CN205524471U - 一种多自由度可变形底盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多自由度可变形底盘，包括底盘及控制装置，所述底盘向外延伸出多个连接耳；支腿包括铰接盘组件、第一伸缩组件、支撑臂组件、车轮组件及第二伸缩组件，其中铰接盘组件所述连接耳铰接；第一伸缩组件分别与铰接盘组件和底盘进行铰接；支撑臂组件分别与铰接盘组件和车轮组件进行铰接；第二伸缩组件分别与铰接盘组件和支撑臂组件铰接；所述车轮组件包括设置在底盘前后位置的多个车轮，所述支撑臂组件通过第一伸缩组件和第二伸缩组件的推动作用使得车轮组件的多个车轮单独或同时进行上下运动或左右运动。藉此，本实用新型的多自由度可变形底盘可以适应全地形工作，具有优良的避障能力。

Description

一种多自由度可变形底盘

技术领域

本发明涉及一种工程机械，尤其是一种工程车的多自由度可变形底盘。

背景技术

工程车在工程施工中的重要机械设备，其在交通运输、民用建筑、矿山开采和市政工程等场所得到广泛应用，是各种土石方工程中常用的一种重要工程机械。目前使用的工程车有一种为轮式工程车，其行走部分采用轮胎式进行作业，与地面接触面积小，接地比压大，因此在沼泽、 湿地作业时轮胎切入土壤深度较深，不利于行走 。

为解决轮式工程车的不利于行走的问题，目前又出现了一种履带式工程车，中国专利申请号201410055232.7，公开日2014年05月21号，发明的名称为一种履带式工程车，包括挖掘装置、操作室、 履带行走装置和传动系统，所述的传动系统驱动 工程车工作和履带行走装置的运行，挖掘装置包 括一个一端安装在操作室一侧的由液压系统控制 的悬臂和安装在悬臂另一端上的铲斗，所述的履带行走装置内设置有张紧缓冲机构。但是由于履带式工程车结构的限制， 不能在崎曲、 陡峭或高大障碍物等复杂地形上安全有效率的作业，转运作业只能靠人工或者托车进行托运。

针对上述习知结构所存在的问题点。如何开发出一种多自由度可变形底盘，从而可以适应不同的地形作业，成为相关从业者所努力研发突破的目标。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在不足而提供一种多自由度可变形底盘。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术措施：一种多自由度可变形底盘，包括底盘及控制装置，其特征在于：所述底盘向外延伸出多个连接耳；支腿包括铰接盘组件、第一伸缩组件、支撑臂组件、车轮组件及第二伸缩组件，其中铰接盘组件套设在连接耳中，并与所述连接耳铰接；第一伸缩组件连接于铰接盘组件与底盘之间，且分别与铰接盘组件和底盘进行铰接；支撑臂组件连接于铰接盘组件与车轮组件之间，且其分别与铰接盘组件和车轮组件进行铰接；第二伸缩组件连接于铰接盘组件与支撑臂组件之间，且其分别与铰接盘组件和支撑臂组件铰接；所述车轮组件包括设置在底盘前后位置的多个车轮，所述支撑臂组件通过第一伸缩组件和第二伸缩组件的推动作用使得车轮组件的多个车轮单独或同时进行上下运动或左右运动。

本发明还可以通过以下技术措施进一步完善：

作为进一步改进，所述底盘为矩形，且其向前方延伸有前连接耳及向后方延伸有后连接耳，且所述前连接耳具有竖向的铰接孔，所述后连接耳具有横向的铰接孔，其左右两侧分别具有容置腔；所述铰接盘组件包括设置在底盘前方的前铰接盘及设置在底盘后方的后铰接盘，所述前铰接盘具有贯穿上下侧面的竖向铰接孔、贯穿内外侧面的横向铰接孔、设于前侧面的横向铰接座及设于外侧面的竖向铰接座，所述前铰接盘的竖向铰接孔与所述前连接耳的竖向铰接孔通过销轴铰接；所述后铰接盘具有贯穿上下侧面的竖向铰接孔、贯穿内外侧面的横向铰接孔及设于上侧面的横向铰接座，所述后连接耳的横向铰接孔与后铰接盘的横向铰接耳通过销轴铰接；所述第一伸缩组件包括前转向油缸及后升降油缸，前转向油缸设置在容置腔中，且其缸筒端与底盘铰接，其活塞杆端与前铰接盘的横向铰接座铰接；所述后升降油缸设置于底盘的上方，其缸筒端与底盘铰接，其活塞杆端与后铰接盘的横向铰接座铰接；所述前转向油缸推动前铰接盘绕销轴左右运动，所述后升降油缸推动后铰接盘绕销轴上下运动。

