CN112977655B - 一种面向高寒地区的平台行动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向高寒地区的平台行动机构，包括履带行驶装置，所述履带行驶装置包括主轮、相对设置在主轮水平两侧且直径小于主轮的第一翼轮、第二翼轮，以及设置在所述主轮、第一翼轮、第二翼轮外边缘且由所述主轮带动运转的履带，所述主轮上设置有用于驱动主轮运转的第一驱动装置，所述主轮和第一驱动装置之间设置有用于驱动第一翼轮移动进而改变履带形状为三角形的履带变形装置，所述第二翼轮与用于改变第二翼轮与所述主轮的相对位置进而改变平台行动机构的运动姿态的姿态变换装置。本发明通过设置履带变形装置使得履带外形实现由菱形向三角形的转变，使本发明在雪地路面下通过能力更强，且菱形状态配合姿态变换装置环境适应性更强。
Description
技术领域
本发明涉及地面无人车辆领域，具体是一种面向高寒地区的平台行动机构。
背景技术
近年来，两极地区的战略意义不断升高，随着近年来加大了对南北极的科考投入，极地运载平台对科考站的资源补给和极地人员进行科学研究等任务具有重要作用。移动在战区作战、货物运输等场合的应用越来越广泛，但面对极地地区的的多样化的任务需求，对移动平台的地形适应性提出更高的要求，同时移动机构作为移动平台的重要部件，对平台的地形适应性具有决定性的作用。因此许多机器人的行走机构被提出。例如专利申请号为“CN201610241122.9”的发明专利“一种高机动高适应性地面无人车辆”，提出一种四边形六足履式结构，以提升车辆的越野能力。但是现有陆地机器人的行走机构功能有限，使得机器人只能在部分路面环境下正常行驶，当平台行驶至雪地环境时，其相对较小的接地比压使得平台的通过性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向高寒地区的平台行动机构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种面向高寒地区的平台行动机构，包括：履带行驶装置，所述履带行驶装置包括主轮、相对设置在主轮水平两侧且直径小于主轮的第一翼轮、第二翼轮，以及设置在所述主轮、第一翼轮、第二翼轮外边缘且由所述主轮带动运转的履带，所述主轮上设置有用于驱动主轮运转的第一驱动装置，所述主轮和第一驱动装置之间设置有用于驱动第一翼轮移动进而改变履带形状为三角形的履带变形装置，所述第二翼轮与用于改变第二翼轮与所述主轮的相对位置进而改变平台行动机构的运动姿态的姿态变换装置。
作为本发明进一步的方案：所述主轮和分别设置在所述主轮两侧的第一翼轮、第二翼轮共同传动的履带在竖直平面上构成菱形的形状，所述主轮与所述履带啮合连接。
作为本发明进一步的方案：所述第一驱动装置包括牵引电机、通过花键与所述牵引电机相连的减速器、与所述减速器相连的齿轮减速箱、平衡肘，所述平衡肘包围设置在所述齿轮减速箱外周，所述平衡肘顶端和减速器相连，所述平衡肘底端设置有和齿轮减速箱相连的动力输出轴，所述动力输出轴穿过所述履带变形装置通过其尾端的花键与所述主轮连接。
作为本发明进一步的方案：所述牵引电机和所述减速器外围设置有包裹所述牵引电机和所述减速器的电机壳体，所述电机壳体与所述平衡肘通过螺栓连接。
作为本发明进一步的方案：所述履带变形装置包括第二驱动装置、用于带动第一翼轮旋转的旋转架、以及用于固定所述第二驱动装置的转动角度的电磁离合器，所述第二驱动装置用于驱动所述旋转架旋转，所述电磁离合器设置在所述第二驱动装置上，所述旋转架一端与所述第二驱动装置连接，另一端与所述第一翼轮连接。
作为本发明进一步的方案：所述第二驱动装置包括电机支架、设置在所述电机支架底部的伺服电机、与所述伺服电机相连的传动小齿轮、与所述传动小齿轮相连的传动齿圈，所述传动齿圈通过螺栓与所述旋转架的一端相连，所述电磁离合器设置在所述伺服电机上。
