CN111169556B - 一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，包括车体、车腿和车轮；所述车腿包括用于安装所述车轮的安装件、位于所述安装件上方的导向块、固定在所述安装件上的导向杆以及套设在所述导向杆上且位于所述安装件与所述导向块之间的弹簧，所述导向杆上端穿过所述导向块，且与导向块滑动配合连接，所述安装件固定有拉绳，且所述车体配置有用于缠绕所述拉绳的驱动装置；所述车体可转动设有蜗杆，所述蜗杆配置有与其啮合的蜗轮，所述蜗轮与所述导向块周向固定连接；所述蜗杆配置有驱动其转动的第二电机。本地面机动平台能够通过跳跃越过垂直障碍、壕沟等特殊路况，极大的提高了地面机动平台的机动性和通过性。

Description

一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台
技术领域
本发明涉及高通过性地面机动平台领域，特别是涉及一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台。
背景技术
专利号为CN208760758U的中国专利公开了一种可以弹跳的移动机器人，由车架和四个车轮组成。车架倾斜安装了气动弹跳机构，并且气动弹跳机构的伸出段能够穿过车架与地面相互作用，通过伸出段快速伸出与地面接触带动小车向上弹跳。对于上述设计，其弹跳方式通过伸出段快速伸出带动小车向上运动，但伸出段与地面接触面积非常小，如地面条件为松软情况，伸出段会陷入地面，无法带动小车向上运动。伸出段与地面是单点接触，在驱动小车向上运动过程中，无法调整小车姿态，使小车车体平稳上升，进而会出现小车翻滚等情况。并且该机器人并未安装缓冲装置，在小车跳跃完成落地时，并无法缓冲小车对地面的冲击。
公开号为CN107600217A的中国专利公开了一种弹跳机器人腿，采用六连杆加弹簧作为弹跳机构，通过弹簧能量释放来使车体向上弹跳，并且底杆下方安装了行走轮和转向电机。上述设计，弹跳是通过弹簧能量释放来实现的，车体上升的速度及车体的姿态是无法控制，因此也不能够保证车体在上升过程中的平稳，进而也会导致出现车体翻滚的情况。根据弹跳模型，该设计方案中，车轮及转向机构的重量所占整车重量的占比较大，小车上升的高度受限。
通过跳跃，地面机动平台可以实现跨越障碍、墙体和壕沟。在车辆运行的道路中，会存在较多垂直障碍及壕沟，从而对跳跃，越坡，越坎性能要求非常高，目前越坎越坡主要通过车辆变形，局限大，具有一定的极限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其中车轮与车腿的结合，车腿的存在可以实现跳跃，能够提高通过性，而车轮能够使地面机动平台在平坦道路上快速行驶；因此本地面机动平台能够通过跳跃越过垂直障碍、壕沟等特殊路况，极大的提高了地面机动平台的机动性和通过性；并且通过弹簧来实现能量的储存和释放，其高效、质量轻。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，包括车体、车腿和车轮；所述车腿包括用于安装所述车轮的安装件、位于所述安装件上方的导向块、固定在所述安装件上的导向杆以及套设在所述导向杆上且位于所述安装件与所述导向块之间的弹簧，所述导向杆上端穿过所述导向块，且与导向块滑动配合连接，所述安装件固定有拉绳，且所述车体配置有用于缠绕所述拉绳的驱动装置；所述车体可转动设有蜗杆，所述蜗杆配置有与其啮合的涡轮，所述涡轮与所述导向块周向固定连接；所述蜗杆配置有驱动其转动的第二电机。
进一步地，所述驱动装置包括用于缠绕所述拉绳的绞轮，用于制动的电磁制动器，用于传动的大、小齿轮，以及控制所述大、小齿轮是否啮合的电磁拨动组件。
进一步地，所述电磁制动器安装在所述绞轮的一个端轴，所述大齿轮安装在所述绞轮的另一个端轴。
进一步地，所述电磁拨动组件包括与小齿轮连接的拨杆、推动所述拨杆的电磁铁以及驱动所述小齿轮转动的第三电机。
进一步地，所述车轮与所述安装件可转动连接，所述车轮配置有驱动其转动的第一电机。
进一步地，所述高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台还包括动量轮，所述动量轮配置有驱动其转动的第四电机，所述第四电机安装在所述车体上。
进一步地，高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台还包括姿态传感器和动量轮机构，所述动量轮机构包括动量轮，所述动量轮配置有驱动其转动的第四电机，所述第四电机安装在所述车体上。
进一步地，所述拉绳为细钢丝。
进一步地，所述导向杆为两个，两个所述导向杆上均套设有所述弹簧，且两个所述导向杆均穿过所述导向块，所述两个导向杆之间设有挡块，且挡块与所述两个导向杆的上端固定连接。
