CN105128961B - 变形履轮复合悬架及具有其的移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变形履轮复合悬架，其包括中间联接架、变形履带单元、变形驱动组和车轮单元；变形履带单元和车轮单元均为两个，均与中间联接架相连，且呈对称布置；变形履带单元的变形履带架为四杆机构，履带轮不少于四个，且与四杆机构的转动副及其杆件相连，履带包络于所述履带轮外；所述变形驱动组件与所述变形履带架相连并驱动其变形。当变形履带单元与地面接触时，车轮不与地面接触；变形履带单元向上发生变形并脱离地面时，车轮可接触并支撑地面；这样实现了履带与车轮行走模式的转换。本发明还提出一种具有变形履轮复合悬架的移动平台，因为使用了变形履轮复合悬架，提高了其地形适应性与通过性，也提高了其运动稳定性。

Description

变形履轮复合悬架及具有其的移动平台

技术领域

本发明涉及移动技术领域，尤其涉及一种变形履轮复合悬架及具有其的移动平台，可用于移动机器人。

背景技术

履带行走悬架被广泛应用于移动平台装置尤其移动机器人领域，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进而可提高移动平台的运动稳定性。另外，履带行走装置的效率较低，功耗大，在一些平坦地形其优势弱于轮式行走装置。在一些特殊的工况下，轮式行走装置的优势更为明显，如在轨道上采用了轮式行走装置效率较高。为此，为了更好的地形适应性，设计一种可变形的履轮复合悬架以及使用该悬架的移动平台十分必要。

在国家自然科学基金青年基金(批准号：51205391)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，探索一种变形履轮复合悬架和具有该变形履轮复合悬架的移动平台。

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，提出一种变形履轮复合悬架和具有该变形履轮复合悬架的移动平台，该变形履轮复合悬架可根据地形的需要进行变形调节，形成不同形状的履带行走机构，提高了履带行走机构的地形适应性、地形通过性以及运动稳定性；也可进行履带式和轮式行走模式的变换，进一步提高本发明的适应性。

根据本发明实施例的变形履轮复合悬架，包括：中间联接架、变形履带单元、变形驱动组件和车轮单元。所述变形履带单元为两个，且包括第一变形履带单元和第二变形履带单元；两个所述变形履带单元均与所述中间联接架相连，且呈对称布置。所述变形履带单元包括变形履带架、履带轮、履带和履带驱动组件；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四杆机构，所述四杆机构包括四个杆件，分别为：机架，所述机架与所述中间联接架相连；第一连架杆，所述第一连架杆与所述机架相连，构成第一转动副；第二连架杆，所述第二连架杆与所述机架相连，构成第四转动副；连杆，所述连杆的一端与所述第一连架杆相连，构成第二转动副，所述连杆的另一端与所述第二连架杆相连，构成第三转动副。所述履带轮不少于四个，所述履带轮与所述四杆机构相连，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机构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，且所述履带与所述驱动轮相传动；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。所述车轮单元为两个，所述车轮单元与中间联接架相连，且呈对称布置，所述车轮单元包括车轮和车轮驱动件；当所述变形履带单元与地面接触时，所述车轮不与地面接触；当所述变形履带单元向上发生变形时，所述变形履带单元脱离地面，所述车轮可接触并支撑地面。

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四杆机构的所述第一转动副、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，所述履带轮还可与所述四杆机构的所第一连架杆、所述第二连架杆、所述连杆相连，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四杆机构的所述第一连架杆相连，且所述第五履带轮中心处于所述第一连架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。

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，且包括齿轮传动装置、齿轮驱动组件。所述齿轮传动装置与两个所述变形履带单元的所述变形履带架的所述四杆机构均相连，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所述四杆机构的一个连架杆相连，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所述四杆机构的相应的连架杆相连，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。所述齿轮驱动组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连架杆，也可以选择所述第二连架杆。

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所述四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四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一履带轮作为驱动轮，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。作为其他可选的，根据本发明的另一些实施例，两个所述变形履带单元均以第三履带轮作为驱动轮，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。

