CN114248854B - 一种多模式行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多模式行走装置，行走装置组件至少包括履带行走组件、轮式行走组件和步履行走组件中的两个，所述行走装置组件安装于所述车架上，履带行走组件、轮式行走组件和步履行走组件均对车架进行独立驱动；用于清除行走路线前端障碍物的清障机构，安装于行走装置组件前端；提供启动力的后置支腿，其上安装有推力油缸。本发明实现履带行走、轮胎行走和步履行走三种模式，根据路况变化调整行走模式，满足多种路况的行走，改善了现有技术行走模式单一和路况适应性差的问题，提高了行走装置的路况适应能力。

Description

一种多模式行走装置

技术领域

本发明涉及一种多模式行走装置，属于极地作业装备领域。

背景技术

南极地表被冰雪覆盖，其路面状况较为复杂，常常有较多的障碍甚至有冰裂缝存在，这些障碍不易被探测设备发现，危险程度较高。目前市场上的作业车辆主流行走装置有轮胎行驶系统和全履带行驶系统，这种单一的行驶系统，难以自行通过极端地形，需要通过其他设备协助作业车辆通过，增大了极地作业的难度和危险性，容易引发安全事故。

普通轮胎行驶装置，摩擦阻力较小，行驶速度较快，但是作业局限性较大，遇到恶劣的地形时需要额外的救援。履带行走装置，接地面积大，抓地能力强，其通过能力较强，能够在环境恶劣的无道路场所行驶，但其摩擦损耗较大，运行速度较低。受制于行驶系统单一的因素，传统行走装置难以完全适应极地自主作业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种多模式行走装置，包括履带行走组件、轮式行走组件和步履行走组件，提高极地恶劣环境下的底盘行走性能，配备有设置在车架前端的清障机构，能够清除行驶路径前端的一部分道路障碍；另外行走装置后端也安装有支腿，能够在遇到阻碍时提供额外的启动力，从而帮助车架脱险。

为达到上述目的，本发明提供了一种多模式行走装置，包括：

车架；

行走装置组件，至少包括履带行走组件、轮式行走组件和步履行走组件中的两个，所述行走装置组件安装于所述车架上，履带行走组件、轮式行走组件和步履行走组件均对车架进行独立驱动；

