CN117601594A - 一种轮履复合变形轮及可升降轮履足复合主动悬架底盘 - Google Patents

Abstract

本发明属于轮履复合变形轮技术领域，具体为一种轮履复合变形轮及可升降轮履足复合主动悬架底盘，解决了现有变形轮结构复杂，受结构限制接近角较小，对复杂恶劣地形的通过性能不理想的问题，其包括履带、主体支撑部和双向伸缩驱动组件，主体支撑部包括四块子支撑模块，四块子支撑模块形成用于安装履带的封闭环架，变形模块用于驱动封闭环架变形以使履带呈现圆形和椭圆形两种工作状态；双向伸缩驱动组件的两个伸缩端分别与封闭环架相铰接，双向伸缩驱动组件的两个伸缩端还分别安装有用于驱动履带转动的驱动模块，驱动模块包括与履带啮合且使履带张紧的主动轮。变形轮与长方体框架以及四套叉臂悬架模块连接后形成可升降轮履足复合主动悬架底盘。

Description

一种轮履复合变形轮及可升降轮履足复合主动悬架底盘

技术领域

本发明涉及轮履复合变形轮技术领域，尤其涉及一种轮履复合变形轮及可升降轮履足复合主动悬架底盘。

背景技术

履带车抓地力好，在冰雪草地泥地等恶劣地形的适用性相比轮式车更好，但履带车摩擦高，相比轮式车在路况较好的路段磨损快，能耗高。轮式底盘车辆在路况较好的情况下速度快，能耗小，但通过性较差。足式底盘通过性好但行驶速度慢。对于传统特种车辆轮式车和履带车，在路况较好路段的行驶性能和在恶劣地形的通过性能难以兼顾。为了解决该问题有研究机构设计了一种三角轮履复合系统底盘，如图1所示，在路况较好的路面行驶时以轮胎形态行驶，在雪地沙地泥地等恶劣路况时，轮履复合变形轮通过变形装置变为履带装置行走系统从而提升通过性能。但现存轮履复合变形轮结构复杂，质量较大，受结构限制接近角较小，通过性能并不理想，并不能满足特种车辆对于复杂恶劣地形高通过性的需求。因此，如今急需一套全新的高通过性的轮履足复合变形轮底盘。

发明内容

为克服现有轮履复合变形轮结构复杂，质量较大，受结构限制接近角较小，对复杂恶劣地形的通过性能不理想的技术缺陷，本发明提供了一种轮履复合变形轮及可升降轮履足复合主动悬架底盘。

本发明提供了一种轮履复合变形轮，包括履带、主体支撑部和双向伸缩驱动组件，主体支撑部包括四块子支撑模块，四块子支撑模块首尾依次铰接形成外侧用于安装履带的封闭环架，变形模块安装至封闭环架内侧用于驱动封闭环架变形以使履带呈现圆形和椭圆形两种工作状态；双向伸缩驱动组件的两个伸缩端分别与封闭环架上相对的两个铰接点相铰接，双向伸缩驱动组件的两个伸缩端还分别安装有用于驱动履带转动的驱动模块，驱动模块包括与履带啮合且使履带张紧的主动轮。

四块支撑模块组合形成的封闭环架作为履带的安装架，其中相邻支撑模块之间相铰接，便于封闭环架变换不同的形状。双向伸缩驱动组件用于驱动封闭环架进行变形，封闭环架的外壁可被撑为圆形或者被撑为类似椭圆形，此时，安装至封闭环架外围的履带被双向伸缩驱动组件支撑为圆形和椭圆形，双向伸缩驱动组件也是变形轮的轮辐，双向伸缩驱动组件的长度方向与变形轮的径向一致。双向伸缩驱动组件具体工作时，相对的两个伸缩端可同时伸长或回缩，当双向伸缩驱动组件缩短至最短长度时，所述轮履复合变形轮可作为圆形车轮使用，履带与封闭环架之间不发生相对运动，当双向伸缩驱动组件伸长至最长长度时，所述轮履复合变形轮为椭圆形，此时履带与封闭环形之间发生相对运行，履带在主动轮的驱动下，可进行转动。

优选的，子支撑模块包括两组呈镜像布置的支撑板组件，两组支撑板组件之间通过多根尼龙定距支柱固定连接，支撑板组件包括两块结构相同且重叠的异形板，两块异形板固定连接，两块异形板上方向相反的端部分别向外延伸有铰接耳板，相邻子支撑模块之间的铰接耳板相互搭接且通过铰接轴相连接。在尼龙定距支柱的支撑下，两组支撑板组件平行固定设置，每块支撑板组件均由两块板相叠而成，相邻支撑板组件通过铰接耳板铰接后，相邻的两块支撑板组件位于同一平面内，因此四块子支撑模块中相互搭接的支撑板组件均位于同一平面内。这样设置使得四块子支撑模块组成的主体支撑部在变形同时还能起到稳定的支撑作用。相邻子支撑模块之间通过铰接耳板连接时，连接孔设置有垫圈，铰接轴具体可为塞钉或其他结构。