作为本发明进一步的方案：所述姿态变换装置包括第三驱动装置、设置在所述第一驱动装置顶端的壳体支架、以及保持架，所述第三驱动装置一端连接车体，另一端连接所述壳体支架，所述保持架一端固定在所述第一驱动装置底端连接所述主轮的一侧，另一端固定在所述第二翼轮上。
作为本发明进一步的方案：所述第三驱动装置为油气弹簧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置履带变形装置使得履带外形实现由菱形向三角形的转变，使得本发明当履带以三角形形态行驶时，在松软雪地路面下的通过能力更强；通过将平台行动机构一种履带外形设置为菱形状态，使得行动机构的头部由于菱形设置，产生了一定角度的接近角，提高了该模式下的高寒平台通过性，更灵活的转向性能，并可实现更高速度的行驶；通过设置姿态变换装置，使得菱形外形下的平台行动机构整体可以相对于平台车体变换姿态，让平台实现整体的侧倾和俯仰，从而获得更大爬断崖高度和更大越壕沟宽度，是本发明的地形适应性更强，可适应的工作环境更多。
附图说明
图1为本发明的正视图；
图2为本发明的侧视图；
图3为第一驱动装置的结构示意图；
图4为本发明的履带内部机构正视图；
图5为本发明的履带内部机构侧视图；
图6为本发明菱形运行及本发明组成的六足高寒平台的机动模式图；
图7为本发明组成的六足高寒平台的上断崖模式图；
图8为本发明组成的六足高寒平台的三角履带形态图；
图9为本发明组成的六足高寒平台的上雪坡模式图；
图10为本发明组成的六足高寒平台的过冰封模式图。
图中：1-履带行驶装置、11-主轮、12-第一翼轮、13-第二翼轮、14-履带、2-第一驱动装置、21-牵引电机、22减速器、23-平衡肘、24-动力输出轴、25-电机壳体、3-履带变形装置、31-第二驱动装置、311-电机支架、312-伺服电机、313-传动小齿轮、314-传动齿圈、32-旋转架、33-电磁离合器、4-姿态变换装置、41-第三驱动装置、42-壳体支架、43-保持架、5-车体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1、4，本发明实施例中，一种面向高寒地区的平台行动机构，包括履带行驶装置1，所述履带行驶装置包括主轮11、相对设置在主轮水平两侧且直径小于主轮的第一翼轮12、第二翼轮13，以及设置在所述主轮、第一翼轮、第二翼轮外边缘且由所述主轮带动运转的履带14，所述主轮上设置有用于驱动主轮运转的第一驱动装置2，所述主轮和第一驱动装置之间设置有用于驱动第一翼轮12移动进而改变履带形状为三角形的履带变形装置3，所述第二翼轮13与用于改变第二翼轮与所述主轮的相对位置进而改变平台行动机构的运动姿态的姿态变换装置4。
具体的，请参阅图1，所述履带行驶装置1包括主轮11、相对设置在主轮水平两侧且直径小于主轮的第一翼轮12、第二翼轮13，以及设置在所述主轮、第一翼轮、第二翼轮外边缘且由所述主轮带动运转的履带14，主轮11外侧的导齿啮合履带的导齿槽，实现动力的传输，所述主轮11和分别设置在所述主轮两侧的第一翼轮12、第二翼轮13共同啮合传动的履带14在竖直平面上构成菱形的形状，所述第一翼轮12、第二翼轮13配合实现履带14的张紧，同时起到导向的作用，当履带外形为菱形状态时，行动机构头部通过菱形产生了一定角度的接近角，提高了该模式下的高寒平台通过性。
