CN106828633A - 一种电动履带式全地形底盘 - Google Patents

Abstract

一种电动履带式全地形底盘，包括俯仰减速电机、主动齿轮、主动齿轮挡圈、底板、电动履带轮、离合装置、离合装置轴、从动齿轮以及控制器，俯仰减速电机固定在底板上，主动齿轮固连在俯仰减速电机的输出轴上，主动齿轮挡圈固连在俯仰减速电机的输出轴上并压紧在主动齿轮上，两个电动履带轮对称布置在底板两侧，且每个电动履带轮上固定一个离合装置，离合装置轴两端分别与对应侧的离合装置固定连接，从动齿轮固定在离合装置轴上并与主动齿轮啮合；电动履带轮包括四连杆框架、包络四连杆框架的履带、驱动总成以及升降机构。本发明能够保持底板稳定不随地形颠簸，随地形调整底板的离地间隙，在地形崎岖环境下，电动履带轮增加了附着性能。

Description

一种电动履带式全地形底盘

技术领域

本发明涉及一种野外行走底盘，具体涉及一种电动履带式全地形底盘。

背景技术

轮式车辆附着系数较小尤其在沙漠、雨雪、泥泞等特殊路面附着系数更小。因此轮式车辆容易出现打滑、降低其通过性以及爬坡性能。此外轮式车辆接地面积小，接地比压大，在松软路面上通过性较低，同时承载能力较低。三角履带车轮与普通轮胎相比具有附着性能好，牵引力大，稳定性好且具有接地比压小，兼顾通过性与灵活性等优点，可以在沙漠、田地等非公路情况下使用。与传统履带式车辆相比，三角履带式车辆，具有重量低、轻柔性好、噪声低的优点，更加适合松软地表，对路面的破坏性较小。此外传统的三角履带车轮集成度较低，动力源以及传动装置布置在底盘上，增加了底盘的复杂度，占用底盘的空间，限制了其应用范围，不利于设备的维修以及批量化生产。而且传统的三角履带车辆在野外环境下平顺性、稳定性及舒适性较差，在路面不平时底盘会随着路面颠簸，不利于车载设备测绘数据。

国内的申请公布号为CN 103863423 A名称为“一种三角履带式移动机构”的专利。其包括底盘箱体以及在其两侧对称布置的四个三角履带总成，其公开的三角履带总成具有减震功能，保护了底盘箱体内的各零部件及电气件，提高了移动机构的可靠性和通过性。但其将动力源以及传动装置设置在底盘箱体内，增加了底盘的复杂度，占用大量底盘空间，此外减小了三角履带总成的集成度。此外在不平坦路面或野外环境下无法保证底盘的稳定，且底盘离地间隙无法随地形调整。并且在野外环境下，三角履带总成无法随地仿形。

国内的申请公布号为CN 106240661 A名称为“一种三角履带轮机器人”的专利。其包括主体和设置在主体上的四个三角履带轮，以及四个电机和四个驱动机构。其通过四个电机分别驱动一个三角履带轮，控制方便，转向灵活，动力强劲，爬坡能力和过障碍性能得到显著提高。但是其动力源以及传动装置比较复杂且放置在底盘上增大了底盘的复杂度，限制了其应用范围，且不利于标准化生产，在不平路面或野外环境下无法保证底盘的稳定，而且底盘离地间隙无法随地形调整。此外履带总成无法随地仿形。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电动履带式全地形底盘，其通过一种电动履带轮集成了动力源以及传动机构，能够随地仿形，并且能够随地形调整导向轮总成与地面的倾斜角，增大了附着力、通过性及跨越障碍物的能力，该电动履带式全地形底盘，能够保持底板稳定不随地形颠簸，此外能够随地形调整底板的离地间隙，在有障碍物以及地形崎岖的有路及无路环境下，电动履带轮能够随地形绕轴旋转增加了附着性能，增加了行驶的稳定性和通过性。

本发明的技术方案如下，结合附图：

一种电动履带式全地形底盘，包括俯仰减速电机1、主动齿轮3、主动齿轮挡圈4、底板5、电动履带轮6、离合装置7、离合装置轴9、从动齿轮10以及控制器；俯仰减速电机1固定在底板5上，主动齿轮3固连在俯仰减速电机2的输出轴上，主动齿轮挡圈4固连在俯仰减速电机2的输出轴上并压紧在主动齿轮3上，两个电动履带轮6对称布置在底板5两侧，且每个电动履带轮6上固定一个离合装置7，离合装置轴9两端分别与对应侧的离合装置7固定连接，从动齿轮10固定在离合装置轴9上并与主动齿轮3啮合。

进一步地，所述底板5两侧对称布置有两个离合装置支架8，两个离合装置7分别固定在对应侧的离合装置支架8上，离合装置轴9两端分别与对应侧的离合装置支架8转动连接并与对应侧的离合装置7固定连接。

进一步地，所述离合装置7包括磁轭7-1、动盘7-2、衔铁7-3，磁轭7-1通过离合装置支架8固定在所述底板5上，动盘7-2与磁轭7-1转动连接并与所述离合装置轴9键连接，衔铁7-3与所述电动履带轮6固定连接。