用于清除行走路线前端障碍物的清障机构，安装于行走装置组件前端；

用于提供启动力的支腿，其上安装有推力油缸。

优先地，所述履带行走组件包括三角履带轮、连接架和履带驱动电机，连接架固定安装在车架上，履带驱动电机固定安装在连接架上，履带驱动电机输出轴固定连接三角履带轮。

优先地，所述三角履带轮对称分布在车架的四角，用于作为第一种驱动模式驱动车架。

优先地，所述轮式行走组件包括车轮、用于驱动车轮的驱动电机、用于驱动车轮转向的转向油缸、轮胎安装架和变幅油缸，

所述轮胎安装架与车架之间设置有变幅油缸，用于车轮在工作位置和闲置位置之间切换，车轮在工作位置的高度低于车轮在闲置位置的高度；

驱动电机固定安装在轮胎安装架上，驱动电机输出轴固定连接车轮；

转向油缸的缸筒转动安装在车架上，转向油缸的缸杆转动安装在轮胎安装架上；

所述轮式行走组件独立控制，用于作为第二种驱动模式驱动车架。

优先地，所述步履行走组件包括用于导向的水平直线滑轨、伸缩油缸、支撑架和用于调节支撑架高度的支撑油缸，

所述支撑架位于车架的底部，所述支撑架上端滑动安装在水平直线滑轨上，支撑油缸的缸筒铰接车架，支撑油缸的缸杆铰接所述支撑架下端；

伸缩油缸的缸筒安装在车架上，伸缩油缸的缸杆安装在支撑架上端；

支撑油缸伸缩使支撑架在工作位置和闲置位置之间切换，支撑架在所述工作位置的高度低于支撑架在所述闲置位置的高度，用于作为第三种驱动模式驱动车架进行步履式前进。

优先地，清障机构位于车架前端，若干个支腿位于车架后端，清障机构和若干个支腿均与所述车架以可拆卸的方式连接。

优先地，清障机构包括推铲、连接架一和举升油缸，举升油缸的缸筒转动安装在车架上，推铲固定安装在连接架一前端，举升油缸的缸杆转动安装在连接架一后端。

优先地，支腿包括伸缩油缸二、支腿基体和连接板，连接板固定安装在支腿基体上，推力油缸位于支腿基体内部，推力油缸缸筒转动安装在车架后端，推力油缸缸杆转动安装在支腿基体内底部，伸缩油缸二的一端转动安装在车架上，伸缩油缸二的另一端转动安装在连接板上。

本发明有益效果：

应用本发明的技术方案，实现在行走装置上搭建履带行走、轮胎行走和步履行走中的至少两种，根据路况变化及时调整行走模式，满足多种路况的行走。本发明所述行走装置改善了现有技术行走模式单一和路况适应性差的问题，有利于提高行走装置的路况适应能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明履带行走组件的前视图；

图3是本发明轮式行走组件的右视图；

图4是本发明轮式行走组件的前视图；

图5是本发明步履行走组件的右视图；

图6是本发明清障机构和支腿的右视图。

附图标记含义，11、车架；12、履带行走组件；121、三角履带轮；122、连接架；123、履带驱动电机；13、轮式行走组件；131、车轮；132、驱动电机；133、转向油缸；134、轮胎安装架；135、变幅油缸；14、步履行走组件；141、水平直线滑轨；142、伸缩油缸；143、支撑架；144、支撑油缸；15、清障机构；151、推铲；152、连接架一；153、举升油缸；16、支腿；161、伸缩油缸二；162、推力油缸；163、支腿基体；164、连接板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例一

一种多模式行走装置，包括：

车架11；

本实施例中行走装置组件包括履带行走组件12、轮式行走组件13和步履行走组件14，所述行走装置组件安装于所述车架11上，履带行走组件12、轮式行走组件13和步履行走组件14均对车架11进行独立驱动；

用于清除行走路线前端障碍物的清障机构15，安装于行走装置组件前端；

提供启动力的支腿16，其上安装有推力油缸162。

进一步地，本实施例中所述履带行走组件12包括三角履带轮121、连接架122和履带驱动电机123，连接架122固定安装在车架11上，履带驱动电机123固定安装在连接架122上，履带驱动电机123输出轴固定连接三角履带轮121。

进一步地，本实施例中所述三角履带轮121对称分布在车架11的四角，用于作为第一种驱动模式驱动车架11。

进一步地，本实施例中所述轮式行走组件13包括车轮131、用于驱动车轮131的驱动电机132、用于驱动车轮131转向的转向油缸133、轮胎安装架134和变幅油缸135，

所述轮胎安装架134与车架11之间设置有变幅油缸135，用于带动车轮131在工作位置和闲置位置之间切换，车轮131在工作位置的高度低于车轮131在闲置位置的高度；

驱动电机132固定安装在轮胎安装架134上，驱动电机132输出轴固定连接车轮131；

转向油缸133的缸筒转动安装在车架11上，转向油缸133缸杆转动安装在轮胎安装架134上；

所述轮式行走组件13独立控制，用于作为第二种驱动模式驱动车架11。

进一步地，本实施例中所述步履行走组件14包括用于导向的水平直线滑轨141、伸缩油缸142、支撑架143和用于调节支撑架143高度的支撑油缸144，

所述支撑架143位于车架11的底部，所述支撑架143上端滑动安装在水平直线滑轨141上，支撑油缸144的缸筒铰接车架11，支撑油缸144的缸杆铰接所述支撑架143下端；