优选的，异形板的外棱边为圆弧形，内棱边为直线形，四块子支撑模块组成的封闭环架的外圈可变形为圆形。当四块子支撑模块组成的封闭环架变的外圈形为圆形时，其内圈为正方形，这样设置结构较为合理。异形板的形状可以根据实际需求进行变换，比如其内圈可设置为其他形状。

优选的，同一块支撑板组件的两块异形板分别为铝支撑板和碳纤维支撑板，支撑板组件上沿其圆弧形边缘均匀穿置有多组履带支撑轴承，履带支撑轴承与履带的内侧壁滚动配合。履带支撑轴承不仅起到支撑履带的作用，还用于张紧履带。其中铝支撑板上开有多个减重孔，本发明采用铝和碳纤维作为支撑板是为了减重同时保证强度，并不是变形轮必须采用这两种材料，异形板也可以根据需要替换为其他材质。

优选的，双向伸缩驱动组件包括双向伸缩组件和驱动组件，双向伸缩组件包括限位框体和呈镜像布置的两块长条形伸缩结构，长条形伸缩结构包括两块结构相同且位于同一平面上的圆廓支撑板，圆廓支撑板的长度方向上延伸有两条相互平行且间隔的插条，两块圆廓支撑板上的插条相对插接配合后使两块圆廓支撑板呈中心对称，且两块圆廓支撑板形成的中心对称图形整体中间形成与插条长度方向一致的长条形窗口，两块长条形伸缩结构中位于同一端部的圆廓支撑板之间通过多根定位柱固定连接，限位框体安装至两块长条形伸缩结构中与插条位置对应的外侧，限位框体包括两块纵向导向板和两块分别与圆廓支撑板板面平行的导向侧板，两块导向侧板相对的内侧分别固定连接有两块间隔设置且卡入对应长条形窗口中的导向块，导向块与长条形窗口上下的插条滑动配合，两块纵向导向板分别固定连接至两块导向侧板的顶部和底部之间；其中一块导向侧板的外侧固定连接有变形驱动电机以及变形减速机，变形减速机上连接有布置在两块导向侧板之间的齿轮轴，齿轮轴穿过两个长条形窗口，两块长条形伸缩结构之间的齿轮轴上固定连接有两个主动齿轮，同一长条形伸缩结构中的两块圆廓支撑板的插条上分别固定连接有同时与其中一个主动齿轮啮合的上下两根齿条，两个主动齿轮分别用于驱动不同长条形伸缩结构中的两块圆廓支撑板同时进行伸缩运动。进一步优选的，双向伸缩驱动组件还可以设置为固定端相连，活动端分别朝向相反两端的两根伸缩油缸，驱动履带转动的驱动模块分别安装至两根伸缩油缸的活动端。

其中，圆廓支撑板均由三层板紧固连接而成，两块圆廓支撑板通过各自延伸的两条插条相互插接，且两块圆廓支撑板能沿着插条的长度方向来回运动，两条齿条分别固定连接至同一长条形伸缩结构的两块圆廓支撑板上，且两块齿条分别一上一下且齿部相对，由于两块长条形伸缩结构是呈镜像布置的，所以两条长条形伸缩结构的同一端部的圆廓支撑板的结构也是相同且对应的，通过定位柱能够将两条长条形伸缩结构上同一端部的两块圆廓支撑板固定连接，伸缩时也是同时运动，定位柱可为尼龙螺柱，限位框体安装至两条长条形伸缩结构的外侧，其中限位框体的纵向导向板对两块长条形伸缩结构在上下方向起限位作用，避免长条形伸缩结构上下位移，限位框体的导向侧板分别位于两条长条形伸缩结构的前后侧，对两块长条形伸缩结构在前后方向起限位作用，避免长条形伸缩结构前后位移，具体的，导向侧板可由碳纤维板和外部连接板组成，其中碳纤维板贴紧长条形伸缩结构的外侧，外部连接板紧固连接至碳纤维板的侧壁上；导向侧板内侧固定连接的导向块能嵌装在两块圆廓支撑板插接后形成的长条形窗口中，导向块也能够避免长条形伸缩结构上下位移，能起到导向作用，使插接的两块圆廓支撑板沿着插条长度方向移动，插条的长度方向即沿左右方向布置；即纵向导向板和导向块共同组成滑槽，使圆廓支撑板能形成的滑槽内滑动。与导向块连接的导向侧板上均还有用于安装齿轮轴的通孔，两块导向块间隔设置，导向块中间用于穿置齿轮轴，驱动电机通过变形减速机增扭驱动齿轮轴转动，齿轮轴上的两个主动齿轮随齿轮轴转动，分别用于驱动两块长条形伸缩结构上的两条齿条，主动齿轮转动带动两条齿条朝向中心或背向中心运动，该中心指的是主动齿轮的中心，使得与齿条固定连接的两块圆廓支撑板也能实现相对或者相背运动，当两块圆廓支撑板朝向中心或背向中心运动时即双向伸缩驱动组件实现伸缩运动。