进一步地，所述电动履带轮6包括电动履带轮机械主体以及电动履带轮控制器，电动履带轮机械主体包括四连杆框架、包络四连杆框架的履带6-8、驱动总成以及升降机构；四连杆框架包括由杆Ⅲ6-6、导向轮总成6-7、支重梁6-15、杆Ⅰ6-16、杆Ⅱ6-17组成的四连杆机构以及布置在支重梁6-15上的支重轮Ⅱ总成6-9、支重轮Ⅰ总成6-14，支重梁6-15前后两端各安装有一个支重轮Ⅱ总成6-9，支重轮Ⅰ总成6-14安装在支重梁6-15上，导向轮总成6-7与支重梁6-15前端的支重轮Ⅱ总成6-9转动连接，杆Ⅲ6-6下端与导向轮总成6-7转动连接，杆Ⅲ6-6上端与杆Ⅱ6-17上端转动连接，杆Ⅱ6-17下端与杆Ⅰ6-16上端通过螺栓连接且在连接处设有导向槽，杆Ⅰ6-16下端与布置在支重梁6-15后端的支重轮Ⅱ总成转动连接；驱动总成包括安装在杆Ⅲ6-6上的驱动减速电机总成6-5以及与驱动减速电机总成6-5的总成输出轴6-5-15连接的履带轮6-1，履带轮6-1与履带6-8相啮合；升降机构固定在支重梁6-15上且与所述离合装置7固定连接。

进一步地，所述驱动减速电机总成6-5还包括驱动电机6-5-1、蜗杆6-5-7、蜗轮6-5-11，蜗杆6-5-7与驱动电机6-5-1的输出轴固定连接，蜗轮6-5-11通过蜗轮键6-5-16连接在所述总成输出轴6-5-15上。

进一步地，所述导向轮总成6-7包括导向轮6-7-1、导向轮轴6-7-2、导向轮连杆6-7-6，导向轮6-7-1与导向轮轴6-7-2转动连接，导向轮连杆6-7-6通过导向轮轴轴套6-7-5压紧在导向轮轴6-7-2上，导向轮连杆6-7-6与所述支重梁6-15前端的支重轮Ⅱ总成6-9转动连接。

进一步地，所述升降机构包括升降电机6-10、离合装置连接板6-13、丝杆架6-19、丝杆座6-20、丝杆6-21、丝杆螺母6-22、杆Ⅳ6-3；升降电机6-10固定在支重梁6-15上，丝杆6-21一端与升降电机6-10输出轴连接，丝杆6-21另一端与丝杆座6-20转动连接，丝杆座6-20通过丝杆架6-19与支重梁6-15固定连接，丝杆螺母6-22与丝杆6-20螺纹连接，离合装置连接板6-13与丝杆螺母6-22连接，杆Ⅳ6-3上端与杆Ⅲ6-6上端转动连接，杆Ⅳ6-3下端与丝杆螺母6-22转动连接；杆Ⅳ6-3、丝杆螺母6-22、离合装置连接板6-13、丝杆6-20形成摇杆滑块机构，离合装置连接板6-13与所述离合装置7固定连接。

进一步地，所述电动履带轮控制器包括运动指令输入模块、控制板、左驱动电机驱动电路、左驱动电机、左驱动电机编码器、右驱动电机驱动电路、右驱动电机、右驱动电机编码器、存储器、通讯接口；当运动指令输入模块向控制板输入运动指令后，控制板对运动指令进行处理，并分别向左驱动电机驱动电路、右驱动电机驱动电路发送电机控制命令，再经左驱动电机驱动电路、右驱动电机驱动电路处理后，将控制命令传至左驱动电机以及右驱动电机进而控制电机的转角、速度、转矩，左驱动电机编码器以及右驱动电机编码器分别测量左驱动电机以及右驱动电机的转速进而进行反馈控制。

进一步地，所述控制器包括底盘惯性测量单元、左驱动轮惯性测量单元、右驱动轮惯性测量单元、信号处理模块、控制板、俯仰减速电机驱动电路、俯仰减速电机、俯仰减速电机编码器、升降电机驱动电路、升降电机、升降电机编码器、电磁继电器、离合装置、存储器、通讯接口；底盘惯性测量单元、左驱动轮惯性测量单元、右驱动轮惯性测量单元分别测量底板、左右电动履带轮的位姿信息，并传动至信号处理模块，信号处理模块对获得的信息进行滤波、除噪、融合进而得到电动履带式全地形底盘的位姿信息，并将电动履带式全地形底盘的位姿信息传送至控制板，控制板计算出控制命令后分别传至俯仰减速电机驱动电路、升降电机驱动电路、电磁继电器，控制命令经处理后传送至俯仰减速电机、升降电机、离合装置进而对电动履带式全地形底盘进行稳定性控制，调整底板高度及导向轮总成与地面的倾斜角，保证底盘在不同路面以及无路环境下的行走需要。

本发明的优点及有益效果是：

本发明的电动履带式全地形底盘能够在路面不平以及无路的行驶环境下，保证底盘俯仰角和侧倾角不变，实现底板的稳定而不随地形颠簸，为车载设备提供了一个稳定平台。

本发明的电动履带式全地形底盘其两侧的电动履带轮能够随地形绕离合装置轴独立转动，能够在路面不平度较大以及无路的环境下，随地仿形，增大了电动履带轮的接地面积，增加了底盘的附着力，并且改善了电动履带轮的受力情况。