具体的，请参阅图1、2、3，所述第一驱动装置2包括牵引电机21、通过花键与所述牵引电机相连的减速器22、与所述减速器相连的齿轮减速箱、平衡肘23，所述平衡肘包围设置在所述齿轮减速箱外周，所述平衡肘顶端和减速器22相连，所述平衡肘23底端设置有和齿轮减速箱相连的动力输出轴24，所述动力输出轴24穿过所述履带变形装置3通过其尾端的花键与所述主轮11连接，所述牵引电机21和所述减速器22外围设置有包裹所述牵引电机21和所述减速器22的电机壳体25，所述电机壳体与所述平衡肘23通过螺栓连接。牵引电机21是平台行动机构前向运动的动力源，所述牵引电机21带动减速器22与平衡肘23内部的两极齿轮减速箱、动力输出轴24组成的传动系统，通过动力输出轴24将动力传输至主轮11，带动主轮11旋转，所述主轮11再通过外侧的导齿与履带14的导齿槽的啮合，带动履带14运转，实现动力的传输，从而实现带动整个平台行动机构在地面上的纵向运动。
具体的，请参阅图4、5，所述履带变形装置3包括第二驱动装置31、用于带动第一翼轮12旋转的旋转架32、以及用于固定所述第二驱动装置31的转动角度的电磁离合器33，所述第二驱动装置31用于驱动所述旋转架32旋转，所述电磁离合器33设置在所述第二驱动装置31上，所述旋转架32一端与所述第二驱动装置31连接，另一端与所述第一翼轮12连接，所述第二驱动装置31包括电机支架311、设置在所述电机支架底部的伺服电机312、与所述伺服电机相连的传动小齿轮313、与所述传动小齿轮相连的传动齿圈314，所述传动齿圈通过螺栓与所述旋转架32的一端相连，所述电磁离合器33设置在所述伺服电机312上。所述伺服电机312用于控制传动小齿轮313带动传动齿圈314进而控制旋转架32的目标转角，旋转架被伺服电机312及传动小齿轮313、传动齿圈314组成的传动系统带动旋转后，旋转架32带动第一翼轮12沿轴心转到目标转角，第一翼轮12从而带动了履带14形状的变化，将原本菱形的履带外形变为三角形，再通过设置在所述伺服电机上的电磁离合器33，锁死传动小齿轮313，进而达成锁死旋转架32、第一翼轮12的目标角度，实现三角形履带14外形的保持，三角形的履带外形使得平台行动机构在松软雪地路面下的通过能力更强，从而应对多变的地面环境。
具体的，请参阅图1，所述姿态变换装置4包括第三驱动装置41、设置在所述第一驱动装置2顶端的壳体支架42、以及保持架43，所述第三驱动装置41一端连接车体5，另一端连接所述壳体支架42，所述保持架43一端固定在所述第一驱动装置2底端连接所述主轮11的一侧，另一端固定在所述第二翼轮13上；所述第三驱动装置41为油气弹簧，所述壳体支架42固定在所述电机壳体25靠近所述第二翼轮13一侧上，所述保持架43一端固定在所述平衡肘23设置动力输出轴24一侧的底端，另一端固定在所述第二翼轮13上，所述第三驱动装置41带动壳体支架42进而带动电机壳体25转动，所述电机壳体25与所述平衡肘23固定连接，因而电机壳体25转动会带动平衡肘23移动，平衡肘23带动保持架43进而带动第二翼轮13支撑起行动机构，实现第二翼轮与主轮11相对位置的改变，进而改变了平台行动机构的运动姿态，使得平台行动机构，相对于车体5变换姿态，让面向高寒地区的平台实现整体的侧倾和俯仰，从而获得更大爬断崖高度和更大越壕沟宽度，所述姿态变换装置4主要在履带为菱形状态时运转，其地形适应性更强、转向性能更灵活，并可实现更高速度的行驶，使平台可适应的工作环境更多。