优选的，双向伸缩组件的同一伸缩端的两块圆廓支撑板的板体上对应开有矩形限位滑槽；驱动模块包括外转子驱动电机、行星减速器以及两个矩形支撑卡块，行星减速器的太阳轮安装至外转子驱动电机的定子上，主动轮与行星减速器外圈连接，两块矩形支撑卡块分别与外转子驱动电机的定子轴两端固定连接，外转子驱动电机通过矩形支撑卡块分别安装至同一伸缩端的两块圆廓支撑板的矩形限位滑槽内，矩形支撑卡块沿矩形限位滑槽的滑动方向与长条形窗口的长度方向一致，矩形支撑卡块与圆廓支撑板之间设置有沿矩形支撑卡块滑动方向布置的弹簧减震组件。

其中，外转子驱动电机的定子轴两端分别与矩形支撑卡块固定连接，弹簧减震组件在矩形支撑卡块沿矩形限位滑槽滑动时起到缓冲作用，外转子驱动电机通过行星减速器减速增扭后驱动其上的主动轮转动，主动轮和履带之间张紧配合的同时还因弹簧减震组件的存在使主动轮和履带弹性连接。弹簧减震组件通过螺母固定定子轴端部的同时还可以减震缓冲冲击载荷，同时解决了变形过程中外周长与履带周长不匹配的问题。

优选的，弹簧减震组件包括两个弹簧安装座和两根减震弹簧，其中一个弹簧安装座固定安装至圆廓支撑板的外侧壁上，另一个弹簧安装座固定安装至矩形支撑卡块的外侧壁上，两个弹簧安装座平行相对，两根减震弹簧固定连接至两个弹簧安装座之间。这样设置结构合理，弹簧的伸缩方向与矩形支撑卡块沿矩形限位滑槽的活动方向一致。

本发明还提供了一种可升降轮履足复合主动悬架底盘，包括四个本发明所述的轮履复合变形轮，还包括长方体框架和四套叉臂悬架模块，叉臂悬架模块包括上摆臂、推杆、Y形下叉臂、三角形摇臂和主动减震器，轮履复合变形轮内侧的导向侧板上安装有轮边模块，轮边模块的上下延伸有两个位置相对的连接部，四个轮履复合变形轮分别通过四套叉臂悬架模块安装至长方体框架的四根竖向支柱上，其中，上摆臂的一端铰接至竖向支柱的顶部，上摆臂的另一端铰接至轮边模块靠上的连接部；Y形下叉臂的单头端铰接至轮边模块靠下的连接部，Y形下叉臂的双头端处一端铰接至竖向支柱的底部且另一端铰接至靠近竖向支柱底部的横梁上；三角形摇臂的第一个顶角处与竖向支柱的顶部铰接，三角形摇臂的第二个顶角与推杆的一端铰接，推杆的另一端铰接至Y形下叉臂靠近轮边模块的杆体上，三角形摇臂的第三个顶角与主动减震器的一端铰接，主动减震器的另一端铰接至与竖向支柱底部相连的纵梁上。

长方体框架和四套叉臂悬架模块连接后，其整体前后对称且左右对称，叉臂悬架模块可以完成避震及转向功能。当轮履复合变形轮上下跳动时，叉臂悬架模块中的上摆臂和下叉臂引导轮运动，使其绕上摆臂与竖向支柱的连接点处的用于铰接的吊耳转动（同时绕下叉臂的双头端连接点处用于铰接的吊耳转动）。此时推杆带动摇臂绕摇臂最高点处的用于铰接的吊耳转动，摇臂压缩或者拉升主动减震器。当需要控制轮抬起或下降时只需要主动减震器拉伸或者缩短就能控制轮上抬或下移。其中，轮边模块包括转向节和轮驱动电机模块，能传递运动和力，定位车轮。在轮履复合变形轮变形为圆形轮时，轮驱动电机为整车的原动机。轮边模块还集成了轮形、转向节、电机等零件，结构类似于赛车轮边系统，不属于创新部分。在履带模式下，轮驱动电机可以调整履带模式的变形轮接地角度以便翻越障碍。必要时，椭圆形的变形轮直立后配合叉臂悬架模块就能像足式行走机器人一样行走越障。