本发明的电动履带轮采用三角履带结构，履带轮高置消除了地面直接传递到履带轮上的垂直载荷，改善了减速驱动电机总成的受力情况，提高了底盘在路面不平度较大以及野外路面环境下的通过能力。

本发明的电动履带轮在障碍物较小的情况下，支重轮Ⅰ总成能够随障碍物绕摆动架轴转动，增加了电动履带轮的包络能力，增大了电动履带轮的接地面积，提高了电动履带轮的附着性、通过性并且具有减震作用。

本发明的电动履带轮能够随路面不平度改变导向轮总成与地面的倾角，本发明电动履带轮框架采用四边形机构，能够保证在导向轮总成调整的过程中，履带总长基本不变，在路面平坦的环境下，导向轮总成与地面平行，底板离地间隙较小，增大了电动履带轮的接地面积以及电动履带轮的附着力，同时提高了电动履带轮的稳定性；在路面不平度较大以及无路的环境下，导向轮总成与路面倾斜，且随着障碍物增大而增大倾斜度，底盘离地间隙增大，增大了底盘的通过性及越过障碍物的能力。

本发明的电动履带轮集成了动力源以及传动装置，增大了电动履带轮的集成度，减小了其占用的空间，简化了底盘的复杂度，使其在没有外置动力的情况下，可以独立运动。同时扩展了电动履带轮的应用范围，促使了电动履带轮标准化生产及维修。

本发明的电动履带轮采用对称式布置，改善了电动履带轮及其零部件的受力情况，消除了内部因布置情况而产生的弯矩和扭矩，改善了履带以及地面的受力情况使受力均匀；导向轮总成、支重轮Ⅱ总成、支重轮Ⅰ总成骑跨在履带内凸齿两侧，防止履带脱滑。

附图说明

图1是电动履带式全地形底盘右前立体图

图2是电动履带轮右后立体图

图3是电动履带轮左后立体图

图4是电动履带轮导向轮总成倾斜时右后立体图

图5是减速电机总成的全剖俯视图

图6是减速电机总成的全剖左试图

图7是导向轮总成的主视图

图8是支重轮Ⅱ总成的主视图

图9是支重轮Ⅰ总成的俯视图

图10是支重轮Ⅰ总成的主视图

图11是离合装置的主视图

图12是控制器的结构原理图

图13是电动履带轮控制器的结构原理图

图14是电动履带轮控制器的运动指令图

其中：1俯仰减速电机，2俯仰减速电机固定架，3主动齿轮，4主动齿轮挡圈，5底板，6电动履带轮，7离合装置，8离合装置支架，9离合装置轴，10从动齿轮，6-1履带轮，6-2履带轮挡圈Ⅰ，6-3杆Ⅳ，6-4驱动减速电机总成固定架，6-5驱动减速电机总成，6-6杆Ⅲ，6-7导向轮总成，6-8履带，6-9支重轮Ⅱ总成，6-10升降电机，6-11升降电机固定架，6-12联轴器，6-13离合装置连接板，6-14支重轮Ⅰ总成，6-15支重梁，6-16杆Ⅰ，6-17杆Ⅱ，6-18履带轮挡圈Ⅱ，6-19丝杆支架，6-20丝杆座，6-21丝杆，6-22丝杆螺母，6-5-1驱动电机，6-5-2减速器箱盖，6-5-3紧固螺钉，6-5-4蜗杆卡环，6-5-5蜗杆轴承，6-5-6减速器箱体Ⅱ，6-5-7蜗杆，6-5-8蜗杆轴承端盖，6-5-9蜗杆支撑轴承，6-5-10减速器箱体，6-5-11蜗轮，6-5-12轴套，6-5-13输出轴轴承，6-5-14输出轴轴承端盖，6-5-15总成输出轴，6-5-16蜗轮键，6-5-17输出轴卡环，6-7-1导向轮，6-7-2导向轮轴，6-7-3导向轮挡圈，6-7-4导向轮轴承，6-7-5导向轮轴轴套，6-7-6导向轮连杆，6-9-1支重轮Ⅱ挡圈，6-9-2支重轮Ⅱ轴承，6-9-3支重轮Ⅱ轴，6-9-4支重轮Ⅱ，6-14-1摆动架轴轴套，6-14-2摆动架Ⅰ，6-14-3支重轮Ⅰ，6-14-4支重轮Ⅰ轴承，6-14-5支重轮Ⅰ轴，6-14-6支重轮Ⅰ轴轴套，6-14-7摆动架Ⅱ，6-14-8摆动架轴，7-1磁轭，7-2动盘，7-3衔铁

具体实施方式

为了便于理解，下文所述的“固定”、“固连”“固定连接”、“转动连接”包括螺纹固定、键连接、焊接、铆接、以及滚动轴承连接、滑动轴承连接等。所述“前”、“后”、“左”、“右”以前进方向即导向轮总成端为基准。

本发明所公开的实施方式仅是优选的实施方式，并非限定本发明的保护范围。应当指出，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明作进一步详述：

