CN108639170B - 一种自动增补式履带轮行走机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动增补式履带轮行走机构，所述行走机构包括主轴、套设于所述主轴上的轮辐和套设于所述轮辐上的履带；所述主轴上套设有支撑轮机构；所述履带上方设有与所述主轴固定连接的履带增补箱；所述支撑轮机构包括与所述主轴垂直且固定连接的伸缩杆、与所述轮辐固定连接的固定杆、与所述固定杆一端铰接的转动杆、与所述转动杆一端垂直且固定连接的转动轴和套设于所述转动轴两端的支撑轮；所述伸缩杆的一端与所述转动杆滑动连接。本申请的轮式和履带状态的优势性能集于一身，设计巧妙，结构简单，操作方便，使其能适应不同的路面条件，大大提高了其通行效率；且两种状态均稳定可靠，承重性好，相互之间切换的效率高、质量好。

Description

一种自动增补式履带轮行走机构
技术领域
本发明涉及一种行走机构，具体涉及一种自动增补式履带轮行走机构。
背景技术
随着社会经济的发展，人们在生活和工作中越来越强调效率的重要性。与效率紧密相关的交通运输行业也就首当其冲受到了人们的重视。目前的交通运输主要包括航空运输、铁路运输、水路运输和汽车运输；而这其中应用最普遍的莫过于汽车运输，因此汽车的研究的广度和深度也逐步加深。
传统汽车一般为轮式或履带式行走，因不能兼有良好的通过性和高机动性，故一种车辆往往只能适应一种路面条件，这就大大降低了车辆的应用范围和运输效率。尽管国内外对车辆的通过性进行了深入研究，提出了轮履复用、履带变形、轮胎变形等不同的行走方案，但普遍存在传动效率低、结构复杂、承载能力低、变径范围小等问题。
因此需要设计一种自动增补式履带轮行走机构来适应不同路面条件、提高车辆的通行效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请设计了一种自动增补式履带轮行走机构；该行走机构能适应不同的路面条件，大大提高了其通行效率；且两种状态均稳定可靠，承重性好，相互之间切换的效率高、质量好。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明提供了一种自动增补式履带轮行走机构，所述行走机构包括主轴、套设于所述主轴上的轮辐和套设于所述轮辐上的履带；所述主轴上套设有支撑轮机构；所述履带上方设有与所述主轴固定连接的履带增补箱；
所述支撑轮机构包括与所述主轴垂直且固定连接的伸缩杆、与所述轮辐固定连接的固定杆、与所述固定杆一端铰接的转动杆、与所述转动杆一端垂直且固定连接的转动轴和套设于所述转动轴两端的支撑轮；所述伸缩杆的一端与所述转动杆滑动连接。
优选的，所述履带增补箱内设有三层丝杆组；所述每层丝杆组分别包括两根水平且与所述主轴的轴线垂直的丝杆；所述丝杆分别靠近所述箱体侧壁；
上层丝杆组的丝杆内侧分别设有与之垂直且水平的两根伸缩轴；所述伸缩轴上套设收纳轮；
中层丝杆组的两根丝杆间设有两个可沿丝杆滑动的长臂机械手；
下层丝杆组的两根丝杆间设有两个可沿丝杆滑动的短臂机械手。
优选的，所述长臂机械手包括横梁、分别与所述横梁两端旋转连接的卡接头、与所述横梁一侧连接的上下伸缩机构和控制电机、与所述上下伸缩机构下端连接的抓取组件和设于所述抓取组件上的传感器；
所述卡接头内设有旋转驱动电机；
所述控制电机分别与所述上下伸缩机构、所述抓取组件、所述旋转驱动电机和所述传感器通讯连接；
所述卡接头分别与所述中层丝杆组的两根丝杆垂直连接。
优选的，所述短臂机械手包括横梁、与所述横梁一侧连接的上下伸缩机构和控制电机、与所述上下伸缩机构下端连接的抓取组件和设于所述抓取组件上的传感器；
所述控制电机分别与所述上下伸缩机构、所述抓取组件和所述传感器通讯连接；
所述横梁两端分别与所述下层丝杆组的两根丝杆垂直连接。
优选的，所述抓取组件包括与所述横梁平行的固定架；所述固定架两端分别设有竖直方向的通槽，所述通槽两侧的侧壁分别设有矩形通孔；所述通槽内设有与所述矩形通孔滑动连接的机械爪；所述固定架的上侧设有两个分别与之平行且相互反向的伸缩杆，所述伸缩杆的自由端分别与所述机械手的上端枢轴连接。
优选的，所述机械爪包括竖直的转动板、与所述转动板下端连接且水平的扩展板和与所述扩展板另一端连接且竖直向下的接触板；