具体使用时，本发明所述可升降轮履足复合主动悬架底盘还匹配有控制系统，控制系统能控制轮履复合变形轮上的变形驱动电机以使轮履复合变形轮在圆轮和椭圆轮之间转换。当轮履复合变形轮为圆形轮时，控制系统通过控制轮边模块内的电机进而使轮履复合变形轮转动，外转子驱动电机以及行星减速器不动，履带与主体支撑部之间相对固定，轮履复合变形轮用作常规车轮使用，此时可升降轮履足复合主动悬架底盘为传统小车；当轮履复合变形轮变形为椭圆轮时，控制系统控制轮边模块内的电机仅在改变接近交和离去角时工作，轮履复合变形轮一般情况下不会转动，外转子驱动电机在控制系统的控制下运行，使主动轮带动履带与主体支撑部之间相对转动，轮履复合变形轮用作履带式车轮，使可升降轮履足复合主动悬架底盘成为履带式行走小车，该模式适合在恶劣的环境下行驶，此时的轮边模块的电机可以调整角度，从而改变接近角与离去角。控制系统还能控制叉臂悬架模块的主动减震器进行伸缩，改变车架离地间隙，从而改变通过角。在极端工况下，轮履复合变形轮变形为椭圆形结构时，四条椭圆形的轮履复合变形轮与对应叉臂悬架模块组成四条行走腿，控制系统通过叉臂悬架模块控制行走腿的活动，轮边电机可控制轮的转向，其中差速转向仅在轮式复合主动悬架底盘、履式复合主动悬架底盘时通过控制电机转速差实现转向，使可升降轮履足复合主动悬架底盘成为足式行走系统，足式行走系统具有较好的越障能力以及极高的通过性。底盘的轮模式，车轮由轮边模块的四个轮毂电机驱动，通过控制各轮的转速差来转向。在路况较好的路面上可以以较快的速度行驶并且对履带磨损较小。

本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：轮履复合变形轮可变形为圆形轮和椭圆形的履带轮，当变形为椭圆形的履带轮时，其椭圆形结构使变形轮具有更大的接近角，配合主动悬架可以实现轮履足三种模式切换；结合了轮履复合变形轮的主动悬架底盘可用于特种车辆，可以在不同路况切换为轮式底盘、履带式底盘和足式底盘，具有广泛的适应能力，相比于传统的三角轮履复合变形轮底盘，拥有更好的变形轮性能与更简洁的变形轮结构，更好的通过性能，可以实现全地形全天候的工作，大大提升了使用范围，解决了轮式特种车辆通过性较差，履带式特种车辆履带寿命短速度慢的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明某实施例中所述一种轮履复合变形轮为圆形时的正面结构示意图；

图2为本发明某实施例中所述一种轮履复合变形轮为椭圆形时的正面结构示意图；

图3为本发明某实施例中所述主体支撑部的轴测图；

图4为本发明某实施例中所述主体支撑部的正面结构示意图；

图5为本发明某实施例中所述子支撑模块的轴测图；

图6为本发明某实施例中所述双向伸缩驱动组件的轴测图；

图7为本发明某实施例中所述双向伸缩组件的轴测图；

图8为本发明某实施例中所述限位框体的轴测图；

图9为本发明某实施例中所述长条形伸缩结构的结构示意图；

图10为本发明某实施例中所述圆廓支撑板的结构示意图；

图11为本发明某实施例中所述驱动组件的轴测图；

图12为本发明某实施例中所述驱动组件的侧视图；

图13为本发明某实施例中所述长方体框架、叉臂悬架模块和变形轮连接后的局部结构示意图；

图14为本发明某实施例中所述一种可升降轮履足复合主动悬架底盘的轴测图；

图15为本发明某实施例中所述一种可升降轮履足复合主动悬架底盘作为足式行走系统时的轴测图（隐藏叉臂悬架模块的部分结构）。

图中：1、履带；2、双向伸缩驱动组件；3、子支撑模块；4、主动轮；5、尼龙定距支柱；6、异形板；7、铰接耳板；8、履带支撑轴承；9、圆廓支撑板；10、插条；11、长条形窗口；12、定位柱；13、纵向导向板；14、导向侧板；15、导向块；16、变形驱动电机；17、变形减速机；18、齿条；19、矩形限位滑槽；20、外转子驱动电机；21、行星减速器；22、矩形支撑卡块；23、弹簧安装座；24、减震弹簧；25、长方体框架；26、上摆臂；27、推杆；28、Y形下叉臂；29、三角形摇臂；30、主动减震器；31、轮边模块；32、连接部；33、竖向支柱；34、横梁；35、纵梁；36、主动齿轮。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在描述中，需要说明的是，术语 “第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合附图1至附图15对本发明的具体实施例进行详细说明。

在一个实施例中，如图1-图15所示，一种轮履复合变形轮，包括履带1、主体支撑部和双向伸缩驱动组件2，主体支撑部包括四块子支撑模块3，四块子支撑模块3首尾依次铰接形成外侧用于安装履带1的封闭环架，变形模块安装至封闭环架内侧用于驱动封闭环架变形以使履带1呈现圆形和椭圆形两种工作状态；双向伸缩驱动组件2的两个伸缩端分别与封闭环架上相对的两个铰接点相铰接，双向伸缩驱动组件2的两个伸缩端还分别安装有用于驱动履带1转动的驱动模块，驱动模块包括与履带1啮合且使履带1张紧的主动轮4。