进一步地，所述车腿为四个，其中两个所述车腿设置在所述车体一侧，另外两个所述车腿设置在所述车体另一侧；所述车轮为四个，其分别与对应的所述车腿可转动连接。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过驱动装置拉引拉绳压缩弹簧来储存能量；当需要跳跃时，释放拉绳，弹簧伸长带动车体向上运动，从而使得地面机动平台实现跳跃功能。
2、通过第二电机驱动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动，涡轮带动导向块转动，调整车腿的姿态，使得车腿向前倾斜，从而当弹簧在伸长阶段，车体同时具有向前和向上的速度，进而实现原地跳跃。
3、本发明提供的可弹跳的地面机动平台，当遇到较小垂直障碍，可通过伸缩车腿跨过障碍；当遇到垂直障碍、壕沟等特殊路况，能够通过跳跃越过，极大的提高了地面机动平台的机动性和通过性；并且弹簧来实现能量的储存和释放，其高效、质量轻。
附图说明
图1为本发明提供的一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台的结构示意图；
图2为本发明提供的一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台的俯视图；
图3为本发明提供的一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台的主视图；
图4为图3中局部示意图的放大图。
图中，1-车体，2-车腿，3-车轮，4-驱动装置，5-动量轮，6-第四电机，7-第一电机，8-第二电机，9-蜗轮，10-蜗杆，11-拉绳，21-挡块，22-导向杆，23-导向块，24-弹簧，25-安装件，41-第三电机，42-小齿轮，43-电磁铁，44-绞轮，45-大齿轮，46-电磁制动器。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，无人车平台被大量应用于军事、工业等领域，但遇到了垂直障碍或壕沟等路面状况时，无人车平台只能通过绕道避开，进而消耗额外的时间及路程。本发明提供一种能够跳跃的高通过性地面机动平台，并且能够实现一定的载物的功能。通过跳跃，能够轻松越过垂直障碍、墙面、壕沟等，极大的增加地面机动平台的通过性。
参阅图1-4所示，本发明提供一种技术方案：
一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，包括车体1、车腿2和车轮3；车腿2包括用于安装车轮的安装件25、位于安装件25上方的导向块23、固定在安装件25上的导向杆22以及套设在导向杆22上且位于安装件25与导向块23之间的弹簧24；导向杆22上端穿过导向块23，导向杆22与导向块23滑动配合连接；安装件25固定有拉绳11，且车体1配置有缠绕拉绳11的驱动装置4；拉绳11为钢丝、铁丝以及橡胶绳等等；导向杆22为两个，两个导向杆22上均套设有弹簧24，且两个导向杆22均穿过导向块23，两个导向杆22之间设有挡块21，且挡块21与两个导向杆22的上端固定连接。本发明通过驱动装置4拉引拉绳11压缩弹簧24来储存能量；当需要跳跃时，释放拉绳11，弹簧24伸长带动导向块23向上滑动，导向块23运动到挡块21处时撞击挡块21时，从而使得地面机动平台实现跳跃功能。
车体1可转动设有蜗杆10，蜗杆10配置有与其啮合的涡轮9，涡轮9与导向块23周向固定连接，蜗杆10配置有驱动其转动的第二电机8，第二电机8安装在车体1上。通过第二电机8驱动蜗杆10转动，蜗杆10带动涡轮9转动，涡轮6带动导向块23转动，调整车腿2的姿态，使得车腿2向前倾斜，从而当弹簧24在伸长阶段，车体1同时具有向前和向上的速度，进而实现原地跳跃。
驱动装置4包括用于缠绕拉绳11的绞轮44，用于制动的电磁制动器46，用于传动的大齿轮45和小齿轮42，以及控制大、小齿轮是否啮合的电磁拨动组件；电磁制动器46安装在绞轮44的一个端轴，大齿轮45安装在绞轮44的另一个端轴；电磁拨动组件包括与小齿轮42连接的拨杆、推动拨杆的电磁铁43以及驱动小齿轮42转动的第三电机41。当需要拉引钢丝11使弹簧24蓄能时，电磁铁43拨动拨杆，拨杆推出小齿轮42，小齿轮42与大齿轮45啮合，则第三电机41带动绞轮44转动进行缠绕钢丝11，从而使弹簧24压缩，当弹簧24到指定位置时，电磁制动器56制动，第三电机41不再提供电流，并且电磁铁43释放使小齿轮42与大齿轮45不再啮合，使得跳跃过程中第三电机43的轴并未转动，从而不会由于第三电机43的拖动消耗弹簧24的能量，使得弹簧24的能量高效利用，实现地面机动平台跳跃过程中的节能。
