CN105109568B - 变形履带悬架及具有其的机器人移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变形履带悬架，其包括中间联接架、变形履带单元、变形驱动组件；所述变形履带单元为两个，均与所述中间联接架相连，且呈对称布置；所述变形履带单元的变形履带架为六杆机构，包括一个四杆运动链，履带轮不少于四个，所述履带轮包括驱动轮和改向轮，所述履带轮与四杆运动链的转动副及其杆件相连，履带包络于所述履带轮外；履带驱动组件驱动驱动轮并带动履带转动；所述变形驱动组件与所述变形履带单元的变形履带架相连并驱动变形履带架变形，并能始终保持履带底部水平。本发明还提出一种具有变形履带悬架的机器人移动平台，因为使用了变形履带悬架，提高了其地形适应性与通过性，也提高了其运动稳定性。

Description

变形履带悬架及具有其的机器人移动平台

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种变形履带悬架及具有其的机器人移动平台。

背景技术

履带行走悬架被广泛应用于移动机器人领域，在救援救灾、探测侦察、工业、农业和军事等方面占据重要地位，有良好的应用前景，尤其是在复杂、艰难的环境中，具备轮式移动机器人无法比拟的适应性和通过性，履带行走悬架是当前热门的研究领域。中国矿业大学研制了一种履带移动平台用W形履带悬架(申请号：CN201320552131.1)，其前后履带单元呈不规则四边形，履带行走部总成呈W形，有四段坡形履带段，有利于攀越障碍；履带底部的水平段增加了履带的接地面积，有利于克服松软、泥泞地形环境。然而，该W形履带悬架形状不可调节，无法克服更复杂的地形环境，在某种程度上限制了其地形通过性和环境适应能力，而当前对可变形履带行走悬架的报道相对较少。若履带悬架可根据地形主动的发生变形，将可提高履带式移动平台的地形适应性与地形通过性；通过履带悬架的变形可以改变移动平台的重心位置以及履带的接地尺寸可提高移动平台的运动稳定性。

在国家自然科学基金青年基金(批准号：51205391、51675518)的支持下，本发明人团队进一步进行研究，为克服上述的问题，探索一种变形履带悬架和具有该变形履带悬架机器人移动平台。

发明内容

本发明的一个目的旨在解决现有技术中存在的技术问题，提出一种变形履带悬架和具有该变形履带悬架的机器人，该变形履带悬架可根据地形的需要进行变形调节，提高了履带式机器人移动平台的地形适应性、地形通过性以及运动稳定性。

根据本发明实施例的变形履带悬架，包括：中间联接架、变形履带单元和变形驱动组件。所述变形履带单元为两个，包括第一变形履带单元和第二变形履带单元，且两个所述变形履带单元均与所述中间联接架相连，且呈前后对称布置，且所述变形履带单元包括变形履带架、履带轮、履带、履带驱动组件。所述变形履带架与所述中间联接架相连，所述变形履带架包括一个六杆机构，所述六杆机构包括：第一杆；第二杆，所述第二杆为三副元素构件，所述第二杆与所述第一杆相连，构成第一转动副；第三杆，所述第三杆与第二杆相连，构成第二转动副；第四杆，所述第四杆的一端与第三杆相连，构成第三转动副，所述第四杆的另一端与所述第一杆相连，构成第四转动副；所述第四杆、所述第一杆、所述第二杆和所述第三杆构成一个四杆运动链；第五杆，所述第五杆与第二杆相连，构成第五转动副；第六杆，所述第六杆与第五杆相连，构成第六转动 副，所述第六杆与第四杆、第一杆构成复合铰链；所述第六杆与所述中间联接架相连作为所述六杆机构的机架，所述第一杆、所述第四杆、所述第五杆为所述六杆机构的连架杆；且所述第六杆、所述第一杆、所述第二杆和所述第五杆构成一个平行四边形机构。所述履带轮不少于四个，所述履带轮与所述四杆运动链相连，所述履带轮包括驱动轮和改向轮；其中四个所述履带轮分别与所述四杆运动链的四个所述转动副同轴线相连，且四个所述履带轮的直径相同。所述履带包络于所述履带轮外，且其与所述驱动轮传动；所述履带驱动组件与所述驱动轮相连并驱动所述驱动轮。所述变形驱动组件不多于两个，所述变形驱动组件与所述变形履带单元的所述变形履带架相连并驱动所述变形履带架变形。

作为可选的，所述履带轮为四个，所述履带轮包括第一履带轮、第二履带轮、第三履带轮和第四履带轮，且所述第一履带轮、所述第二履带轮、所述第三履带轮和所述第四履带轮的直径相等，所述第一履带轮、所述第二履带轮、所述第三履带轮和所述第四履带轮分别与所述变形履带架的所述第一转动副、所述第二转动副、所述第三转动副、所述第四转动副同轴线相连。当所述履带轮的数量多于四个时，其余所述履带轮还可与所述四杆运动链的所述第一杆、所述第三杆、所述第四杆相连，所述履带轮对履带起到支撑改向作用。