四块支撑模块组合形成的封闭环架作为履带1的安装架，其中相邻支撑模块之间相铰接，便于封闭环架变换不同的形状。双向伸缩驱动组件2用于驱动封闭环架进行变形，封闭环架的外壁可被撑为圆形或者被撑为类似椭圆形，此时，安装至封闭环架外围的履带1被双向伸缩驱动组件2支撑为圆形和椭圆形，双向伸缩驱动组件2也是变形轮的轮辐，双向伸缩驱动组件2的长度方向与变形轮的径向一致。双向伸缩驱动组件2具体工作时，相对的两个伸缩端可同时伸长或回缩，当双向伸缩驱动组件2缩短至最短长度时，所述轮履复合变形轮可作为圆形车轮使用，履带1与封闭环架之间不发生相对运动，当双向伸缩驱动组件2伸长至最长长度时，所述轮履复合变形轮为椭圆形，此时履带1与封闭环形之间发生相对运行，履带1在主动轮4的驱动下，可进行转动。

在上述实施例的基础上，在一个优选的实施例中，子支撑模块3包括两组呈镜像布置的支撑板组件，两组支撑板组件之间通过多根尼龙定距支柱5固定连接，支撑板组件包括两块结构相同且重叠的异形板6，两块异形板6固定连接，两块异形板6上方向相反的端部分别向外延伸有铰接耳板7，相邻子支撑模块3之间的铰接耳板7相互搭接且通过铰接轴相连接。在尼龙定距支柱5的支撑下，两组支撑板组件平行固定设置，每块支撑板组件均由两块板相叠而成，相邻支撑板组件通过铰接耳板7铰接后，相邻的两块支撑板组件位于同一平面内，因此四块子支撑模块3中相互搭接的支撑板组件均位于同一平面内。这样设置使得四块子支撑模块3组成的主体支撑部在变形同时还能起到稳定的支撑作用。相邻子支撑模块3之间通过铰接耳板7连接时，连接孔设置有垫圈，铰接轴具体可为塞钉或其他结构。

在上述实施例的基础上，在一个优选的实施例中，异形板6的外棱边为圆弧形，内棱边为直线形，四块子支撑模块3组成的封闭环架的外圈可变形为圆形。当四块子支撑模块3组成的封闭环架变的外圈形为圆形时，其内圈为正方形。

优选的，同一块支撑板组件的两块异形板6分别为铝支撑板和碳纤维支撑板，支撑板组件上沿其圆弧形边缘均匀穿置有多组履带支撑轴承8，履带支撑轴承8与履带1的内侧壁滚动配合。履带支撑轴承8不仅起到支撑履带1的作用，还用于张紧履带1。其中铝支撑板上开有多个减重孔，本发明采用铝和碳纤维作为支撑板是为了减重同时保证强度，并不是变形轮必须采用这两种材料。

在上述实施例的基础上，在一个优选的实施例中，双向伸缩驱动组件2包括双向伸缩组件和驱动组件，双向伸缩组件包括限位框体和呈镜像布置的两块长条形伸缩结构，长条形伸缩结构包括两块结构相同且位于同一平面上的圆廓支撑板9，圆廓支撑板9的长度方向上延伸有两条相互平行且间隔的插条10，两块圆廓支撑板9上的插条10相对插接配合后使两块圆廓支撑板9呈中心对称，且两块圆廓支撑板9形成的中心对称图形整体中间形成与插条10长度方向一致的长条形窗口11，两块长条形伸缩结构中位于同一端部的圆廓支撑板9之间通过多根定位柱12固定连接，限位框体安装至两块长条形伸缩结构中与插条10位置对应的外侧，限位框体包括两块纵向导向板13和两块分别与圆廓支撑板9板面平行的导向侧板14，两块导向侧板14相对的内侧分别固定连接有两块间隔设置且卡入对应长条形窗口11中的导向块15，导向块15与长条形窗口11上下的插条10滑动配合，两块纵向导向板13分别固定连接至两块导向侧板14的顶部和底部之间；其中一块导向侧板14的外侧固定连接有变形驱动电机16以及变形减速机17，变形减速机17上连接有穿置在两块导向侧板14之间的齿轮轴，齿轮轴穿过两个长条形窗口11，两块长条形伸缩结构之间的齿轮轴上固定连接有两个主动齿轮36，同一长条形伸缩结构中的两块圆廓支撑板9的插条10上分别固定连接有同时与其中一个主动齿轮36啮合的上下两根齿条18，两个主动齿轮36分别用于驱动不同长条形伸缩结构中的两块圆廓支撑板9同时进行伸缩运动。进一步优选的，双向伸缩驱动组件2还可以设置为固定端相连，活动端分别朝向相反两端的两根伸缩油缸，驱动履带1转动的驱动模块分别安装至两根伸缩油缸的活动端。