伸缩油缸142的缸筒安装在车架11上，伸缩油缸142的缸杆安装在支撑架143上端；

支撑油缸144伸缩使支撑架143在工作位置和闲置位置之间切换，支撑架143在所述工作位置的高度低于支撑架143在所述闲置位置的高度，用于作为第三种驱动模式驱动车架11进行步履式前进。

进一步地，本实施例中清障机构15位于车架11前端，若干个支腿16位于车架11后端，清障机构15和若干个支腿16均与所述车架11以可拆卸的方式连接。

进一步地，本实施例中清障机构15包括推铲151、连接架一152和举升油缸153，举升油缸153缸筒转动安装在车架11上，推铲151固定安装在连接架一152前端，举升油缸153缸杆转动安装在连接架一152后端。

进一步地，本实施例中支腿16包括伸缩油缸二161、推力油缸162、支腿基体163和连接板164，连接板164固定安装在支腿基体163上，推力油缸162位于支腿基体163内部，推力油缸162缸筒转动安装在车架11后端，推力油缸162缸杆转动安装在支腿基体163内底部，伸缩油缸二161一端转动安装在车架11上，伸缩油缸二161另一端转动安装在连接板164上。

图1示出了本实施例的多模式行走装置的结构示意图，包括车架11、履带行走组件12、轮式行走组件13和步履行走组件14，履带行走组件12、轮式行走组件13和步履行走组件14均与车架11可拆卸连接，本实施例中履带行走组件12、轮式行走组件13和步履行走组件14同时安装在车架上。同时，车架上可以安装其他功能设备。

履带行走组件12、轮式行走组件13和步履行走组件14通过合理的空间布置，可以同时安装到车架上，切换行走模式时无需更换组件。该多模式行走装置可以根据道路状况自行选择不同类型的行驶轮组件，解决了现有技术中行驶模式单一的问题，提高了行走装置的适应能力。

图2示出了履带行走组件12的结构示意图，包括三角履带轮121、履带驱动电机123以及连接架122。三角履带轮121与地面接触面积较大，在行驶过程中履带行走组件滚动阻力较轮式行走组件13的滚动阻力大，其行驶稳定性好，承载能力较强，有较为充分的越障能力，在极地行驶环境中可作为主要行走模式使用。

履带行走组件12中三角履带轮数量为4，由4个履带驱动电机123单独进行驱动。

图3和图4示出了轮式行走组件13的结构示意图，包括车轮131、驱动电机132、转向油缸133以及轮胎安装架134。轮胎安装架134一端为支撑端，与车架11铰接，轮胎安装架134与车架11之间设置有用于调整轮胎安装架134活动角度的转向油缸133，转向油缸133为液压油缸，转向油缸133一端与车架11铰接，转向油缸133另一端与轮胎安装架134铰接，通过转向油缸133的伸缩调节轮胎安装架134与车架11的角度，达到轮式行走组件在工作位置与闲置位置之间的切换。轮式行走模式适用于路面状况良好的情况，能够提高装置的移动速度，并减小能量的损耗。

车轮131的数目为4，由四个驱动电机132单独进行驱动，并且安装有独立的转向油缸133，可实现四轮同时转向，相对于传统的两轮转向机构，其转弯半径更小，灵活性更高。

图5示出了步履行走组件的结构示意图，步履行走组件包括滑块、水平直线滑轨141、伸缩油缸142、支撑架143以及支撑油缸144，水平直线滑轨141包括上导轨和下导轨，上导轨和下导轨之间滑动安装有一个滑块，滑块为杆件。上导轨固定在车架11上，下导轨固定在支撑架143上，同时车架11和支撑架143之间安装有用于平移的支撑油缸144，支撑油缸144一端与车架11铰接，支撑油缸144另一端与支撑架143铰接，支撑油缸144的伸缩调节支撑架143与车架11之间的相对位移。