作为进一步改进，所述支撑臂组件包括设于底盘前方的前支撑臂及设于底盘后方的后支撑臂，所述前支撑臂的首端与前连接耳的横向铰接孔通过销轴进行铰接，其末端具有第一铰接孔、第二铰接孔及轴套；所述后支撑臂包括第一后支撑臂及第二后支撑臂，所述第一后支撑臂的首端与后连接耳的竖向连接孔通过销轴进行铰接，其末端与第二后支撑臂的首端通过竖向设置的销轴进行铰接；所述第二后支撑臂的末端设有轴套，所述车轮组件包括车胎、轮毂及轮边电机，所述轮边电机一端套设于轴套中，另一端套设在轮毂中。

作为进一步改进，所述第二伸缩组件包括前升降油缸及后转向油缸，所述前升降油缸的缸筒端与前铰接盘的横向铰接座通过销轴铰接，其活塞杆端与前支撑臂末端的第一铰接孔通过销轴铰接，所述前升降油缸推动前支撑臂绕缸筒端的销轴进行上下运动；所述后转向油缸连接于底盘与第一后支撑臂之间，并与底盘与第一后支撑臂分别铰接，后转向油缸推动第一后支撑臂绕后铰接盘与第一后支撑臂之间的销轴左右运动。

作为进一步改进，进一步包括第二后转向油缸连接于第一后支撑臂的铰接座与第二后支撑臂的铰接座之间，所述第二后转向油缸推动第二后支撑臂绕第一后支撑臂与第二后支撑臂之间的销轴左右运动。

作为进一步改进，进一步包括第二前支撑臂，其首端与第一支撑臂的末端的第二铰接孔铰接，其末端具有铰接孔及轴套，第二升降油缸的缸筒端铰接于第二前支撑板的首端，其活塞杆端铰接于第二前支撑臂的末端的铰接孔。

作为进一步改进，所述第二升降油缸的缸筒端具有延伸耳，所述延伸耳套设在第一支撑臂的末端的第一铰接孔的两侧，一转销穿插于所述前支撑臂的第一铰接孔、前升降油缸的活塞杆及第二升降油缸的延伸耳。

作为进一步改进，进一步包括抓地爪，所述抓地爪包括用来抓地的W形的抓地齿及设置在抓地齿后方的连接轴，所述连接轴套设在第二前支撑臂的轴套中。

作为进一步改进，进一步包括吸地爪设置在底盘的下方，所述吸地爪包括安装座及多个铰接在安装座上的吸爪，所述吸爪可相对安装座张开或者抓紧，第三升降油缸连接于底盘与安装座并推动所述吸地爪相对底盘上下运动。

作为进一步改进，所述多自由度可变形底盘包括左前支腿、右前支腿、左后支腿、右后支腿，且每一条支腿包括铰接盘、支撑臂、第一伸缩件、第二伸缩件及车轮，且位于底盘前方的支腿与位于底盘后方的支腿前后对称，位于底盘左方的支腿与位于底盘右方的支腿左右对称。

由于采用了以上技术措施，本发明至少具有以下有益技术效果：

1、将现有技术中的履带式的底盘改成支腿式的底盘，且每一个支腿包括铰接盘、支撑臂、转向油缸、升降油缸和车轮，通过转向油缸和升降油缸来分别推动支撑臂从而带动车轮的上下运动或者左右运动，从而当工程车遇到狭窄地形时，通过转向油缸推动位于底盘两侧的左右支腿向内运动，使得轮距变小以顺利通过。而在平坦地形时，又可以通过调宽轮距，增加整车运行的稳定性，使作业更安全。当遇到陡峭地形或者障碍物时，通过升降油缸推动底盘的前后支腿抬高，使得车轮举到障碍物的上面，方便可行，安全可靠。而在下坡时，又可以通过前支腿的下降，以使得前支腿能够先着地，使得整机能够顺坡下移，平缓着地。