所述转动板的下端的两侧分别设有水平的滑动轴；所述滑动轴分别设于所述矩形通孔内；
所述接触板的下端内侧设有通电头；所述通电头分别与电源的正负极连接。
优选的，所述履带包括依次连接的履带节；所述履带节的一侧的中部设有纵向的凹槽、两端设有与所述凹槽同轴的销孔；所述履带节另一侧的中部设有与所述凹槽匹配的凸起，所述凸起的两端分别设有伸缩孔；所述伸缩孔内设有伸缩轴销，所述伸缩轴销由内向外依次套设线圈和弹簧；所述伸缩孔的侧壁于所述线圈和所述弹簧间设有环状凸缘；所述伸缩轴销的前端设有环状凸起，所述弹簧设于所述环状凸缘和所述环状凸起之间，弹簧自然状态下，所述伸缩轴销前端伸出所述伸缩孔；
所述线圈的两端分别与设于所述履带节两端的导电片连接；
所述伸缩轴销的后端设有永磁体。
优选的，所述轮辐的数量为2；所述支撑轮机构设于所述轮辐间；所述轮辐与所述支撑轮机构在与所述轮辐相切的平面内的投影无重合。
优选的，所述支撑轮机构的数目为3；其中的两个支撑轮机构伸展状态时，两个支撑轮和轮辐的最高点高度相等；另一个支撑轮机构伸展状态时，支撑轮的最低点和所述轮辐的最低点的高度相等；
所述其中的两个支撑轮中的一个与所述另一个支撑轮机构关于轮辐的轴心中心对称。
优选的，所述主轴的一端套设固定轴套；所述固定轴套与所述履带增补箱的底通过支架连接。
优选的，所述两轮辐外侧表面间的距离小于等于所述履带的宽度。
与最接近现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的技术方案，通过支撑轮伸展机构和气囊伸缩机构的伸展收缩，实现履带轮在履带状态和轮式状态的切换；履带状态具有优越的越障性能和通过性，轮式状态具有很高的速度性能，本申请的履带轮将上述二者的优势性能集于一身，设计巧妙，结构简单，操作方便，使其能适应不同的路面条件，大大提高了其通行效率；且两种状态均稳定可靠，承重性好，相互之间切换的效率高、质量好。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1：本发明提供的行走机构的轮式状态的整体结构图；
图2：本发明提供的行走机构的履带式状态去除增补箱顶的整体结构图；
图3：本发明提供的行走机构的履带式状态去除增补箱外壳的整体结构图；
图4：本发明提供的长臂机械手的结构图；
图5：本发明提供的履带节的结构图；
图6～图12：依次为本发明提供的行走机构从轮式状态向履带状态转化即增加履带的步骤示意图；
附图标记：1-主轴，2-轮辐，3-履带，4-增补箱，5-支撑轮机构，6-轴套，7-支架，8-上层丝杆组，9-中层丝杆组，10-下层丝杆组，11-伸缩轴，12-收纳轮，13-长臂机械手，14-短臂机械手，15-横梁，16-卡接头，17-上下伸缩机构，18-控制电机，19-固定架，20-矩形通孔，21-机械爪，22-滑动轴，23-伸缩管，24-传感器，25-履带节，26-凹槽，27-销孔，28-凸起，29-伸缩孔，30-伸缩轴销，31-线圈，32-弹簧，33-导电片，34-固定杆，35-伸缩杆，36-转动杆，37-支撑轮，3-1-套设于轮辐上的履带，3-2-增补的履带，5-1-左上支撑轮机构，5-2-右下支撑轮机构，5-3-右上支撑轮机构。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1中图5所示，本发明提供了一种自动增补式履带轮行走机构，所述行走机构包括主轴1、套设于所述主轴1上的轮辐2和套设于所述轮辐2上的履带3；所述主轴1上套设有支撑轮机构5；所述履带3上方设有与所述主轴1固定连接的履带增补箱4；
所述支撑轮机构包括与所述主轴1垂直且固定连接的伸缩杆35、与所述轮辐2固定连接的固定杆34、与所述固定杆34一端铰接的转动杆36、与所述转动杆36一端垂直且固定连接的转动轴和套设于所述转动轴的支撑轮37；所述伸缩杆35的一端与所述转动杆36中部滑动连接。
所述履带增补箱3内设有三层丝杆组；所述每层丝杆组分别包括两根水平且与所述主轴的轴线垂直的丝杆；所述丝杆分别靠近所述箱体侧壁；
上层丝杆组8的丝杆内侧分别设有与之垂直且水平的两根伸缩轴11；所述伸缩轴11上套设收纳轮12；