作为进一步可选的，所述履带轮为五个，且所述履带轮还包括第五履带轮，所述第五履带轮与所述第一杆相连，且所述第五履带轮中心处于所述第一杆两端转动副中心连线的外侧；所述履带包络于五个所述履带轮外，形成可变形五边形履带。

作为另一进一步可选的，所述履带轮为六个，所述履带轮还包括第五履带轮和第六履带轮；所述第五履带轮与所述第一杆相连，且所述第五履带轮中心处于所述第一杆外侧且与所述第一杆两端的转动副中心构成三角形；所述第六履带轮与所述第四杆相连，且所述第六履带轮中心处于所述第四杆外侧且与所述第四杆两端的转动副中心构成三角形；所述履带包络于六个所述履带轮外，形成可变形六边形履带。

根据本发明的实施例，所述变形驱动组件为两个时，包括第一变形驱动组件和第二变形驱动组件，分别与所述第一变形履带单元的变形履带架和所述第二变形履带单元的变形履带架相连，并驱动所述变形履带架变形；所述变形驱动组件为一个时，所述变形驱动组件与所述中间联接架相连，且所述变形驱动组件与所述第一变形履带单元和所述第二变形履带单元均相连，并驱动所述变形履带架变形。

作为可选的，根据本发明的实施例，所述变形驱动组件为一个，所述变形驱动组件为连杆滑块式变形驱动组件，且包括：驱动连杆、滑块、滑块驱动件。所述驱动连杆为两个，记为第一驱动连杆和第二驱动连杆，所述第一驱动连杆与所述第一变形履带单元的所述变形履带架的六杆机构的一个连架杆可枢转地相连，所述第二驱动连杆与所述第二变形履带单元的所述变形履带架的六杆机构的相应的连架杆可枢转地相连，所述连架杆为三副元素构件。所述滑块与两个所述驱动连杆可枢转地相连，且所述滑块与所述中间联接架可移动地相连，构成移动副。所述滑块驱动件与所述滑块相连，并驱动滑块沿所述中间联接架移动。

作为另一可选的，根据本发明的另一实施例，所述变形驱动组件为一个，所述变形驱动 组件为齿轮式变形驱动组件，且其包括齿轮传动装置、齿轮驱动件。所述齿轮传动装置与所述第一变形履带单元的所述变形履带架和所述第二变形履带单元的所述变形履带架均相连，且所述齿轮传动装置包括：第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一变形履带单元的所述变形履带架的一个所述连架杆相连，且所述第一齿轮以所述连架杆与所述机架构成的转动副为回转中心；第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二变形履带单元的所述变形履带架的相应的所述连架杆相连，且所述第二齿轮以所述连架杆与所述机架构成的转动副为回转中心，且所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合。所述齿轮驱动件与所述齿轮传动装置相连，并驱动所述齿轮传动装置啮合转动。作为进一步可选，所述连架杆可选择所述第一杆，也可以选择所述第四杆。

作为可选的，根据本发明的一实施例，两个所述变形履带单元均以第四履带轮作为驱动轮，所述履带驱动组件为一个，所述履带驱动组件与两个所述驱动轮均相连并驱动两个所述驱动轮。

作为另一可选的，根据本发明的一实施例，两个所述变形履带单元均以第六履带轮作为驱动轮，所述履带驱动组件为两个，两个所述履带驱动组件分别与两个所述驱动轮相连并驱动两个所述驱动轮。

此外，本发明还提出了一种机器人移动平台，其包括主车体和两个上述变形履带悬架，两个所述变形履带悬架连接在所述主车体的左右两侧。

根据本发明的实施例的技术方案，所述变形履带单元包括变形履带架，所述变形履带架包括一个六杆机构，所述第六杆与所述中间联接架相连并作为机架。所述第一杆、所述第二杆、所述第三杆、所述第四杆构成一个四杆运动链。所述四杆运动链的四个转动副处均连接有所述履带轮，四个所述履带轮的直径相等，所述履带包络于所述履带轮外。所述六杆机构运动时，四个所述履带轮的位置随所述六杆机构的运动而发生改变，因此包络在所述履带轮外的所述履带的形状发生变化，且所述变形履带架在变化过程中所述履带的节线长度无需发生变化。又因所述第六杆、所述第一杆、所述第二杆和所述第五杆构成一个平行四边形机构。因此，采用此方案，当所述六杆机构运动时，所述第二杆可以始终保持同一姿态，若在所述变形履带悬架中所述第二杆两端的所述第一履带轮和所述第二履带轮间的履带段是水平的，这样所述第二杆所支撑的履带段在所述变形履带悬架变形时能够始终保持水平状态。