作为可选，所述车轮单元还包括车轮摇架，所述车轮摇架中部与中间联接架可枢转地相连，所述车轮与车轮摇架的一端相连；所述车轮摇架的另一端设有滚轮，所述滚轮可与所述变形履带架的四杆机构的杆件相接触，所述四杆机构的杆件可带动所述滚轮上下运动，从而带动所述车轮摇架摆动。

作为可选，所述车轮单元的所述车轮可采用普通车轮，所述车轮可采用轮毂电机车轮，所述车轮可采用轨道轮。

此外，本发明还提出了一种移动平台，其包括主车体和两个上述变形履轮复合悬架，两个变形履轮复合悬架连接在所述主车体的左右两侧。

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、两个车轮单元以及所述变形驱动组件相连为一体，组成了所述变形履轮复合悬架；所述变形驱动组件驱动两个所述变形履带单元实现变形，可改变所述变形履轮复合悬架的形状，可变形成W形、近似梯形等。因此，所述变形履轮复合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，这样将可大大提高使用所述变形履轮复合悬架的履带式移动平台的地形适应性与地形通过性；因为变形改变了移动平台的重心位置，以及接地履带的长度，也可提高移动平台的稳定性；也可实现履带行走模式与轮式行走模式的变换。

具体而言，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四杆机构，所述四杆机构的四个所述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。采用此技术方案，所述四杆机构运动时，四个所述履带轮的位置随四杆机构变形而发生变化，因此包络在所述履带轮外的所述履带的形状发生变化，且在所述变形履带架变化过程中所述履带的节线长度不需发生变化。

根据另一些实施例的技术方案，所述履带轮的数量大于四，除了在所述四杆机构的转动副处连接有履带轮外，其余所述履带轮还可与所述四杆机构的杆件相连，所述履带轮连接在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支撑改向作用，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不需发生变化。采用此技术方案，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，所述驱动轮与所述履带传动，所述改向轮对履带只起到支撑改向作用，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。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，如可选择所述第一履带轮为驱动轮，也可选择所述第三履带轮作为驱动轮。

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，可使用两个履带驱动组件分别驱动两个所述变形履带单元；采用此方案可实现所述变形履带单元的独立变形。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，每个所述变形驱动组件分别与一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，所述变形驱动组件均与两个所述变形履带的变形履带架相连，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，所述驱动连杆分别连接所述变形履带单元的变形履带架；所述滑块驱动件驱动所述滑块直线运动，并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驱动。

采用上述的采用齿轮式变形驱动组件的方案，所述齿轮传动装置的两个相互啮合的齿轮分别与两个所述变形履带单元的变形履带架的连架杆相连，所述齿轮驱动组件与所述齿轮传动装置相连，可驱动两个所述变形履带单元同时变形。

根据一些实施例，所述车轮单元的车轮可采用普通车轮，可采用轮毂电机车轮，可采用轨道轮。当采用轮毂电机车轮时，车轮本身具有动力，无需将变形履带单元的动力传递给车轮。采用轨道轮时，所述变形履轮复合悬架在轮式行走模式下可在钢轨上运行。

根据一些可选的实施例，所述车轮通过所述车轮摇架与所述中间联接架相连时，所述车轮摇架摆动可带动车轮上下摆动。当所述变形履轮复合悬架在履带行走模式的最低位时，所述滚轮与所述变形履带架的所述四杆机构的一个杆件接触，以第一连架杆为例，因为所述车轮摇架的存在所述第一连架杆的位置限定了所述车轮单元的位置，此时所述履带被放平与地面接触时，所述车轮与地面不接触。当所述变形履轮复合悬架向上发生变形时，所述第一连架杆向上摆动带动与其接触的所述滚轮向上运动，使得所述车轮摇架摆动，带动所述车轮下降；所述车轮与地面接触后，所述履带脱离地面，实现了所述变形履轮复合悬架的履带行走模式向轮式行走模式的转变。

根据本发明实施例的移动平台，由于使用上述的变形履轮复合悬架的缘故，可实现移动平台的履带的变形以及履带行走模式与轮式行走模式的变换，可提高移动平台的地形适应性与通过性，所述移动平台可以用于设计移动机器人。