中层丝杆组9的两根丝杆间设有两个可沿丝杆滑动的长臂机械手13；
下层丝杆组10的两根丝杆间设有两个可沿丝杆滑动的短臂机械手14。
所述长臂机械手13包括横梁15、分别与所述横梁15两端旋转连接的卡接头16、与所述横梁15一侧连接的上下伸缩机构17和控制电机18、与所述上下伸缩机构17下端连接的抓取组件和设于所述抓取组件上的传感器24；
所述卡接头16内设有旋转驱动电机；
所述控制电机18分别与所述上下伸缩机构17、所述抓取组件、所述旋转驱动电机和所述传感器24通讯连接；
所述卡接头16分别与所述中层丝杆组9的两根丝杆垂直连接。
所述短臂机械手包括横梁15、与所述横梁15一侧连接的上下伸缩机构17和控制电机18、与所述上下伸缩机构17下端连接的抓取组件和设于所述抓取组件上的传感器24；
所述控制电机18分别与所述上下伸缩机构17、所述抓取组件和所述传感器24通讯连接；
所述横梁15两端分别与所述下层丝杆组10的两根丝杆垂直连接。
所述抓取组件包括与所述横梁15平行的固定架19；所述固定架19两端分别设有竖直方向的通槽，所述通槽两侧的侧壁分别设有矩形通孔20；所述通槽内设有与所述矩形通孔20滑动连接的机械爪21；所述固定架的上侧设有两个分别与之平行且相互反向的伸缩管23，所述伸缩管23的自由端分别与所述机械爪21的上端枢轴连接。
所述机械爪21包括竖直的转动板、与所述转动板下端连接且水平的扩展板和与所述扩展板另一端连接且竖直向下的接触板；
所述转动板的下端的两侧分别设有水平的滑动轴22；所述滑动轴22分别设于所述矩形通孔20内；
所述接触板的下端内侧设有通电头38；两个所述通电头38分别与电源的正负极连接。
所述履带3包括依次连接的履带节25；所述履带节25的一侧的中部设有纵向的凹槽26、两端设有与所述凹槽26同轴的销孔27；所述履带节25另一侧的中部设有与所述凹槽26匹配的凸起28，所述凸起28的两端分别设有伸缩孔29；所述伸缩孔29内设有伸缩轴销30，所述伸缩轴销30由内向外依次套设线圈31和弹簧32；所述伸缩孔的侧壁于所述线圈31和所述弹簧32间设有环状凸缘；所述伸缩轴销30的前端设有环状凸起，所述弹簧设于所述环状凸缘和所述环状凸起之间，弹簧自然状态下，所述伸缩轴销30前端伸出所述伸缩孔；
所述线圈31的两端分别与设于所述履带节两端的导电片连接；
所述伸缩轴销的后端设有永磁体，当所述通电头分别与所述导电片接触时，所述线圈通电，产生的磁场与永磁体异向，伸缩销轴30在磁场力作用下缩回到伸缩孔29内。
所述轮辐的数量为2；所述支撑轮机构5设于所述轮辐2间；所述轮辐2与所述支撑轮机构5在与所述轮辐2相切的平面内的投影无重合。
所述支撑轮机构的数目为3；分别为左上支撑轮机构5-1、右下支撑轮机构5-2，右上支撑轮机构5-3；
左上支撑轮机构5-1和右上支撑轮机构5-3伸展状态时，支撑轮37和轮辐2的最高点高度相等；右下支撑轮机构5-2伸展状态时，支撑轮37的最低点和所述轮辐2的最低点的高度相等；
左上支撑轮机构5-1与右下支撑轮机构5-2关于轮辐的轴心中心对称。
所述主轴1的一端套设固定轴套6；所述固定轴套6与所述履带增补箱4的底通过支架7连接。
所述两轮辐2外侧表面间的距离小于等于所述履带3的宽度。
本申请的行走机构由轮式状态转变到履带状态的过程如图6-12所示，首先旋转驱动电机驱动长臂机械手的横梁旋转，使所述长臂机械手旋转至竖直向上状态，然后在中层丝杆上滑动至增补的履带3-2两端下方，通过伸缩管的伸缩使机械爪抓住履带两头履带节的通电片上，然后伸缩轴收缩；
同时所述短臂机械手滑动至丝杆中点处，分别两个机械爪分别抓取设于轮辐上的履带3-1上相邻的两个履带节的铜垫片上，其中一个机械手通电，此时伸缩销轴缩回伸缩孔，则履带切断，然后短臂机械手向丝杆两端滑动，同时左上支撑轮机构5-1和右上支撑轮机构5-3伸展状态分别伸展，撑住履带；
然后长臂机械手旋转至竖直向下方向，通过长臂机械手与短臂机械手配合使套设于轮辐上的履带3-1和增补的履带3-2的两端分别实现连接。
最后右上支撑轮机构5-3收缩，右下支撑轮机构5-2伸展，且长臂机械手和短臂机械手分别上升，此时完成了履带的增补，且行走机构的状态切换至平行四边形的履带状态。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (8)