根据另一些实施例的技术方案，所述履带轮的数量大于四，除了在所述四杆运动链的转动副处连接有所述履带轮外，其余所述履带轮还可与所述四杆运动链的四个杆件相连，所述履带轮连接在四个所述杆件两端的转动副中心连线的外侧时，这样所述履带轮对所述履带起到改向作用，且增加所述履带的边数，且在所述变形履带架发生变形时，所述履带的节线长度也无需发生变化。增加所述履带轮后，所述履带的形状更有利于适应地形。

根据另一些实施例的技术方案，所述变形履带单元中的所述履带轮包括驱动轮与改向轮，根据具体实施例可选择不同位置的所述履带轮作为驱动轮，如可选择所述第四履带为驱动轮，当所述履带轮超过四个时，也可选择连接在所述四杆运动链的杆件上的所述履带轮作为驱动轮，如以所述第六履带轮作为驱动轮。所述驱动轮与所述履带传动，所述履带驱动组 件与所述驱动轮相连，并驱动所述履带在所述驱动轮与所述改向轮外转动，这样，实现了履带的转动以及变形履带悬架的移动。

所述履带驱动组件与所述驱动轮相连并驱动所述驱动轮。在某些具体实施例中，可使用两个所述履带驱动组件分别驱动两个所述变形履带单元；在另一些具体实施例中，两个所述变形履带单元可共用一个所述履带驱动组件，两个所述变形履带单元的所述驱动轮通过传动装置相连，比如采用挠性件传动，在具体实施时可采用链传动或同步带传动。

根据一些实施例的技术方案，所述变形驱动组件为两个时，两个所述变形驱动组件分别与两个所述变形履带单元相连，并可独立驱动所述变形履带单元的所述变形履带架发生变形。

根据一些具体实施例的技术方案，所述变形驱动组件为一个时，所述变形驱动组件与两个所述变形履带单元的所述变形履带架均相连，所述变形驱动组件可以同时驱动两个所述变形履带架变形。根据一些实施例，所述变形驱动组件采用连杆滑块式变形驱动组件，所述滑块与两个所述驱动连杆可枢转地相连，所述滑块与所述中间联接架可移动地相连，所述驱动连杆分别连接所述变形履带单元的所述变形履带架；又因所述第六杆与所述中间联接架相连，所述滑块驱动件驱动所述滑块沿所述中间联接架即所述六杆机构的机架做直线运动，所述滑块带动两个所述驱动连杆驱动所述变形履带架动作。采用此方案，实现了一个所述变形驱动组件对两个所述变形履带单元的变形驱动。

根据另一些具体实施例的技术方案，所述变形驱动组件为一个，采用了齿轮式变形驱动组件，所述齿轮传动装置的两个相互啮合齿轮分别与两个所述变形履带单元的所述变形履带架的所述连架杆相连，所述齿轮驱动件与所述齿轮传动装置相连，这样，可驱动两个所述变形履带单元同时变形。

通过上述技术方案，所述中间联接架、两个所述变形履带单元以及所述变形驱动组件相连为一体，组成了所述变形履带悬架；所述变形驱动组件驱动两个所述变形履带单元实现变形，可改变所述变形履带悬架的形状，如，可变形成W形、梯形和双梯形等形状。在因此，所述变形履带悬架可根据地形主动的发生变形以满足通过该地形的需要，这样将可大大提高履带式移动平台的地形适应性与地形通过性；因为履带的变形改变了移动平台的重心位置以及接地履带的长度，这样也可提高移动平台的稳定性。

根据本发明实施例的机器人移动平台，由于使用上述的变形履带悬架的缘故，可实现机器人移动平台的履带的变形，以提高机器人移动平台的地形适应性与通过性。

采用本发明的技术方案将能获得以下有益效果：(1)变形履带悬架的变形可提高履带悬架对地形的适应性与通过性；(2)通过变形履带悬架的变形可改变使用了所述变形履带悬架的机器人移动平台重心位置，也可增加履带接地长度，从而可提高运动稳定性；(3)本发明可以用来设计履带可变形的移动机器人和其他移动设备。