支撑架143整体为平行四边形机构，包括两平行连杆，两平行连杆上端转动连接滑块，两平行连杆下端固定连接下导轨，并安装有用于使之伸缩变形的支撑油缸144。通过支撑油缸144的伸缩调节支撑架的高度，使步履行走组件能够将车架支撑离地。伸缩油缸142伸出，即可将支撑架143向前移动，支撑架143移动到指定位置，支撑油缸144回退，支撑架143落地，伸缩油缸142缩回，即完成步履行走组件的一个循环，车架可越过裂缝等难以逾越的障碍。

图6示出了清障机构15的结构示意图，包括推铲151、连接架一152和举升油缸153，连接架一152一端为支撑端，与车架11铰接，连接架一152与车架11之间安装有用于调整连接架一152角度的举升油缸153，举升油缸153一端与车架11铰接，举升油缸153另一端与连接架一152铰接，通过举升油缸153的伸缩调整连接架一的角度，实现清障机构15在工作位置和闲置位置的切换，同时可以调节不同路况下推铲151的工作位置的高低，增强清障机构15的道路适应性。

图6示出了支腿16的结构示意图，包括支腿基体163、连接板164、伸缩油缸二161和推力油缸162，连接板164固定设置在支腿基体163上，支腿基体163一端为支撑端，与车架11铰接，支腿基体163与车架11之间安装有用于调整支腿基体163角度的伸缩油缸二161，伸缩油缸二161一端与车架11铰接，伸缩油缸二161另一端与支腿基体163铰接，通过伸缩油缸二161的伸缩调整支腿基体163的角度，使支腿16能够触地。支腿触地后，通过推力油缸162的推力使车架11获得启动力，能够增大行走装置的脱障能力。

三角履带轮121、连接架122、履带驱动电机123、水平直线滑轨141、伸缩油缸142、支撑架143、支撑油缸144、推铲151、连接架一152和举升油缸153在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用合适的型号，本实施例不再一一举例。

本实施例的多模式行走装置具备了多种行驶模式，具有以下优点：

1、与常规行走装置相比，本实施例的多模式行走装置具有三种行驶模式，可以在常规道路上高速行进，还可以在无路场所行驶，能够跨越一定宽度的裂缝，对道路及场所的要求极低，其通过性能高，场地适应性远大于常规的行走装置。

2、与其他多功能行走装置相比，本实施例的多模式行走装置在切换行走模式时无需拆装，操作简单，节约了大量的人力和时间成本。

3、本实施例的多模式行走装置，可挂载清障机构和后置的支腿，能够进一步提高行走装置的越障性能。

实施例二

与实施例一不同的是，本实施例中只包括履带行走组件12和轮式行走组件13。

实施例三

与实施例一不同的是，本实施例中只包括履带行走组件12和步履行走组件14。

实施例四

与实施例一不同的是，本实施例中只包括轮式行走组件13和步履行走组件14。

以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，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 (5)

1.一种多模式行走装置，其特征在于，包括：

车架（11）；

行走装置组件，至少包括履带行走组件（12）、轮式行走组件（13）和步履行走组件（14）中的两个，所述行走装置组件安装于所述车架（11）上，履带行走组件（12）、轮式行走组件（13）和步履行走组件（14）均对车架（11）进行独立驱动；

用于清除行走路线前端障碍物的清障机构（15），安装于行走装置组件前端；

用于提供启动力的支腿（16），其上安装有推力油缸（162）；

所述履带行走组件（12）包括三角履带轮（121）、连接架（122）和履带驱动电机（123），连接架（122）固定安装在车架（11）上，履带驱动电机（123）固定安装在连接架（122）上，履带驱动电机（123）输出轴固定连接三角履带轮（121）；

所述轮式行走组件（13）包括车轮（131）、用于驱动车轮（131）的驱动电机（132）、用于驱动车轮（131）转向的转向油缸（133）、轮胎安装架（134）和变幅油缸（135），