1.一种自动增补式履带轮行走机构，所述行走机构包括主轴、套设于所述主轴上的轮辐和套设于所述轮辐上的履带；其特征在于：所述主轴上套设有支撑轮机构；所述履带上方设有与所述主轴固定连接的履带增补箱；
所述支撑轮机构包括与所述主轴垂直且固定连接的伸缩杆、与所述轮辐固定连接的固定杆、与所述固定杆一端铰接的转动杆、与所述转动杆一端垂直且固定连接的转动轴和套设于所述转动轴两端的支撑轮；所述伸缩杆的一端与所述转动杆滑动连接；
所述履带增补箱内设有三层丝杆组；每层所述丝杆组分别包括两根水平且与所述主轴的轴线垂直的丝杆；所述丝杆分别靠近所述履带增补箱的侧壁；
上层丝杆组的丝杆内侧分别设有与之垂直且水平的两根伸缩轴；所述伸缩轴上套设收纳轮；
中层丝杆组的两根丝杆间设有两个可沿丝杆滑动的长臂机械手；
下层丝杆组的两根丝杆间设有两个可沿丝杆滑动的短臂机械手；
所述短臂机械手包括横梁、与所述横梁一侧连接的上下伸缩机构和控制电机、与所述上下伸缩机构下端连接的抓取组件和设于所述抓取组件上的传感器；
所述控制电机分别与所述上下伸缩机构、所述抓取组件和所述传感器通讯连接；
所述横梁两端分别与所述下层丝杆组的两根丝杆垂直连接；
所述抓取组件包括与所述横梁平行的固定架；所述固定架两端分别设有竖直方向的通槽，所述通槽两侧的侧壁分别设有矩形通孔；所述通槽内设有与所述矩形通孔滑动连接的机械爪；所述固定架的上侧设有两个分别与之平行且相互反向的伸缩管，所述伸缩管的自由端分别与所述机械手的上端枢轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动增补式履带轮行走机构，其特征在于，所述长臂机械手包括横梁、分别与所述横梁两端旋转连接的卡接头、与所述横梁一侧连接的上下伸缩机构和控制电机、与所述上下伸缩机构下端连接的抓取组件和设于所述抓取组件上的传感器；
所述卡接头内设有旋转驱动电机；
所述控制电机分别与所述上下伸缩机构、所述抓取组件、所述旋转驱动电机和所述传感器通讯连接；
所述卡接头分别与所述中层丝杆组的两根丝杆垂直连接。
3.根据权利要求1所述一种自动增补式履带轮行走机构，其特征在于，所述机械爪包括竖直的转动板、与所述转动板下端连接且水平的扩展板和与所述扩展板另一端连接且竖直向下的接触板；
所述转动板的下端的两侧分别设有水平的滑动轴；所述滑动轴分别设于所述矩形通孔内；
所述接触板的下端内侧设有通电头；所述通电头分别与电源的正负极连接。
4.根据权利要求1所述一种自动增补式履带轮行走机构，其特征在于，所述履带包括依次连接的履带节；所述履带节的一侧的中部设有纵向的凹槽、两端设有与所述凹槽同轴的销孔；所述履带节另一侧的中部设有与所述凹槽匹配的凸起，所述凸起的两端分别设有伸缩孔；所述伸缩孔内设有伸缩轴销，所述伸缩轴销由内向外依次套设线圈和弹簧；所述伸缩孔的侧壁于所述线圈和所述弹簧间设有环状凸缘；所述伸缩轴销的前端设有环状凸起，所述弹簧设于所述环状凸缘和所述环状凸起之间，弹簧自然状态下，所述伸缩轴销前端伸出所述伸缩孔；
所述线圈的两端分别与设于所述履带节两端的导电片连接；
所述伸缩轴销的后端设有永磁体。
5.根据权利要求1所述一种自动增补式履带轮行走机构，其特征在于，所述轮辐的数量为2；所述支撑轮机构设于所述轮辐间；所述轮辐与所述支撑轮机构在与所述轮辐相切的平面内的投影无重合。
6.根据权利要求1所述一种自动增补式履带轮行走机构，其特征在于，所述支撑轮机构的数目为3；其中的两个支撑轮机构伸展状态时，两个支撑轮和轮辐的最高点高度相等；另一个支撑轮机构伸展状态时，支撑轮的最低点和所述轮辐的最低点的高度相等；
所述其中的两个支撑轮中的一个与所述另一个支撑轮机构关于轮辐的轴心中心对称。
7.根据权利要求1所述一种自动增补式履带轮行走机构，其特征在于，所 述主轴的一端套设固定轴套；所述固定轴套与所述履带增补箱的底通过支架连接。
8.根据权利要求5所述一种自动增补式履带轮行走机构，其特征在于，两个所述轮辐外侧表面间的距离小于等于所述履带的宽度。
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