附图说明

图1是根据本发明实施例一的变形履带悬架的示意图；

图2是根据本发明实施例一的变形履带单元的示意图；

图3是根据本发明实施例一的变形履带悬架的主视图；

图4是图3所示变形履带悬架的立体图；

图5是图3所示变形履带悬架的另一立体图；

图6是图3所示变形履带悬架的变形履带单元的立体图(去除机架)；

图7是图3所示变形履带悬架最低位时的主视图；

图8是图3所示变形履带悬架最高位时的主视图；

图9是具有图3所示变形履带悬架的机器人移动平台的立体示意图；

图10是根据本发明实施例二的变形履带悬架最低位时的示意图；

图11是图10所示变形履带悬架中位时的示意图；

图12是图10所示变形履带悬架最高位时的示意图；

图13是根据本发明实施例三的变形履带悬架最低位时的示意图；

图14是图13所示变形履带悬架中位时的示意图；

图15是图13所示变形履带悬架最高位时的示意图；

图16是根据本发明实施例三的变形履带悬架最低位时的结构简图(去除部分结构)；

图17是图16所示变形履带悬架中位时的结构简图(去除部分结构)；

图18是图16所示变形履带悬架最高位时的结构简图(去除部分结构)；

图19是是根据本发明实施例四的变形履带悬架的主视图；

图20是是根据本发明实施例五的变形履带悬架的示意图；

附图标记：

1000变形履带悬架；2000主车体；

1中间联接架；

2变形履带单元；

201第一变形履带单元；202第二变形履带单元；

21变形履带架；

210四杆运动链；211第一杆；212第二杆；213第三杆；214第四杆；215第五杆；216第六杆；

2101第一转动副；2102第二转动副；2103第三转动副；2104第四转动副；2105第五转动副；2106第六转动副；

22履带轮；

221第一履带轮；222第二履带轮；223第三履带轮；224第四履带轮；225第五履带轮；226第六履带轮；

2201驱动轮；2202改向轮；

23履带；

24履带驱动组件；

241减速电机；242第一挠性件传动单元；243第二挠性件传动单元；

25支撑轮；

3变形驱动组件；

31驱动连杆；

311第一驱动连杆；312第二驱动连杆；

32滑块；

33滑块驱动件；

331丝杆；332丝杆驱动件；

34齿轮传动装置；

341第一齿轮；342第二齿轮；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，并进一步说明本发明，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图20详细描述根据本发明实施例的变形履带悬架，该变形履带悬架可用于机器人移动平台，进而可用于设计移动机器人，但不限于此，比如可应用于可变形的履带式运输车等。

实施例一

参照图1至图8；

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

如图1为根据本发明实施例一的变形履带悬架的示意图，图2为变形履带单元的示意图，根据本发明实施例一的变形履带悬架1000，包括：中间联接架1、变形履带单元2和变形驱动组件3。变形履带单元2为两个，包括第一变形履带单元201和第二变形履带单元202，且两个变形履带单元2均与中间联接架1相连，且呈前后对称布置。

如图2、3、4、5、6所示，变形履带单元2包括变形履带架21、履带轮22、履带23、履带驱动组件24。变形履带架21与中间联接架1相连，变形履带架21包括一个六杆机构，所述六杆机构包括：第一杆211；第二杆212，第二杆212为三副元素构件，第二杆212与第一杆211可枢转地相连，构成第一转动副2101；第三杆213，所述第三杆213与第二杆212可枢转地相连，构成第二转动副2102；第四杆214，第四杆214的一端与第三杆213可枢转地相连，构成第三转动副2103，第四杆214的另一端与第一杆211相连，构成第四转动副2104；第四杆214、第一杆、第二杆212和第三杆213构成一个四杆运动链210；第五杆215，第五杆215与第二杆212可枢转地相连，构成第五转动副2105；第六杆216，第六杆216与第五杆215可枢转地相连，构成第六转动副2106，第六杆216与第四杆214、第一杆211构成复合铰链；第六杆216与中间联接架1相连作为所述六杆机构的机架，第一杆211、第四杆214、第五杆215为所述六杆机构的连架杆；且第六杆216、第一杆211、第二杆212和第五杆215构成一个平行四边形机构。具体实施中，第六杆216与中间联接架1结构共用，即在中间联接架1上设置两个铰接孔，将第一杆211和第五杆215均与中间联接架1相铰连。本实施例一中，变形驱动组件3为一个，变形驱动组件3与两个变形履带单元2的变形履带架21相连并驱动变形履带架21变形。

本实施例一中，履带轮22为四个，履带轮22与四杆运动链210相连，履带轮22包括第一履带轮221、第二履带轮222、第三履带轮223和第四履带轮224，且第一履带轮221、第二履带轮222、第三履带轮223和第四履带轮224的直径相等，第一履带轮221、第二履带轮222、第三履带轮223和第四履带轮224分别与变形履带架21的第一转动副2101、第二转动副2102、第 三转动副2103和第四转动副2104同轴线相连。