采用本发明的技术方案将能获得以下有益效果：(1)变形履轮复合悬架的变形，可提高所述变形履轮复合悬架对地形的适应性与通过性；(2)通过变形履轮复合悬架的变形可改变机器人移动平台重心位置，增加履带接地长度，从而提高运动稳定性；(3)能够实现变形履轮复合悬架的履带行走模式与轮式行走模式的变换，具有更广的适应性；(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轮复合悬架的示意图

图2是图1所示变形履轮复合悬架最高位时的示意图；

图3是图1所示变形履轮复合悬架履带行走模式下最低位时的示意图；

图4是图1所示变形履轮复合悬架轮式行走模式下的示意图；

图5是根据本发明实施例一的变形履轮复合悬架的立体图；

图6是根据本发明实施例一的变形履带单元的立体图；

图7是图5所示变形履轮复合悬架的另一立体图；

图8是图5所示变形履轮复合悬架的主视图(去除部分结构)；

图9是图5所示变形履轮复合悬架最高位时的结构立体图；

图10是图5所示变形履轮复合悬架最高位时的主视图；

图11是图5所示变形履轮复合悬架的履带行走模式下最低位时的结构立体图；

图12是图5所示变形履轮复合悬架的履带行走模式下最低位时的结构主视图；

图13是图5所示变形履轮复合悬架的轮式行走模式的结构立体图；

图14是图5所示变形履轮复合悬架的轮式行走模式的结构主视图；

图15是采用图5所示变形履轮复合悬架设计的移动平台的立体图；

图16是图15所示移动平台最高位时的立体图；

图17是图15所示移动平台履带行走模式下最低位时的结构立体图；

图18是图15所示移动平台轮式行走模式下的结构立体图；

图19是图15所示移动平台移动在左右不平地形的状态立体图；

图20是图15所示移动平台移动在左右不平地形的状态主视图；

图21是根据本发明实施例二的变形履轮复合悬架的立体图(轮式行走模式时)；

图22是根据本发明实施例二的变形履轮复合悬架的主视图(轮式行走模式时)；

图23是根据本发明实施例三的变形履轮复合悬架的立体图(轮式行走模式时)；

图24是根据本发明实施例三的变形履轮复合悬架的主视图(轮式行走模式时)；

图25是图23所示的变形履轮复合悬架设计的移动平台在轨道上移动时的状态立体图；

图26是图23所示的变形履轮复合悬架设计的移动平台在轨道上移动时的状态平面图；

图27是根据本发明实施例四的变形履轮复合悬架最高位时的示意图；

图28是根据本发明实施例四的变形履轮复合悬架中位时的示意图；

图29是根据本发明实施例四的变形履轮复合悬架履带行走模式最低位时的示意图；

图30是根据本发明实施例四的变形履轮复合悬架轮式行走模式时的示意图；

附图标记：

1000 变形履轮复合悬架；2000 主车体；3000 钢轨

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 四杆机构；211 第一连架杆；212 第二连架杆；213 连杆；214 机架；

2101 第一转动副；2102 第二转动副；2103 第三转动副；2104 第四转动副；

22 履带轮；

2201 驱动轮；2202 改向轮；

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；

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 齿轮传动装置；

311 第一齿轮；312 第二齿轮；

32 齿轮驱动组件；

321 驱动齿轮；322 旋转驱动件；

33 驱动连杆；

331 第一驱动连杆；332 第二驱动连杆；

34 滑块；

4 车轮单元；

41 车轮；

411 普通车轮；412 轮毂电机车轮；413 轨道轮；

42 车轮驱动件；

421 取力挠性件传动单元；

43 车轮摇架；

44 滚轮

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30详细描述根据本发明实施例的变形履轮复合悬架及具有其的移动平台，该变形履轮复合悬架可用于移动平台，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轮复合运输车等。

实施例一

参照图1至图20；

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轮复合悬架的示意图，图5、图7、图8为其结构图，根据本发明实施例一的变形履轮复合悬架1000，包括：中间联接架1、变形履带单元2、变形驱动组件3和车轮单元4。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。本实施例中的中间联接架1呈对称框架结构，为变形履带单元2和变形驱动组件3和车轮单元4提供了联接架。