参见图1，一种电动履带式全地形底盘，包括俯仰减速电机1、俯仰减速电机固定架2、主动齿轮3、主动齿轮挡圈4、底板5、电动履带轮6、离合装置7、离合装置支架8、离合装置轴9、从动齿轮10以及控制器；俯仰减速电机固定架2以及对称布置在底板5两侧的两个离合装置支架8固定在底板5上，俯仰减速电机1固定在俯仰减速电机固定架2上，所述主动齿轮3固连在俯仰减速电机2的输出轴上，主动齿轮挡圈4固连在俯仰减速电机2的输出轴上并压紧在主动齿轮3上以实现主动齿轮3的轴向定位，对称的布置在底板5两侧的两个离合装置7分别固定在离合装置支架8上，优选的对称的布置在两侧的两个离合装置7采用电磁离合器，离合装置轴9两端分别与离合装置支架8转动连接并与离合装置7的动盘7-2固定连接与电动履带轮6的离合装置连接板6-13转动连接，从动齿轮10固定在离合装置轴9上并与主动齿轮3啮合，电动履带轮6对称的布置在底板5两侧并分别固定在离合装置7的衔铁7-3上。对称分布在两侧的两个电动履带轮6驱动底盘以实现底盘前进、后退、转弯等行驶工况。俯仰减速电机1驱动主动齿轮3，主动齿轮3带动从动齿轮10进而驱动离合装置轴9旋转。在离合装置轴9的驱动下，底板5可以绕处于结合状态下的离合装置7侧的电动履带轮6相对转动。

参见图2、图3，所示的电动履带轮6包括电动履带轮机械主体，电动履带轮控制器。所示的电动履带轮机械主体包括四连杆框架、包络四连杆框架的履带6-8、驱动总成以及升降机构。所示的四连杆框架包括由两个杆Ⅲ6-6、导向轮总成6-7、支重梁6-15、两个杆Ⅰ6-16、两个杆Ⅱ6-17组成的四连杆机构以及布置在支重梁6-15上的支重轮Ⅱ总成6-9、支重轮Ⅰ总成6-14。所示的驱动总成包括驱动减速电机总成6-5、与履带6-8啮合的两个履带轮6-1。所示的升降机构包括升降电机6-10、升降电机固定架6-11、联轴器6-12、离合装置连接板6-13、丝杆支架6-19、丝杆座6-20、丝杆6-21、丝杆螺母6-22。

在支重梁6-15的前端和后端分别对称布置两个支重轮Ⅱ总成6-9，两个支重轮Ⅰ总成6-14对称的固定在支重梁6-15两侧，导向轮总成6-7通过其导向轮连杆6-7-6与支重梁6-15前端的两个支重轮Ⅱ总成6-9转动连接，对称布置在两侧的两个杆Ⅲ6-6的下端与导向轮总成6-7转动连接，驱动减速电机总成6-5通过对称的布置在两侧的两个驱动减速电机总成固定架6-4与对称布置在两侧的两个杆Ⅲ6-6固定连接，两个履带轮6-1对称的布置在驱动减速电机总成6-5的两侧并与驱动减速电机总成6-5的输出轴固定连接，履带轮挡圈Ⅰ6-2、履带轮挡圈Ⅱ6-18分别布置在驱动减速电机总成6-5两侧并与其输出轴固定连接并压紧在履带轮6-1上以实现履带轮6-1的轴向定位，并与两个杆Ⅲ6-6的上端转动连接，对称布置在两侧的两个杆Ⅱ6-17上端分别与履带轮挡圈Ⅰ6-2、履带轮挡圈Ⅱ6-18转动连接，下端与对称布置在两侧的两个杆Ⅰ6-16的上端固定连接，对称布置在两侧的两个杆Ⅰ6-16下端分别与布置在支重梁6-15的后端的两个支重轮Ⅱ总成转动连接，履带6-8包络导向轮总成6-7、支重轮Ⅱ总成6-9、支重轮Ⅰ总成6-14、履带轮6-1，在平坦路面上形成近似等腰三角形结构，在路面不平度较大或无路环境下形成四边形结构。杆Ⅳ6-3一端与履带轮挡圈Ⅰ6-2转动连接，另一端与丝杆螺母6-22与离合装置连接板6-13之间的轴套转动连接。升降电机6-10通过升降电机固定架6-11固定在支重梁6-15上，联轴器6-12一端与升降电机6-10输出轴固定连接，另一端与丝杆6-21的一端固定连接，丝杆座6-20固定在丝杆架6-19上并与丝杆另一端转动连接，丝杆架6-19固定在支重梁6-15上，丝杆螺母6-22与丝杆6-20通过螺纹副连接，离合装置连接板6-13与离合装置7衔铁固定连接。对称布置的杆Ⅲ6-6、导向轮总成6-7、对称布置的前端支重轮Ⅱ总成6-9、对称布置的后端支重轮Ⅱ总成6-9、对称布置的杆Ⅰ6-16、杆Ⅱ6-17以转动副连接形成四边形机构框架，以确保电动履带轮随地仿形时履带总长基本不变。进一步的，对称布置在两侧的两个杆Ⅰ6-16分别与对称布置在两侧的两个杆Ⅱ6-17通过螺栓连接，杆Ⅰ6-16、杆Ⅱ6-17在连接处设有导向槽以调节履带轮6-1与支重轮Ⅱ总成6-9之间的距离，以便于履带6-8的安装。所示的杆Ⅳ6-3、丝杆螺母6-22、离合装置连接板6-13、丝杆6-20形成摇杆滑块机构。在升降电机6-10的驱动作用下，丝杆6-20旋转进而带动丝杆螺母6-22、离合装置连接板6-13上下运动，进而带动杆Ⅳ6-3绕履带轮挡圈Ⅰ6-2转动，在杆Ⅳ6-3的带动下，四边形机构框架做平面四边形运动。进而带动底板5上下运动，同时调整导向轮总成6-7与地面的倾斜度。