履带轮22包括驱动轮2201和改向轮2202，履带23包络于履带轮22外；本实施例中，选择第四履带轮224做为驱动轮2201，其余履带轮22为改向轮2202。第一履带轮221和第四履带轮224之间的履带段，第一履带轮221和第二履带轮222之间的履带段，以及第二履带轮222和第三履带轮223之间的履带段上还设置了支撑轮25，支撑轮25与四杆运动链的构件相连，支撑轮25的直径小于履带轮22，用于支撑履带23，且不改变履带23的形状，支撑轮25可限制履带越障时的变形程度。履带驱动组件24与驱动轮2201相连并驱动驱动轮2201。本实施例中，采用了一个履带驱动组件24与中间联接架1相连，并通过挠性件传动驱动两个变形履带单元2的驱动轮2201转动。本实施例中，履带驱动组件24采用了减速电机241，通过第一挠性件传动单元242将动力传递给第二变形履带单元202，从而将动力传递给第一变形履带单元201和第二变形履带单元202，带动两个变形履带单元2的履带23转动。本实施例中的挠性件传动单位采用了链传动，在其他的实施例中，也可选择同步带传动。

根据本发明实施例一的变形履带悬架，其采用了一个变形驱动组件3，与第一变形履带单元201的变形履带架和第二变形履带单元202的变形履带架均相连并驱动其变形，本实施例中变形驱动组件3可为连杆滑块式变形驱动组件，其包括：驱动连杆31、滑块32和滑块驱动件33。驱动连杆31为两个，记为第一驱动连杆311和第二驱动连杆312，第一驱动连杆311与第一变形履带单元201的变形履带架21的一个连架杆可枢转地相连，本实施例中，所述连架杆为第五杆215，且第五杆215为三副元素构件；同样，第二驱动连杆312与第二变形履带单元202的变形履带架21的相应连架杆可枢转地相连，所述连架杆为第一变形履带单元202的第五杆215。滑块32与驱动连杆31可枢转地相连，且滑块32与中间联接架1可移动地相连，构成移动副。滑块驱动件33与滑块32相连，并驱动滑块32沿中间联接架1移动，本实施例中滑块驱动件33采用了丝杠驱动装置，其包括丝杆331和丝杆驱动件332，丝杆331与滑块32构成螺纹副，丝杆331与中间联接架1构成转动副；丝杆驱动件332与丝杆331连接并驱动丝杆331转动，本实施例中丝杆驱动件332采用减速电机。

通过上述技术方案，两个变形履带单元2、中间联接架1以及变形驱动组件3相连为一体，组成了所述变形履带悬架1000；变形驱动组件3驱动两个变形履带单元2实现变形，改变了变形履带悬架1000的形状。如图3中，变形履带悬架1000的形状呈双梯形。此时，有变形履带单元2的履带23被支撑为近似梯形，两个变形履带单元存在四段倾斜履带段，有利于攀越障碍。当变形履带悬架的变形履带单元2放平时，增长了履带23的接地长度，变形履带悬架1000的高度降低，如图7所示为变形履带悬架1000低位时的状态，此时履带接地长度最长，重心最低，具有良好的稳定性，有利于通过松软、泥泞地形。图8为变形履带悬架1000高位时的状态，此时重心最高，每个变形履带单元有两个段履带同时接地，履带接地长度较长，虽然重心高但稳定性较好。变形履带悬架可根据地形进行主动的变形以适应地形需要，将可大大提高使用该变形履带悬架的履带式移动平台的地形适应性与地形通过性，变形履带悬架的变形改变了移动平台的重心位置以及接地履带的长度，进而提高了使用本变形履带悬架的移动平台的稳定性。

根据本发明实施例的变形履带架21的六杆机构中的第一杆211、第二杆212、第五杆215与第六杆216构成平行四边形机构。当六杆机构运动时，第二杆212可以始终保持同一姿态，本实施例中，在变形履带架21中第二杆212两端的第一履带轮221和第二履带轮222间的履带段是水平的，这样第二杆212所支撑的履带段，在变形履带架21变形时能够始终保持水平状态。本实施例采用了一个变形驱动组件3，同时驱动第一变形履带单元201和第二变形履带单元202变形，所以第一变形履带单元201的底部水平履带段与第二变形履带单元202的底部水平履带段始终保持在同一平面。这样，不但能保证变形履带单元的一段履带段始终与地面接触，且在某些状态下还能实现多段履带同时水平触地，可有效增长履带的触地长度，如图7和图8中所示的状态，从而，提高了使用本变形履带悬架的移动平台的地形适应性与运动稳定性。

本实施例中，变形履带单元2中的驱动轮221与履带23啮合，履带驱动组件24驱动两个变形履带单元2的驱动轮221，驱动轮221驱动履带23在履带轮22外转动，实现了履带转动与行走运动。