其中，圆廓支撑板9均由三层板紧固连接而成，两块圆廓支撑板9通过各自延伸的两条插条10相互插接，且两块圆廓支撑板9能沿着插条10的长度方向来回运动，两条齿条18分别固定连接至同一长条形伸缩结构的两块圆廓支撑板9上，且两块齿条18分别一上一下且齿部相对，由于两块长条形伸缩结构是呈镜像布置的，所以两条长条形伸缩结构的同一端部的圆廓支撑板9的结构也是相同且对应的，通过定位柱12能够将两条长条形伸缩结构上同一端部的两块圆廓支撑板9固定连接，伸缩时也是同时运动，定位柱12可为尼龙螺柱，限位框体安装至两条长条形伸缩结构的外侧，其中限位框体的纵向导向板13对两块长条形伸缩结构在上下方向起限位作用，避免长条形伸缩结构上下位移，限位框体的导向侧板14分别位于两条长条形伸缩结构的前后侧，对两块长条形伸缩结构在前后方向起限位作用，避免长条形伸缩结构前后位移，具体的，导向侧板14可由碳纤维板和外部连接板组成，其中碳纤维板贴紧长条形伸缩结构的外侧，外部连接板紧固连接至碳纤维板的侧壁上；导向侧板14内侧固定连接的导向块15能嵌装在两块圆廓支撑板9插接后形成的长条形窗口11中，导向块15也能够避免长条形伸缩结构上下位移，能起到导向作用，使插接的两块圆廓支撑板9沿着插条10长度方向移动，插条10的长度方向即沿左右方向布置；即纵向导向板13和导向块15共同组成滑槽，使圆廓支撑板9能形成的滑槽内滑动。两块导向块15间隔设置，中间用于穿置齿轮轴，变形驱动电机16通过变形减速机17增扭驱动齿轮轴转动，齿轮轴上的两个主动齿轮36随齿轮轴转动，分别用于驱动两块长条形伸缩结构上的两条齿条18，主动齿轮36转动带动两条齿条18相对或相向运动，使得与齿条18固定连接的两块圆廓支撑板9也能实现相对或者相向运动，当两块圆廓支撑板9相对或相向运动时即双向伸缩驱动组件2实现伸缩运动。

在上述实施例的基础上，在一个优选的实施例中，双向伸缩组件的同一伸缩端的两块圆廓支撑板9的板体上对应开有矩形限位滑槽19；驱动模块包括外转子驱动电机20、行星减速器21以及两个矩形支撑卡块22，行星减速器21的太阳轮安装至外转子驱动电机20的定子上，主动轮4与行星减速器21外圈连接，两块矩形支撑卡块22分别与外转子驱动电机20的定子轴两端固定连接，外转子驱动电机20通过矩形支撑卡块22分别安装至同一伸缩端的两块圆廓支撑板9的矩形限位滑槽19内，矩形支撑卡块22沿矩形限位滑槽19的滑动方向与长条形窗口11的长度方向一致，矩形支撑卡块22与圆廓支撑板9之间设置有沿矩形支撑卡块22滑动方向布置的弹簧减震组件。

其中，外转子驱动电机20的定子轴两端分别与矩形支撑卡块22固定连接，弹簧减震组件在矩形支撑卡块22沿矩形限位滑槽19滑动时起到缓冲作用，外转子驱动电机20通过行星减速器21减速增扭后驱动其上的主动轮4转动，主动轮4和履带1之间张紧配合的同时还因弹簧减震组件的存在使主动轮4和履带1弹性连接。弹簧减震组件通过螺母固定定子轴端部的同时还可以减震缓冲冲击载荷，同时解决了变形过程中外周长与履带周长不匹配的问题。

在上述实施例的基础上，在一个优选的实施例中，弹簧减震组件包括两个弹簧安装座23和两根减震弹簧24，其中一个弹簧安装座23固定安装至圆廓支撑板9的外侧壁上，另一个弹簧安装座23固定安装至矩形支撑卡块22的外侧壁上，两个弹簧安装座23平行相对，两根减震弹簧24固定连接至两个弹簧安装座23之间。这样设置结构合理，弹簧的伸缩方向与矩形支撑卡块22沿矩形限位滑槽19的活动方向一致。

本发明还提供了一种可升降轮履足复合主动悬架底盘，包括四个本发明所述的轮履复合变形轮，还包括长方体框架25和四套叉臂悬架模块，叉臂悬架模块包括上摆臂26、推杆27、Y形下叉臂28、三角形摇臂29和主动减震器30，轮履复合变形轮内侧的导向侧板14上安装有轮边模块31，轮边模块31的上下延伸有两个位置相对的连接部32，四个轮履复合变形轮分别通过四套叉臂悬架模块安装至长方体框架25的四根竖向支柱33上，其中，上摆臂26的一端铰接至竖向支柱33的顶部，上摆臂26的另一端铰接至轮边模块31靠上的连接部32；Y形下叉臂28的单头端铰接至轮边模块31靠下的连接部32，Y形下叉臂28的双头端处一端铰接至竖向支柱33的底部且另一端铰接至靠近竖向支柱33底部的横梁34上；三角形摇臂29的第一个顶角处与竖向支柱33的顶部铰接，三角形摇臂29的第二个顶角与推杆27的一端铰接，推杆27的另一端铰接至Y形下叉臂28靠近轮边模块31的杆体上，三角形摇臂29的第三个顶角与主动减震器30的一端铰接，主动减震器30的另一端铰接至与竖支柱底部相连的纵梁35上。

