CN112776908A - 一种履带可拆卸式变形移动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种履带可拆卸式变形移动机构，包括行走单元和车身，该行走单元包括：轮架机构，包括举升架、第一和第二伸缩活塞，其中，举升架的中央滑轨中设有举升滑块；轮毂电机车轮，包括在第一伸缩活塞上设置的第一车轮、在举升滑块上设置的第二车轮、以及在第二伸缩活塞上设置的第三车轮；轮架变形机构，包括第一和第二举升连杆、以及液压杆，其中，液压杆用于驱动举升滑块沿中央滑轨移动，带动三个车轮进行直线排列和三角排列这两种构型的切换；行走履带，用于在三个车轮位于直线排列构型时绕设在三个车轮上以及在构型切换为三角形排列时从中撤离。本发明仅设置一套移动组件即可实现轮履双移动模式，如此降低了机构复杂度和制作成本。

Description

一种履带可拆卸式变形移动机构

技术领域

本发明涉及可轮履切换的移动机构，尤其涉及一种履带可拆卸式变形移动机构。

背景技术

目前，大部分的移动机构都是单一的移动形式，如履带式、轮式和腿式等，单一的移动形式和构型优缺点明显，只能在自身适应的环境下流畅运行，不足以应对复杂多样的地形环境。

中国专利文献CN 105313997 A披露了一种双模式移动机器人，其包括平台和一对履带轮驱动模块，履带轮驱动模块中的每个具有履带组件和轮组件，可从履带位置移动至轮位置。

中国专利文献CN 106828630 A披露了一种移动车辆，其包括平台、一对履带组件和一对轮组件。履带轮互换机构使第一轮和第二轮从轮模式可旋转地移动至履带模式，在轮模式中轮驱动移动车辆，在履带模式中履带组件驱动移动车辆。

上述机器人或车辆虽然都具备轮履切换的双移动模式，但是每个行走单元需要单独配置两套移动组件，一套为履带组件，另一套为轮组件，如此提高了机器人或车辆的机构复杂度和制作成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种履带可拆卸式变形移动机构，以在设置一套移动组件的前提下实现轮履切换的双移动模式。

为此，本发明提供了一种履带可拆卸式变形移动机构，包括车身和行走单元，所述行走单元包括：轮架机构，包括举升架、第一伸缩活塞、以及第二伸缩活塞，其中，所述举升架固定连接至车身上，具有沿车身高度方向延伸的中央滑轨和运动约束于所述中央滑轨的举升滑块，轮毂电机车轮，包括在所述第一伸缩活塞上设置的第一轮毂电机车轮，在所述举升滑块上设置的第二轮毂电机车轮，以及在所述第二伸缩活塞上设置的第三个轮毂电机车轮，其中，三个轮毂电机车轮具有直线排列和三角排列这两种构型，轮架变形机构，设置在所述轮架机构上，包括第一举升连杆、第二举升连杆、以及液压杆，其中，所述第一举升连杆的两端分别与第一轮毂电机车轮和第二轮毂电机车轮的车轮轴枢接，所述第二举升连杆的两端分别与第二轮毂电机车轮和第三轮毂电机车轮的车轮轴枢接，其中，液压杆用于驱动举升滑块沿中央滑轨移动，由第一举升连杆和第二举升连杆带动三个轮毂电机车轮进行两种排列构型的切换，行走履带，在三个轮毂电机车轮位于直线排列构型时绕设于其上以及在其切换为三角排列构型时从中撤离。

根据本发明的履带可拆卸式变形移动机构，能够满足适应多种地形环境，既可以提升越障能力也能根据需求改变构型增强机动性。与现有轮履双移动模式的机器人或车辆相比，仅设置一套移动组件即可实现轮履切换的双移动模式，如此降低了机构复杂度和制作成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的履带可拆卸式变形移动机构的结构示意图；

图2是根据本发明的履带可拆卸式变形移动机构的车身变形机构的结构示意图；

图3是根据本发明的车身变形机构的结构爆炸示意图一；

图4是根据本发明的车身变形机构的结构爆炸示意图二；

图5是根据本发明的行走单元的结构示意图；

图6a是根据本发明的行走单元的结构爆炸示意图一；

图6b是根据本发明的行走单元的结构爆炸示意图二；

图7a至图7d示出了根据本发明的履带可拆卸式变形移动机构的轮履切换过程，其中图7a示出了履带着地行驶状态，图7b示出了履带离地状态，图7c示出了车轮构型改变后的车轮离地状态，图7d示出了车轮着地行驶状态；以及

图8a至图8d示出了根据本本发明的履带可拆卸式变形移动机构的车身变形过程，其中图8a示出了履带着地行驶状态，图8b示出了履带离地状态，图8c示出了车身宽幅增大状态，图8d示出了车身宽幅增大后着地状态。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以独立使用或相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1至图8d示出了根据本发明的一些实施例。