在具体实施中，变形驱动组件3采用了连杆滑块变形驱动组件，滑块32与两个驱动连杆31可枢转地相连，驱动连杆31分别驱动与两个变形履带单元2的变形履带架21相连，滑块驱动件33驱动滑块32直线运动，并带动两个驱动连杆31驱动变形履带架21动作，从而实现了一个变形驱动组件3对两个变形履带单元2的变形驱动。本实施例中，滑块32的移动行程决定了第五杆215的转动角度，进而也决定了变形履带单元2的变形范围。这样，可以保证变形履带架21的四杆运动链210不会出现凹四边形的状态。从而，保证履带23始终可被履带轮22支撑。

实施例二

参照图10至图12；

作为可以选择的实施方案，如图10至图12为根据本发明实施例二的变形履带悬架的示意图，履带轮22的数量为五个。其中四个履带轮22分别记为与四杆运动链210的四个转动副相连，与实施例一的变形履带单元2相同，另外一个履带轮分别记为第五履带轮225，第五履带轮225与四杆运动链210的第一杆211相连，且第五履带轮225中心处于第一杆211两端转动副中心连线的外侧；且第五履带轮225中心与第一杆211两端的转动副中心构成三角形；本实施例中，第六杆216为六杆机构的机架，且与中间联接架1共用结构。履带23包络于履带轮22外，当四杆运动链210呈四边形时，履带呈五边形。本实施例中，第一变形履带单元201与第二变形履带单元202为对称结构，图10、图11、图12分别为根据本发明实施例二的变形履带悬架最低位、中位和最高位的状态图。

采用此技术方案，当第五履带轮225、第一履带轮221与第二履带轮222支撑的履带段共面时，第四履带轮224处于履带底面的上方，且有一定的距离，如图11所示；这样当选择第四履带轮224作为驱动轮2201时，变形履带单元2水平段接触地面时，驱动轮2201距离地面有一定的高度，可以较少异物进入驱动轮2201的几率。

实施例三

参照图13至图18；

作为可以选择的实施方案，如图13、图14和图15为根据本发明实施例三的变形履带悬架的示意图，分别展示其最高位、中位和最低位的状态。本实施例中履带轮22的数量为六个，其中四个履带轮22分别记为与四杆运动链210的四个转动副相连，与实施例一的变形履带单元2相同；另外两个履带轮分别记为第五履带轮225和第六履带轮226，第五履带轮225与四杆运动链210的第一杆211相连，且第五履带轮225中心处于第一杆211两端转动副中心连线的外侧；且第五履带轮225中心与第一杆211两端的转动副中心构成三角形，此结构与实施例二相同。第六履带轮226与四杆运动链210的第四杆214相连，且第六履带轮226中心处于第四杆214两端转动副中心连线的外侧，且第六履带轮226与第四杆214两端的转动副中心构成三角形。本实施例中，第六杆216为六杆机构的机架，且与中间联接架1共用结构，因此第一杆211和第四杆214均为连架杆。履带23包络于履带轮22外，因为第五履带轮225与第六履带轮226均在所连接杆件的外侧，这样也使第五履带轮225与第六履带轮226对履带23有支撑改向作用，因此增加了履带的边数。当四杆运动链210呈四边形时，履带23被支撑成六边形，如图14所示。

图16是根据本发明实施例三的变形履带悬架的结构图(去除了部分结构)。采用了与实施例一类似的连杆滑块式变形驱动组件。具体实施时，第五履带轮225的直径小于处于转动副处的履带轮22的直径。本实施例中的第五履带轮225的直径较小，近似于支撑轮。因在有效的变形范围内，第一履带轮221与第四履带轮224之间的履带段的长度不发生变化，因此，此处的第五履带轮225的直径可与安装在转动副处的履带轮22的直径不同。在第一履带轮221和第二履带轮222之间的履带段，以及第二履带轮222和第三履带轮223之间的履带段上还设置了支撑轮25来限制履带23在通过障碍地形时的变形程度。本实施例中，第一变形履带单元201与第二变形履带单元202为对称结构，图16、图17和图18分别为根据本发明实施例三的变形履带悬架最低位、中位和最高位的状态图。变形驱动组件3的组成与实施例一相似，不做说明。履带驱动组与实施例一相似，在图16-18中未详尽绘出，亦不做介绍。

采用此技术方案，当第五履带轮225与第一履带轮221、第二履带轮222支撑的履带段共面时，第四履带轮224处于履带底面的上方，且有一定的距离，如图13所示；这样当选择第四履带轮224作为驱动轮2201时，变形履带单元水平段接触地面时，驱动轮2201距离地面有一定的高度，可以较少异物进入驱动轮2201的几率。与第四杆214相连的第六履带轮226可将连接在第三履带轮223和第四履带轮224之间的履带段撑起，当第一履带轮221和第二履带轮222和第三履带轮223中心共线时，形成一段水平履带段，所述水平履带段与连接在第六履带轮226、第三履带轮223之间的履带段形成一定角度，如图15所示，这样在此状态下，即变形履带悬架处于最低位时，有利于履带对障碍物的攀爬。本实施例三在此状态下的地形适应性要优于图12所示实施例二的性能。

