曲柄并通过曲柄驱动足轮端面与竖直方向垂直；

进一步，所述曲柄包括棘轮，所述棘轮端面设有与支撑腿连接的中心销以及与连杆连接的曲柄销，棘轮外圆面设有对其进行周向定位的棘槽；

进一步，所述车架为桁架结构；

进一步，所述驱动轮上设有内齿圈，步轮行走机构还包括与内齿圈配合用于驱动驱动轮转动的驱动齿轮，车架与驱动轮之间设有减震器。

本发明的有益效果是：本发明的步轮行走机构，采用人力车与手推车的构型原理，驱动轮起主要起承重作用，配合桁架结构的车架，可以有效提高结构的承载能力，因此，本发明具有较高的承载能力,车架两端的足轮在结构化地形行驶时，足轮随动用于辅助支撑作用，在非结构地形行驶时，足锁死或者其端面转动至于竖直方向垂直，使其端面与地面接触，此时足轮起着足底的角色，增加了轮地摩擦能力，另一方面，本发明保持了圆形车轮的特点，具有行驶平稳的有点，有效地消除了现有步轮的多边形效应，本发明的步轮行走机构，结构简单，控制简便，无需采用复杂的控制系统进行控制，因此，本机构具有较高的运行的可靠性与稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明在非结构地形行驶状态示意图；

图3为本发明的足轮的结构示意图；

图4为本发明的棘轮的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图。如图所示，本实施例的步轮行走机构，包括车架3、设置于车架3底部的驱动轮7以及用于平衡车架3的足轮5；足轮5可锁死或转动至轮端面与竖直方向垂直，本实施例的步轮行走机构，采用人力车与手推车的构型原理，驱动轮7起主要起承重作用，配合桁架结构的车架3，可以有效提高结构的承载能力，因此，本发明具有较高的承载能力,车架3两端的足轮5在结构化地形行驶时，足轮5随动用于辅助支撑作用，在非结构地形行驶时，足锁死或者其端面转动至于竖直方向垂直，使其端面与地面接触，此时足轮5起着足底的角色，增加了轮地摩擦能力，另一方面，本发明保持了圆形车轮的特点，具有行驶平稳的有点，有效地消除了现有步轮的多边形效应，本发明的步轮行走机构，结构简单，控制简便，无需采用复杂的控制系统进行控制，因此，本机构具有较高的运行的可靠性与稳定性。

本实施例中，所述足轮5与车架3之间连接有支撑腿1且支撑腿1能够向下伸出将车架3撑起并沿车架3前进方向摆动，在结构性地形行走时，支撑腿1能够使足轮5上下跳动以适应路面形状，在非结构性地形行走时，足轮5锁死或者转动至端面与底面接触，通过支撑腿1的摆动可使足轮5分担驱动轴所承担的重量，进一步增加本步轮机构的牵引力，或者支撑腿1将车架3撑起，使驱动轮7提升离开底面，仅依靠支撑腿1进行行走。

本实施例中，所述支撑腿1与车架3之间以可转动的方式连接有摇臂6且支撑腿1与车架3之间还连接有用于驱动支撑腿1向下伸出或缩回的第一推拉液压缸4，第一推拉液压缸4伸出可以使支撑腿1将车架3撑起，使驱动轮7提升，依靠支撑腿1进行行走。

本实施例中，所述支撑腿1与车架3之间以可转动的方式连接有摇臂6且支撑腿1与车架3之间还连接有用于驱动支撑腿1绕摇臂6外端转动的第二推拉液压缸2，本实施例中，摇臂6铰接于支撑腿1中部与车架3之间，第一推拉液压缸4活塞杆铰接于支撑腿1顶端，因此，通过控制第二推拉液压缸2伸缩能够直接控制支撑腿1沿前进方向摆动。

本实施例中，所述足轮轮轴10与支撑腿之间设有连杆11和曲柄12，所述连杆11下端铰接于所述足轮轮轴10，连杆11上端铰接于所述曲柄12并通过曲柄12驱动足轮端面与竖直方向垂直，此时，曲柄12、连杆11和足轮轮轴10之间形成曲柄12连杆11机构，通过电机驱动曲柄12转动，可以使足轮轮轴10转动，使足轮端面与竖直方向垂直。