结合参照图1至图6b，本变形移动机构主要由车身变形机构A、履带B、车轮变形机构C、轮毂电机车轮D组成，通过采用液压杆、连杆和滑动机构共同实现变形机构的轮部与机体的变形。

车身变形机构包括主车架A1、举升架固定器A2、滑动车架A3、侧面固定滑件A4、垂直面固定滑件A5、扩宽支撑块A6、横向液压杆A7、垂直举升液压杆A8、提升连接件A9、侧滑轮A10、以及内部滑块A11。

举升架固定器A2分别布置在主车架A1与滑动车架A3两端，共四个，用于连接车架与举升架A1，并通过机械螺钉与车架、举升架A1固定。

侧面固定滑件A4与垂直面固定滑件A5通过机械螺钉与主车架A1固定连接，与滑动车架A3通过滑动车架上的滑轨槽滑动连接(参见图3和图4)，其中侧面固定滑件A4与垂直面固定滑件A5共有两组，用于在车体伸缩时固定车体的旋转。

扩宽支撑块A6两侧分别与对称布置的两个横向液压杆A7机械螺钉固定链接，两个横向液压杆A7则分别与对称布置的内部滑块A11以机械螺钉固定链接，用于控制车体的横向伸缩。

两个垂直举升液压杆A8对称布置于主车架A1与滑动车架A3内部(参见图3和图4)，其液压筒安装台部分与两部分车架内部预留的凸台安装位以机械螺钉固定连接，两个垂直举升液压杆A8的液压杆端与两侧的提升连接件A9通过底部的螺纹孔以机械螺钉固定连接。

提升连接件A9两端凸台位置设有螺栓安装孔，与内部滑块A11上预留的安装凸台以螺栓固定连接。

两个内部滑块A11分别布置在主车架A1与滑动车架A3的内部，其中内部滑块A11两侧设计有滑轨，主车架A1与滑动车架A3的内部设计有滑槽，他们通过滑轨与滑槽滑动连接(参见图3和图4)，通过滑槽与垂直举升液压杆A8的行程约束内部滑块A11的滑动范围。

四组侧滑轮A10两两安装于两个内部滑块A11下方的滑轮安装台上通过螺栓螺母滚动链接，用于机体伸缩时减小地面的摩擦力，整体布局参见图3和图4。

上述内部滑块、一对侧向滑轮、垂直举升液压杆构成了用于举升车身以使下述轮毂电机车轮脱离地面的车身举升机构。

上述扩宽支撑块、两横向液压杆构成了用于调节车架宽度/宽幅的车身宽幅调节机构。

车轮变形机构包括液压杆C1、举升连接件C2、举升滑块C3、举升架C4、伸缩活塞C5、活塞端盖C6、凸台法兰盘C7、双凸台举升连杆C8(第一举升连杆)，单凸台举升连杆C9(第二举升连杆)。

液压杆C1的液压筒凸台端与主车架A1、滑动车架A3外侧上方的安装凸台以机械螺钉固定、液压杆端与举升连接件C2以机械螺钉固定。

优选地，举升架C4为倒T型，包括底梁C41、立柱C42、以及位于立柱两侧的两块三角加强肋板C43，这些部件通过焊接形成整体部件，所述底梁的两端设有方形活塞孔，所述竖梁上开设槽型滑轨。

举升连接件C2与举升滑块C3通过C2侧面的螺丝位以机械螺丝固定连接，举升滑块C3安装于举升架C4的中央的滑轨上，轮端以轴肩限位机架端则通过与举升连接件C2的固定限位，使得举升滑块C3的运动限制在C4中央的滑轨上，举升架C4的两端具有活塞孔与两侧的伸缩活塞C5通过活塞孔型滑动连接，两侧的伸缩活塞C5通过四个活塞端盖C6进行滑动限位，活塞端盖C6则通过机械螺钉与举升架C4固定连接，两侧的伸缩活塞C5分别与两侧的凸台法兰盘C7间以机械螺钉固定连接。

双凸台举升连杆C8与单凸台举升连杆C9通过C8一端的凸台转动连接，并使得连接后，单凸台举升连杆C9的凸台端与双凸台举升连杆C8的凸台端凸台方向相反(参见图6a和图6b)，双凸台举升连杆C8与单凸台举升连杆C9的转动连接处与举升滑块C3的圆形凸台端转动连接，此时双凸台举升连杆C8与单凸台举升连杆C9的另外一端分别与两侧凸台法兰盘C7转动连接。

三个轮毂电机车轮D的输出轴端分别以输出轴键形穿过两侧凸台法兰盘C7、举升滑块C3预留的键型通孔，固定轮毂电机车轮D的周向旋转(参见图6a和图6b)，并通过输出轴端的螺纹以尼龙防松螺母进行轴向限位，轮毂电机车轮D与履带B通过两者内部的齿形传递动力，整体结构参见图6a和图6b。