如图6所示，本实施例的变形履带单元2包括变形履带架21、履带轮22、履带和履带驱动组件24；变形履带架21与中间联接架1相连，变形履带架21包括一个四杆机构210，四杆机构210包括四个杆件，分别为：机架214，机架214与中间联接架1相连；第一连架杆211，第一连架杆211与机架214相连，构成第一转动副2101；第二连架杆212，第二连架杆212与机架214相连，构成第四转动副2104；连杆213，连杆213的一端与第一连架杆211相连，构成第二转动副2102，连杆213的另一端与第二连架杆212相连，构成第三转动副2103。履带轮22不少于四个，履带轮22与四杆机构210相连，履带轮22包括驱动轮2201和改向轮2202；本实施例中，变形履带单元2采用了五个履带轮22，其中四个履带轮22分别与四杆机构210的四个所述转动副同轴线相连，且四个履带轮22的直径相同。履带23包络于履带轮22外，且履带23与驱动轮2201相传动；履带驱动组件24与驱动轮2201相连并驱动驱动轮2201。

如图5、图6、图7、图8所示，本实施例的变形驱动组件3为一个，变形驱动组件3与中间联接架1相连，且变形驱动组件3与第一变形履带单元201和第二变形履带单元202均相连，并驱动变形履带架21变形。车轮单元4为两个，车轮单元4与中间联接架1相连，且呈对称布置，车轮单元4处于变形履带单元2的一侧，车轮单元4包括车轮和车轮驱动件42；当变形履带单元2与地面接触时，车轮41不与地面接触；当变形履带单元2向上发生变形时，变形履带单元2脱离地面，车轮41可支撑地面。

因为变形履带单元2的变形履带架21的四杆机构210的机架214与中间联接架1相连，因此具体实施时，机架214与中间联接架1可共用结构，因此可以中间联接架1作为变形履带架21的四杆机构210的机架214，图6为变形履带单元2的结构图。在变形履带单元2中，履带轮22包括第一履带轮221、第二履带轮222、第三履带轮223、第四履带轮224和第五履带轮225，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分别与四杆机构210的第一转动副2101、第二转动副2102、第三转动副2103、第四转动副2104同轴线相连。第五履带轮225与四杆机构210的第一连架杆211相连，且第五履带轮225中心处于第一连架杆211两端转动副中心连线的外侧；本实施例中，选取了第一履带轮221作为驱动轮2201，其余四个履带轮22均作为改向轮2202。本实施例中，变形履带单元2的变形履带架21的四杆机构210中的第一连架杆211、连杆213和第二连架杆212上还设置了支撑轮25，支撑轮25比履带轮22略小，支撑轮25辅助对履带23起到支撑作用，但不改变履带23形状。这样，当四杆机构210不存在共线的构件时，五个履带轮22可将履带23支撑成五边形，如图1、图6所示的状态。

根据本发明的实施例一，变形驱动组件3为一个，如图5、图8所示，其中图8移除了部分结构，变形驱动组件3为齿轮式变形驱动组件，且包括齿轮传动装置31、齿轮驱动组件32。齿轮传动装置31与两个变形履带单元2的变形履带架21的四杆机构210均相连，且齿轮传动装置31包括：第一齿轮311，第一齿轮311与第一变形履带单元201的变形履带架21的四杆机构210的一个连架杆(本实施例选用了第一连架杆211)相连，且第一齿轮311以所述连架杆与机架214构成的转动副为回转中心；第二齿轮312，第二齿轮312与第二变形履带单元202的变形履带架21的四杆机构210的相应的连架杆(即第二变形履带单元202的第一连架杆211)相连，且第二齿轮312以所述连架杆与机架214构成的转动副为回转中心，且第二齿轮312与第一齿轮311相啮合。齿轮驱动组件32与齿轮传动装置31相连，并驱动齿轮传动装置31啮合转动。本实施例中，齿轮驱动组件32还包括旋转驱动件322和驱动齿轮321，驱动齿轮321与旋转驱动件322相连，驱动齿轮321与齿轮传动装置31的一个齿轮相啮合。本实施例中，旋转驱动件322采用了减速电机，驱动齿轮321与第一齿轮311相啮合。在本实施例的设计中，如图5所示，第一连架杆211的一端设有连接第一履带轮221(即驱动轮2201)的安装叉，第一齿轮311与第一变形履带单元201的第一连架杆211固定连接在一起，且第一齿轮311设计为左右分体齿轮，分别与安装叉的两个侧板相连；安装了第一履带轮221后，第一齿轮311的两分体结构处于第一履带轮221的两侧。同样，第二齿轮312与第一齿轮311具有相同的结构，与第二变形履带单元202的第一连架杆211固定连接在一起。采用上述方案与结构，旋转驱动件322驱动驱动齿轮321，驱动齿轮321驱动齿轮传动装置31转动，齿轮传动装置31带动对称布置的第一变形履带单元201和第二变形履带单元202的变形履带架21发生变形。