2、在前支腿的前方增设抓地爪，且通过第二升降油缸可独立控制抓地爪的上下运动，再通过旋转机构实现抓地爪的旋转。通过抓地爪可以在增加整车与地面的支撑，从而增加工程车的避障能力与下坡安全。抓地爪具有W形的抓地齿，且抓地齿可包括的不同尖锐程度的齿头，从而可以适应松软的森林地面，也可以土质摩擦较大的泥地地面、甚至是崎岖不平的山地地面的工作。

3、在铰接盘上集成有多个铰接处，使得底盘、转向油缸、升降油缸和支撑臂均与铰接盘进行铰接，使得整个运动传动结构在机构上更加紧凑，且运动时，更加灵活，保证转向和升降运动的顺利进行。

4、在底盘的下方增加吸地爪，且吸地爪可以独立的上下运动。当工程车定点工作时，吸地爪可在第三升降油缸的驱动下吸附地面，且吸地爪的吸爪可以进行抓紧与张开动作，增强了吸地的强度，大大提高了工程车工作时的稳定性。

5、四个支腿之间的运动可以独立操控，也可以同时操作。具体为四个支腿的可以同时进行上下运动或者左右运动，也可以分别进行上下运动或者左右运动，由此可以保证工程车在不同的地形上进行作业，增加了操作的灵活性。

附图说明

图1是本发明的多自由度可变形底盘的总装图。

图2是本发明的多自由度可变形底盘的爆炸图。

图3是本发明多自由度可变形底盘的前铰接盘示意图。

图4是本发明多自由度可变形底盘的后铰接盘示意图。

图5是本发明多自由度可变形底盘的前支撑臂示意图。

图6是本发明多自由度可变形底盘的第一后支撑臂示意图。

图7是本发明多自由度可变形底盘的第二后支撑臂示意图。

图8是本发明多自由度可变形底盘的第一前支撑臂示意图。

图9是本发明多自由度可变形底盘前支腿抬起状态的示意图。

图10图本发明多自由度可变形底盘左右支腿相互靠近状态的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细的阐述。

如附图1到图10所示本发明的一种多自由度可变形底盘，包括底盘1及控制装置，底盘1向外延伸出多个连接耳；支腿包括铰接盘组件、第一伸缩组件、支撑臂组件、车轮组件及第二伸缩组件，其中铰接盘组件套设在连接耳中，并与连接耳铰接；第一伸缩组件连接于铰接盘组件与底盘之间，且分别与铰接盘组件和底盘进行铰接；支撑臂组件连接于铰接盘组件与车轮组件之间，且其分别与铰接盘组件和车轮组件进行铰接；第二伸缩组件连接于铰接盘组件与支撑臂组件之间，且其分别与铰接盘组件和支撑臂组件铰接；车轮组件包括设置在底盘前后位置的多个车轮5，支撑臂组件通过第一伸缩组件和第二伸缩组件的推动作用使得车轮组件的多个车轮5单独或同时进行上下运动或左右运动。

本实施例中，支腿包括左前支腿、右前支腿、左后支腿、右后支腿，且每一条支腿包括铰接盘、支撑臂、第一伸缩件、第二伸缩件及车轮，且位于底盘1前方的左前支腿与右前支腿为相互对称的结构，位于底盘1后方的左后支腿与右后支腿为相互对称的结构。且四个支腿之间的运动可以独立操控，也可以同时操作。具体为四个支腿的通过控制装置实现同时进行上下运动或者左右运动，也可以分别进行上下运动或者左右运动，由此可以保证工程车在不同的地形上进行作业，增加了操作的灵活性。

如图1及图2所示，底盘1为矩形，且其向前方延伸有前连接耳11及向后方延伸有后连接耳12，且前连接耳11具有竖向的铰接孔，后连接耳12具有横向的铰接孔，其左右两侧分别具有容置腔13。