参见图4，所示为电动履带轮导向轮总成6-7倾斜的极限位置，此时导向轮总成与地面倾斜角最大，约为45°，底板5离地间隙最大。此极限状态便于电动履带轮在野外环境下行驶。提高了电动履带式全地形底盘的通行性，以及跨越障碍物的最大高度。

参加图5、图6，所示的驱动减速电机总成6-5包括驱动电机6-5-1、减速器箱盖6-5-2、紧固螺钉6-5-3、蜗杆卡环6-5-4、蜗杆轴承6-5-5、减速器箱体Ⅱ6-5-6、蜗杆6-5-7、蜗杆轴承端盖6-5-8、蜗杆支撑轴承6-5-9、减速器箱体6-5-10、蜗轮6-5-11、轴套6-5-12、输出轴轴承6-5-13、输出轴轴承端盖6-5-14、总成输出轴6-5-15、蜗轮键6-5-16、输出轴卡环6-5-17。

驱动电机6-5-1固定在减速器箱盖6-5-2上，蜗杆6-5-7通过紧固螺钉6-5-3与驱动电机6-5-1的输出轴固定连接，两个蜗杆轴承6-5-5安装在减速器箱盖6-5-2与蜗杆6-5-7之间形成过盈配合，两个蜗杆轴承6-5-5的外圈依靠减速器箱盖6-5-2的内孔台阶实现轴向定位，两个蜗杆轴承6-5-5的内圈分别依靠蜗杆6-5-7的台阶以及蜗杆卡环6-5-4实现轴向定位，减速器箱体Ⅱ6-5-6与减速器箱盖6-5-2固定连接，减速器箱体6-5-10与减速器箱体Ⅱ6-5-6固定连接，蜗杆轴承端盖6-5-8固定在减速器箱体6-5-2上，蜗杆支撑轴承6-5-9安装在蜗杆6-5-7上并游动在减速器箱体6-5-10内，输出轴轴承端盖6-5-14固定在减速器箱体6-5-10上，通过在输出轴轴承端盖6-5-14与减速器箱体6-5-10之间加减垫片，可以调节两个蜗杆轴承6-5-5的预紧力，总成输出轴6-5-15通过输出轴轴承6-5-13与输出轴轴承端盖6-5-14、减速器箱体6-5-10转动连接，两个输出轴轴承6-5-13分别依靠轴套6-5-12、输出轴轴承端盖6-5-14的内孔台阶、总成输出轴6-5-15的台阶、输出轴卡环6-5-17实现轴向定位，蜗轮6-5-11通过蜗轮键6-5-16连接在总成输出轴6-5-15上，蜗轮6-5-11依靠总成输出轴6-5-15的台阶、轴套6-5-12实现轴向定位。如上所示，在驱动电机6-5-1的驱动下，蜗杆6-5-7旋转，进而带动蜗轮6-5-11旋转，通过蜗轮键6-5-16带动总成输出轴6-5-15旋转。

参见图7，所示的导向轮总成6-7包括对称布置在两侧的两个导向轮6-7-1、导向轮轴6-7-2、对称布置在两侧的两个导向轮挡圈6-7-3、对称布置在两侧的四个导向轮轴承6-7-4、对称布置在两侧的两个导向轮轴轴套6-7-5、对称布置在两侧的两个导向轮连杆6-7-6。

对称布置在两侧的两个导向轮连杆6-7-6通过导向轮轴轴套6-7-5压紧在导向轮轴6-7-2上，对称布置在两侧的两个导向轮6-7-1分别通过两个导向轮轴承6-7-4与导向轮轴6-7-2转动连接，布置在导向轮轴两侧的导向轮轴轴承6-7-4在导向轮6-7-1内对称布置并分别依靠导向轮6-7-1的内孔台阶以及导向轮轴轴套6-7-5、导向轮挡圈6-7-3实现轴向定位。如上所示，对称布置在两侧的导向轮6-7-1可独立的绕导向轮轴6-7-2旋转，且限制了导向轮6-7-1的摆动。导向轮总成6-7可绕支重梁6-15前端的两个支重轮Ⅱ总成6-9旋转。