本实施例中，因为两个变形履带单元2的第一履带轮221相对中间联接架1位置不变，且相距较近。选择第一履带轮221为驱动轮2201，因两者距离较近采用传动装置可实现两者的连接，这样利用一个履带驱动组件24可驱动两个驱动轮2201转动。如图5、图7、图8所示，在具体的实施中，履带驱动组件24为一个，履带驱动组件24与两个变形履带单元2的驱动轮2201均相连并驱动两个驱动轮2201转动。两个变形履带单元2的驱动轮2201通过第二挠性件传动单元243相连，保证了两个变形履带单元2可同步同向转动，所述履带驱动件固定在中间联接架1上，履带驱动件241通过第一挠性件传动单元242与其中一个驱动轮2201相连并驱动驱动轮2201转动。所述履带驱动件采用了减速电机，所述第一挠性件传动单元242和第二挠性件传动单元243在本实施例中选用了链传动，在其他实施例中也可选择同步带传动。在本实施例的具体结构中，所述挠性件传动单元采用护壳保护，以防止异物的进入而影响传动。采用此方案，一个履带驱动组件24即可实现两个变形履带单元2的履带23的同时转动。在其他实施例中，也可采用两个履带驱动组件24分别对两个变形履带单元2的履带23进行驱动。

如图5和图7所示，本实施例中，车轮单元4为两个，车轮单元4与中间联接架1相连，且呈对称布置，车轮单元4处于变形履带单元2的一侧。车轮单元4包括车轮41和车轮驱动件42；具体实施中，中间联接架1的一侧设有车轮连接架，呈对称布置，车轮41与所述车轮连接架可枢转地相连；本实施例中，车轮驱动件42采用了取力挠性件传动单元421，取力挠性件传动单元421连接了车轮41与履带驱动组件24。采用此种方案，通过取力挠性件传动单元421将变形履带单元2的动力传递给车轮41，这样，本实施例中，采用一个履带驱动组件24实现了履带23与车轮41同时转动。在本实施例中，车轮41采用了普通车轮411，普通车轮411可选择充气橡胶轮，也可选择实心橡胶轮。在其他实施例中，车轮单元也可采用独立的车轮驱动件，对车轮进行独立驱动。

具体而言，变形履带单元2的变形履带架21包括一个四杆机构210，四杆机构210的四个所述转动副处均连接有履带轮22，四个履带轮22的直径相等，履带23包络于履带轮22外。采用此技术方案，四杆机构210运动时，四个履带轮22的位置随四杆机构210变形而发生变化。本实施例一采用了五个履带轮22，除了在四杆机构210的转动副处连接有履带轮22外，第五履带轮225还与四杆机构210的第一连架杆211相连，第五履带轮225连接在第一连架杆211两端的转动副中心连线的外侧时，这样第五履带轮225对履带23起到支撑改向作用可增加履带23的边数，且在变形履带架21发生变形时，履带23的节线长度也不需发生变化。采用此技术方案，当履带轮22位置随着丝杠机构变化时，包络在履带轮22外面的履带23的长度不需发生变化，这样，实现了履带23发生变形时，其长度与张紧程度不发生变化。