长方体框架25和四套叉臂悬架模块连接后，其整体前后对称且左右对称，叉臂悬架模块可以完成避震及转向功能。当轮履复合变形轮上下跳动时，叉臂悬架模块中的上摆臂26和下叉臂引导轮运动，使其绕上摆臂26与竖向支柱33的连接点处的用于铰接的吊耳转动（同时绕下叉臂的双头端连接点处用于铰接的吊耳转动）。此时推杆27带动摇臂绕摇臂最高点处的用于铰接的吊耳转动，摇臂压缩或者拉升主动减震器30。当需要控制轮抬起或下降时只需要主动减震器30拉伸或者缩短就能控制轮上抬或下移。其中，轮边模块31包括转向节和轮驱动电机模块，能传递运动和力，定位车轮。在轮履复合变形轮变形为圆形轮时，轮驱动电机为整车的原动机。轮边模块31还集成了轮形、转向节、电机等零件，结构类似于赛车轮边系统，不属于创新部分。在履带1模式下，轮驱动电机可以调整履带1模式的变形轮接地角度以便翻越障碍。必要时，椭圆形的变形轮直立后配合叉臂悬架模块可以像足式行走机器人一样行走越障。

具体使用时，本发明所述可升降轮履足复合主动悬架底盘还匹配有控制系统，控制系统能控制轮履复合变形轮上的变形驱动电机16以使轮履复合变形轮圆轮和椭圆轮之间转换；当轮履复合变形轮为圆形轮时，控制系统通过控制轮边模块31内的电机进而使轮履复合变形轮转动，外转子驱动电机20以及行星减速器21不动，履带1与主体支撑部之间相对固定，轮履复合变形轮用作常规车轮使用，此时可升降轮履足复合主动悬架底盘为传统小车；当轮履复合变形轮变形为椭圆轮时，控制系统控制轮边模块31内的电机仅在改变接近角与离去角时工作，轮履复合变形轮在一般情况下不会转动，外转子驱动电机20在控制系统的控制下运行，使主动轮4带动履带1与主体支撑部之间相对转动，轮履复合变形轮用作履带1式车轮，使可升降轮履足复合主动悬架底盘成为履带1式行走小车，该模式适合在恶劣的环境下行驶，此时的轮边模块31的电机可以调整角度，从而改变接近角与离去角。控制系统还能控制叉臂悬架模块的主动减震器30进行伸缩，改变车架离地间隙，从而改变通过角。在极端工况下，轮履复合变形轮变形为椭圆形结构时，四条椭圆形的轮履复合变形轮与对应叉臂悬架模块组成四条行走腿，控制系统通过叉臂悬架模块控制行走腿的活动，轮边电机可控制轮的转向，其中差速转向仅在轮式复合主动悬架底盘、履式复合主动悬架底盘时通过控制电机转速差实现转向，使可升降轮履足复合主动悬架底盘成为足式行走系统，足式行走系统具有较好的越障能力以及极高的通过性。底盘的轮模式，车轮由轮边模块31的四个轮毂电机驱动，通过控制各轮的转速差来转向。在路况较好的路面上可以以较快的速度行驶并且对履带1磨损较小。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。尽管参照前述各实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离各实施例技术方案的范围，其均应涵盖权利要求书的保护范围中。

Claims (8)

1.一种轮履复合变形轮，其特征在于，包括履带（1）、主体支撑部和双向伸缩驱动组件（2），主体支撑部包括四块子支撑模块（3），四块子支撑模块（3）首尾依次铰接形成外侧用于安装履带（1）的封闭环架，变形模块安装至封闭环架内侧用于驱动封闭环架变形以使履带（1）呈现圆形和椭圆形两种工作状态；双向伸缩驱动组件（2）的两个伸缩端分别与封闭环架上相对的两个铰接点相铰接，双向伸缩驱动组件（2）的两个伸缩端还分别安装有用于驱动履带（1）转动的驱动模块，驱动模块包括与履带（1）啮合且使履带（1）张紧的主动轮（4）。

2.根据权利要求1所述的一种轮履复合变形轮，其特征在于，子支撑模块（3）包括两组呈镜像布置的支撑板组件，两组支撑板组件之间通过多根尼龙定距支柱（5）固定连接，支撑板组件包括两块结构相同且重叠的异形板（6），两块异形板（6）固定连接，两块异形板（6）上方向相反的端部分别向外延伸有铰接耳板（7），相邻子支撑模块（3）之间的铰接耳板（7）相互搭接且通过铰接轴相连接。

3.根据权利要求2所述的一种轮履复合变形轮，其特征在于，异形板（6）的外棱边为圆弧形，内棱边为直线形，四块子支撑模块（3）组成的封闭环架的外圈可变形为圆形。

4.根据权利要求3所述的一种轮履复合变形轮，其特征在于，同一块支撑板组件的两块异形板（6）分别为铝支撑板和碳纤维支撑板，支撑板组件上沿其圆弧形边缘均匀穿置有多组履带支撑轴承（8），履带支撑轴承（8）与履带（1）的内侧壁滚动配合。