参加图8，所示的支重轮Ⅱ总成6-9包括支重轮Ⅱ挡圈6-9-1、对称布置在支重轮Ⅱ内的两个支重轮Ⅱ轴承6-9-2、支重轮Ⅱ轴6-9-3、支重轮Ⅱ6-9-4，支重轮Ⅱ轴6-9-3通过支重轮Ⅱ轴承6-9-2与支重轮Ⅱ6-9-4转动连接，所述的支重轮Ⅱ挡圈6-9-1与支重轮Ⅱ轴固定连接且压紧在支重轮Ⅱ6-9-4一侧的支重轮Ⅱ轴承6-9-2的内圈上，所述的对称布置在支重轮Ⅱ6-9-4内的两个支重轮Ⅱ轴承6-9-2分别依靠支重轮Ⅱ轴6-9-3的台阶、支重轮Ⅱ挡圈6-9-1、支重轮Ⅱ6-9-4的内孔台阶实现轴向定位。如上所示，支重轮Ⅱ6-9-4可以绕支重轮Ⅱ轴6-9-3转动，且限制了支重轮Ⅱ6-9-4的摆动。

参加图9、图10，所示的支重轮Ⅰ总成6-14包括摆动架轴轴套6-14-1、摆动架Ⅰ6-14-2、对称布置在摆动架轴6-14-8两侧的两个支重轮Ⅰ6-14-3、对称布置在摆动架轴6-14-8两侧的四个支重轮Ⅰ轴承6-14-4、对称布置在摆动架轴6-14-8两侧的两个支重轮Ⅰ轴6-14-5、对称布置在摆动架轴6-14-8两侧的四个支重轮Ⅰ轴轴套6-14-6、摆动架Ⅱ6-14-7、摆动架轴6-14-8，摆动架Ⅰ6-14-2与摆动架轴6-14-8转动连接，摆动架Ⅱ6-14-7与摆动架轴6-14-8转动连接，对称布置在摆动架轴6-14-8两侧的两个支重轮Ⅰ轴6-14-5的两端分别与摆动架Ⅰ6-14-2和摆动架Ⅱ6-14-7一侧固定连接，对称布置在摆动架轴6-14-8两侧的两个支重轮Ⅰ6-14-3分别通过支重轮Ⅰ轴承6-14-4与支重轮Ⅰ轴6-14-5转动连接，对称布置在摆动架轴6-14-8两侧的支重轮Ⅰ轴承6-14-4在支重轮Ⅰ6-14-3内对称布置，在支重轮Ⅰ6-14-3内对称布置的支重轮Ⅰ轴承6-14-4依靠支重轮Ⅰ6-14-3的内孔台阶、在支重轮Ⅰ轴6-14-5两端对称布置的两个支重轮Ⅰ轴套6-14-6实现轴向定位。如上所示，支重轮Ⅰ总成6-14整体可绕其摆动架轴6-14-8摆动，此外两侧的支重轮Ⅰ6-14-3可绕支重轮Ⅰ轴6-14-5转动，且避免支重轮Ⅰ6-14-3摆动。摆动架Ⅰ6-14-2、摆动架Ⅱ6-14-7对称的布置在支重轮Ⅰ轴6-14-5两端，增强了支重轮Ⅰ总成6-14的强度，消除了部分内部弯矩和扭矩。

参见图11，所示的离合装置7包括磁轭7-1、动盘7-2、衔铁7-3，所述的磁轭7-1与离合装置支架8固定连接，所述的动盘7-2与磁轭7-1转动连接并与离合装置轴9依靠连接键连接，所述的衔铁7-3与离合装置连接板6-13固定连接，所述的在离合装置7处于结合状态时，动盘7-2压紧在衔铁7-3上，在离合装置7处于分离状态时，动盘7-2与衔铁7-3分离。

参见图13、图14，所示的电动履带轮控制器包括运动指令输入模块、控制板、左驱动电机驱动电路、左驱动电机、左驱动电机编码器、右驱动电机驱动电路、右驱动电机、右驱动电机编码器、存储器、通讯接口。运动命令包括前进启动、前进调速、前进制动、转向、后退启动、后退调速、后退制动。如上所示，当运动指令输入模块向控制板输入运动指令后，控制板对运动指令进行处理，并分别向左驱动电机驱动电路、右驱动电机驱动电路发送电机控制命令，再经左驱动电机驱动电路、右驱动电机驱动电路处理后，将控制命令传至左驱动电机以及右驱动电机进而控制电机的转角、速度、转矩，左驱动电机编码器以及右驱动电机编码器分别测量左驱动电机以及右驱动电机的转速进而进行反馈控制。

参见图12，控制器包括：底盘惯性测量单元、左驱动轮惯性测量单元、右驱动轮惯性测量单元、信号处理模块、控制板、俯仰减速电机驱动电路、俯仰减速电机、俯仰减速电机编码器、升降电机驱动电路、升降电机、升降电机编码器、电磁继电器、离合装置、存储器、通讯接口。如上所示，底盘惯性测量单元、左驱动轮惯性测量单元、右驱动轮惯性测量单元分别测量底板、左、右电动履带轮的俯仰角、横摆角、侧倾角等位姿信息，并传动至信号处理模块，信号处理模块对其进行滤波、除噪、融合进而得到电动履带式全地形底盘的位姿信息，并将电动履带式全地形底盘的位姿信息传送至控制板，控制板据此计算出控制命令分别传至俯仰减速电机驱动电路、升降电机驱动电路、电磁继电器，控制命令经处理后传送至俯仰减速电机、升降电机、离合装置进而控制电动履带式全地形底盘稳定，调整底板高度及导向轮总成与地面的倾斜角进而保证底盘在不同路面以及无路环境下的行走需要。