通过上述技术方案，两个变形履带单元2、两个车轮单元、中间联接架1以及变形驱动组件3相连为一体，组成了所述变形履轮复合悬架1000；变形驱动组件3驱动两个变形履带单元2实现变形，改变了变形履轮复合悬架的形状。图1至图4为本发明实施例一的一组示意图，如图1中，变形履轮复合悬架在履带行走模式下的形状呈W形，图2为变形履轮复合悬架在履带行走模式下的最高位形状的示意图，图1与图2状态下，变形履轮复合悬架1000以履带轮22处的履带与地面接触；图3为变形履轮复合悬架为履带行走模式时的最低状态的示意图，此时变形履轮复合悬架以履带面接触地面；图4为变形履轮复合悬架轮式行走模式下的示意图，此状态下，车轮接触地面，而履带23脱离地面。因此，所述变形履轮复合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，这样将可大大提高使用所述变形履轮复合悬架的履带式移动平台的地形适应性与地形通过性；因为变形改变了移动平台的重心位置，以及接地履带的长度，也可提高移动平台的稳定性；也可实现履带行走模式与轮式行走模式的变换。

此外，本发明还提出了一种移动平台，其包括主车体2000和两个上述变形履轮复合悬架1000，两个变形履轮复合悬架1000连接在主车体2000的左右两侧，如图16到图20所示。对于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移动平台，由于使用上述的变形履轮复合悬架1000的缘故，可实现移动平台的履带的变形以及履带行走模式与轮式行走模式的变换，可提高移动平台的地形适应性与通过性，所述移动平台可以用于设计移动机器人。

通过上述具体的技术方案与结构，本发明的实施例一的变形履轮复合悬架，可以实现图1至图4所示的变形方案。因此，具有该变形履轮复合悬架的移动平台也同样具有履带变形、履带行走模式与轮式行走模式变换的性能。图7和图8为本实施例一的变形履轮复合悬架在履带行走模式下的一般状态，图15为具有本变形履轮复合悬架处于图7、8所示状态时的移动平台的状态图。此时，变形履轮复合悬架呈W形，两变形履带单元2的第二履带轮222支撑履带并与地面接触，车轮单元处于变形履轮复合悬架的上方，距离地面一定高度。这种状态具有轮式行走机构的特点，又因履带靠近地面的侧，具有四段履带，且呈W形，这样移动平台在通过障碍地形时具有导向作用。图9和图10为本实施例一的变形履轮复合悬架在履带行走模式下的最高位状态，图16为具有本变形履轮复合悬架处于图9、10所示状态时的移动平台的状态图。这样，变形履轮复合悬架处于最高状态，当具有该变形履轮复合悬架的移动平台涉水时，可以防止移动平台上方的设施与部分不处于水中。图11和图12为本实施例一的变形履轮复合悬架在履带行走模式下的最低位状态，图17为具有本变形履轮复合悬架处于图11、12所示状态时的移动平台的状态图。此时，履带与地面接触的为一段水平段，两个变形履带单元2的履带水平段处于同一平面上，车轮单元4仍然在最低层履带的上方，不与地面接触，此时，变形履轮复合悬架的重心下移且履带接触地面的长度达到最大，变形履轮复合悬架的履带形状基本上呈倒梯形，因此履带具有一定的引导攀爬角。在此种状况下，具有变形履轮复合悬架的移动平台更适合通过松软地形，攀爬楼梯及通过沟道；此时，履带接地长度大，重心偏下，因此移动平台的运动稳定性较好。图13与图14为本实施例一的变形履轮复合悬架在轮式行走模式下的状态图，图18为具有本变形履轮复合悬架处于图13、14所示状态时的移动平台的状态图。此时，车轮41与地面接触，而两个变形履带单元2的履带向上变形脱离地面；这种状态下，适合在平台的地面上高速行驶，可以减少履带的行走部的阻力。具有变形履轮复合悬架的移动平台的左右两侧的两个变形履轮复合悬架可以进行不同程度的变形，以适应左右高度不同的地形，图19、20为具有变形履轮复合悬架的移动平台在通过左右高度不同的地形的状态图。因此，本发明可以主动的变形，形成不同的形态，能够适应更多地形，从而提高了具有其的移动平台的地形适应性与地形通过性，也可以通过变形履轮复合悬架的变形降低移动平台的重心，提高履带的接地尺寸，从而可提高移动平台的运动稳定性。本发明通过变形，可以实现履带行走模式和轮式行走模式的变换，进一步扩大了本发明的适用范围，在轮式行走模式运动效率也高于履带行走模式的运动效率。