本发明结构新颖，运行稳定，本发明在使用时，六个本发明结构的行动机构安装于车体5上构成六足高寒平台，此高寒平台在良好的工况条件下，行动机构均采用菱形状态，可实现高速行动，且行动机构头部通过菱形产生了一定角度的接近角，提高了该模式下的高寒平台通过性，如图6所示；当此高寒平台遇到断崖需要跨越时，通过姿态变换装置4使平台的整体姿态被改变，提高了高寒平台的离地间隙，进而完成了跨越，如图7所示；当此高寒平台于雪坡路面上坡，通过履带变形装置3切换行动机构为三角形履带模式，增大接地面积，提高爬坡能力，如图9所示；当此高寒平台行驶遇到冰缝时，也可通过履带变形装置3切换行动机构为三角形履带模式，通过三角履带较长的接地长度，实现冰缝的跨越，如图10所示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种面向高寒地区的平台行动机构，其特征在于，包括：履带行驶装置(1)，所述履带行驶装置包括主轮(11)、相对设置在主轮水平两侧且直径小于主轮的第一翼轮(12)、第二翼轮(13)，以及设置在所述主轮、第一翼轮、第二翼轮外边缘且由所述主轮带动运转的履带(14)，所述主轮上设置有用于驱动主轮运转的第一驱动装置(2)，所述主轮和第一驱动装置之间设置有用于驱动第一翼轮(12)移动进而改变履带形状为三角形的履带变形装置(3)，所述第二翼轮(13)与用于改变第二翼轮与所述主轮的相对位置进而改变平台行动机构的运动姿态的姿态变换装置(4)；
所述姿态变换装置(4)包括第三驱动装置(41)、设置在所述第一驱动装置(2)顶端的壳体支架(42)以及保持架(43)，所述第三驱动装置(41)一端连接车体(5)，另一端连接所述壳体支架(42)，所述保持架(43)一端固定在所述第一驱动装置(2)底端连接所述主轮(11)的一侧，另一端固定在所述第二翼轮(13)上。
2.根据权利要求1所述的一种面向高寒地区的平台行动机构，其特征在于，所述主轮(11)和分别设置在所述主轮两侧的第一翼轮(12)、第二翼轮(13)共同传动的履带(14)在竖直平面上构成菱形的形状，所述主轮(11)与所述履带(14)啮合连接。
3.根据权利要求1所述的一种面向高寒地区的平台行动机构，其特征在于，所述第一驱动装置(2)包括牵引电机(21)、通过花键与所述牵引电机相连的减速器(22)、与所述减速器相连的齿轮减速箱、平衡肘(23)，所述平衡肘包围设置在所述齿轮减速箱外周，所述平衡肘顶端和减速器(22)相连，所述平衡肘(23)底端设置有和齿轮减速箱相连的动力输出轴(24)，所述动力输出轴穿过所述履带变形装置(3)通过其尾端的花键与所述主轮(11)连接。
4.根据权利要求3所述的一种面向高寒地区的平台行动机构，其特征在于，所述牵引电机(21)和所述减速器(22)外围设置有包裹所述牵引电机(21)和所述减速器(22)的电机壳体(25)，所述电机壳体与所述平衡肘(23)通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种面向高寒地区的平台行动机构，其特征在于，所述履带变形装置(3)包括第二驱动装置(31)、用于带动第一翼轮(12)旋转的旋转架(32)、以及用于固定所述第二驱动装置(31)的转动角度的电磁离合器(33)，所述第二驱动装置(31)用于驱动所述旋转架(32)旋转，所述电磁离合器(33)设置在所述第二驱动装置(31)上，所述旋转架(32)一端与所述第二驱动装置(31)连接，另一端与所述第一翼轮(12)连接。
6.根据权利要求5所述的一种面向高寒地区的平台行动机构，其特征在于，所述第二驱动装置(31)包括电机支架(311)、设置在所述电机支架底部的伺服电机(312)、与所述伺服电机相连的传动小齿轮(313)、与所述传动小齿轮相连的传动齿圈(314)，所述传动齿圈通过螺栓与所述旋转架(32)的一端相连，所述电磁离合器(33)设置在所述伺服电机(312)上。
7.根据权利要求1所述的一种面向高寒地区的平台行动机构，其特征在于，所述第三驱动装置(41)为油气弹簧。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220705 |
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