本发明的工作原理为：

对称分布在两侧的两个电动履带轮6驱动底盘以实现底盘前进、后退、转弯等行驶工况。俯仰减速电机1驱动主动齿轮3，主动齿轮3带动从动齿轮10进而驱动离合装置轴9旋转。在离合装置轴9的驱动下，底板5可以绕处于结合状态下的离合装置7侧的电动履带轮6相对转动。

对称布置的杆Ⅲ6-6、导向轮总成6-7、对称布置的前端支重轮Ⅱ总成6-9、对称布置的后端支重轮Ⅱ总成6-9、对称布置的杆Ⅰ6-16、杆Ⅱ6-17以转动副连接形成四边形机构框架，以确保电动履带轮随地仿形时履带总长基本不变。杆Ⅳ6-3、丝杆螺母6-22、离合装置连接板6-13、丝杆6-20形成摇杆滑块机构。在升降电机6-10的驱动作用下，丝杆6-20旋转，进而带动丝杆螺母6-22、离合装置连接板6-13上下运动，进而带动杆Ⅳ6-3绕履带轮挡圈Ⅰ6-2转动，在杆Ⅳ6-3的带动下，四边形机构框架做平面四边形运动。进而带动底板5上下运动，同时调整导向轮总成6-7与地面的倾斜度。

在电动履带轮控制器控制板接收到前进启动命令时，电动履带轮控制器控制板对信号处理后，将控制命令发送至左驱动电机驱动电路及右驱动电机驱动电路，在经左驱动电机驱动电路及右驱动电机驱动电路将控制命令处理后，进而左、右驱动电机6-5-1开始工作，左驱动电机编码器及右驱动电机编码器将左、右驱动电机6-5-1的实际转速反馈给左驱动电机驱动电路及右驱动电机驱动电路进而使左、右驱动电机6-5-1快速达至理想转速。在前进的过程中，在平坦路面环境下，在升降电机6-10的驱动下，丝杆螺母6-22及离合装置连接板6-13处于下极限位置，导向轮总成6-7与地面平行，底板5离地间隙较小，增大了电动履带轮6的接地面积，增强了电动履带式全地形底盘的稳定性和附着性，当遇到障碍物以及在野外环境下行驶时，在升降电机6-10的驱动下，丝杆螺母6-22及离合装置连接板6-13垂直向上运动，导向轮总成6-7与地面的倾斜角增大，底板5离地间隙增大，进而增大了电动履带轮6的通过性，以及越过障碍物的能力。当底盘惯性测量单元、左驱动轮惯性测量单元及右驱动轮惯性测量单元，检测出底盘存在俯仰、侧倾方向的不稳定后，控制器控制板经过处理将控制命令分别发送至俯仰减速电机驱动电路、升降电机驱动电路、电磁继电器，进而控制俯仰减速电机、升降电机、离合装置，同时俯仰减速电机编码器、升降电机编码器将俯仰减速电机、升降电机的实际转速反馈给俯仰减速电机驱动电路、升降电机驱动电路进而确保达至控制命令要求。如上所示俯仰减速电机、升降电机确保电动履带式全地形底盘俯仰以及侧倾方向的稳定，离合装置使电动履带轮6能够随地仿形。

Claims (9)

1.一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，包括俯仰减速电机(1)、主动齿轮(3)、主动齿轮挡圈(4)、底板(5)、电动履带轮(6)、离合装置(7)、离合装置轴(9)、从动齿轮(10)以及控制器；俯仰减速电机(1)固定在底板(5)上，主动齿轮(3)固连在俯仰减速电机(2)的输出轴上，主动齿轮挡圈(4)固连在俯仰减速电机(2)的输出轴上并压紧在主动齿轮(3)上，两个电动履带轮(6)对称布置在底板(5)两侧，且每个电动履带轮(6)上固定一个离合装置(7)，离合装置轴(9)两端分别与对应侧的离合装置(7)固定连接，从动齿轮(10)固定在离合装置轴(9)上并与主动齿轮(3)啮合。

2.如权利要求1所述的一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，所述底板(5)两侧对称布置有两个离合装置支架(8)，两个离合装置(7)分别固定在对应侧的离合装置支架(8)上，离合装置轴(9)两端分别与对应侧的离合装置支架(8)转动连接并与对应侧的离合装置(7)固定连接。

3.如权利要求1所述的一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，所述离合装置(7)包括磁轭(7-1)、动盘(7-2)、衔铁(7-3)，磁轭(7-1)通过离合装置支架(8)固定在所述底板(5)上，动盘(7-2)与磁轭(7-1)转动连接并与所述离合装置轴(9)键连接，衔铁(7-3)与所述电动履带轮(6)固定连接。