高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台还包括姿态传感器和动量轮机构，动量轮机构包括动量轮5，动量轮5配置有驱动其转动的第四电机6，第四电机6安装在车体1上，动量轮5设置在车体1内。在地面机动平台在跳跃、腾空和落地过程中，特别是腾空过程中，由于外界干扰(如风、路面高低不平)等因素的干扰，将使得车体1的姿态会倾斜，因此在高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台安装了动量轮机构以及姿态传感器。动量轮5由第四电机6驱动，在跳跃的过程中，实时获取车体1姿态信息，根据姿态信息，调节动量轮5转速，从而动态调整车体1姿态，使得地面机动平台在跳跃过程中能够平稳进行。
车腿2为四个，其中两个车腿2设置在车体1一侧，另外两个车腿2设置在车体1另一侧，车轮3为四个，其分别与对应的车腿2可转动连接。通过设置四个车腿2和车轮3，使地面机动平台在跳跃、腾空和落地过程中更加平稳。车轮3与安装件25可转动连接，车轮2配置有驱动其转动的第一电机7。由四个独立电机(第一电机)7驱动，地面机动平台的转向通过四轮差速转向实现。
本发明通过电磁制动器46实现锁死钢丝11，动态调整车体1上升的速度，也能辅助车体1的平稳运行。
本发明考虑到四个车腿2处于路面情况不同，以及弹簧24的差异，四个车腿2上升的速度会有所不同，因此在拉绳11上安装了拉绳线位移传感器，实时测量车体1上升的速度，通过控制电磁制动器46进行制动，使得四个车腿2的导向块23上升的速度一致。
本发明提供的可弹跳的地面机动平台，能够通过跳跃越过垂直障碍、壕沟等特殊路况，极大的提高了地面机动平台的机动性和通过性；并且弹簧24来实现能量的储存和释放，其高效、质量轻。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，包括车体、车腿和车轮，其特征在于：所述车腿包括用于安装所述车轮的安装件、位于所述安装件上方的导向块、固定在所述安装件上的导向杆以及套设在所述导向杆上且位于所述安装件与所述导向块之间的弹簧，所述导向杆上端穿过所述导向块，且与导向块滑动配合连接，所述安装件固定有拉绳，且所述车体配置有用于缠绕所述拉绳的驱动装置；所述车体可转动设有蜗杆，所述蜗杆配置有与其啮合的蜗轮，所述蜗轮与所述导向块周向固定连接；所述蜗杆配置有驱动其转动的第二电机；所述可弹跳地面机动平台还包括动量轮，所述动量轮配置有驱动其转动的第四电机，所述第四电机安装在所述车体上。
2.根据权利要求1所述的高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其特征在于：所述驱动装置包括用于缠绕所述拉绳的绞轮，用于制动的电磁制动器，用于传动的大、小齿轮，以及控制所述大、小齿轮是否啮合的电磁拨动组件。
3.根据权利要求2所述的高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其特征在于：所述电磁制动器安装在所述绞轮的一个端轴，所述大齿轮安装在所述绞轮的另一个端轴。
4.根据权利要求3所述的高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其特征在于：所述电磁拨动组件包括与小齿轮连接的拨杆、推动所述拨杆的电磁铁以及驱动所述小齿轮转动的第三电机。
5.根据权利要求1所述的高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其特征在于：所述车轮与所述安装件可转动连接，所述车轮配置有驱动其转动的第一电机。
6.根据权利要求1所述的高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其特征在于：所述可弹跳地面机动平台还包括姿态传感器和动量轮机构，所述动量轮机构包括动量轮，所述动量轮配置有驱动其转动的第四电机，所述第四电机安装在所述车体上。
7.根据权利要求1所述的高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其特征在于：所述拉绳为细钢丝。
8.根据权利要求1所述的高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其特征在于：所述导向杆为两个，两个所述导向杆上均套设有所述弹簧，且两个所述导向杆均穿过所述导向块，所述两个导向杆之间设有挡块，且挡块与所述两个导向杆的上端固定连接。
9.根据权利要求8所述的高通过性轮腿结合可弹跳地面机动平台，其特征在于：所述车腿为四个，其中两个所述车腿设置在所述车体一侧，另外两个所述车腿设置在所述车体另一侧；所述车轮为四个，其分别与对应的所述车腿可转动连接。
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