如图2及图3所示，铰接盘组件包括设置在底盘1前方的前铰接盘21及设置在底盘1后方的后铰接盘22，前铰接盘21具有贯穿上下侧面的竖向铰接孔211、贯穿内外侧面的横向铰接孔222、设于前侧面的横向铰接座213及设于外侧面的竖向铰接座214，前铰接盘21的竖向铰接孔211与前连接耳11的竖向铰接孔通过销轴铰接。

如图2及图4所示，后铰接盘22具有贯穿上下侧面的竖向铰接孔221、贯穿内外侧面的横向铰接孔222及设于上侧面的横向铰接座223，后连接耳12的横向铰接孔与后铰接盘22的横向铰接耳222通过销轴铰接；第一伸缩组件包括前转向油缸31及后升降油缸32，前转向油缸31设置在容置腔13中，且其缸筒端与底盘1铰接，其活塞杆端与前铰接盘21的横向铰接座212铰接；后升降油缸32设置于底盘1的上方，其缸筒端与底盘1铰接，其活塞杆端与后铰接盘22的横向铰接座222铰接；前转向油缸31推动前铰接盘21绕销轴左右运动，后升降油缸32推动后铰接盘22绕销轴上下运动。

如图1、图2及图5所示，支撑臂组件包括设于底盘1前方的前支撑臂41及设于底盘1后方的后支撑臂，前支撑臂41的首端与前连接耳21的横向铰接孔212通过销轴进行铰接，其末端具有第一铰接孔411、第二铰接孔412及轴套413。

如图1、图2、图6及图7所示，后支撑臂包括第一后支撑臂421及第二后支撑臂422，第一后支撑臂421的首端与后连接耳22的竖向连接孔221通过销轴进行铰接，其末端与第二后支撑臂422的首端通过竖向设置的销轴进行铰接；第二后支撑臂422的末端设有轴套4221，车轮组件包括车胎51、轮毂52及轮边电机53。位于底盘前方的车轮5的轮边电机53一端套设于前支撑臂41末端的轴套413中，另一端套设在轮毂52中。位于底盘后方的车轮5的轮边电机53一端套设在第二后支撑臂422的末端的轴套4221中，另一端套设在轮毂52中。第二后转向油缸连接于第一后支撑臂421的铰接座与第二后支撑臂422的铰接座4222之间，第二后转向油缸推动第二后支撑臂422绕第一后支撑臂421与第二后支撑臂422之间的销轴左右运动。

第二伸缩组件包括前升降油缸33及后转向油缸，前升降油缸33的缸筒端与前铰接盘21的横向铰接座222通过销轴铰接，其活塞杆端与前支撑臂41末端的第一铰接孔通过销轴铰接，前升降油缸33推动前支撑臂41绕缸筒端的销轴进行上下运动；后转向油缸连接于底盘1与第一后支撑臂421之间，并与底盘1与第一后支撑臂421分别铰接，后转向油缸推动第一后支撑臂421绕后铰接盘22与第一后支撑臂421之间的销轴左右运动。

如图1、图2及图8所示，第二前支撑臂6，其首端与第一支撑臂41的末端的第二铰接孔412铰接，其末端具有铰接孔及轴套61，第二升降油缸7的缸筒端铰接于第二前支撑板6的首端，其活塞杆端铰接于第二前支撑臂6的末端的铰接孔。第二升降油缸7的缸筒端具有延伸耳71，延伸耳71套设在第一支撑臂41的末端的第一铰接孔411的两侧，一转销穿插于前支撑臂41的第一铰接孔411、前升降油缸33的活塞杆及第二升降油缸7的延伸耳71。

第二前支撑臂6的前方还设有抓地爪8，所述抓地爪8包括用来抓地的W形的抓地齿81及设置在抓地齿81后方的连接轴82，连接轴82套设在第二前支撑臂6的轴套61中。藉此，在左前支腿及右前支腿的前方增设抓地爪8，且通过第二升降油缸7可独立控制抓地爪8的上下运动，通过抓地爪8可以在增加整车与地面的支撑，从而增加工程车的避障能力与下坡安全。抓地爪8具有W形的抓地齿81，且抓地齿81可包括的不同尖锐程度的齿头，从而可以适应松软的森林地面，也可以土质摩擦较大的泥地地面、甚至是崎岖不平的山地地面的工作。