实施例四

参照图19；

图19为根据本发明实施例四的变形履带悬架的结构图，本实施四与实施例一的整体结构相似，本实施例四中第一变形履带单元201与第二变形履带单元202均与中间联接架1相连，但 两变形履带单元2的形状不同，第一变形履带单元201使用了六履带轮变形履带单元，履带最多边数为六段；第二变形履带单元202使用了五履带轮变形履带单元，履带最多边数为四段。且两个变形履带单元的底部的平履带段处于同一平面。

实施例五

参照图20；

图20为根据本发明实施例五的变形履带悬架的示意图，其变形履带单元2的形式与实施例三相同，亦为六履带轮变形履带单元。本实施例中变形履带单元2的第六履带轮226作为驱动轮2201，其余履带轮22作为改向轮2202，且每个变形履带单元2各设一个履带驱动组件与驱动轮2201相连并驱动驱动轮2201(图20中未绘出所述履带驱动组件)。本实施例采用了一个变形驱动组件3，分别与第一变形履带单元201的变形履带架21和第二变形履带单元202的变形履带架相连并驱动其变形。变形驱动组件3包括齿轮传动装置34和驱动单元。齿轮传动装置34与第一变形履带单元201的变形履带架和第二变形履带单元202的变形履带架相连，且齿轮传动装置34包括：第一齿轮341和第二齿轮342；第一齿轮341与第一变形履带单元201的变形履带架21的一个连架杆相连，且第一齿轮341以所述连架杆与所述机架构成的第四转动副2104为回转中心；在本实施例中，所述连架杆为第一杆211，第一齿轮341与第一杆211相连，两者可制作为一体。同样，第二齿轮342与第二变形履带单元202的变形履带架的第一杆相连，且第二齿轮342以第二变形履带单元202的第四转动副2104为回转中心，且第二齿轮342与第一齿轮341相啮合。所述齿轮驱动件与齿轮传动装置34相连并驱动齿轮传动装置34啮合转动。这样，第一齿轮341带动第一变形履带单元201发生变形，第二齿轮342带动第二变形履带单元202发生变形。所述齿轮驱动件可选择减速电机，在图20中所述齿轮驱动件未画出。

在其他实施例中，第一齿轮341可与第一履带单元201的第四杆214相连，相应的，第二齿轮342可与第二履带单元202的第四杆214相连。

本发明还提出了一种机器人移动平台，所述机器人移动平台包括上述的变形履带悬架1000，图9为利用本发明实施例一的变形履带悬1000设计的机器人移动平台，其包括主车体2000和两个上述的变形履带悬架1000，两个变形履带悬架1000连接在主车体2000的左右两侧。对于机器人移动平台的其他构成，已为现有技术，且为本领域的普通技术人员熟知，故不再详细描述。根据本发明实施例的机器人移动平台，由于使用上述的变形履带悬架1000的缘故，可实现机器人移动平台的履带的变形，以提高地形适应性与通过性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种变形履带悬架，其特征在于，包括：

中间联接架；

变形履带单元，所述变形履带单元为两个，两个所述变形履带单元均与所述中间联接架相连，且呈前后对称布置，所述变形履带单元包括：

变形履带架，所述变形履带架与所述中间联接架相连，所述变形履带架包括一个六杆机构，所述六杆机构包括：

第一杆；

第二杆，所述第二杆为三副元素构件，所述第二杆与所述第一杆相连，构成第一转动副；

第三杆，所述第三杆与第二杆相连，构成第二转动副；

第四杆，所述第四杆的一端与第三杆相连，构成第三转动副，所述第四杆的另一端与所述第一杆相连，构成第四转动副；所述第四杆、所述第一杆、所述第二杆和所述第三杆构成一个四杆运动链；

第五杆，所述第五杆与第二杆相连，构成第五转动副；

第六杆，所述第六杆与第五杆相连，构成第六转动副，所述第六杆、所述第四杆和所述第一杆构成复合铰链；所述第六杆与所述中间联接架相连作为所述六杆机构的机架，所述第一杆、所述第四杆、所述第五杆为所述六杆机构的连架杆；且所述第六杆、所述第一杆、所述第二杆和所述第五杆构成一个平行四边形机构；

履带轮，所述履带轮不少于四个，所述履带轮与所述四杆运动链相连，所述履带轮包括驱动轮和改向轮；其中四个所述履带轮分别与所述四杆运动链的四个所述转动副同轴线相连，且四个所述履带轮的直径相同；