5.根据权利要求1-4所述的一种轮履复合变形轮，其特征在于，双向伸缩驱动组件（2）包括双向伸缩组件和驱动组件，双向伸缩组件包括限位框体和呈镜像布置的两块长条形伸缩结构，长条形伸缩结构包括两块结构相同且位于同一平面上的圆廓支撑板（9），圆廓支撑板（9）的长度方向上延伸有两条相互平行且间隔的插条（10），两块圆廓支撑板（9）上的插条（10）相对插接配合后使两块圆廓支撑板（9）呈中心对称，且两块圆廓支撑板（9）形成的中心对称图形整体中间形成与插条（10）长度方向一致的长条形窗口（11），两块长条形伸缩结构中位于同一端部的圆廓支撑板（9）之间通过多根定位柱（12）固定连接，限位框体安装至两块长条形伸缩结构中与插条（10）位置对应的外侧，限位框体包括两块纵向导向板（13）和两块分别与圆廓支撑板（9）板面平行的导向侧板（14），两块导向侧板（14）相对的内侧分别固定连接有两块间隔设置且卡入对应长条形窗口（11）中的导向块（15），导向块（15）与长条形窗口（11）上下的插条（10）滑动配合，两块纵向导向板（13）分别固定连接至两块导向侧板（14）的顶部和底部之间；其中一块导向侧板（14）的外侧固定连接有变形驱动电机（16）以及变形减速机（17），变形减速机（17）上连接有穿置在两块导向侧板（14）之间的齿轮轴，齿轮轴穿过两个长条形窗口（11），两块长条形伸缩结构之间的齿轮轴上固定连接有两个主动齿轮（36），同一长条形伸缩结构中的两块圆廓支撑板（9）的插条（10）上分别固定连接有同时与其中一个主动齿轮（36）啮合的上下两根齿条（18），两个主动齿轮（36）分别用于驱动不同长条形伸缩结构中的两块圆廓支撑板（9）同时进行伸缩运动。

6.根据权利要求5所述的一种轮履复合变形轮，其特征在于，双向伸缩组件的同一伸缩端的两块圆廓支撑板（9）的板体上对应开有矩形限位滑槽（19）；驱动模块包括外转子驱动电机（20）、行星减速器（21）以及两个矩形支撑卡块（22），行星减速器（21）的太阳轮安装至外转子驱动电机（20）的定子上，主动轮（4）与行星减速器（21）外圈连接，两块矩形支撑卡块（22）分别与外转子驱动电机（20）的定子轴两端固定连接，外转子驱动电机（20）通过矩形支撑卡块（22）分别安装至同一伸缩端的两块圆廓支撑板（9）的矩形限位滑槽（19）内，矩形支撑卡块（22）沿矩形限位滑槽（19）的滑动方向与长条形窗口（11）的长度方向一致，矩形支撑卡块（22）与圆廓支撑板（9）之间设置有沿矩形支撑卡块（22）滑动方向布置的弹簧减震组件。

7.根据权利要求6所述的一种轮履复合变形轮，其特征在于，弹簧减震组件包括两个弹簧安装座（23）和两根减震弹簧（24），其中一个弹簧安装座（23）固定安装至圆廓支撑板（9）的外侧壁上，另一个弹簧安装座（23）固定安装至矩形支撑卡块（22）的外侧壁上，两个弹簧安装座（23）平行相对，两根减震弹簧（24）固定连接至两个弹簧安装座（23）之间。

8.一种可升降轮履足复合主动悬架底盘，其特征在于，包括四个权利要求5-7所述的轮履复合变形轮，还包括长方体框架（25）和四套叉臂悬架模块，叉臂悬架模块包括上摆臂（26）、推杆（27）、Y形下叉臂（28）、三角形摇臂（29）和主动减震器（30），轮履复合变形轮内侧的导向侧板（14）上安装有轮边模块（31），轮边模块（31）的上下延伸有两个位置相对的连接部（32），四个轮履复合变形轮分别通过四套叉臂悬架模块安装至长方体框架（25）的四根竖向支柱（33）上，其中，上摆臂（26）的一端铰接至竖向支柱（33）的顶部，上摆臂（26）的另一端铰接至轮边模块（31）靠上的连接部（32）；Y形下叉臂（28）的单头端铰接至轮边模块（31）靠下的连接部（32），Y形下叉臂（28）的双头端处一端铰接至竖向支柱（33）的底部且另一端铰接至靠近竖向支柱（33）底部的横梁（34）上；三角形摇臂（29）的第一个顶角处与竖向支柱（33）的顶部铰接，三角形摇臂（29）的第二个顶角与推杆（27）的一端铰接，推杆（27）的另一端铰接至Y形下叉臂（28）靠近轮边模块（31）的杆体上，三角形摇臂（29）的第三个顶角与主动减震器（30）的一端铰接，主动减震器（30）的另一端铰接至与竖向支柱（33）底部相连的纵梁（35）上。