如图1、图2所示，吸地爪9设置在底盘1的下方，吸地爪9安装座91及多个铰接在安装座91上的吸爪92，吸爪92可相对安装座91张开或者抓紧，第三升降油缸10连接于底盘1与安装座91并推动所述吸地爪9相对底盘1上下运动。藉此，在底盘1的下方增加吸地爪，且吸地爪可以独立的上下运动。当工程车定点工作时，吸地爪可在第三升降油缸的驱动下吸附地面，且吸地爪的吸爪91可以进行抓紧与张开动作，增强了吸地的强度，大大提高了工程车工作时的稳定性。

如图9所示，本发明多自由度可变形底盘前支腿抬起状态的示意图。当工程车遇到陡峭地形或者障碍物时，通过前升降油缸33推动底盘1的前支腿抬高，使得车轮5举到障碍物的上面，而后再通过后升降油缸控制后支腿的抬高，从而完成上坡或者避障，方便可行，安全可靠。同理，在工程车下坡时，又可以通过前升降油缸33推动底盘1的前支腿的下降，以使得前支腿能够先着地，而后通过后升降油缸控制后支腿的升降，使得整机能够顺坡下移，平缓着地。另外，在工程车遇到陡峭地形或者障碍物时，由于抓地爪8可以通过第二升降油缸7的推动而相对前支腿部分独立进行上下运动，因此可以通过抓地爪8增加整车与地面的支撑，从而增加工程车的避障能力与下坡安全。

如10图所示，本发明多自由度可变形底盘左右支腿相互靠近状态的示意图。当工程车遇到狭窄地形时，通过前后转向油缸推动位于底盘1两侧的左右支腿向内运动，使得轮距变小以顺利通过。同理，当工程车行走而在平坦地形时，又可以通过调宽轮距，增加整车运行的稳定性，使作业更安全。另外，由于后支腿中，后转向油缸可以推动第一后支撑臂421绕后铰接盘22与第一后支撑臂421之间的销轴左右运动，且第二后转向油缸推动还可以推动第二后支撑臂422绕第一后支撑臂421与第二后支撑臂422之间的销轴左右运动。因此，后支腿相对于前支腿具有双重的转向功能，可以进一步地加宽或者缩小后支腿的轮距。

在其他实施例中，左前支腿、右前支腿、左后支腿、右后支腿也可以是完全对称的结构，也就是说，每一条支腿包括铰接盘、支撑臂、第一伸缩件、第二伸缩件及车轮的结构都是相同的。

在其他实施例中，抓地爪还可以增设旋转机构，通过旋转机构实现抓地爪的旋转以控制抓地爪的抓地角度，从而提高工程车的避障能力及上下坡时时的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种多自由度可变形底盘，包括底盘及控制装置，其特征在于：所述底盘向外延伸出多个连接耳；支腿包括铰接盘组件、第一伸缩组件、支撑臂组件、车轮组件及第二伸缩组件，其中铰接盘组件套设在连接耳中，并与所述连接耳铰接；第一伸缩组件连接于铰接盘组件与底盘之间，且分别与铰接盘组件和底盘进行铰接；支撑臂组件连接于铰接盘组件与车轮组件之间，且其分别与铰接盘组件和车轮组件进行铰接；第二伸缩组件连接于铰接盘组件与支撑臂组件之间，且其分别与铰接盘组件和支撑臂组件铰接；所述车轮组件包括设置在底盘前后位置的多个车轮，所述支撑臂组件通过第一伸缩组件和第二伸缩组件的推动作用使得车轮组件的多个车轮单独或同时进行上下运动或左右运动。