实施例二

参照图21至图22；

实施例二与实施例一不同之处在于，实施例二采用了两个装有轮毂电机的车轮单元4，具体实施时，装有轮毂电机的车轮单元4采用轮毂电机车轮412，在中间联接架1上连接了车轮固定叉，固定叉上连接了轮毂电机车轮412，这样安装保证了轮毂电机车轮412的安装强度。采用此种方案，实施二的车轮单元4不需要采用取力挠性件传动单元421向履带驱动组件24获取动力。采用轮毂电机车轮413具有独立的驱动，这样轮式行走模式下，两个变形履带单元2的履带23可以不转动，仅需车轮转动，可以节省履带转动带来的能量损耗。

实施例三

参照图23至图26；

实施例三与实施例一不同之处在于，实施例三的车轮采用了轨道轮413，具体实施时，采用了与实施例一相同的取力挠性件传动单元421从履带驱动组件24上获取动力，如图23、图24所示。采用此种方案，具有本发明实施例三的变形履轮复合悬架的移动平台，除了具有实施例一履带行走模式下的所有功能，在轮式行走模式下，采用本实施例三的移动平台具有在钢轨3000上行驶的性能。图25与图26为采用图23、24所示实施例三的移动平台在钢轨3000上行驶的状态图。采用上述技术方案设计的移动平台可以实现路轨两用。比如利用该移动平台设计的矿井救灾机器人，在向前搜索探测的过程中，可以利用矿井上的矿用运输钢轨进行快速向前移动，当运输钢轨发生堵塞，运输钢轨无法使用时，机器人可以变换成履带行走模式继续向前移动，因此可以使得机器人具有良好的地形适应与通过性，能够满足多种地形。

实施例四

参照图27至图30；

图27至图30为根据本发明的实施例四的变形履轮复合悬架示意图，根据本发明实施例四的变形履轮复合悬架1000包括：一个中间联接架1、两个变形履带单元2、一个变形驱动组件3和两个车轮单元4。与实施例四与实施例一的不同之处在于：一，变形驱动组件3为一个，采用了连杆滑块式变形驱动组件；二，采用了五个履带轮22，第五履带轮225与连杆213相连；三，车轮单元4还包括车轮摇架43，通过车轮通过车轮摇架43与中间联接架1相连。

图27中，变形驱动组件3为一个时，变形驱动组件3与中间联接架1相连，且变形驱动组件3与两个所述变形履带单元2的变形履带架21均相连，变形驱动组件3可以同时驱动两个变形履带架21变形。变形驱动组件3为连杆滑块式变形驱动组件包括：驱动连杆33、滑块34、滑块驱动件。驱动连杆33为两个，记为第一驱动连杆331和第二驱动连杆332，第一驱动连杆331与第一变形履带单元201的变形履带架21的四杆机构210的一个连架杆(本实施例选用第一连架杆211)可枢转地相连，第二驱动连杆332与第二变形履带单元202的变形履带架21的四杆机构210的相应的第一连架杆211可枢转地相连，第一连架杆211为三副元素构件。滑块34与两个驱动连杆33可枢转地相连，且滑块34与中间联接架1可移动地相连，构成移动副。所述滑块驱动件(所述滑块驱动件在图中未画出)与滑块34相连，并驱动滑块34沿中间联接架1移动。

采用此技术方案，连杆滑块式变形驱动组件的滑块34与两个驱动连杆33可枢转地相连，驱动连杆33分别连接变形履带单元2的变形履带架21；所述滑块驱动件驱动滑块34直线运动，并带动两个驱动连杆33驱动变形履带架21动作。采用此方案，实现了一个变形驱动组件对两个变形履带单元2的变形驱动。

本实施例中，第五履带轮225与连杆213相连，且第五履带轮225中心处于连杆213的外侧且与连杆213两端的转动副中心构成三角形，这样第五履带轮225对履带23起到支撑改向作用，如图27所示。