4.如权利要求1所述的一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，所述电动履带轮(6)包括电动履带轮机械主体以及电动履带轮控制器，电动履带轮机械主体包括四连杆框架、包络四连杆框架的履带(6-8)、驱动总成以及升降机构；四连杆框架包括由杆Ⅲ(6-6)、导向轮总成(6-7)、支重梁(6-15)、杆Ⅰ(6-16)、杆Ⅱ(6-17)组成的四连杆机构以及布置在支重梁(6-15)上的支重轮Ⅱ总成(6-9)、支重轮Ⅰ总成(6-14)，支重梁(6-15)前后两端各安装有一个支重轮Ⅱ总成(6-9)，支重轮Ⅰ总成(6-14)安装在支重梁(6-15)上，导向轮总成(6-7)与支重梁(6-15)前端的支重轮Ⅱ总成(6-9)转动连接，杆Ⅲ(6-6)下端与导向轮总成(6-7)转动连接，杆Ⅲ(6-6)上端与杆Ⅱ(6-17)上端转动连接，杆Ⅱ(6-17)下端与杆Ⅰ(6-16)上端通过螺栓连接且在连接处设有导向槽，杆Ⅰ(6-16)下端与布置在支重梁(6-15)后端的支重轮Ⅱ总成转动连接；驱动总成包括安装在杆Ⅲ(6-6)上的驱动减速电机总成(6-5)以及与驱动减速电机总成(6-5)的总成输出轴(6-5-15)连接的履带轮(6-1)，履带轮(6-1)与履带(6-8)相啮合；升降机构固定在支重梁(6-15)上且与所述离合装置(7)固定连接。

5.如权利要求4所述的一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，所述驱动减速电机总成(6-5)还包括驱动电机(6-5-1)、蜗杆(6-5-7)、蜗轮(6-5-11)，蜗杆(6-5-7)与驱动电机(6-5-1)的输出轴固定连接，蜗轮(6-5-11)通过蜗轮键(6-5-16)连接在所述总成输出轴(6-5-15)上。

6.如权利要求4所述的一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，所述导向轮总成(6-7)包括导向轮(6-7-1)、导向轮轴(6-7-2)、导向轮连杆(6-7-6)，导向轮(6-7-1)与导向轮轴(6-7-2)转动连接，导向轮连杆(6-7-6)通过导向轮轴轴套(6-7-5)压紧在导向轮轴(6-7-2)上，导向轮连杆(6-7-6)与所述支重梁(6-15)前端的支重轮Ⅱ总成(6-9)转动连接。

7.如权利要求4所述的一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，所述升降机构包括升降电机(6-10)、离合装置连接板(6-13)、丝杆架(6-19)、丝杆座(6-20)、丝杆(6-21)、丝杆螺母(6-22)、杆Ⅳ(6-3)；升降电机(6-10)固定在支重梁(6-15)上，丝杆(6-21)一端与升降电机(6-10)输出轴连接，丝杆(6-21)另一端与丝杆座(6-20)转动连接，丝杆座(6-20)通过丝杆架(6-19)与支重梁(6-15)固定连接，丝杆螺母(6-22)与丝杆(6-20)螺纹连接，离合装置连接板(6-13)与丝杆螺母(6-22)连接，杆Ⅳ(6-3)上端与杆Ⅲ(6-6)上端转动连接，杆Ⅳ(6-3)下端与丝杆螺母(6-22)转动连接；杆Ⅳ(6-3)、丝杆螺母(6-22)、离合装置连接板(6-13)、丝杆(6-20)形成摇杆滑块机构，离合装置连接板(6-13)与所述离合装置(7)固定连接。

8.如权利要求4所述的一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，所述电动履带轮控制器包括运动指令输入模块、控制板、左驱动电机驱动电路、左驱动电机、左驱动电机编码器、右驱动电机驱动电路、右驱动电机、右驱动电机编码器、存储器、通讯接口；当运动指令输入模块向控制板输入运动指令后，控制板对运动指令进行处理，并分别向左驱动电机驱动电路、右驱动电机驱动电路发送电机控制命令，再经左驱动电机驱动电路、右驱动电机驱动电路处理后，将控制命令传至左驱动电机以及右驱动电机进而控制电机的转角、速度、转矩，左驱动电机编码器以及右驱动电机编码器分别测量左驱动电机以及右驱动电机的转速进而进行反馈控制。

9.如权利要求1所述的一种电动履带式全地形底盘，其特征在于，所述控制器包括底盘惯性测量单元、左驱动轮惯性测量单元、右驱动轮惯性测量单元、信号处理模块、控制板、俯仰减速电机驱动电路、俯仰减速电机、俯仰减速电机编码器、升降电机驱动电路、升降电机、升降电机编码器、电磁继电器、离合装置、存储器、通讯接口；底盘惯性测量单元、左驱动轮惯性测量单元、右驱动轮惯性测量单元分别测量底板、左右电动履带轮的位姿信息，并传动至信号处理模块，信号处理模块对获得的信息进行滤波、除噪、融合进而得到电动履带式全地形底盘的位姿信息，并将电动履带式全地形底盘的位姿信息传送至控制板，控制板计算出控制命令后分别传至俯仰减速电机驱动电路、升降电机驱动电路、电磁继电器，控制命令经处理后传送至俯仰减速电机、升降电机、离合装置进而对电动履带式全地形底盘进行稳定性控制，调整底板高度及导向轮总成与地面的倾斜角，保证底盘在不同路面以及无路环境下的行走需要。