2.根据权利要求1所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，所述底盘为矩形，且其向前方延伸有前连接耳及向后方延伸有后连接耳，且所述前连接耳具有竖向的铰接孔，所述后连接耳具有横向的铰接孔，其左右两侧分别具有容置腔；所述铰接盘组件包括设置在底盘前方的前铰接盘及设置在底盘后方的后铰接盘，所述前铰接盘具有贯穿上下侧面的竖向铰接孔、贯穿内外侧面的横向铰接孔、设于前侧面的横向铰接座及设于外侧面的竖向铰接座，所述前铰接盘的竖向铰接孔与所述前连接耳的竖向铰接孔通过销轴铰接；所述后铰接盘具有贯穿上下侧面的竖向铰接孔、贯穿内外侧面的横向铰接孔及设于上侧面的横向铰接座，所述后连接耳的横向铰接孔与后铰接盘的横向铰接耳通过销轴铰接；所述第一伸缩组件包括前转向油缸及后升降油缸，前转向油缸设置在容置腔中，且其缸筒端与底盘铰接，其活塞杆端与前铰接盘的横向铰接座铰接；所述后升降油缸设置于底盘的上方，其缸筒端与底盘铰接，其活塞杆端与后铰接盘的横向铰接座铰接；所述前转向油缸推动前铰接盘绕销轴左右运动，所述后升降油缸推动后铰接盘绕销轴上下运动。

3.根据权利要求2所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，所述支撑臂组件包括设于底盘前方的前支撑臂及设于底盘后方的后支撑臂，所述前支撑臂的首端与前连接耳的横向铰接孔通过销轴进行铰接，其末端具有第一铰接孔、第二铰接孔及轴套；所述后支撑臂包括第一后支撑臂及第二后支撑臂，所述第一后支撑臂的首端与后连接耳的竖向连接孔通过销轴进行铰接，其末端与第二后支撑臂的首端通过竖向设置的销轴进行铰接；所述第二后支撑臂的末端设有轴套，所述车轮组件包括车胎、轮毂及轮边电机。

4.根据权利要求3所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，所述第二伸缩组件包括前升降油缸及后转向油缸，所述前升降油缸的缸筒端与前铰接盘的横向铰接座通过销轴铰接，其活塞杆端与前支撑臂末端的第一铰接孔通过销轴铰接，所述前升降油缸推动前支撑臂绕缸筒端的销轴进行上下运动；所述后转向油缸连接于底盘与第一后支撑臂之间，并与底盘与第一后支撑臂分别铰接，后转向油缸推动第一后支撑臂绕后铰接盘与第一后支撑臂之间的销轴左右运动。

5.根据权利要求3所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，进一步包括第二后转向油缸连接于第一后支撑臂的铰接座与第二后支撑臂的铰接座之间，所述第二后转向油缸推动第二后支撑臂绕第一后支撑臂与第二后支撑臂之间的销轴左右运动。

6.根据权利要求4所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，进一步包括第二前支撑臂，其首端与第一支撑臂的末端的第二铰接孔铰接，其末端具有铰接孔及轴套，第二升降油缸的缸筒端铰接于第二前支撑板的首端，其活塞杆端铰接于第二前支撑臂的末端的铰接孔。

7.根据权利要求6所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，所述第二升降油缸的缸筒端具有延伸耳，所述延伸耳套设在第一支撑臂的末端的第一铰接孔的两侧，一转销穿插于所述前支撑臂的第一铰接孔、前升降油缸的活塞杆及第二升降油缸的延伸耳。

8.根据权利要求7所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，进一步包括抓地爪，所述抓地爪包括用来抓地的W形的抓地齿及设置在抓地齿后方的连接轴，所述连接轴套设在第二前支撑臂的轴套中。

9.根据权利要求6所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，进一步包括吸地爪设置在底盘的下方，所述吸地爪包括安装座及多个铰接在安装座上的吸爪，所述吸爪可相对安装座张开或者抓紧，第三升降油缸连接于底盘与安装座并推动所述吸地爪相对底盘上下运动。

10.根据权利要求1所述的多自由度可变形底盘，其特征在于，所述支腿包括左前支腿、右前支腿、左后支腿、右后支腿，且每一条支腿包括铰接盘、支撑臂、第一伸缩件、第二伸缩件及车轮，且位于底盘前方的支腿与位于底盘后方的支腿前后对称，位于底盘左方的支腿与位于底盘右方的支腿左右对称。