本实施例中，所述曲柄12包括棘轮，所述棘轮端面设有与支撑腿连接的中心销14以及与连杆11连接的曲柄销13，棘轮外圆面设有对其进行周向定位的棘槽。

本实施例中，所述第一推拉液压缸4活塞杆与摇臂6同轴铰接于所述支撑腿1中部，所述第二推拉液压缸2活塞杆铰接于所述支撑腿1上端，通过控制第一推拉液压杆伸缩可以控制摇臂6摆动，最终驱动支撑腿1上下移动，第二推拉液压缸2用于控制支撑腿1绕其与摇臂6铰接端摆动，因此，在结构化地形行驶时，第一推拉液压缸4与第二推拉液压缸2能够灵活的控制足轮5沿前进方向摆动或者上下弹跳越过障碍，而在非结构化地形行驶时，第一推拉液压缸4与第二推拉液压缸2能够联动将中间的驱动轮7提升，从而可以增加前支撑腿1的支撑力进一步可以增加地面摩擦力，有利于整体机构的稳定性，并且中间的驱动轮7被提起后，可以增加机构整体的越障高度，进一步增加机构的越障能力。

本实施例中，所述第一推拉液压缸4与第二推拉液压缸2的缸体端同轴铰接于所述车架3，这种形式的布置结构能够使第一推拉液压缸4、第二推拉液压缸2、支撑腿1以及摇臂6之间形成桁架结构，有利于提高其结构的稳定性。

本实施例中，所述车架3为桁架结构，桁架结构是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。

本实施例中，所述车架3与驱动轮7之间设有减震器8；由桁架构成的车架3通过减震器8与驱动轮7的轮轴10连接，使驱动轮7可以承受车架3绝大部分的重量，使得步轮机构具有较高的运输能力，同时可以辅助安装如钻头、推铲等模块化工具，以实现步轮机构的钻探、推拉等工程作业能力。

本实施例中，所述驱动轮7上设有内齿圈9，所述步轮行走机构还包括与所述内齿圈9配合用于驱动驱动轮7转动的驱动齿轮，驱动齿轮可通过现有传动机构与发动机或电机等动力设备传动连接。所述驱动轮7与车架3之间设有减震器8安装座，所述减震器8安装座包括U型安装槽，所述减震器8设置于该U型安装槽内。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种步轮行走机构，其特征在于：包括车架、设置于所述车架底部的驱动轮以及用于平衡所述车架的足轮；所述足轮可锁死或转动至轮端面与竖直方向垂直；所述足轮与车架之间连接有支撑腿；所述支撑腿能够向下伸出将所述车架撑起并沿车架前进方向摆动；所述支撑腿与车架之间以可转动的方式连接有摇臂且支撑腿与车架之间还连接有用于驱动支撑腿向下伸出或缩回的第一推拉液压缸；所述支撑腿与车架之间连接有用于驱动支撑腿绕摇臂外端摆动的第二推拉液压缸。

2.根据权利要求1所述的步轮行走机构，其特征在于：所述足轮轮轴与支撑腿之间设有连杆和曲柄，所述连杆下端铰接于所述足轮轮轴，连杆上端铰接于所述曲柄并通过曲柄驱动足轮端面与竖直方向垂直。

3.根据权利要求2所述的步轮行走机构，其特征在于：所述曲柄包括棘轮，所述棘轮端面设有与支撑腿连接的中心销以及与连杆连接的曲柄销，棘轮外圆面设有对其进行周向定位的棘槽。

4.根据权利要求1所述的步轮行走机构，其特征在于：所述第一推拉液压缸活塞杆与摇臂同轴铰接于所述支撑腿中部，所述第二推拉液压缸活塞杆铰接于所述支撑腿上端。

5.根据权利要求3所述的步轮行走机构，其特征在于：所述第一推拉液压缸与第二推拉液压缸的缸体端同轴铰接于所述车架。

6.根据权利要求1所述的步轮行走机构，其特征在于：所述车架为桁架结构。

7.根据权利要求1所述的步轮行走机构，其特征在于：所述驱动轮上设有内齿圈，所述步轮行走机构还包括与所述内齿圈配合用于驱动驱动轮转动的驱动齿轮，所述车架与驱动轮之间设有减震器。