上述举升架、两个伸缩活塞、两个活塞端盖、以及举升滑块构成了用于安装三个轮毂电机车轮的轮架机构。

上述单凸台举升连杆、双凸台举升连杆、两个凸台法兰盘、液压杆构成了对三个轮毂电机车轮两种排列构型进行切换的轮架变形机构，其中，两种排列构型是直线排列构型和三角排列构型。

上述车轮变形机构、三个轮毂电机车轮和一个履带构成了行走单元。

本变形移动机构可以通过轮履切换、改变轮距实现多种行进模式。

履带工作模式拥有适应不同地势环境与地貌，提升越障能力的优势，此机构能够通过控制两侧的轮毂电机车轮，以齿形带动履带的运转，实现履带工作模式，此机构也可实现履带与轮式的模式切换，通过控制机体内部两个垂直举升液压杆增压，两侧的内部滑块向下沿机体内部滑轨运动，直至将履带从地面顶起。

此时控制举升机构的液压杆向上抬升，通过两跟连杆与中央滑轨将中轮抬升，两侧车轮沿着活塞向内收缩，单侧三车轮的包络线缩小，从而取下履带机构并控制内部的举升液压杆减压，收回内部滑轨，完成轮式模式的转换(见轮履切换过程图7a-图7d)。在轮式模式下，接地的四轮可以同时传递动力，实现四轮模式下的高机动性移动。

同时此种变形机构拥有两种轮距模式，与轮履切换时操作类似(见车身变形过程图8a-图8d)，先控制机体内部两个垂直举升液压杆伸长，使得两侧的内部滑块向下沿内部滑轨运动，直至四组侧滑轮将机体支起，后控制机身内部的两个横向液压杆，使其增压伸长，使两侧车体下的侧滑轮向两侧移动，机身整体宽度增加。

四块固定在主车架上的固定滑件沿滑动车架侧面的滑轨随轮距一起滑动展开，稳定延长整体机身的宽度，后保持两个横向液压杆压力不变，控制机体内部两个垂直举升液压杆收缩，完成长短轮距的模式转换。

通过增加变形机构的轮距，能够有效增强其行驶的稳定性，同时此种车身变形机构的设计，有效解决了机体在增加轮距时，因与地面的较大摩擦导致的机械结构磨损，也方便了在轮履切换时，履带部分的拆卸与安装。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种履带可拆卸式变形移动机构，包括车身和行走单元，其特征在于，所述行走单元包括：

轮架机构，包括举升架、第一伸缩活塞、以及第二伸缩活塞，其中，所述举升架固定连接至车身上，具有沿车身高度方向延伸的中央滑轨和运动约束于所述中央滑轨的举升滑块，

轮毂电机车轮，包括在所述第一伸缩活塞上设置的第一轮毂电机车轮，在所述举升滑块上设置的第二轮毂电机车轮，以及在所述第二伸缩活塞上设置的第三个轮毂电机车轮，其中，三个轮毂电机车轮具有直线排列和三角排列这两种构型，

轮架变形机构，设置在所述轮架机构上，包括第一举升连杆、第二举升连杆、以及液压杆，其中，液压杆用于驱动举升滑块沿中央滑轨移动，由第一举升连杆和第二举升连杆带动三个轮毂电机车轮进行两种排列构型的切换，

行走履带，在三个轮毂电机车轮位于直线排列构型时绕设于其上以及在其切换为三角排列构型时从中撤离。

2.根据权利要求1所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述车身包括车身举升机构，用于举升车身以使轮毂电机车轮升离地面。

3.根据权利要求2所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述车身举升机构包括在车身左右两侧分别设置的内部滑块、在所述内部滑块上设置的一对侧滑轮、以及用于驱动内部滑块向车身下方运动的垂直举升液压杆。

4.根据权利要求3所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述内部滑块上设置有一对安装凸台，用于固定连接提升连接件，所述内部滑块还设置有一组安装孔，用于固定连接横向液压杆。

5.根据权利要求1或2所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述车身包括主车架和滑移车架，其中，所述主车架和滑移车架二者为左右半体车架结构，二者间距可调。

6.根据权利要求5所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述车身还包括车身宽幅调节机构，其包括扩宽支撑块和关于扩宽支撑块对称设置的两横向液压杆，所述两横向液压杆中的一个与所述主车架连接，另一个与所述滑移车架连接。

7.根据权利要求5所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述车身还包括举升架固定器，所述举升架固定器用于将举升架相对于车身侧面外移布置。

8.根据权利要求1所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述轮架机构的举升架为倒T型，包括底梁、立柱、以及位于立柱两侧的三角加强肋板，所述底梁的两端设有方形活塞孔，所述立柱上开设槽型滑轨。

9.根据权利要求1所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述轮毂电机车轮的轮面中部设有齿槽，所述行走履带的内环面上设有齿，其中，所述齿与所述齿槽相互啮合，形成驱动关系。

10.根据权利要求1所述的履带可拆卸式变形移动机构，其特征在于，所述变形移动机构为机器人或车辆。

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