履带，所述履带包络于所述履带轮外，且所述履带与所述驱动轮相传动；

履带驱动组件，所述履带驱动组件与所述驱动轮相连并驱动所述驱动轮；

变形驱动组件，所述变形驱动组件不多于两个，所述变形驱动组件与所述变形履带单元的所述变形履带架相连并驱动所述变形履带架变形。

2.根据权利要求1所述的变形履带悬架，其特征在于：所述履带轮包括第一履带轮、第二履带轮、第三履带轮和第四履带轮，且所述第一履带轮、所述第二履带轮、所述第三履带轮和所述第四履带轮的直径相等，所述第一履带轮、所述第二履带轮、所述第三履带轮和所述第四履带轮分别与所述变形履带架的所述第一转动副、所述第二转动副、所述第三转动副、所述第四转动副同轴线相连；当所述履带轮的数量多于四个时，其余所述履带轮还能够与所述四杆运动链的所述第一杆、所述第三杆、所述第四杆相连，所述履带轮对所述履带起到支撑改向作用。

3.根据权利要求1或2所述的变形履带悬架，其特征在于：所述履带轮为五个，且所述履带轮还包括第五履带轮，所述第五履带轮与所述第一杆相连，且所述第五履带轮中心处于所述第一杆两端转动副中心连线的外侧；所述履带包络于五个所述履带轮外，形成可变形五边形履带。

4.根据权利要求1或2所述的变形履带悬架，其特征在于：所述履带轮为六个，所述履带轮还包括第五履带轮和第六履带轮；所述第五履带轮与所述第一杆相连，且所述第五履带轮中心处于所述第一杆外侧且与所述第一杆两端的转动副中心构成三角形；所述第六履带轮与所述第四杆相连，且所述第六履带轮中心处于所述第四杆外侧且与所述第四杆两端的转动副中心构成三角形；所述履带包络于六个所述履带轮外，形成可变形六边形履带。

5.根据权利要求1所述的变形履带悬架，其特征在于：

所述变形履带单元包括第一变形履带单元和第二变形履带单元；

所述变形驱动组件为两个时，包括第一变形驱动组件和第二变形驱动组件，分别与所述第一变形履带单元的所述变形履带架和所述第二变形履带单元的所述变形履带架相连，并驱动所述变形履带架变形；

所述变形驱动组件为一个时，所述变形驱动组件与所述中间联接架相连，且所述变形驱动组件与所述第一变形履带单元的所述变形履带架和所述第二变形履带单元的所述变形履带架均相连，并驱动所述变形履带架变形。

6.根据权利要求5所述的变形履带悬架，其特征在于，所述变形驱动组件为一个，所述变形驱动组件为连杆滑块式变形驱动组件，且其包括：

驱动连杆，所述驱动连杆为两个，记为第一驱动连杆和第二驱动连杆，所述第一驱动连杆与所述第一变形履带单元的所述变形履带架的所述六杆机构的一个连架杆可枢转地相连，所述第二驱动连杆与所述第二变形履带单元的所述变形履带架的所述六杆机构的相应的连架杆可枢转地相连，所述连架杆为三副元素构件；

滑块，所述滑块与两个所述驱动连杆可枢转地相连，且所述滑块与所述中间联接架可移动地相连，构成移动副；

滑块驱动件，所述滑块驱动件与所述滑块相连，并驱动滑块沿所述中间联接架移动。

7.根据权利要求5所述的变形履带悬架，其特征在于，所述变形驱动组件为一个，所述变形驱动组件为齿轮式变形驱动组件，且其包括：

齿轮传动装置，所述齿轮传动装置与所述第一变形履带单元的所述变形履带架和所述第二变形履带单元的所述变形履带架均相连，且所述齿轮传动装置包括：

第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一变形履带单元的所述变形履带架的一个所述连架杆相连，且所述第一齿轮以所述连架杆与所述机架构成的转动副为回转中心；

第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二变形履带单元的所述变形履带架的相应的所述连架杆相连，且所述第二齿轮以所述连架杆与所述机架构成的转动副为回转中心，且所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合；

齿轮驱动件，所述齿轮驱动件与所述齿轮传动装置相连，并驱动所述齿轮传动装置啮合转动。

8.根据权利要求2所述的变形履带悬架，其特征在于：两个所述变形履带单元均以所述第四履带轮作为驱动轮，所述履带驱动组件为一个，所述履带驱动组件与两个所述驱动轮均相连并驱动两个所述驱动轮。

9.根据权利要求4所述的变形履带悬架，其特征在于：两个所述变形履带单元均以所述第六履带轮作为驱动轮，所述履带驱动组件为两个，两个所述履带驱动组件分别与两个所述驱动轮相连并驱动两个所述驱动轮。

10.一种机器人移动平台，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述变形履带悬架。