所述轮胎安装架（134）与车架（11）之间设置有变幅油缸（135），用于车轮（131）在工作位置和闲置位置之间切换，车轮（131）在工作位置的高度低于车轮（131）在闲置位置的高度；

驱动电机（132）固定安装在轮胎安装架（134）上，驱动电机（132）输出轴固定连接车轮（131）；

转向油缸（133）的缸筒转动安装在车架（11）上，转向油缸（133）的缸杆转动安装在轮胎安装架（134）上；

所述轮式行走组件（13）独立控制，用于作为第二种驱动模式驱动车架（11）；

所述步履行走组件（14）包括用于导向的水平直线滑轨（141）、伸缩油缸（142）、支撑架（143）和用于调节支撑架（143）高度的支撑油缸（144），

所述支撑架（143）位于车架（11）的底部，所述支撑架（143）上端滑动安装在水平直线滑轨（141）上，支撑油缸（144）的缸筒铰接车架（11），支撑油缸（144）的缸杆铰接所述支撑架（143）下端；

伸缩油缸（142）的缸筒安装在车架（11）上，伸缩油缸（142）的缸杆安装在支撑架（143）上端；

支撑油缸（144）伸缩使支撑架（143）在工作位置和闲置位置之间切换，支撑架（143）在所述工作位置的高度低于支撑架（143）在所述闲置位置的高度，用于作为第三种驱动模式驱动车架（11）进行步履式前进；

水平直线滑轨（141）包括上导轨和下导轨，上导轨和下导轨之间滑动安装有一个滑块，滑块为杆件；上导轨固定在车架（11）上，下导轨固定在支撑架（143）上，同时车架（11）和支撑架（143）之间安装有用于平移的支撑油缸（144），支撑油缸（144）一端与车架（11）铰接，支撑油缸（144）另一端与支撑架（143）铰接，支撑油缸（144）的伸缩调节支撑架（143）与车架（11）之间的相对位移；

支撑架（143）整体为平行四边形机构，包括两平行连杆，两平行连杆上端转动连接滑块，两平行连杆下端固定连接下导轨，并安装有用于使之伸缩变形的支撑油缸（144）；通过支撑油缸（144）的伸缩调节支撑架的高度，使步履行走组件（14）能够将车架（11）支撑离地；伸缩油缸（142）伸出，将支撑架（143）向前移动，支撑架（143）移动到指定位置，支撑油缸（144）回退，支撑架（143）落地，伸缩油缸（142）缩回，完成步履行走组件的一个循环。

2.根据权利要求1所述的一种多模式行走装置，其特征在于，所述三角履带轮（121）对称分布在车架（11）的四角，用于作为第一种驱动模式驱动车架（11）。

3.根据权利要求1所述的一种多模式行走装置，其特征在于，清障机构（15）位于车架（11）前端，若干个支腿（16）位于车架（11）后端，清障机构（15）和若干个支腿（16）均与所述车架（11）以可拆卸的方式连接。

4.根据权利要求1所述的一种多模式行走装置，其特征在于，清障机构（15）包括推铲（151）、连接架一（152）和举升油缸（153），举升油缸（153）的缸筒转动安装在车架（11）上，推铲（151）固定安装在连接架一（152）前端，举升油缸（153）的缸杆转动安装在连接架一（152）后端。

5.根据权利要求1所述的一种多模式行走装置，其特征在于，支腿（16）包括伸缩油缸二（161）、支腿基体（163）和连接板（164），连接板（164）固定安装在支腿基体（163）上，推力油缸（162）位于支腿基体（163）内部，推力油缸（162）的缸筒转动安装在车架（11）后端，推力油缸（162）缸杆转动安装在支腿基体（163）内底部，伸缩油缸二（161）的一端转动安装在车架（11）上，伸缩油缸二（161）的另一端转动安装在连接板（164）上。

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