本实施例中，车轮单元4包括车轮摇架43、车轮41、车轮驱动件42；车轮摇架43呈三角形，其中部与中间联接架1可枢转地相连，车轮摇架43的一端设有滚轮；车轮41与车轮摇架43的另一端相连。车轮驱动件42与车轮相连并驱动车轮，具体实施时可采用轮毂电机车轮412。如图29所示，当所述变形履轮复合悬架在履带行走模式的最低位时，所述滚轮与变形履带架21的四杆机构210的第一连架杆211接触，因为车轮摇架43的存在第一连架杆211的位置限定了车轮单元4的位置，此时履带被放平且与地面接触，车轮与地面不接触。当变形履轮复合悬架向上发生变形时，第一连架杆211向上摆动带动与其接触的滚轮向上运动，使得车轮摇架43摆动，带动车轮下降；车轮与地面接触后，履带脱离地面，实现了变形履轮复合悬架的履带行走模式向轮式行走模式的转变。其轮式行走模式的状态如图30所示。而在高位的履带行走模式下，车轮摇架43的滚轮与第一连架杆211不接触，如图27与图28所示。采用此方案，变形履带架21从履带行走模式的最低位状态向轮式模式转换时，变形履带架21可促使车轮向下摆动，实现两种行走模式的转换。采用此方案，所述变形履轮复合悬架在最高位时，是水平履带段与地面接触(如图27所示)，稳定性较好。所述变形履轮复合悬架在中间位时以履带轮22处的履带接触地面，此时履带亦有导向履带段，这样转弯阻力小，且有利于攀爬障碍，如图28所示。

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 (8)

1.一种变形履轮复合悬架，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四杆机构，所述四杆机构包括四个杆件，分别为：

机架，所述机架与所述中间联接架相连；

第一连架杆，所述第一连架杆与所述机架相连，构成第一转动副；

第二连架杆，所述第二连架杆与所述机架相连，构成第四转动副；

连杆，所述连杆的一端与所述第一连架杆相连，构成第二转动副，所述连杆的另一端与所述第二连架杆相连，构成第三转动副；

履带轮，所述履带轮为五个，所述履带轮与所述四杆机构相连，所述履带轮包括驱动轮和改向轮；

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四杆机构的所述第一转动副、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；所述履带轮对履带起到支撑改向作用；

所述履带轮还包括第五履带轮，所述第五履带轮与所述四杆机构的所述第一连架杆相连，且所述第五履带轮中心处于所述第一连架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；

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；

车轮单元，所述车轮单元为两个，所述车轮单元与中间联接架相连，且呈对称布置，所述车轮单元包括车轮和车轮驱动件，所述车轮驱动件驱动所述车轮转动；当所述变形履带单元与地面接触时，所述车轮不与地面接触；当所述变形履带单元向上发生变形时，所述变形履带单元脱离地面，所述车轮可接触并支撑地面；

所述车轮单元还包括车轮摇架，所述车轮摇架中部与中间联接架可枢转地相连，所述车轮与所述车轮摇架的一端相连；所述车轮摇架的另一端设有滚轮，所述滚轮可与所述变形履带架的四杆机构的杆件相接触，所述四杆机构的杆件可带动所述滚轮上下运动，从而带动所述车轮摇架摆动。

2.根据权利要求1所述的变形履轮复合悬架，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。

3.根据权利要求2所述的变形履轮复合悬架，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两个所述变形履带单元的所述变形履带架的所述四杆机构均相连，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所述四杆机构的一个连架杆相连，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所述四杆机构的相应的连架杆相连，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。

4.根据权利要求2所述的变形履轮复合悬架，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四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四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。

5.根据权利要求1所述的变形履轮复合悬架，其特征在于：两个所述变形履带单元均以所述第一履带轮作为驱动轮，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。

6.根据权利要求1所述的变形履轮复合悬架，其特征在于：两个所述变形履带单元均以所述第三履带轮作为驱动轮，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。

7.根据权利要求1所述的变形履轮复合悬架，其特征在于：

所述的车轮单元的所述车轮采用充气橡胶轮或实心橡胶轮或轮毂电机车轮或轨道轮。

8.一种移动平台，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述变形履轮复合悬架。